帶有導(dǎo)流通道的液冷式高熱流密度器件散熱器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于熱能工程領(lǐng)域，具體涉及一種具有高效傳熱效應(yīng)的液冷式散熱器裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]高性能計(jì)算機(jī)的CPU芯片可以作為高熱流密度發(fā)熱器件的典型代表，一臺(tái)大型服務(wù)器通常具有幾十枚甚至數(shù)百枚多核式CPU芯片，在強(qiáng)勁性能的背后，伴隨著更高的發(fā)熱量和熱流密度，可以說(shuō)CPU芯片的高效冷卻問(wèn)題已成為計(jì)算機(jī)性能進(jìn)一步發(fā)展的桎佶。目前施用于高熱流密度器件冷卻的散熱技術(shù)主要還是以風(fēng)冷為主，即在被冷卻器件的表面加裝一個(gè)散熱器，熱量通過(guò)散熱器上的翅片被強(qiáng)迫流動(dòng)的冷風(fēng)帶走。眾所周知，采用液冷卻方式具有較高的傳熱效率，但是液冷式散熱具有兩大難點(diǎn)，一個(gè)是冷卻液的滲漏；另外一個(gè)是因散熱腔內(nèi)液的流動(dòng)阻力過(guò)大導(dǎo)致散熱效率降低。前者屬于加工的精度以及安裝的問(wèn)題，而后者將涉及到傳熱和流動(dòng)的理論與技術(shù)。例如目前常用的一類液冷散熱器，在液腔內(nèi)加工(刻畫(huà)狀)出一個(gè)正方形或多邊形的針柱矩陣，其主要作用是增大液腔內(nèi)的換熱面積以提高冷卻效果。但是該類型散熱器的缺陷是，每個(gè)針柱并不是各自獨(dú)立的結(jié)構(gòu)，并且針柱矮小、液腔底部相對(duì)較厚，該結(jié)構(gòu)導(dǎo)致在針柱矩陣內(nèi)無(wú)法形成液流通道。因此該結(jié)構(gòu)除了加工問(wèn)題以外，關(guān)鍵是傳熱和流動(dòng)理論方面的欠缺。因此如何能夠提高液冷式散熱器的效率及性能，就成為國(guó)內(nèi)外研宄高熱流密度器件冷卻問(wèn)題的難點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是，提出一種具有可減低流動(dòng)阻力的液冷式高熱流密度器件散熱器，可有效提尚尚熱流密度發(fā)熱器件的散熱性能。
[0004]為實(shí)現(xiàn)此發(fā)明目的而采取的技術(shù)方案是:散熱器由第一、第二兩層上蓋和底托構(gòu)成，第一層上蓋的中心設(shè)有進(jìn)液通道；進(jìn)液通道的旁邊設(shè)有出液通道。第二層上蓋背面的中心設(shè)有凸臺(tái)式進(jìn)液口 ；第二層上蓋的四角設(shè)有出液孔。底托內(nèi)部作為注液腔，注液腔為正方形池，注液腔內(nèi)設(shè)有多邊形的針柱矩陣列，每個(gè)針柱均為各自獨(dú)立的柱體。注液腔內(nèi)的四個(gè)頂角設(shè)有開(kāi)口盲孔，盲孔的開(kāi)口處與注液腔相通。矩陣列的四周均設(shè)有導(dǎo)流通道，第二層上蓋四個(gè)角的出液孔與第一層上蓋的出液通道在水平方向錯(cuò)開(kāi)。
[0005]除了底托的結(jié)構(gòu)以外，在冷卻液的流動(dòng)方式上與已有技術(shù)的對(duì)比:散熱器底托的底部與高熱流密度器件緊密貼在一起，冷卻液體從第一層上蓋進(jìn)液通道及第二層上蓋的進(jìn)液口進(jìn)入。第二層上蓋的作用是使流體在注液腔內(nèi)的流動(dòng)更加均勻，冷卻液經(jīng)第二層上蓋四角的出液孔，返回第一層上蓋的出液通道流出。這種冷卻液的流動(dòng)方式可使與散熱器底面接觸的CPU芯片得到充分冷卻。注液腔是一個(gè)正方形的池體，針柱矩陣列浸沒(méi)在腔內(nèi)，由于注液腔設(shè)有導(dǎo)流片，所以冷卻液能夠形成非常均勻的流場(chǎng)。針柱的作用等同于熱交換器的翅片，發(fā)熱器件(以CPU芯片為例)的熱量通過(guò)導(dǎo)熱傳至底托本體以及注液腔內(nèi)的針柱，最后熱量以(流體)對(duì)流的方式將熱量散出。
[0006]根據(jù)發(fā)熱器件的熱負(fù)荷(熱流密度)來(lái)調(diào)整冷卻液的溫度和流量，通過(guò)計(jì)算使其達(dá)到良好的參數(shù)匹配。由于導(dǎo)流的作用使得注液腔內(nèi)產(chǎn)生的壓降很小，根據(jù)傳熱學(xué)的原理可知，溫度的分布或者說(shuō)散熱量的傳遞是由底托以及針柱的根部(翅根)向上進(jìn)行，而冷卻液體是由頂端向下流動(dòng)，形成逆流換熱，所以該結(jié)構(gòu)能夠具有較好的散熱效果。針柱的主要作用并非是直接散熱，而是將底托的熱量以高導(dǎo)熱的方式傳出，最后通過(guò)冷卻液將此熱量散掉。
[0007]本發(fā)明的特點(diǎn)以及產(chǎn)生的有益效果是，底托注液腔內(nèi)針柱矩陣列以及導(dǎo)流通道的設(shè)計(jì)，具有強(qiáng)化散熱器傳熱的作用，尤其是矩陣列中的針柱加工為各自獨(dú)立的結(jié)構(gòu)，每一根針柱的溫度梯度與來(lái)流液體的溫度梯度相反，因而具有較強(qiáng)的換熱效果。導(dǎo)流結(jié)構(gòu)能夠形成非常均勻的流場(chǎng)，可有效減小流動(dòng)阻力。該液冷方式與傳統(tǒng)水冷散熱器相比可明顯提高換熱效率25%。該結(jié)構(gòu)不僅可以散熱器的體積大為減小，適用于計(jì)算機(jī)服務(wù)器窄小的空間，而且使得CPU芯片的均溫效果更好，可以更有效地降低工作溫度。
【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1是本發(fā)明中底托注液腔的原理與結(jié)構(gòu)平面簡(jiǎn)圖。
[0009]圖2是圖1的立體結(jié)構(gòu)圖。
[0010]圖3是本發(fā)明中第一層上蓋的立體結(jié)構(gòu)圖。
[0011 ] 圖4是本發(fā)明中第二層上蓋的立體結(jié)構(gòu)圖。
[0012]圖5是本發(fā)明中第一和第二層上蓋組裝后的結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]以下結(jié)合附圖并通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的原理與結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步的說(shuō)明。需要說(shuō)明的是本實(shí)施例是敘述性的，而不是限定性的，不以此實(shí)施例限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0014]帶有導(dǎo)流通道的液冷式高熱流密度器件散熱器，其具體結(jié)構(gòu)是:散熱器由第一層上蓋1-1、第二層上蓋1-2和底托2構(gòu)成，第一層上蓋的中心設(shè)有進(jìn)液通道1-3 ;進(jìn)液通道的旁邊設(shè)有出液通道1-4。第二層上蓋背面的中心設(shè)有凸臺(tái)式進(jìn)液口 1-5，第二層上蓋的四角設(shè)有出液孔1-6。底托內(nèi)部作為注液腔3，注液腔為正方形池。注液腔內(nèi)設(shè)有多邊形的針柱矩陣列4，每個(gè)針柱均為各自獨(dú)立的柱體，注液腔內(nèi)的四個(gè)頂角設(shè)有開(kāi)口盲孔5，盲孔的開(kāi)口處與注液腔相通。矩陣列的四周均設(shè)有(由導(dǎo)流片構(gòu)成的)導(dǎo)流通道6，第二層上蓋四個(gè)角的出液孔與第一層上蓋的出液通道在水平方向錯(cuò)開(kāi)。
[0015]多邊形的針柱矩陣列由四個(gè)寬邊和四個(gè)窄邊圍成，寬邊與注液腔四角的導(dǎo)流通道相對(duì)應(yīng)；窄邊與注液腔周邊的導(dǎo)流通道相對(duì)應(yīng)。底托四角方向的導(dǎo)流通道設(shè)有N個(gè)內(nèi)弧形導(dǎo)流片7 ;注液腔周邊的導(dǎo)流通道設(shè)有M個(gè)小橢圓形導(dǎo)流片8。多邊形的針柱矩陣列其中心圓形區(qū)域針柱的高度低于周圍針柱的高度；多邊形的針柱矩陣列外圍的高度低于注液腔上頂面；多邊形