[发明专利]一种用于CPU散热的离心微通道结构及其使用方法

说明书

本发明公开一种用于CPU散热的离心微通道结构及其使用方法，属于CPU散热技术领域，包括基板和散热壳体，散热壳体侧面呈阿基米德曲线形状；散热壳体下面环形阵列设有若干离心肋片，相邻离心肋片间形成离心通道；离心肋片内沿包围形成与CPU中心对应喷射空间，其外沿与散热壳体侧面之间形成导流通道；导流通道末端设有出口；散热壳体上面设有喷嘴，喷嘴向喷射空间内喷射冷却液，形成单相淹没射流强化传热结构，且离心结构的离心通道和阿基米德曲线特征的导流侧板，使在中心位置的喷射空间换热能力最强，并沿径向离心降低；与CPU的热流密度分布完全一致，实现CPU最佳的散热均温性；整体结构简单，使用便捷，实用性好。

技术领域

本发明属于CPU散热技术领域，具体地说是一种用于CPU散热的离心微通道结构及其使用方法。

背景技术

随着云计算、大数据的快速发展，数据量的爆发式增长推动数据中心市场的迅猛发展，但其建设一直被能耗过大等环境因素所困扰。而现今对于PUE(Power UsageEffectiveness)有明确限制，建设绿色数据中心是其发展的必然趋势。

为满足不断增长的算力需求，单机柜功率密度越来越高。而当单机柜功率密度达到一定值(20kW)时，风冷系统就已接近其经济有效的制冷极限。在此背景下，低PUE、高解热密度的液冷数据中心散热技术应运而生。

冷板式液冷利用高比热容的液体工质快速带走热量，具有更高的冷却效率和更低的PUE值。多通道平直并联流道结构由于加工简单而应用较广，但是其具有均温性较差，散热能力有限的缺点。

而CPU或者GPU等高密度热源，其主要发热位置位于中心的芯片，并具有沿径向热流密度离心降低的特征；而采用传统的多通道平直并联流道结构，会导致CPU的封装表面温度不一致，具体呈中心芯片的位置温度高、流道入口处温度低、流道出口温度较高的分布特征。

当芯片热流密度过大时，单相强迫对流换热系数为2x10^3～10x10^3W/(M2.K)，容易接近其散热极限，同时会进一步恶化CPU封装表面的均温性。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种用于CPU散热的离心微通道结构及其使用方法，不仅可以解决均温性较差的缺点，同时可以提升换热系数和热流密度一个数量级，提高散热能力，使得芯片温度更低，提高器件寿命和运行的可靠性。

本发明一方面是通过下述技术方案来实现的：

一种用于CPU散热的离心微通道结构，包括贴合于CPU上的基板和设于所述基板上的散热壳体，所述散热壳体侧面呈阿基米德曲线形状；所述散热壳体靠近所述基板的一侧环形阵列设有若干个离心肋片，相邻两个所述离心肋片之间形成离心通道；若干个所述离心肋片内沿包围形成与CPU中心对应喷射空间，其外沿与所述散热壳体侧面之间形成导流通道；所述导流通道末端设有出口；所述散热壳体远离所述基板的一侧设有若干喷嘴，所述喷嘴向所述喷射空间内喷射冷却液。圆形多孔单相淹没射流强化传热结构、离心结构的离心通道和阿基米德曲线特征的导流侧板，使在中心位置的喷射空间换热能力最强，并沿径向离心降低；在中心位置可以提升换热系数和热流密度一个数量级，提高CPU中部的散热能力，从而能与CPU的热流密度分布完全一致，实现CPU最佳的散热均温性，使得芯片温度更低，提高器件寿命和运行的可靠性；由于换热系数高出一个量级，可以节省冷却液用量，减少系统规模特别是管路系统的规格，还可以节省循环泵的功耗。整体结构简单，使用便捷，实用性好。

本发明的进一步改进还有，所述喷嘴呈多圈环形阵列设置。保证喷嘴向喷射空间内喷射冷却液的均匀性，保证喷射空间内散热的均衡性。

本发明的进一步改进还有，所述喷射空间底面设有若干微通道圆柱。冷却液从轴向转变为径向后，产生强烈的席卷和涡流，并与微通道圆柱冲击产生强烈的扰流，从而能大大提高喷射空间位置的换热效果。