微機(jī)CPU芯片液冷材料與冷卻效果分析.pdf

1、現(xiàn)在CPU的散熱問(wèn)題越來(lái)越突出。隨著電子芯片技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)的CPU芯片呈現(xiàn)高集成化、小型化及高頻化的發(fā)展趨勢(shì)，但CPU芯片越來(lái)越高的發(fā)熱量，成為阻礙這一趨勢(shì)發(fā)展的關(guān)鍵因素。CPU芯片更進(jìn)一步的小型化及集成化發(fā)展，使電子元件單位面積產(chǎn)生的熱量大幅度的提高，提高散熱器散熱效率已成為急需解決的問(wèn)題，而先進(jìn)的電子芯片散熱技術(shù)將成為解決這一問(wèn)題的核心。傳統(tǒng)的芯片散熱技術(shù)受到挑戰(zhàn)，風(fēng)冷技術(shù)難以達(dá)到更高的散熱要求，具有更高散熱效果及發(fā)展前景的

2、液體散熱技術(shù)，日益成為國(guó)內(nèi)外研究者的重要課題。
　　 液體散熱技術(shù)是一種非常有效的散熱方式，在CPU散熱方面也有非常好的表現(xiàn)。國(guó)內(nèi)外對(duì)CPU散熱問(wèn)題的研究大多集中于液體散熱器的設(shè)計(jì)和優(yōu)化上，如熱管和微槽道設(shè)計(jì)等，對(duì)于冷卻液材料的研究多是關(guān)于液態(tài)金屬這種高價(jià)格的材料上。還有就是在有機(jī)溶劑中尋找對(duì)環(huán)境友好、對(duì)人危害較小的新型冷卻液材料，用以替代污染環(huán)境的舊的冷卻液，而這一方面的研究主要集中在空調(diào)和冰箱這樣較強(qiáng)的制冷機(jī)器上面。另外在汽

3、車發(fā)動(dòng)機(jī)上使用的納米流體的研究也較多，對(duì)納米流體的研究大多集中在延長(zhǎng)納米顆粒在溶液中的懸浮時(shí)間或改良性狀、提高導(dǎo)熱系數(shù)或減小粘度增強(qiáng)流動(dòng)性等方面，但關(guān)于用在CPU散熱方面的研究卻是很少見(jiàn)到。
　　 本文的研究從對(duì)液體散熱系統(tǒng)的分析和液體散熱工質(zhì)的對(duì)比，從散熱系統(tǒng)（常用液體散熱系統(tǒng)、熱管散熱系統(tǒng)、液體噴射散熱系統(tǒng)）的優(yōu)缺點(diǎn)和各自用途及從冷卻液材料的要求出發(fā)，討論了多種冷卻液材料（水、金屬液體、納米流體）的優(yōu)勢(shì)和不足之處及其實(shí)際效果

4、，并討論了CPU芯片液冷材料需要具備的特點(diǎn):良好的導(dǎo)熱系數(shù)、流動(dòng)性、高沸點(diǎn)、低冰點(diǎn)、比熱容。除此之外，還必須具備對(duì)人無(wú)毒害、無(wú)刺激，對(duì)環(huán)境友好的特點(diǎn)，具有可持續(xù)發(fā)展性，并依此設(shè)計(jì)了一種以甘油為基，添加純凈水進(jìn)行性狀改良的冷卻液材料，并對(duì)其進(jìn)行實(shí)際測(cè)試，發(fā)現(xiàn)這種冷卻液很好的滿足了散熱要求。
　　 在上述研究結(jié)果的基礎(chǔ)上，本文得出以下結(jié)論:
　　 (1)提出了一種廉價(jià)且效果突出的甘油基冷卻液材料，以水作為溶劑配制成幾組不同濃

5、度的冷卻液，進(jìn)行實(shí)際裝機(jī)測(cè)試并進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)在對(duì)散熱器的散熱效果受到充液量的限制，當(dāng)充滿冷卻液的散熱效果優(yōu)于裝不滿(96％)的;
　　 (2)當(dāng)水作為冷卻液材料時(shí)，大比熱容是讓它在實(shí)際散熱效果中表現(xiàn)不佳的原因，但是較大的比熱容又使它具有緩沖溫度突變的作用，面對(duì)發(fā)熱體突然大量發(fā)熱的情況，水可以使發(fā)熱體的溫度緩慢升高，而不至于溫度突然升高對(duì)發(fā)熱體造成損傷，并隨著冷卻液比熱容的增大，緩沖效果越來(lái)越明顯;
　　 (3)冷卻液的比