[发明专利]流体传热CPU散热器

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种散发计算机CPU(Central Processing Unit汉译为中央处理器)及其相关集成芯片工作热量的装置，尤其是通过吸热皿的蒸腾构造内的液态工质从CPU及其相关集成芯片导热基板中吸收潜热，相变成气态，进入到首末端接通的循环管路中，产生压差，形成高速有序的流体传热方式进行散热，使CPU结点始终保持均低温升的流体传热CPU散热器。

背景技术

目前，用于散发计算机CPU及其相关集成芯片工作热量的散热器，以下统称CPU散热器，公知的有两种类型：一种是依靠良导热体制作的导热板与翅片构成的固体导热型散热器，另一种是热管型散热器，前者工作原理简单：依靠导热板接受CPU导热基板面上的热量，然后传导到翅片进行散热，散热速度取决于材料的热导率与翅片的换热面积及其结构热阻的大小，主要应用在各种类型计算机CPU中，为说明现存问题，主要指网络数据中心机房服务器、小型计算机及大型、超级型中的CPU散热器存在弊端：为了适应网络运营或超大运算的需求，每台计算机都被排列在狭小空间内，众多台计算机以刀片、机架、塔式排布联接，集合成高密度的模库，机内CPU及散热器上下左右的叠加聚集，加之每颗CPU额定功率也很大(80至125W)，形成大功率高密度的热场，必须由机房中央空调建立冷却主风道及其机架分风道，并由机壳内或附在机架上高速运转的风扇组产生的强行风形成机壳内风道，首先使机架周围热场降温，再意求使CPU散热器换热降温，力保CPU结点温升在允许范围内，但由于过于集合而且发展趋势仍需继续，无论何种风道风力减弱，风温升高都会导致CPU报警或停机，如何提高对高温环境的适应性，则必须从热场内众多CPU散热器这热源头改起，而目前无论采用何等高热导率的材料制造，固体导热的速度也远远达不到要求，即从CPU导热基板面上将热量传递给散热器导热板面的中心起，首先经过导热板自身的传导，扩散到导热板另一面与翅片连接的根部或底折面，然后再分别向翅片温度低处延伸传导，这个被动性传导的过程太长太慢，虽然风与翅片表面摩擦散热速度很快，但导热板中热量通过翅片根部或底折面，传导到翅片上的速度却很慢，在翅片材料内部，截面积小热量传导的速度也很慢，同时，再大的强行风也吹拂不到导热板材料内部进行热交换，造成相当部分热量仍停留在导热板中心位置，随环境温度的提高，不断聚热升温，使导热板受热面中心至翅片边缘存在很大的温差，而且越到温度平衡时，就越进入到一种不良循环中：散热器导热板温升不断提高，CPU导热基板的温升也随之提高，而其内结点工作热量排放速度却越来越慢，致使CPU高负荷高速运转的余地变得越来越小，另外，真正参与散热的翅片面积仅是其中的一部分，浪费了计算机内宝贵空间，因此，为了保证不陷入到这种不良循环中，只能利用机房大功率中央空调高负荷地工作，尤其在夏季，尽可能使机房通道温度设定降低至23℃，从而消耗大量能源，CPU散热问题需要亟待解决，否则，将成为网络通讯行业发展的拦路虎，后者工作原理稍复杂：在热管受热段，其内工质接受热量蒸发，携带热量至冷凝段，与管壁交换热量，热量散出，工质冷凝并被管内壁吸液芯吸附，利用重力与虹吸力回流到受热段，构成工质循环，典型热管在受热蒸发段与散热冷凝段之间为恒温段，恒温管段垂直水平使用，可以较长，传热速度开始很快，但平衡后，传热速度就不快了，同时管路不能长距离弯曲迂回，弯曲到存在水平段时，只限几厘米距离，过长则该段无法利用重力，仅靠虹吸力，虹吸道内工质容易发生少流或断流，受热段回流不到足够的工质，就会发生工质蒸发量不够，得不到回流工质，就会发生无蒸发干烧的现象，传热能力锐减乃至丧失，同样存在接受热量面的中心温升高温差大的问题，虽有流体传热参与，但工质循环方式与结构存在缺陷，一般仅在笔记本与个人一体化计算机中小功率使用，总之，目前这两种类型CPU散热器，已不适应计算机的发展需要。

发明内容