CN106125872A - 一种总线式热管型水冷散热*** - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种总线式热管型水冷散热***，所述水冷散热***由总线热沉组件、CPU热传导组件、内存条热传导组件、南桥芯片热传导组件、北桥芯片热传导组件和水冷板散热组件组成，所述CPU热传导组件、内存条热传导组件、南桥芯片热传导组件、北桥芯片热传导组件，通过各自的固定块固定在总线热沉组件总线热沉上，将CPU、内存条、南北桥芯片热量传递给总线热沉组件的总线热沉，再经插接的水冷板热管将总线热沉热量传递给水冷板散热组件，实现CPU、内存条、南北桥芯片的散热。由于本发明采用集中式散热并且直接对发热元器件进行散热，散热效率高、散热***结构简单、稳定、可靠性高、无噪音、能耗低，且各组件和总线热沉的连接和拆卸均十分方便。

Description

一种总线式热管型水冷散热***

技术领域

本发明涉及热管散热领域，具体涉及一种总线式热管型水冷散热***。

背景技术

目前，数据中心内大量采用新型机架式服务器和刀片式服务器，其在运行的过程中会产生大量的热量，热流密度逐年提高，传统的数据中心的散热方法是采用精密空调制冷的风冷散热方式，其中机房空调CRAC为机房散热***的核心，通过机房空调吸入服务器排放的热空气，经过热交换后将冷空气排除，对服务器进行强制对流冷却。但是这种方式能效比不高、机房噪音大。

由于液体比空气的比热大很多，散热速度也远远大于空气，因此制冷效率远高于风冷散热，同时省去了风扇，也能达到降低噪音的效果。国内外都展开了对服务器液冷技术的研究。目前，就液冷***模式而言，主要分为直接冷却式(浸泡式液冷)和间接冷却方式(液冷板、液冷头)。直接冷却式，即使被冷却对象和冷媒直接接触，将服务器主板、CPU、内存等发热了大的元件完全浸没在冷媒中。由于冷却液与被冷却对象直接接触，散热效果更佳，且能一次性解决全部元器件的散热问题，完全不需要额外配置风扇、散热片等。但是此***对原计算机***的改动较大，并且需要制作密封舱体用来盛放冷媒；另外，该***对冷媒要求较高，需要具有绝缘性能好、无毒无害、无腐蚀性等物理化学性能。间接冷却式，即冷媒与被冷却对象分离，并不直接接触，而是通过液冷板等高效热传导部件将被冷却对象的热量传递到冷媒中，此***对计算机***改动不大，仅需将原风冷散热片替换为液冷散热片(液冷头)，并将冷媒管路引出机箱即可。在间接冷却方式中，冷媒有其自身通路，并不与电子器件直接接触，因此只要液体管路密封性能好，冷媒***露，该***对冷媒要求较低，多种冷媒均可实现其功能。其缺点是由于增加了传热过程热阻，热温差增大，制冷效果逊于直接冷却式，须额外安装风扇对计算机的其他元器件进行散热。上述两种方式，维护均不便。

中国专利(专利申请号201510144650.8)公开了“一种液冷装置和辅助散热装置结合的服务器散热***”，该***包括液冷服务器机柜，液冷服务器机柜包括机柜柜体和设置于机柜柜体内的多个液冷服务器，其设有液冷装置对液冷服务器进行直接的液冷散热，还设有辅助散热装置进行辅助散热。该专利申请中的液冷散热器设于服务器芯片附近，或者直接与服务器芯片接触，无法将除了CPU以外的内存条、南桥芯片、北桥芯片的热量带走，服务器整体温度依然偏高，机房环境温度依然会受到限制。

中国专利(专利申请号201510529384.0)公开的“一种喷淋冷却式整机柜散热***”，该***包括水泵、水塔、换热液泵，所述水塔内腔上部设置有水冷喷淋杆，水冷喷淋杆与水泵连接；所述水冷喷淋杆下方设置有散热器，所述散热器两端分别与服务器换热柜的柜换热器的一端和换热液泵连接，所述的换热液泵与柜换热器的另一端连接。该专利中的服务器换热柜的柜换热器仅仅只是对服务器中的热风进行换热，并未对其主要的发热元件进行最直接的散热，同时该散热***包含二级散热，必然散热效率比直接散热的效率更低，因此上述散热方案是不够完善的。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点和不足，提出一种安装方便、散热高效、无噪音、可靠性高、维护简单的总线式热管型水冷散热***。解决了现有服务器冷却散热技术存在的上述问题。

本发明所采用的技术方案是，一种总线式热管型水冷散热***，所述水冷散热***由总线热沉组件、CPU热传导组件、内存条热传导组件、南桥芯片热传导组件、北桥芯片热传导组件和水冷板散热组件组成，所述CPU热传导组件、内存条热传导组件、南桥芯片热传导组件、北桥芯片热传导组件，通过各自的固定块固定在总线热沉组件总线热沉上，将CPU、内存条、南北桥芯片热量传递给总线热沉组件的总线热沉，再经插接的水冷板热管将总线热沉热量传递给水冷板散热组件，实现CPU、内存条、南北桥芯片的散热；

所述的总线热沉组件包括一块总线热沉，总线热沉的上下两面纵向设有压合均温热管的均温热管槽和T型螺母槽，总线热沉的中部设有横向插接水冷板热管的热管导热孔；

所述的CPU热传导组件包括一块CPU固定块，以及经CPU热管连接的CPU热沉；

所述的内存条热传导组件，包括一块内存条导热组件固定块(31)，以及经内存条热管连接的、两两对称设置于内存条两边的若干组内存条导热片，所述两两对称设置的内存条导热片上粘有内存条导热贴，若干组内存条导热片通过螺钉连接固定为一个整体；

所述的南桥芯片热传导组件，包括一块南桥固定块，以及经南桥芯片热管连接的南桥热沉；

所述的北桥芯片热传导组件，包括一块北桥固定块，以及经北桥芯片热管连接的北桥热沉；

所述水冷板散热组件，包括一块内部设有循环水管路的水冷板，水冷板中部设有插接水冷板热管的热管通孔，于所述水冷板前端的循环水管路进出水口，接有进出水管接头。

本发明所述的总线式热管型水冷散热***，其特征还在于，

所述的CPU热管、南桥芯片热管、北桥芯片热管，为烧结型热管、或为复合型热管、或为沟槽型热管，热管两端成D型，中段为圆形；所述的CP U固定块、内存条导热组件固定块、南桥固定块、北桥固定块，与所述总线热沉的安装接触面，均开有导热通槽，所述CPU热管、内存条热管、南桥芯片热管、北桥芯片热管，通过压合处理将D型热管端紧密地粘接固定在各固定块的导热通槽中，并通过D型热管端平面向总线热沉传导热量。

所述水冷板散热组件的水冷板热管插接于水冷板的热管通孔中，将从总线热沉吸收的热量传导给水冷板，并由水冷板内部循环水管路中的循环水将吸收的热量带走。

所述内存条热传导组件，包括一块内存条导热组件固定块，两两对称设置于内存条两边的若干组内存条导热片，与其连接的内存条热管或为两条半圆型热管，其热管一端扁平、一端呈半圆型，两根半圆型热管扁平端夹住内存条，再由对称设置的两片存条导热片夹住，通过内存条夹子加紧固定，合并的两条半圆型热管，插接在内存条导热组件固定块的导热通孔中，采用热风对流回流焊工艺焊接为一体。

所述CPU热传导组件的CPU热沉，对于不在一条竖直线上的两件及两件以上的CPU导热时，其由一块CPU固定块，经分出的CPU热管，分别与各CPU上的CPU热沉连接，实现多件CPU导热冷却。

所述总线热沉热管导热孔和水冷板热管通孔的孔内开有焊接水冷板热管的焊锡槽，所述水冷板热管的焊接采用热风对流回流焊工艺；

所述焊接水冷板热管62的热风对流回流焊工艺，焊料采用Sn63Pb37钎料膏，设备采用8温区回流焊机，其中，一二区为升温区，三四五区为保温区，六七区为焊接区，八区冷却区，温度参数分别设置为120℃、140℃、160℃、180℃、210℃、240℃、240℃、200℃，回风速度为40-50mm/s，回流焊机链速为8mm/s。

与现在技术相比，本发明总线式热管型水冷散热***具有以下有益效果：

本发明通过将内存条热传导组件、CPU热传导组件、北桥芯片热传导组件、南桥芯片热传导组件将内存条、CPU、南北桥芯片的热量集中传导到总线热沉上，然后通过水冷板热传导组件和外循环水将热量带走，采用集中式散热并且直接对发热元器件进行散热，散热效率高、散热***结构简单、稳定、可靠性高、无噪音、能耗低。

本发明的总线式热管型水冷散热***，由于CPU热传导组件、内存条热传导组件、南桥芯片热传导组件和北桥芯片热传导组件通过螺丝锁紧到总线热沉上的T型螺母上，从而各组件和总线热沉的连接和拆卸均十分方便。

本发明总线式热管型水冷散热***的制造方法，具有工艺简单、生产成本低，适用于大规模生产的特点。

附图说明

图1是本发明总线式热管型水冷散热***结构示意图；

图2是本发明总线热沉组件结构示意图；

图3是本发明CPU热传导组件结构示意图；

图4a、图4b是本发明内存条热传导组件结构示意图；

图5是本发明南桥芯片热传导组件结构示意图；

图6是本发明北桥芯片热传导组件结构示意图；

图7是本发明水冷板散热组件结构示意图；

图8是本发明另一种形式内存条热传导组件结构示意图；

图9是本发明另一种形式的CPU热传导组件结构图。

图中，1.总线热沉组件，2.CPU热传导组件，3.内存条热传导组件，4.南桥芯片热传导组件，5.北桥芯片热传导组件，6.水冷板散热组件，7.导热通槽，10.总线热沉，11.均温热管槽，12.均温热管，13.T型螺母槽，14.热管导热孔，15.焊锡槽，21.CPU固定块，22.CPU热管，23.CPU热沉，31.内存条导热组件固定块，32.内存条热管，32’.半圆形热管，.33.内存条导热片，34.内存条导热贴，35.内存条夹子，36.导热通孔，41.南桥固定块，42.南桥芯片热管，43.南桥热沉，51.北桥固定块，52.北桥芯片热管，53.北桥热沉，61.水冷板，62.水冷板热管，63.热管通孔，64.循环水管路进出水口，65.进出水管接头，66.焊锡槽。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

一种总线式热管型水冷散热***，如图1所示，水冷散热***由总线热沉组件1、CPU热传导组件2、内存条热传导组件3、南桥芯片热传导组件4、北桥芯片热传导组件5和水冷板散热组件6组成，所述CPU热传导组件2、内存条热传导组件3、南桥芯片热传导组件4、北桥芯片热传导组件5，通过各自的固定块固定在总线热沉组件1总线热沉10上，将CPU、内存条、南北桥芯片热量传递给总线热沉组件1的总线热沉10，再经插接的水冷板热管62将总线热沉10热量传递给水冷板散热组件6，实现CPU、内存条、南北桥芯片的散热。

如图2所示，本发明的的总线热沉组件1包括一块总线热沉10，总线热沉10的上下两面纵向设有压合均温热管12的均温热管槽11和T型螺母槽13，总线热沉10的中部设有横向插接水冷板热管62的热管导热孔14。

如图3所示，本发明的CPU热传导组件2包括一块CPU固定块21，以及经CPU热管22连接的CPU热沉23。

如图4a和图4b所示，本发明的内存条热传导组件3，包括一块内存条导热组件固定块31，以及经内存条热管32连接的、两两对称设置于内存条两边的若干组内存条导热片33，所述两两对称设置的内存条导热片33上粘有内存条导热贴34，若干组内存条导热片33通过螺钉连接固定为一个整体。

如图5所示，本发明的南桥芯片热传导组件4，包括一块南桥固定块41，以及经南桥芯片热管42连接的南桥热沉43。

如图6所示，本发明的北桥芯片热传导组件5，包括一块北桥固定块51，以及经北桥芯片热管52连接的北桥热沉53。

如图7所示，本发明的水冷板散热组件6，包括一块内部设有循环水管路的水冷板61，水冷板61中部设有插接水冷板热管62的热管通孔63，于所述水冷板61前端的循环水管路进出水口64接有进出水管接头65。

本发明的CPU热管22、南桥芯片热管42、北桥芯片热管52，为烧结型热管、或为复合型热管、或为沟槽型热管，热管两端成D型，中段为圆形；所述的CP U固定块21、内存条导热组件固定块31、南桥固定块41、北桥固定块51，与所述总线热沉10的安装接触面，均开有导热通槽7，所述CPU热管22、内存条热管32、南桥芯片热管42、北桥芯片热管52，通过压合处理将D型热管端紧密地粘接固定在各固定块的导热通槽7中，并通过D型热管端平面向总线热沉10传导热量。

本发明的总线热沉组件1在与CPU热传导组件2、南桥芯片热传导组件4、北桥芯片热传导组件5进行安装固定时，先将CPU热管22、南桥芯片热管42、北桥芯片热管52放置在各自热传导组件热沉和固定块的导热通槽7中，在压合处理过程中，通过滚压加工后，再对接触平面进行抛光，保证各自热传导组件热忱和固定块的平面度。并且在各自热传导组件热忱、固定块与热管和总线热沉10接触面上均涂抹有均匀的导热硅脂，然后通过的锁紧螺栓将各自热传导组件装有热管的固定块与总线热沉10紧密贴合固定为一体，通过总线热沉10来有效的传导热量。

本发明的水冷板散热组件6的水冷板热管62插接于水冷板61的热管通孔63中，将从总线热沉10吸收的热量传导给水冷板61，被水冷板61内部的循环水吸收，由循环水管路进出水口64的进出水管接头65输送到外部的冷却循环***中。

本发明的内存条热传导组件3，还可以为另一种结构形式，如图8所示，包括一块内存条导热组件固定块31，两两对称设置于内存条两边的若干组内存条导热片33，与其连接的内存条热管32或为两条半圆型热管32’，其内存条热管一端扁平、一端呈半圆型；实际使用中，用两根半圆型热管32’扁平端夹住内存条，再由对称设置的两片存条导热片33夹住，通过两个内存条夹子35于两条内存条导热片33上方加紧固定；合并后的两条半圆型热管32’，插接在内存条导热组件固定块31的导热通孔36中，再采用热风对流回流焊工艺将两者焊接为一体。

本发明内存条热传导组件3的这种结构形式，内存条直接与内存条热管32扁平端的平面接触，当服务器工作内存条发热时，内存条热管32两端出现温差，内存条的热量从内存条热管32直接传递到内存条固定块31，再由内存条固定块31传递到总线热沉10上，其工作原理与前述结构相同，只是当其中某个内存条出现故障时，可以方便的拔下夹住内存条的两个内存条夹子35，松开两片存条导热片33，更换出现故障的内存条。

本发明的CPU热传导组件2的CPU热沉23，对于不在一条竖直线上的两件及两件以上的CPU导热时，其由一块CPU固定块21，经分出的CPU热管22，分别与各CPU上的CPU热沉23连接，实现多件CPU导热冷却。如图9所示，本发明的CPU热传导组件2在实际运用中的另外一种形式，两件CPU横向分开布置，CPU上的两块CPU热沉23，分别用3根CPU热管22与一块固定块21连接；服务器工作时，每件CPU的热量经分别从各自连接的CPU热沉23、CPU热管22和CPU固定块21传递到总线热沉10上，实现传导散热。

本发明总线热沉10热管导热孔14和水冷板61热管通孔63的孔内开有焊接水冷板热管62的焊锡槽15、66，水冷板热管62的焊接采用热风对流回流焊工艺。

在实际加工过程中，先在水冷板热管62上涂抹适量的Sn63Pb37钎料膏，然后将水冷板热管62***总线热沉10的热管导热孔14和水冷板61的热管通孔63内，使钎料膏留在热管导热孔14的焊锡槽15和热管通孔63的焊锡槽66内，使用模具固定总线热沉10、水冷板61和水冷板热管15后，放置于温度为280℃～360℃的高温炉中，加热3min～8min，取出风冷至室温，卸出模具，得到通过水冷板热管62连接为一体总线热沉10与水冷板61。

本发明总线式热管型水冷散热***，通过螺栓与T型螺母将CPU热传导组件2、内存条热传导组件3、南桥芯片热传导组件4和北桥芯片热传导组件5锁紧到总线热沉10上与其紧密的贴合，将内存条、CPU、南北桥芯片的热量集中传导到总线热沉10上，然后通过水冷板热传导组件6和外循环水将热量带走，集中且直接地对发热元器件进行散热，其散热***稳定、散热效率高、可靠性强、无噪音、能耗低。

上述实施方式只是本发明的一个实例，不是用来限制发明的实施与权利范围，凡依据本发明申请专利保护范围所述的内容做出的等效变化和修饰，均应包括在本发明申请专利范围内。

Claims (6)

1.一种总线式热管型水冷散热***，其特征在于，所述水冷散热***由总线热沉组件(1)、CPU热传导组件(2)、内存条热传导组件(3)、南桥芯片热传导组件(4)、北桥芯片热传导组件(5)和水冷板散热组件(6)组成，所述CPU热传导组件(2)、内存条热传导组件(3)、南桥芯片热传导组件(4)、北桥芯片热传导组件(5)，通过各自的固定块固定在总线热沉组件(1)总线热沉(10)上，将CPU、内存条、南北桥芯片热量传递给总线热沉组件(1)的总线热沉(10)，再经插接的水冷板热管(62)将总线热沉(10)热量传递给水冷板散热组件(6)，实现CPU、内存条、南北桥芯片的散热；

所述的总线热沉组件(1)包括一块总线热沉(10)，总线热沉(10)的上下两面纵向设有压合均温热管(12)的均温热管槽(11)和T型螺母槽(13)，总线热沉(10)的中部设有横向插接水冷板热管(62)的热管导热孔(14)；

所述的CPU热传导组件(2)包括一块CPU固定块(21)，以及经CPU热管(22)连接的CPU热沉(23)；

所述的内存条热传导组件(3)，包括一块内存条导热组件固定块(31)，以及经内存条热管(32)连接的、两两对称设置于内存条两边的若干组内存条导热片(33)，所述两两对称设置的内存条导热片(33)上粘有内存条导热贴(34)，若干组内存条导热片(33)通过螺钉连接固定为一个整体；

所述的南桥芯片热传导组件(4)，包括一块南桥固定块(41)，以及经南桥芯片热管(42)连接的南桥热沉(43)；

所述的北桥芯片热传导组件(5)，包括一块北桥固定块(51)，以及经北桥芯片热管(52)连接的北桥热沉(53)；

所述水冷板散热组件(6)，包括一块内部设有循环水管路的水冷板(61)，水冷板(61)中部设有插接水冷板热管(62)的热管通孔(63)，于所述水冷板(61)前端的循环水管路进出水口(64))接有进出水管接头(65)。

2.根据权利要求1所述的总线式热管型水冷散热***，其特征在于，所述的CPU热管(22)、南桥芯片热管(42)、北桥芯片热管(52)，为烧结型热管、或为复合型热管、或为沟槽型热管，热管两端成D型，中段为圆形；所述的CPU固定块(21)、内存条导热组件固定块(31)、南桥固定块(41)、北桥固定块(51)，与所述总线热沉(10)的安装接触面，均开有导热通槽(7)，所述CPU热管(22)、内存条热管(32)、南桥芯片热管(42)、北桥芯片热管(52)，通过压合处理将D型热管端紧密地粘接固定在各固定块的导热通槽(7)中，并通过D型热管端平面向总线热沉(10)传导热量。

3.根据权利要求1所述的总线式热管型水冷散热***，其特征在于，所述水冷板散热组件(6)的水冷板热管(62)插接于水冷板(61)的热管通孔(63)中，将从总线热沉(10)吸收的热量传导给水冷板(61)，并由水冷板(61)内部循环水管路中的循环水将吸收的热量带走。

4.根据权利要求1所述的总线式热管型水冷散热***，其特征在于，所述内存条热传导组件(3)，包括一块内存条导热组件固定块(31)，两两对称设置于内存条两边的若干组内存条导热片(33)，与其连接的内存条热管(32)或为两条半圆型热管(32’)，其热管一端扁平、一端呈半圆型，两根半圆型热管(32’)扁平端夹住内存条，再由对称设置的两片存条导热片(33)夹住，通过内存条夹子(35)加紧固定，合并的两条半圆型热管(32’)，插接在内存条导热组件固定块(31)的导热通孔(36)中，采用热风对流回流焊工艺焊接为一体。

5.根据权利要求1所述的总线式热管型水冷散热***，其特征在于，所述CPU热传导组件(2)的CPU热沉(23)，对于不在一条竖直线上的两件及两件以上的CPU导热时，其由一块CPU固定块(21)，经分出的CPU热管(22)，分别与各CPU上的CPU热沉(23)连接，实现多件CPU导热冷却。

6.根据权利要求1或3所述的总线式热管型水冷散热***，其特征在于，所述总线热沉(10)热管导热孔(14)和水冷板(61)热管通孔(63)的孔内开有焊接水冷板热管(62)的焊锡槽(15、66)，所述水冷板热管(62)的焊接采用热风对流回流焊工艺；

所述焊接水冷板热管62的热风对流回流焊工艺，焊料采用Sn63Pb37钎料膏，设备采用8温区回流焊机，其中，一二区为升温区，三四五区为保温区，六七区为焊接区，八区冷却区，温度参数分别设置为120℃、140℃、160℃、180℃、210℃、240℃、240℃、200℃，回风速度为40-50mm/s，回流焊机链速为8mm/s。