[发明专利]一种重力回流热柱式芯片散热器

说明书

本发明公开了一种重力回流热柱式芯片散热器，它包括具有密闭真空腔室的热柱和翅片，所述翅片安装在所述热柱上，在热柱内充装有相变工质，所述真空腔室的底面为与芯片相贴合的受热面，相变工质吸热后蒸发，经过翅片风冷换热冷凝成液态，依靠自身重力沿真空腔室内壁回流，完成一个循环过程。本发明采用安全环保且与电子设备兼容的相变工质作为传热工质，为简单的蒸发回流结构，杜绝了泄露安全隐患，运行安全可靠，且散热效率高，简化了散热器结构，本发明只需要使用简单的机加工设备、焊接设备和抽真空灌装设备即可制作完成，相比于现有热管散热器由于具有毛细芯结构而需要采用烧结工艺、使用烧结设备相比，使得制作成本大大降低，适于大规模应用。

技术领域

本发明涉及一种芯片散热器，尤其涉及一种重力回流热柱式芯片散热器。

背景技术

目前，个人电脑和服务器等计算通讯设备的风冷散热装置，多采用热管翅片式的热管散热器，经过多年的发展，热管散热器以其重量轻、散热效果好，并随着规模化生产、成本不断下降的优势，成为了风冷散热的不二选择。

热管散热器为了实现高效传热特性，需要烧结毛细结构，并且要求抽真空之后，灌装防冻工作介质(一般为水或乙二醇混合液)。热管散热器依靠规模化生产降低成本，但是热管的制作工艺较为复杂，生产设备和人工投入成本高，而且防冻工作介质为水或乙二醇，如果泄露，会对设备造成严重损坏，因此存在安全隐患。

近来，随着电脑和服务器性能飙升，单机功率密度呈逐年递增趋势，而风冷散热器囿于电脑服务器空间有限，使其散热性能的提升无法与设备功率的增加相匹配。液冷散热器是一种能够实现良好散热和节能效果的散热方式。液冷散热器包括冷板、喷淋和浸没式液冷。其中，冷板是采用液冷板贴合芯片的方式，防冻液体工质在冷板内流动，将芯片热量带到外部换热，但是，防冻液体工质中含有水，对电子设备存在着安全隐患，所以冷板散热器的密封要求高，使得服务器非常昂贵，喷淋液冷的工质采用与电子设备兼容的导热油类物质，在不改变现有服务器结构的前提下，需要解决设备密封问题，防止工质散溢。浸没式液冷是一种新兴的液冷方式，需要改变现有服务器结构，对现有机房形式改动较大，浸没式液冷技术正处于技术完善上升期。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单、成本低、散热效率高、运行可靠、无安全隐患的重力回流热柱式芯片散热器。

本发明的上述目的可以通过以下措施来实现：一种重力回流热柱式芯片散热器，其特征在于：它包括具有密闭真空腔室的热柱和翅片，所述翅片安装在所述热柱上，在所述热柱内充装有相变工质，所述真空腔室的底面为与芯片相贴合的受热面，相变工质吸热后蒸发，经过翅片风冷换热冷凝成液态，依靠自身重力沿真空腔室内壁回流，完成一个循环过程。

本发明采用安全环保且与电子设备兼容的相变工质作为传热工质，为简单的蒸发回流结构，杜绝了泄露安全隐患，运行安全可靠，且散热效率高，简化了散热器结构，本发明只需要使用简单的机加工设备、焊接设备和抽真空灌装设备即可制作完成，相比于现有热管散热器由于具有毛细芯结构而需要采用烧结工艺、使用烧结设备相比，使得制作成本大大降低，适于大规模应用。

作为本发明的一种优选实施方式，所述相变工质采用全氟己酮，分子式C6F12O，熔点-108℃，沸点48℃，也可以采用改性石蜡；如果热柱可以承受更高的压力，还可以选用七氟丙烷、R134a和R410a等安全环保无毒低温制冷剂，这些工质都与电子元件兼容，不用担心泄露事故，保证电子元件的稳定性。

本发明所述相变工质的充装量占所述热柱容积的20％～95％。

作为本发明的一种实施方式，所述热柱主要由一筒体状的空心柱、盖板和用于与芯片贴合的基板组成，所述盖板设于空心柱的上端，所述基板设于空心柱的下端形成所述的密闭真空腔室，所述翅片为数片且套装在所述空心柱上，各翅片沿空心柱的高度方向排布。