一種CPU散熱方法和裝置與流程
2023-12-02 17:02:56 2
本發明涉及計算機加工領域，具體來說，涉及一種cpu散熱方法和裝置。
背景技術：
常見的計算機大都依靠冷空氣給機器降溫，而水冷或液冷有兩大好處：一是它把冷卻劑直接導向熱源，而不是像風冷那樣間接製冷；二是和風冷相比，每單位體積所傳輸的熱量即散熱效率高達3500倍。水冷散熱器在2008年左右就出現在市場，惠普、ibm等伺服器巨頭和其他一些專注數據中心技術的公司都先後推出過水冷散熱產品。
蒸發冷卻從熱學原理上是利用流體沸騰時的汽化潛熱帶走熱量。這種利用流體沸騰時的汽化潛熱的冷卻方式就叫做「蒸發冷卻」。由於流體的汽化潛熱要比流體的比熱大很多，所以蒸發冷卻的冷卻效果更為顯著。
在直接式液冷系統，即使用製冷劑進行浸泡式冷卻時，取消了翅片和風扇，只用製冷劑的相變進行換熱來冷卻cpu。而換熱面積的加工方法、表面粗糙度、材料特性以及新舊程度都能影響沸騰傳熱的強弱。同一液體在拋光壁面上沸騰傳熱時，其傳熱係數比在粗糙面上沸騰傳熱時低，這主要是由於光潔表面上氣化核心較少的緣故。
目前，市面上現有cpu晶片的散熱罩(或外罩)表面光滑，不易產生氣泡，沸騰性能不夠好，因此在開機後cpu的溫度上升很快，穩態溫度較高，很容易達到cpu的極限溫度，使得大多數伺服器廠家對於液冷技術望而卻步。
針對相關技術中的問題，目前尚未提出有效的解決方案。
技術實現要素：
針對相關技術中的問題，本發明提出一種cpu散熱方法和裝置，其通過將熱管安裝在cpu晶片的正上方，同時對該熱管的表面進行燒結強化沸騰處理，從而使得沸騰表面的溫度場均勻，增加沸騰面積和汽化核心，強化沸騰換熱，降低晶片核溫，從而解決了現有的表面光滑的散熱罩沸騰性能不夠好的問題。
本發明的技術方案是這樣實現的：
根據本發明的一個方面，提供了一種cpu散熱方法。
該cpu散熱方法包括：將金屬粉末均勻地粘塗在金屬片的表面上；在氫氣的環境下，對金屬片進行燒結處理，以在金屬片的表面上形成多孔金屬覆蓋層；將金屬片焊接在熱管的表面上。
根據本發明的一個實施例，對金屬片進行燒結處理包括：將金屬片放置於燒結爐內，並對金屬片加熱，直至金屬片表面的金屬粉末融化，然後恆溫20分鐘。
根據本發明的一個實施例，將金屬粉末均勻地粘塗在金屬片的表面上包括：在金屬片的表面上塗覆粘劑溶液，並將金屬粉末均勻地粘塗在金屬片的表面上。
根據本發明的一個實施例，在金屬片的表面上塗覆粘劑溶液之前包括：將金屬片的表面的鏽和油垢去除。
根據本發明的一個實施例，多孔金屬覆蓋層的厚度小於3mm，多孔金屬覆蓋層的孔隙率為40％～65％。
根據本發明的一個實施例，金屬粉末經燒結後形成金屬顆粒，金屬顆粒選自銅顆粒、銀顆粒、金顆粒及其它們的合金顆粒。
根據本發明的一個實施例，熱管為平板熱管，金屬片的尺寸和平板熱管的尺寸一致。
根據本發明的一個實施例，通過低溫焊接的方法將金屬片焊接在熱管的表面上。
根據本發明的另一方面，提供了一種cpu散熱裝置。
該cpu散熱裝置包括：cpu散熱裝置包括cpu和散熱罩，cpu設置在散熱罩內部，以及平板熱管，設置在散熱罩上方，並與散熱罩對齊；第一金屬片，設置在散熱罩的上方，第一金屬片的表面上設有多孔金屬覆蓋層。
根據本發明的一個實施例，cpu散熱裝置還包括：第二金屬片，設置在cpu和散熱罩之間，第二金屬片的表面上設有多孔金屬覆蓋層。
根據本發明的一個實施例，第一金屬片的尺寸與平板熱管的尺寸一致，同時第二金屬片的尺寸與平板熱管的尺寸一致。
本發明的有益技術效果在於：
本發明通過將金屬粉末均勻地粘塗在金屬片的表面上，然後在氫氣的環境下，對金屬片進行燒結處理，以在金屬片的表面上形成多孔金屬覆蓋層，以及將金屬片焊接在熱管的表面上，從而將熱管安裝在cpu晶片的表面上，同時對該熱管的表面進行燒結強化沸騰處理，進而使得沸騰表面的溫度場均勻，增加沸騰面積和汽化核心，強化沸騰換熱，降低晶片核溫。
附圖說明
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1是根據本發明實施例的cpu散熱方法的流程圖；
圖2是根據本發明實施例的cpu散熱裝置的示意圖。
具體實施方式
下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
為了更好的理解本發明，下面對本領域的常用詞語進行介紹。
燒結是指把粉狀物料轉變為緻密體，粉體經過成型後，通過燒結得到的緻密體是一種多晶材料，其顯微結構由晶體、玻璃體和氣孔組成。同時，燒結過程直接影響顯微結構中的晶粒尺寸、氣孔尺寸及晶界形狀和分布，進而影響材料的性能。
熱管包括外殼及毛細結構，其充分利用了熱傳導原理與相變介質的快速熱傳遞性質，透過熱管將發熱物體的熱量迅速傳遞到熱源外，其導熱能力超過任何已知金屬的導熱能力。
根據本發明的實施例，提供了一種cpu散熱方法。
如圖1所示，根據本發明實施例的cpu散熱方法包括：
步驟s101，將金屬粉末均勻地粘塗在金屬片的表面上；
步驟s103，在氫氣的環境下，對金屬片進行燒結處理，以在金屬片的表面上形成多孔金屬覆蓋層；
步驟s105，將金屬片焊接在熱管的表面上。
藉助於本發明的上述技術方案，通過將金屬粉末均勻地粘塗在金屬片的表面上，然後在氫氣的環境下，對金屬片進行燒結處理，以在金屬片的表面上形成多孔金屬覆蓋層，以及將金屬片焊接在熱管的表面上，從而將熱管安裝在cpu晶片的表面上，同時對該熱管的表面進行燒結強化沸騰處理，進而使得沸騰表面的溫度場均勻，增加沸騰面積和汽化核心，強化沸騰換熱，降低晶片核溫。
為了更好的理解本發明的上述技術方案，本發明通過具體的實施例對本發明的方案進行詳細的描述。
本發明公開了一種cpu散熱方法，該方法使用粉末燒結的方法形成多孔表面，具體地：首先，先將金屬片表面的鏽和油垢去除，然後塗上一層粘劑溶液，將金屬粉末均勻地塗粘在基體表面上，當粘結劑溶液風乾後，將其放置於燒結爐內，在氫氣保護下加熱至金屬粉末表面有熔化趨勢，恆溫20min左右，使粘結劑分散揮發，金屬粉末燒結成一體並燒結在基體上，這樣就在金屬基體表面形成一層多孔金屬覆蓋層。同時，該多孔金屬覆蓋層的厚度一般小於3mm，孔隙率為40％--65％。當然可以理解，該粘劑溶液選用燒結過程中常使用的粘劑溶液。另外，該多孔表面的方法還在熱管的製備過程中實現。
由於現有技術中的cpu設置在散熱罩的內部，而cpu罩的材質是銅，表面鍍有一層鎳，而銅鍍鋁表面光滑，不利於氣化，本發明通過將熱管設置在該散熱罩的上部，其利用熱傳導原理與相變介質的快速熱傳遞性質，透過熱管將發熱物體的熱量迅速傳遞到熱源外，優選地，該熱管為平板熱管，該平板熱管能夠將熱源發出的熱量均布在上表面上，從而使得熱流分布均勻，消除了熱點，增加了換熱面積。此外，還在熱管的上表面上設置一金屬片，從而增加了沸騰面積，增加汽化核心，降低晶片熱源的核溫，其中，該熱管具有上表面和下表面，該下表面是指與散熱罩接觸的一側表面，該上表面是與下表面相對的一側表面。
金屬粉末經燒結後形成金屬顆粒，金屬顆粒選自銅顆粒、銀顆粒、金顆粒及其它們的合金顆粒，以增加表面粗糙度，增加微小縫隙及氣泡生成點，可有效強化沸騰。
此外，該熱管設置在散熱罩上方並與散熱罩對齊，即其安裝在cpu的正上方，從而使得沸騰表面的溫度場均勻，增加沸騰面積和汽化核心，強化沸騰換熱，降低晶片核溫。
根據本發明的實施例，還提供了一種cpu散熱裝置。
如圖2所示，根據本發明實施例的cpu散熱裝置包括：cpu散熱裝置包括cpu和散熱罩，cpu設置在散熱罩內部，以及平板熱管，設置在散熱罩上方，並與散熱罩對齊；第一金屬片(或第一燒結層)，設置在散熱罩的上方，第一金屬片的表面上設有多孔金屬覆蓋層，該第一金屬片是通過使用粉末燒結的方法製得。
此外，cpu散熱裝置還包括：第二金屬片(或第二燒結層)，設置在cpu和散熱罩之間，第二金屬片的表面上設有多孔金屬覆蓋層，該第二金屬片也是通過使用粉末燒結的方法製得。
同時，該第一金屬片的尺寸與平板熱管的尺寸一致，同時第二金屬片的尺寸與平板熱管的尺寸一致，另外，該平板熱管的尺寸也與散熱罩的尺寸一致。
綜上所述，藉助於本發明的上述技術方案，通過將金屬粉末均勻地粘塗在金屬片的表面上，然後在氫氣的環境下，對金屬片進行燒結處理，以在金屬片的表面上形成多孔金屬覆蓋層，以及將金屬片焊接在熱管的表面上，從而將熱管安裝在cpu晶片的表面上，同時對該熱管的表面進行燒結強化沸騰處理，進而使得沸騰表面的溫度場均勻，增加沸騰面積和汽化核心，強化沸騰換熱，降低晶片核溫。
以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。