流体传热CPU散热器制造技术

一种适用于网络计算机房高密度大功率热场中的流体传热CPU散热器，该散热器具有与CPU导热基板在功能与结构相匹配的吸热皿，通过吸热皿蒸腾室、蒸腾道、蒸腾管内的液态工质从CPU导热基板中吸收潜热，相变成气态，进入到首末端接通的串并联循环管路中，蒸发段形成高压，回流段形成低压，推动高速有序的流体循环传热，经翅片进行散热，形成可曲折迂回扩张不断流不少流的流体传热方式，其速度与传热量比目前最良热导率固体材料高出几十倍，创造出满足CPU所需的传热速度，利用机壳风道内有限空间，使得全部热量不再停留在热源处，CPU结点始终保持均低温升，不仅能保证计算机在高温环境中满负荷可靠工作，而且还能达到大幅度节能的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术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。
技术介绍
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°C，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。
技术实现思路
为了克服现有计算机CPU散热器热源温升高温差大的弊端，本专利技术提供一种流体传热CPU散热器，该散热器首先具有与CPU导热基板在功能与结构相互匹配紧密粘结起来的吸热皿，然后通过吸热皿的蒸腾室、蒸腾道、蒸腾管内的液态工质从CPU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，在蒸发段形成高压，在回流段形成低压，推动有序的流体循环传热，并在这过程中经翅片进行散热，利用工质在发生相变过程中·大量吸收/释放潜热的物理特性，形成可曲折迂回不断流不少流的流体传热的方式，创造出满足CPU所需的传热速度，方可利用机壳内外风道的全部有限空间，风与翅片摩擦快速散热的条件，用主动高速流体传热克服被动缓慢固体传导的弊端，使得全部热量不再停留在热源处，CPU结点始终保持在均低温升的环境中，达到能够在高温环境中满负荷可靠工作的目的。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是一种由吸热皿、循环管路、散热翅片、汇流管、节流管、节流阀构成的流体传热CPU散热器，其特征是覆盖在CPU导热基板上并向其吸收热量的吸热皿，在CPU周围允许的空间内，通过吸热皿上的安装孔或卡槽，在螺栓或卡簧适度弹性压力紧固下，将吸热皿的基底面与CPU导热基板相互紧密粘结起来，吸热皿具有三种利用相变传热的基本构造，其一是吸热皿周边密封中间夹层，形成一个或数个蒸腾室，其二是在吸热皿中具有孔道，形成一条或数条蒸腾道，其三是吸热皿利用其板状基底附着一部分循环管路，形成一条或数条蒸腾管，三者之间也可以相互结合，吸热皿内的工质蒸腾量与吸收CPU产生的热量相匹配，工质蒸腾的强度与CPU工作功率及环境温度变化相匹配，吸热皿与管路内总工质量与散热器在计算机机壳内外全部结构中的循环管路走向及其内腔容积相匹配，吸热皿与管路形成并联、串联、串并联循环结构，串联可分成跨越式与依次式，吸热皿上行出口端与循环管路的蒸发段相通，吸热皿下行进口端与循环管路的节流阀相通，与吸热皿基底面相对的为导热面，其上焊接散热翅片，吸热皿内灌装的工质分为负压相溶醇基近共沸混合物、负压纯水、负压纯水基混合物、正压低沸点制冷剂四类，CPU一旦工作，在蒸腾室、道、管中的液态工质便可以通过吸热皿基板面吸收CPU导热基板中的热量，吸收潜热后蒸腾，其中部分工质由液态变成气态，压力增大，气态工质被压入与吸热皿联接的循环管路中蒸发段的进口，并顺蒸发段管路提升到一定高度后，具有压力的气态工质顺势进入到管路穿插在散热翅片中的冷凝段，此段管路由于仍有足够的压力推动便可曲折扩张迂回，充分利用机壳有限空间，大量散发热量，气态工质释放潜热，开始冷凝成悬浮液滴，继续散发热量，冷凝液滴逐渐融大并汇集在冷凝段的管内壁上，进而汇合成细线状的液态工质流，不断散发热量，在冷凝段管内壁底部不断汇合成粗线状的液态工质流，这个过程散发掉由吸热皿从CPU导热基板中所吸收的潜热量，液态工质流利用重力回到压力低的回流管中或经汇流管联通，形成少涡流相对稳态的液流，避开热量传导到节流管中，使其内的液态工质不蒸腾并在蒸发段与回流段压差驱动下源源不断地通过节流管，由于节流管位置与蒸发进口形成一定的垂直落差，蒸发进口径是节流管内径或者是节流阀出口径的2至6倍，即准稳流工质流经节流管的过程中形成满管有序的稳液流，气态工质不能进入，节流管便形成单向节流阀，稳液流工质由节流阀的出口连续出来进入到吸热皿的蒸腾室、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由吸热皿、循环管路、散热翅片、汇流管、节流管、节流阀构成的流体传热计算机CPU及其相关集成芯片的散热器，统称流体传热CPU散热器，其特征是覆盖在CPU导热基板上并向其吸收热量的吸热皿，在CPU周围允许的空间内，通过吸热皿上的安装孔或卡槽，在螺栓或卡簧适度弹性压力紧固下，将吸热皿的基底面与CPU导热基板相互紧密粘结起来，吸热皿具有三种利用相变传热的基本构造，其一是吸热皿周边密封中间夹层，形成一个或数个蒸腾室，其二是在吸热皿中具有孔道，形成一条或数条蒸腾道，其三是吸热皿利用其板状基底附着一部分循环管路，形成一条或数条蒸腾管，三者之间也可以相互结合，吸热皿内的工质蒸腾量与吸收CPU产生的热量相匹配，工质蒸腾的强度与CPU工作功率及环境温度变化相匹配，吸热皿与管路内总工质量与散热器在计算机机壳内外全部结构中的循环管路走向及其内腔容积相匹配，吸热皿与管路形成并联、串联、串并联循环结构，串联可分成跨越式与依次式，吸热皿上行出口端与循环管路的蒸发段相通，吸热皿下行进口端与循环管路的节流阀相通，与吸热皿基底面相对的为导热面，其上焊接散热翅片，吸热皿内灌装的工质分为负压相溶醇基近共沸混合物、负压纯水、负压纯水基混合物、正压低沸点制冷剂四类，CPU一旦工作，在蒸腾室、道、管中的液态工质便可以通过吸热皿基板面吸收CPU导热基板中的热量，吸收潜热后蒸腾，其中部分工质由液态变成气态，压力增大，气态工质被压入与吸热皿联接的循环管路中蒸发段的进口，并顺蒸发段管路提升到一定高度后，具有压力的气态工质顺势进入到管路穿插在散热翅片中的冷凝段，此段管路由于仍有足够的压力推动便可曲折扩张迂回，充分利用机壳有限空间，大量散发热 量，气态工质释放潜热，开始冷凝成悬浮液滴，继续散发热量，冷凝液滴逐渐融大并汇集在冷凝段的管内壁上，进而汇合成细线状的液态工质流，不断散发热量，在冷凝段管内壁底部不断汇合成粗线状的液态工质流，这个过程散发掉由吸热皿从CPU导热基板中所吸收的潜热量，液态工质流利用重力回到压力低的回流管中或经汇流管联通，形成少涡流相对稳态的液流，避开热量传导到节流管中，使其内的液态工质不蒸腾并在蒸发段与回流段压差驱动下源源不断地通过节流管，由于节流管位置与蒸发进口形成一定的垂直落差，蒸发进口径是节流管内径或者是节流阀出口径的2至6倍，即准稳流工质流经节流管的过程中形成满管有序的稳液流，气态工质不能进入，节流管便形成单向节流阀，稳液流工质由节流阀的出口连续出来进入到吸热皿的蒸腾室、道、管中，节流阀的作用使蒸腾的气体只能进入蒸发段，形成推动正向循环的动力，同时有效地防止逆向循环，并随CPU工作功率及环境温度变化，流经节流管的液态工质回流速度也相应变化，由于工质计量与循环结构功率匹配，不会发生少流断流，如此完成循环的始终，并通过吸热皿吸收热量进行再往复循环，在串联循环管路中的工质在经历吸收热量、蒸发、散热冷凝、回流、通过节流阀的过程中，每一次循环为下一次循环提供循环惯力与初速度，形成多级高速循环结构，实现流体传热CPU散热器的工作过程，并由此在CPU周围及其在计算机壳内外可利用空间建立起流体传热循环系统，构成流体传热CPU散热器，根据蒸腾室、道、管与蒸发管的分布与走向包括管路并串联不同，流体传热CPU散热器可分成多种型实施例。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴鸿平，卢红龙，卢培锋，
申请(专利权)人：吴鸿平，卢红龙，卢培锋，
类型：发明
国别省市：