專利名稱：微處理器用智能熱管式半導體散熱器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及計算機微處理器用散熱器，特別涉及計算機微處理器用智能熱管式半導體散熱器，屬于半導體制冷領域。
背景技術：
目前常用的微處理器用散熱器一般由微型軸流風機和鋁制散熱器組成。散熱器的底平面緊貼在微處理器表面，微處理器工作時，熱量由高溫向低溫傳導而達到散熱器翅片上，并通過微型軸流風機的強迫散熱使熱量被流動的空氣帶走，從而達到對微處理器散熱的作用。這種散熱器本身無制冷功能，只能通過強迫散熱來限制微處理器的溫升，其范圍有限，一般在10-20℃。隨著微處理器主頻率的提高，工作電流加大，一些微處理器表面溫度可達100℃，飄離集成電路設計溫度最佳工作點35℃太遠，大大影響了微處理器的工作穩(wěn)定性，有時會出現(xiàn)“死機”現(xiàn)象而影響計算機正常工作。為了解決上述問題，許多廠商開發(fā)了很多散熱器。這些散熱器可分三種類型1，現(xiàn)有商品鋁合金散熱器的改進型，即在允許的有效空間內，通過增加尺寸，改進形狀的方法以增加散熱面積，中國專利98206601.5和96201629.2所提供的散熱器就屬此類。這類散熱器形狀復雜，機械加工費用高，其所增加的散熱能力有限，其性能價格比較低故使其應用受到限制。2，中國專利97206718.3所提供的散熱器由微型軸流風機、半導體制冷器、鋁合金散熱器組成。利用半導體制冷器明顯的制冷效果，緊貼微處理器的一面(冷端)迅速冷卻吸收微處理器表面熱量使其降溫，同時半導體制冷器的另一面(熱端)迅速變熱并將熱量傳導至與之緊貼鋁合金散熱器的翅片上，通過微型軸流風機的強迫散熱使熱量被流動的空氣所帶走。室內濕度大時，半導體制冷器的冷端容易出現(xiàn)結露現(xiàn)象，一旦結露就容易燒壞微處理器。由于增加了半導體制冷器，加大了鋁合金散熱器的負載，這對本來散熱能力有限的鋁合金散熱器無疑是雪上加霜。3，申請?zhí)枮?1263515專利所提供的塔型臺式電腦CPU芯片相變散熱器，我們通常稱為熱管散熱器。熱管蒸發(fā)段的底面和微處理器的表面緊貼，微處理器的熱量傳導至熱管的蒸發(fā)段，使蒸發(fā)段內的工質吸熱汽化為蒸汽，蒸汽迅速流動到熱管的另一端冷凝段，蒸汽在冷凝段釋放出熱量成為液體，放出的熱量由熱管的外表面?zhèn)鲗е撂籽b在熱管外表面的散熱翅片上通過微型軸流風機的強迫散熱使熱量被流動的空氣帶走。蒸汽冷凝所形成的液體在吸液芯的毛細作用下重回到熱管的蒸發(fā)段進行下次循環(huán)。這種散熱器散熱功能大，一般不會出現(xiàn)燒壞微處理器的情況。但這種熱管尚存在下述缺陷工作介質在同一管內蒸發(fā)、冷凝，流動方向相反，加之附著管壁回流，增加了管壁與散熱片間的熱阻。又管內所增加的毛細吸熱芯不但其制造安裝工藝復雜使成本加大，而且還減少了汽液流速度，增加了一次循環(huán)工作的時間，從而不能使熱管的散熱功能充分發(fā)揮。
發(fā)明內容
為解決現(xiàn)有技術中所存在的問題，本實用新型的目的是提供一種微處理器用智能熱管式半導體散熱器。
本實用新型的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的。
一種微處理器用智能熱管式半導體散熱器，由導冷塊(2)、溫控系統(tǒng)(7)、探頭(6)、半導體制冷器(1)、環(huán)形分離式熱管(4)、鋁制基座(3)、微型軸流風機(8)和散熱翅片(5)組成；導冷塊(2)連接半導體制冷器(1)裝于鋁基座(3)，環(huán)形分離式熱管(4)安裝于基座(3)，散熱翅片(5)套裝于熱管(4)上，微型軸流風機(8)固定在散熱翅片(5)上。
環(huán)形分離式熱管(4)是由橫斷面是圓形、橢圓形的銅管制成的環(huán)形封閉廻路；銅管的內表面可以是光滑的、內螺紋的，或軸向溝槽的；軸向溝槽的橫斷面可以是三角形、矩形、正梯形和倒梯形。
鋁箔散熱翅片(403)的形狀是方形或長方形的，其表面可以是平面片、波紋片、條形片和雙向條形片。
鋁制基座(3)有一排光滑孔，其橫斷面形狀是圓形或橢圓形，其底面經(jīng)機械加工平整光滑，另一面兩邊各有一個相等斷面的開口矩形貫穿孔。
導冷塊(2)兩面經(jīng)過機械加工平整光滑，其中一個面有一與底面垂直，從面幾何中心到底邊的淺槽。
環(huán)形分離式熱管的數(shù)量是1至數(shù)根。
當微處理器的溫度降到露點溫度以上5℃時，溫控系統(tǒng)(7)的探頭(6)將溫度信號傳到溫控系統(tǒng)(7)，使其減少半導體制冷器(1)的電壓，減少半導體制冷器的制冷量。
智能熱管式半導體散熱器，在被抽成真空后注入一定量工質的銅管制成的環(huán)形分離式熱管。分離式熱管的蒸發(fā)段穿過鋁制基座并與之緊貼，而冷凝段套有鋁箔散熱翅片。導冷塊由鋁板制成，兩面平整光滑而與微處理器接觸的一面有淺槽，槽內置有溫控系統(tǒng)的探頭。鋁制基座底面光滑平整，另一面左右各有一個安裝扣具的開口矩形貫穿孔。
本實用新型與微處理器同步工作。在直流電的作用下，半導體制冷器產生制冷效應，使緊貼其冷端的導冷塊迅速降溫冷卻微處理器的表面，熱端發(fā)熱加熱緊貼的鋁制基座和環(huán)形分離式熱管內的工質使其吸熱汽化為蒸汽，工質蒸汽通過銅管將熱量傳至鋁箔散熱翅片，由微型軸流風機強迫散熱使熱量被流動的空氣帶走，工質冷凝后沿管軸線回到蒸發(fā)段，進行下次循環(huán)，實現(xiàn)對微處理器的散熱。溫控系統(tǒng)根據(jù)微處理器表面溫度調整半導體制冷器的電壓，使微處理器表面溫度在最佳設計工作點附近工作。
圖1為微處理器用智能式半導體散熱器結構示意圖；圖2為圖1的俯視圖；圖3為溫控原理圖。
具體實施方式
如圖1圖2所示，本實用新型包括有半導體制冷器1、導冷塊2、鋁制基座3、環(huán)形分離式熱管4、微型軸流風機8、溫控系統(tǒng)7及探頭6和鋁箔散熱翅片5。鋁制基座3的底面和導冷塊2的兩面經(jīng)過機械加工平整光滑，以便在扣具的彈簧壓力下，導冷塊2與微處理器的表面，半導體制冷器1的冷端，半導體制冷器的熱端與鋁制基座3的底面緊貼。導冷塊的201端面之淺槽202內置有溫控系統(tǒng)的探頭6，探頭6接溫控系統(tǒng)7的電路板。環(huán)形分離式熱管4為一束抽成真空后并注入一定量工質的圓形斷面銅管環(huán)型廻路，蒸發(fā)段401貫穿了鋁制基座3并與之緊貼，而冷凝段403套裝有一組鋁箔散熱翅片5。鋁箔散熱翅片可以是平面片、波紋片、條形片、雙向條紋片，環(huán)形分離式熱管4的圓形斷面銅管的內壁可以是光滑的、內螺紋的、還可以是軸向溝槽的。軸向溝槽的斷面可以是三角形、矩形、正梯形和倒梯形。上述各種內面形狀的銅管與各種表面的鋁箔散熱翅片可根據(jù)需要而任意組合。一組鋁箔散熱翅片上固定有微型軸流風機8。導冷塊2的兩面，半導體制冷器1的冷熱端面，鋁制基座3的底面都均布薄薄一層導熱硅質，以減少相應接觸面的熱阻。微型軸流風機8和半導體制冷器1分別利用計算機機箱內的12V和5V直流電源，即半導體制冷器1和微型軸流風機8與微處理器同步工作。
微處理器工作時，所產生的熱量迅速傳給導冷塊2，同時半導體制冷器1在直流電的作用下，產生明顯的制冷效應，使接觸導冷塊2的一面(冷端)迅速冷卻，吸收微處理器表面的熱量。同時半導體制冷器1的另一面(熱端)迅速變熱，使熱量從微處理器向鋁制基座3遷移，同時又保持了30℃以上的冷熱端溫差。熱的鋁制基座3加熱了分離式環(huán)形熱管4內的工質，使之汽化為蒸汽，蒸汽沿管軸線方向運動到冷凝段403并傳導至套裝在其上的鋁箔散熱翅片5，由微型軸流風機8強迫散熱使熱量被流動的空氣帶走。蒸汽在冷凝段403冷凝成液體并沿管壁回流到蒸發(fā)段繼續(xù)吸熱汽化，如此循環(huán)往復，把微處理器所產生的熱量散到空氣中。當微處理器溫度降到露點以上5℃時，溫控系統(tǒng)的探頭6將溫度信號傳到溫控系統(tǒng)，使其減少半導體制冷器1的電壓，減少半導體制冷器的制冷量，以使微處理器在最佳工作點附近工作。
環(huán)形分離式熱管4在注入工質前已抽真空，在微處理器不工作時，環(huán)形分離式熱管4內處于真空狀態(tài)，所以熱阻很小，使其蒸發(fā)段402所產生的蒸汽很快達到冷凝段403冷凝放熱，不會造成微處理器表面熱量聚集。
權利要求1.一種微處理器用智能熱管式半導體散熱器，其特征在于它由導冷塊(2)、溫控系統(tǒng)(7)、探頭(6)、半導體制冷器(1)、環(huán)形分離式熱管(4)、鋁制基座(3)、微型軸流風機(8)和散熱翅片(5)組成；導冷塊(2)連接半導體制冷器(1)裝于鋁基座(3)，環(huán)形分離式熱管(4)安裝于基座(3)，散熱翅片(5)套裝于熱管(4)上，微型軸流風機(8)固定在散熱翅片(5)上。
2.根據(jù)權利要求1所述的微處理器用智能熱管式半導體散熱器，其特征在于環(huán)形分離式熱管(4)是由橫斷面是圓形、橢圓形的銅管制成的環(huán)形封閉廻路；銅管的內表面可以是光滑的、內螺紋的，或軸向溝槽的；軸向溝槽的橫斷面可以是三角形、矩形、正梯形和倒梯形。
3.根據(jù)權利要求1所述的微處理器用智能熱管式半導體散熱器，其特征在于鋁箔散熱翅片(403)的形狀是方形或長方形的，其表面可以是平面片、波紋片、條形片和雙向條形片。
4.根據(jù)權利要求1所述的微處理器用智能熱管式半導體散熱器，其特征在于鋁制基座(3)有一排光滑孔，其橫斷面形狀是圓形或橢圓形，其底面經(jīng)機械加工平整光滑，另一面兩邊各有一個相等斷面的開口矩形貫穿孔。
5.根據(jù)權利要求1所述的微處理器用智能熱管式半導體散熱器，其特征在于導冷塊(2)兩面經(jīng)過機械加工平整光滑，其中一個面有一與底面垂直，從面幾何中心到底邊的淺槽。
6.根據(jù)權利要求1所述的微處理器用智能熱管式半導體散熱器，其特征在于環(huán)形分離式熱管的數(shù)量是1至數(shù)根。
專利摘要本實用新型涉及一種微處理器用智能熱管式半導體散熱器，由導冷塊、半導體制冷器、環(huán)形分離式熱管、鋁制基座、溫控系統(tǒng)、鋁箔散熱翅片和微型軸流風機組成。半導體制冷器和軸流風機分別利用機箱內的5V和12V直流電源。本實用新型與微處理器同步工作。在直流電的作用下，半導體制冷器產生制冷效應，使緊貼其冷端的導冷塊迅速降溫冷卻微處理器的表面，熱端發(fā)熱加熱緊貼的鋁制基座和環(huán)形分離式熱管內的工質使其吸熱汽化為蒸汽，工質蒸汽通過銅管將熱量傳至鋁箔散熱翅片，由微型軸流風機強迫散熱使熱量被流動的空氣帶走，工質冷凝后沿管軸線回到蒸發(fā)段，進行下次循環(huán)，實現(xiàn)對微處理器的散熱。溫控系統(tǒng)根據(jù)微處理器表面溫度調整半導體制冷器的電壓，使微處理器表面溫度在最佳設計工作點附近工作。
文檔編號H01L23/427GK2672871SQ20032010252
公開日2005年1月19日 申請日期2003年11月4日 優(yōu)先權日2003年11月4日
發(fā)明者齊悅, 荊建一, 吳旭剛, 莊懷金, 宋艷華, 房盛 申請人:荊建一, 齊悅, 吳旭剛