CN204406311U - 一种超高速芯片的快速散热装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于微电子技术领域,具体为一种超高速芯片的快速散热装置。快速散热装置包括依次加装在超高速芯片上的肋片散热器、温控开关、半导体制冷片及风冷散热器；本实用新型把自然对流散热、半导体制冷片散热及风冷散热方式相互结合。当超高速芯片工作于低频状态时，芯片散热量较小，肋片散热器依靠自然对流散热即可满足芯片散热要求；当高速芯片工作于高频状态时，芯片散热量急剧增大，温控开关开启半导体制冷片及风冷散热器，迅速冷却超高速芯片。本实用新型解决了目前以及未来超高速芯片难以、快速散热的技术障碍，同时具有高效、经济、节能、简单方便优点。
Description
技术领域
本实用新型属于微电子制造技术领域，具体涉及一种超高速芯片的快速散热装置。
背景技术
随着微电子技术不断发展，芯片的集成度不断增大，其工作时产生的热量也不断增大。热量的累积将导致芯片温度升高，其性能将会显著下降，因此芯片厂家都有规定芯片的节点温度。在普通数字电路中，由于低速电路的功耗较小，在正常的散热条件下，芯片的工作温度不会太高，所以不用考虑芯片的散热问题。而在超高速电路中，超高速芯片会瞬时产生大量热量，芯片温度迅速升高导致其性能下降甚至烧毁。必须通过在芯片散热面上安置外部散热装置，将芯片的温度控制在节点温度范围内。
传统的芯片散热是采用风冷散热器。目前，单纯风冷散热器要想满足超高速芯片的散热要求，必须提高风扇转速或增大散热肋片表面积。然而受到设备体积及应用环境的限制，传统风冷散热器很难满足超高速芯片的散热要求。
根据牛顿冷却定律，流体散热的散热效率正比于固体与流体间的温差。利用半导体制冷片可以迅速将热量从芯片散热面转移至散热肋片，提高肋片的工作温度及其与空气之间的温差，从而可以在不改变风扇转速及散热肋片表面积的前提下大幅提高风冷散热器的散热效率。而将其与肋片散热器相结合并通过温控开关控制半导体制冷片和风冷散热器的开启时机，既可以满足低频工作的超高速芯片的散热要求，又可避免半导体芯片制冷端结露从而影响芯片的可靠性。
实用新型内容
本实用新型的目的在于针对传的芯片统散热不能满足超高速芯片的散热要求，提出一种高效的超高速芯片的快速散热装置。
本实用新型提出一种高效的超高速芯片的快速散热装置，包括依次加装在超高速芯片上的肋片散热器、温控开关、半导体制冷片及风冷散热器。当超高速芯片工作于低频状态时，芯片散热量较小，肋片散热器即可满足芯片散热要求；当高速芯片工作于高频状态时，芯片散热量急剧增大，温控开关开启半导体制冷片及风冷散热器，从而迅速冷却超高速芯片。
其中，超高速芯片散热面均匀涂抹有导热硅胶，肋片散热器置于导热硅胶上，并与导热硅胶紧密接触；肋片散热器中部导热平台均匀涂抹有导热硅胶，温控开关及半导体制冷片制冷端置于该导热硅胶上，并且温控开关及半导体制冷片与导热硅胶紧密接触；在半导体制冷片散热端均匀涂抹有导热硅胶，风冷散热器置于该导热硅胶上，并且风冷散热器与导热硅胶紧密接触；半导体制冷片与风冷散热器并联接入温控开关输出端，温控开关输入端接入外部稳压电源。
使用时，用螺丝将整个装置固定在超高速芯片下面的电路板或设备外壳上，使整个散热装置各个部件间紧密结合，以保证良好的散热效果。
本实用新型中，所述的导热硅胶为含有金属颗粒的高性能导热硅胶（导热系数大于5W/m-k）。
本实用新型中，所述的肋片散热器，其材质为导热性能良好的铜、铝、石墨等材料。其中部有可容纳半导体制冷片及温控装置的导热平台。
本实用新型中，所述的半导体制冷片的制冷部件材料为PbTe、SiGe、GeTe及Ⅱ-V族、Ⅱ-Ⅵ族、V-Ⅵ族化合物的商用半导体制冷片，其制冷功率大于50W。
本实用新型中，所述的温控开关为常开式液体膨胀式、气体吸附式或金属膨胀式等温控开关，其闭合温度为50℃。
本实用新型中，所述的风冷散热器应具有肋片，材质为导热性能良好的铜、铝、石墨等材料。风扇转速大于2000RPM。
本实用新型的优点在于利用半导体制冷片迅速冷却高频工作状态下的超高速芯片，并将吸收的热量迅速传递给风冷散热器，提高风冷散热器的工作温度，从而大幅提高风冷散热器的工作效率，解决了传统散热方法不能办足超高速芯片散热要求的现实问题。并且本方法通过温控开关控制半导体制冷片及风冷散热器只在超高速芯片高频工作时开启，从而解决了半导体制冷片制冷冷端温度过低导致揭露的问题，并时节约了能源。
附图说明
图1为本实用新型的超高速芯片的快速散热装置原理图（剖面图）。
图2为本实用新型的超高速芯片的快速散热装置原理图（俯视图）。
图3利用本实用新型装置为计算机CPU散热的实施图。
图中标号：1为电源线 ，2为温控开关， 3为导热硅胶 ，4为半导体制冷片， 5为肋片散热器， 6为风冷散热器。7为本实用新型散热装置，8为稳压电源，9为电脑主板， 10为计算机中央处理器。
具体实施方式
下文结合图示在参考实施例中更具体地描述本实用新型，本实用新型提供优选实施例，但不应该被认为仅限于在此阐述的实施例。
本实施例阐述将本实用新型提供的高效的超高速芯片的快速散热装置应用于计算机中央处理器散热的具体实施过程。本实施例所涉及的半导体制冷片及风冷散热器额定电压均为12V。具体实施方式如下：
1、用酒精分别将计算机中央处理器散热面、肋片散热器热接触面、半导体制冷片制冷面及散热面、风冷散热器热接触面处理干净；
2、将导热硅胶均匀涂抹于肋片散热器中部导热平台，分别将温控开关及半导体制冷片制冷端置于导热硅胶上，并确保温控开关及半导体制冷片与导热硅胶紧密接触；
3、将导热硅胶均匀涂抹于半导体制冷片散热端，并将风冷散热器至于导热硅胶上，确保风冷散热器与导热硅胶紧密接触；
4、用螺丝将整个装置固定在计算机主板上，使整个散热装置各个部件间紧密结合，从而保证良好的散热效果；
5、半导体制冷片与风冷散热器并联接入温控开关输出端，温控开关输入端接入计算机12V稳压电源。
Claims (5)
1.一种超高速芯片的快速散热装置，其特征在于包括依次加装在超高速芯片上的肋片散热器、温控开关、半导体制冷片及风冷散热器；其中：
超高速芯片散热面均匀涂抹有导热硅胶，肋片散热器置于导热硅胶上，并与导热硅胶紧密接触；肋片散热器中部有导热平台，该导热平台上均匀涂抹有导热硅胶，温控开关及半导体制冷片制冷端置于该导热硅胶上，并且温控开关及半导体制冷片与导热硅胶紧密接触；在半导体制冷片散热端均匀涂抹有导热硅胶，风冷散热器置于该导热硅胶上，并且风冷散热器与导热硅胶紧密接触；半导体制冷片与风冷散热器并联接入温控开关输出端，温控开关输入端接入外部稳压电源。
2.根据权利要求1所述的超高速芯片的快速散热装置，其特征在于所述的导热硅胶为含有金属颗粒的高性能导热硅胶，其导热系数大于5W/m-k。
3.根据权利要求1所述的超高速芯片的快速散热装置，其特征在于所述的肋片散热器，其材质为导热性能良好的铜、铝或石墨，其中部有可容纳半导体制冷片及温控装置的导热平台。
4.根据权利要求1所述的超高速芯片的快速散热装置，其特征在于所述的温控开关为常开式液体膨胀式、气体吸附式或金属膨胀式温控开关，其闭合温度为50℃。
5.根据权利要求1所述的超高速芯片的快速散热装置，其特征在于所述的风冷散热器具有肋片，材质为导热性能良好的铜、铝或石墨，风扇转速大于2000RPM。
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