CN108807314A - 一种用于计算机中央处理器芯片的半导体制冷散热装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于计算机中央处理器芯片的半导体制冷散热装置，属于集成电路芯片散热技术领域。本发明半导体制冷散热装置包括缓冲块、半导体制冷片、散热器、冷却风扇、缓冲块温度传感器、环境温度传感器和温控器。本发明通过缓冲块间接对CPU进行制冷，利用缓冲块的热惯性来降低半导体制冷片对CPU芯片的制冷速度，并控制缓冲块温度与环境温度一致，可防止CPU附近区域出现水汽冷凝结露现象，解决了现有计算机CPU半导体制冷散热装置制冷速度过快，易引起CPU冷凝结露而造成的引脚短路事故。

Description

一种用于计算机中央处理器芯片的半导体制冷散热装置

技术领域

本发明涉及一种用于计算机中央处理器芯片的半导体制冷散热装置，属于集成电路芯片散热技术领域。

背景技术

随着计算机技术和集成电路制造技术的快速发展，计算机中央处理器CPU的集成度、性能和时钟频率不断提高。由于CPU中的晶体管数量急剧增加，使CPU的工作电流也不断增大，导致CPU单位体积所散出的热量愈来愈高。如果CPU持续在高温下工作，会造成CPU核心内部电路短路或断路，最后彻底损坏CPU。且温度越高，彻底破坏CPU的速度就越快，CPU的寿命就越短。实验数据表明，如果CPU正常工作时表面温度超过50℃，内部温度超过80℃，会因“电子迁移”现象使CPU造成永久的损坏。

为避免热量累积导致温度过高而损坏CPU，通常采用风冷、水冷、热管和半导体制冷等散热技术来降低CPU的工作温度。其中的半导体制冷散热方法所采用的结构如图1所示，该结构具有无旋转机械、无噪音、无震动、效率高、体积小、寿命长、成本低、安装简单和工作可靠等突出优点，但是在使用过程中，由于半导体制冷器件的强制冷效果容易使CPU迅速制冷，使CPU芯片温度低于环境温度，从而在CPU芯片侧面出现冷凝结露现象，导致CPU引脚之间发生短路而造成计算机损坏事故。

发明内容

本发明的目的是提出一种用于计算机中央处理器芯片的半导体制冷散热装置，在CPU芯片与半导体制冷器件之间增加缓冲块，通过缓冲块间接对CPU进行制冷，利用缓冲块的热惯性来降低半导体制冷散热装置的制冷速度，并控制缓冲块温度与环境温度一致，以克服现有计算机CPU半导体制冷散热装置制冷速度过快，易引起CPU冷凝结露而造成的引脚短路事故。

本发明提出的用于计算机中央处理器芯片的半导体制冷散热装置，包括半导体制冷片、散热器和冷却风扇；其特征在于还包括缓冲块、缓冲块温度传感器、环境温度传感器和温度控制器；所述的缓冲块的底面通过导热硅胶粘接在计算机中央处理器芯片上，所述半导体制冷片的冷面通过导热硅胶与缓冲块的顶面连接，所述散热器的底部通过导热硅胶与半导体制冷片的热面连接，所述冷却风扇通过螺钉与散热器固定，所述缓冲块温度传感器固定在缓冲块侧面的螺孔内，所述的环境温度传感器固定在计算机中央处理器芯片附近，缓冲块温度传感器和环境温度传感器的输出端分别与温度控制器的输入端相连接，所述温度控制器的电流输出端与半导体制冷片的输入端相链接。

本发明提出的用于计算机中央处理器芯片的半导体制冷散热装置，其优点是，通过缓冲块间接对CPU制冷，利用缓冲块的热惯性来降低半导体制冷散热装置的制冷速度，并控制缓冲块温度与环境温度一致，因此本发明的半导体制冷散热装置，克服了现有计算机CPU半导体制冷散热装置制冷速度过快，易引起CPU冷凝结露而造成的引脚短路事故。

附图说明

图1是已有计算机CPU半导体制冷散热装置结构示意图。

图2是本发明提出的用于计算机中央处理器芯片的半导体制冷散热装置结构示意图。

图1和图2中，1是中央处理器芯片，2是半导体制冷片，3是散热器，4是冷却风扇，5是缓冲块，6是缓冲块温度传感器，7是环境温度传感器，8是温度控制器。

具体实施方式

本发明提出的用于计算机中央处理器芯片的半导体制冷散热装置，其结构如图2所示，包括半导体制冷片2、散热器3和冷却风扇4、缓冲块5、缓冲块温度传感器6、环境温度传感器7和温度控制器8。缓冲块5的底面通过导热硅胶粘接在计算机中央处理器芯片1上，半导体制冷片2的冷面通过导热硅胶与缓冲块5的顶面连接，散热器3的底部通过导热硅胶与半导体制冷片2的热面连接，冷却风扇4通过螺钉与散热器3固定，缓冲块温度传感器6固定在缓冲块5侧面的螺孔内(图中未示出)，环境温度传感器7固定在计算机中央处理器芯片1附近，缓冲块温度传感器6和环境温度传感器7的输出端分别与温度控制器8的输入端相连接，温度控制器8的电流输出端与半导体制冷片2的输入端相链接。

本发明提出的用于计算机中央处理器芯片的半导体制冷散热装置中，缓冲块5用来隔离CPU芯片1和半导体制冷片2，直接吸收计算机CPU芯片1产生的热量，并将自身热量转递给半导体制冷片2的冷面。缓冲块5由导热性好的铜材料制成，在温控器8的作用下保持与周围环境相同的温度。由于缓冲块5具有一定的体积和质量，因此缓冲块5具有较大的热惯性。当半导体制冷片2迅速制冷时，缓冲块5的温度不会随半导体制冷片2的温度下降而迅速变化，因此CPU芯片1不会被迅速制冷而产生冷凝结露现象。

上述半导体制冷散热装置中的半导体制冷片2用于对缓冲块5进行制冷。当温控器8输出直流电驱动半导体制冷片工作时，其冷面和缓冲块5的热量就会向热面转移，在冷面产生吸热、在热面产生放热现象，使缓冲块5制冷。

上述半导体制冷散热装置中的散热器3，用于吸收半导体制冷片2热面的热量。

上述半导体制冷散热装置中的冷却风扇4，用于将环境空气吹向散热器3，使散热器3的热量散发到环境空气中。

上述半导体制冷散热装置中的缓冲块温度传感器6，用于监测缓冲块5内部的温度。

上述半导体制冷散热装置中的环境温度传感器7，用于监测CPU芯片1附近的环境温度。

上述半导体制冷散热装置中的温控器8，用于控制缓冲块5的温度。温控器8分别接收缓冲块温度传感器6和环境温度传感器7输出的温度信号，并对缓冲块5的温度与环境温度进行对比；当缓冲块5的温度高于环境温度时，温控器8输出控制电流，驱动半导体制冷片2制冷；当缓冲块5的温度低于环境温度时，温控器8切断输出电流，半导体制冷片2停止工作。

本发明提出的用于计算机中央处理器芯片的半导体制冷散热装置的一个实施例中，缓冲块5为导热性好的铜材料制成的40×40×40mm³立方块，半导体制冷片2采用型号为TEC1-12715T125的半导体制器件，散热器3采用铝型材散热器，缓冲块温度传感器6采用热敏电阻探头，环境温度传感器7采用热敏电阻，温控器8采用最大输出电流为15A的温控器。

本发明的用于计算机中央处理器芯片的半导体制冷散热装置的工作原理是：

当计算机CPU芯片1开始工作时，CPU芯片1的温度逐渐升高，CPU芯片1将热量传递给缓冲块5；温控器8实时监测缓冲块5和CPU芯片1附近的环境温度，当缓冲块5的温度高于环境温度时，温控器8输出控制电流，驱动半导体制冷片2对缓冲块5制冷；当缓冲块5的温度低于环境温度时，温控器8切断输出电流，半导体制冷片2停止工作。由于缓冲块5始终在环境温度下吸收CPU芯片1的热量，因此CPU芯片1的外表温度也始终与环境温度相同，空气中的水汽不会在附近区域冷凝结露，从而可防止CPU芯片1冷凝结露而导致的电路短路事故。

本发明的用于计算机中央处理器芯片的半导体制冷散热装置，通过缓冲块间接对CPU制冷，利用缓冲块的热惯性来降低半导体制冷散热装置的制冷速度，并控制缓冲块温度与环境温度一致，可防止CPU附近区域的水汽冷凝结露，克服现有计算机CPU半导体制冷散热装置制冷速度过快，易引起CPU冷凝结露而造成的引脚短路事故。

Claims (1)

1.一种用于计算机中央处理器芯片的半导体制冷散热装置，包括半导体制冷片、散热器和冷却风扇；其特征在于还包括缓冲块、缓冲块温度传感器、环境温度传感器和温度控制器；所述的缓冲块的底面通过导热硅胶粘接在计算机中央处理器芯片上，所述半导体制冷片的冷面通过导热硅胶与缓冲块的顶面连接，所述散热器的底部通过导热硅胶与半导体制冷片的热面连接，所述冷却风扇通过螺钉与散热器固定，所述缓冲块温度传感器固定在缓冲块侧面的螺孔内，所述的环境温度传感器固定在计算机中央处理器芯片附近，缓冲块温度传感器和环境温度传感器的输出端分别与温度控制器的输入端相连接，所述温度控制器的电流输出端与半导体制冷片的输入端相链接。