[发明专利]直传－帕尔帖效应制冷混合式散热方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于发热电子器件的散热技术，特别是涉及采用直传式散热与帕尔帖效应制冷散热相结合的散热方法和装置。

背景技术

现有技术用于大功率电子器件的散热方法和装置，一般以直传式占多数。现有技术的直传式散热装置，以用于计算机CPU的散热装置为例，其结构如图1所示，包括与CPU芯片1’表面紧贴的散热器2’，该散热器一般由金属铜或铝制成，设有多个散热叶片(鳍片)，以增大散热面积，所述散热器上安装有散热风扇3’。工作时，热量从CPU芯片1’表面，经过与其接触良好的传热表面，把热量传递到散热器2’，以散热风扇3’向各个散热鳍片吹风，带走散热器上的热量，实现冷却降温。该直传式散热装置结构简单、价格低廉，但存在的不足是：散热能力不强，在环境温度比较高的时候，散热风扇的吹风温度也较高，与散热器之间的温差不大，带走散热器上的热量有限，散热效果就比较差；而且在需要耗散热量比较大时，其所需要的散热器体积也较大，不能满足计算机小型化的需要。

现有技术也有采用帕尔帖效应制冷器来解决计算机CPU的散热问题，以弥补直传式散热装置散热能力差的不足。帕尔帖效应制冷器是利用半导体热电偶致冷的原理，能够以电致冷而实现大的温差(市售的产品有60度左右的温差)，从而加强散热效果。现有技术采用帕尔帖效应制冷器的散热装置的结构如图2所示，在CPU芯片1’表面紧贴有集热片4’，该集热片4’上表面与散热器2’之间设有帕尔帖效应制冷器5’，该帕尔帖效应制冷器5’的低温端与集热片4’上表面接触、高温端与散热器2’接触。工作时，帕尔帖效应制冷器5’的高、低温两端形成大的温差，低温端将集热片4’和CPU芯片1’冷却，高温端的热量经散热器2’和散热风扇3’散发出去。这种散热装置虽具有散热能力强的优点，但也有不足之处：一.帕尔帖效应制冷器5’周围存在结霜的隐患，当CPU工作于低负载或者休息状态时，此时没有多少热量产生，如果帕尔帖效应制冷器5’继续工作，制冷器的低温端温度将大幅下降而低至摄氏零度甚至零度以下，空气中的水分将由于低温在制冷器的低温端凝结成霜，而霜融化又产生水，容易将CPU芯片损坏；二.热阻比较大；热阻较大是因为半导体制冷器的低温、高温两个端面都是陶瓷材料，陶瓷与半导体材料本身的特性，热传导性能比金属差很多；热阻大在工作中产生的问题是：如果需要冷却的发热器件产生的热量超过一定限度，来不及通过帕尔帖效应制冷器的低温端传递到高温端，再传递到金属散热片(散热器)上耗散掉，此时热量就会积聚在制冷器的低温端与需要冷却的发热器件(如CPU)之间，导致器件严重过热，这种情况可能恶化至器件失效甚至烧毁。因此，帕尔帖效应制冷器散热器的可靠性差。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于避免上述现有技术的不足之处而提出一种直传-帕尔帖效应制冷混合式散热方法及装置，采用该散热方法和装置兼具现有技术直传式散热装置和帕尔帖效应制冷散热装置的优点，散热能力强、效果好且可靠性高。

本发明解决所述技术问题可以通过采用以下技术方案来实现：

提出一种直传-帕尔帖效应制冷混合式散热方法，用于解决发热量大但工作温度不能过高的电子器件的散热问题，包括如下步骤：

A.设计一集热片，使该集热片的下表面紧贴于所述发热电子器件的外表面；

B.在所述集热片上表面、对准所述发热电子器件的位置，放置一帕尔帖效应制冷片，使所述帕尔帖效应制冷片的低温端表面与集热片上表面紧贴，且所述集热片上表面的面积大于帕尔帖效应制冷片的面积；

C.在所述帕尔帖效应制冷片的高温端表面，紧贴有第一热量传导板，再在该第一热量传导板上表面安装第一散热器和第一散热风扇；这样形成第一散热通道，即自发热电子器件→集热片→帕尔帖效应制冷片→第一热量传导板→第一散热器→第一散热风扇；

D.在所述集热片上表面，除去被所述帕尔帖效应制冷片覆盖部分以外的剩余部分，紧贴有第二热量传导板，再在该第二热量传导板上安装第二散热器和第二散热风扇，这样形成第二散热通道，即自发热电子器件→集热片→第二热量传导板→第二散热器→第二散热风扇。

本发明解决所述技术问题还要通过采用以下技术方案来进一步实现：