CN101986775A - 大功率散热模组 - Google Patents
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Abstract
大功率散热模组，包括均热板，具有一放置发热元件的平整段，以及经压制成型而对称于平整段两端，且与平整段垂直的两插入段；散热鳍片组，具有围绕一中心部位排列的复数个散热鳍片，以及设置于该中心部位的插孔；两插入段插入固定于所述插孔内，并与插孔内壁贴合，述均热板与散热鳍片组固定连接。本发明所提供的散热模组，配合具备特定形状的均热板，合理利用了均热板来固定发热元件，及由均热板最大效率的将热量传导给散热鳍片组，以利用散热鳍片组的对流及与周围空气的热交换，达到良好的散热效果，相比传统的散热模组，在不使用风扇的情况下，本发明就能够直接应用于100W以上的发热元件，因此尤其适合于大功率发热元件的散热。
Description
技术领域
本发明涉及一种散热模组，尤其涉及一种对LED、CPU、GPU、芯片组、功率半导体、电路板或多芯片封装等电子元件散热的大功率散热模组。
背景技术
业内采用散热模组来对电子元件进行散热，目前最基本的散热模组，是基于热传导的原理所设计鳍片式结构，散热模组与电子元件相接触，以接收电子元件工作时散发的热量，将热量传递到鳍片组，由鳍片组将热量散发到空气中。鳍片与空气接触的面积及数量影响着散热模组的散热效率，然而受限于现有技术的问题，这种最基本的散热模组结构，仅能实现功率约100W的电子元件的散热，对于更大功率的电子元件，散热模组就需要增设如风扇或其他的辅助结构，通过增加空气流动速度，或采用其他热传导方式来提高散热效果，以实现大功率电子元件的散热。然而，对于某些电子元件如LED来说，风扇的使用寿命会远远短于这些电子元器件的使用寿命，因此风扇式的散热模组，往往在电子元件仍正常工作的时候，风扇就已损坏，使得不能够与电子元件的工作寿命合理的配合，以达到合格的使用效果。而针对基本结构的大功率散热模组的合理设计，一直是业内研究的重点与难点。
发明内容
为解决非风扇式散热模组散热效率不足的问题，本发明提供了一种高效率的散热模组。
本发明为解决上述问题所采用的技术方案是：
大功率散热模组，用于对一发热元件进行散热，包括：
一均热板，具有一放置发热元件的平整段，以及经压制成型而对称于平整段两端，且与平整段垂直的两插入段；
一散热鳍片组，具有围绕一中心部位排列的复数个散热鳍片，以及设置于该中心部位的插孔；
其中，
所述均热板的两插入段插入固定于所述散热鳍片组的插孔内，并与插孔内壁贴合，使所述均热板与所述散热鳍片组固定连接。
作为本发明的进一步改进，均热板的每一插入段的横截面分别呈现朝外凸起的圆弧形，使两插入段整体组合为一具有对称缺口的圆环形，相应的，所述散热鳍片组的插孔为分别与两插入段形状相配的两弧形孔。
进一步，散热鳍片组的两插孔有部分相互连通。
上述散热鳍片组的的两插孔，其连通处通过弧形面过渡。
作为本发明的进一步改进，均热板的平整段与其两端的插入段之间具有向中心收缩的过渡段。
所述散热鳍片组中心部位的端面上设有凹入的容置腔，用以容置定位均热板的过渡段，所述插孔由容置腔内部开设。
作为本发明的进一步改进，复数个散热鳍片围绕中心部位呈环形排列，使散热鳍片组整体呈现圆筒形。
上述的散热鳍片组的散热鳍片为平面片状。
或另一方案，上述的散热鳍片组的散热鳍片端部呈分叉状。
或另一方案，上述的散热鳍片组的相邻的散热鳍片之间设有连接壁，连接臂与两相邻散热鳍片共同围成通孔。
或另一方案，上述的散热鳍片组的复数散热鳍片均为朝向同一圆周方向弯曲的弧形片状。
上述散热鳍片组为一体成型结构或分体式结构。
作为本发明的优选方案，均热板内部具有密闭内腔，内腔壁上附着有粉末烧结部，且内腔内填充有工作液，具有液气两相变化之功能。
上述的均热板的内腔内设置有支撑结构。
本发明所述的发热元件为LED、CPU、GPU、芯片组、功率半导体或集成有电子元件的电路板。
16、根据权利要求1所述的大功率散热模组，其特征在于：所述插入段与插孔焊接固定。
上述散热鳍片组的插孔由容置腔通至中心部位的另一端面。
进一步，均热板的平整段略凸起于散热鳍片组中心部位的端面，使平整段侧边与中心部位之间留有连通至容置腔及插孔的缝隙。
本发明的有益效果是：本发明所提供的散热模组，为鳍片式基本结构的改良，配合具备特定形状的均热板，合理利用了均热板来固定发热元件，及由均热板最大效率的将热量传导给散热鳍片组，以利用散热鳍片组的对流及与周围空气的热交换，达到良好的散热效果，相比传统的散热模组，在不使用风扇的情况下，本发明就能够直接应用于100W以上的发热元件，因此尤其适合于大功率发热元件的散热。
附图说明
下面参考附图和具体实施方式作进一步描述：
图1为本发明的拆分结构示意图；
图2为本发明中均热板的结构示意图；
图3为本发明中均热板的内部结构剖视图；
图4为本发明中散热鳍片组的结构示意图；
图5为本发明散热鳍片组第一种实施例的侧面结构图；
图6为本发明散热鳍片组第二种实施例的侧面结构图；
图7为本发明散热鳍片组第三种实施例的侧面结构图；
图8为本发明中一种应用的实施例的拆分结构示意图；
图9为本发明中一种应用的实施例的立体结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明所提供的一种大功率散热模组包括一均热板1及一散热鳍片组2，其中参考图2，该均热板1经过压制成型为特定形状，具有一放置发热元件的平整段11，以及对称设置于平整段11两端的两插入段12，该两插入段与平整段呈相互垂直的位置关系；参考图4，该散热鳍片组2为金属材料的一体成型式结构，也可以为分体式由多个散热鳍片组成的结构，材料例如采用铝，具备良好导热性，其主要由一中心部位21及围绕该中心部位21位排列的复数个散热鳍片22组成，中心部位21设有与均热板1的两插入段12对应的插孔23，用于插装固定均热板1，并且在插入后，内壁与插入段12贴合，使热量能够顺畅传导，其中作为较优实施方案，插入段12与插孔23在装配过程中，可以采用贴片焊接方式，即在插入段12或插孔23涂敷焊膏，再进行回炉加热，使得均热板1与散热鳍片组2焊接固定，采用该方案，在加热工程中，内部中空的加热板11因热胀冷缩而具有一膨胀作用，因此可以和散热鳍片组2紧密贴合在一起，达到良好散热效果。
均热板1作为本发明重要的组成部分，是一种具备优秀热传导效率的元器件，如图3所示，均热板1一般为具有内部密闭内腔101的金属结构，在内腔101内填充有工作液，且内腔101的壁上附着有粉末烧结部102，并在内腔101内设有支撑整体强度的支撑结构，均热板1内部的工作液具有液-气两相变化功能，在接触发热元件的平整段11，受热后工作液升华成为气体而吸收热量，在流到两侧的插入段12凝固而散发热量，达到热传导的功能。
为得以最好的散热效率，作为优选的方案，均热板1两侧插入段12的横截面分别呈现朝外凸起的圆弧形，使两插入段12整体组合为一类似圆环形的筒状，一般情况下仅是两者互不接触，令圆筒形状分成了两半而不完整，在两侧具有一对对称的缺口，如图5～图6所示，相应的散热鳍片组2的插孔23为与两插入段12形状相配的两弧形孔；且优选的所述两插入段12相互连通，并通过弧形面过渡，使得热量不会朝散热鳍片组2的中心部位传导而造成热量积累，且在具体连接时中空部分可以用于发热元件的走线；当然，为了保证所固定的均热板1不会转动或动摇，插孔23之间可采用部分连通，即应该保证插孔23仍具有限位固定的插入段12孔型，以保证固定功能。
另外作为优选的方案，均热板1在装配于散热鳍片组2时选择没入安装式为宜，以得到热量的充分传导，因此本发明的较优选方案为，均热板1的述平整段11与其两端的插入段12之间具有向中心收缩的过渡段13，为使得压制方便可设计为逐渐收口过渡的结构，两过渡段13接近平整段11的一侧较宽，接近插入段12的一侧则较窄，因此可以作为一限位于散热鳍片组2的结构；相应的如图中所示的，散热鳍片组2的中心部位21一侧的端面上设有一容置腔210，该容置腔210大小适宜于与两过渡段13组成的宽度相适宜，同时，插孔23开设与容置腔210的槽底部，在装配均热板1时，平整段11及两过渡段13正好可以装入容置腔210内，同时插入段12可以经容置腔210插入插孔23进行固定，并保证容置腔210对两过渡段13的限位。实际结构中，还可优选方案为：插孔23设计为通孔，由散热鳍片组2的中心部位21的一侧，容置腔210的槽底，贯通至中心部位21的另一侧的端面，使得散热鳍片组2整体具备中空通孔，利于散热，并且，可配合平整段11略凸起于中心部位21端面的结构，以在平整段11侧边留有连通至容置腔210及插孔12的缝隙，可用于发热元件的走线。
本发明的散热鳍片组2的较优结构如图5～图7所示，由复数个散热鳍片22围绕中心部位21呈环形排列，使散热鳍片组2整体呈现圆筒形，具体的，可细分为以下几种：
如图5的最基本结构，散热鳍片22为平面状，垂直于中心部位21进行分布；
或如图6所示，散热鳍片22端部可呈分叉状，以增加和空气接触的面积，提高散热效果；且还可以在相邻的散热鳍片22之间设有连接壁220，使得连接臂220与两相邻散热鳍片22共同围成通孔221，空气沿着通孔221以垂直方向的通过而造成空气对流现象，形成烟囱效应，以得到更好的散热效果；
又如图7所示，散热鳍片22还可采用为朝向同一圆周方向弯曲的弧形状，使得经过散热鳍片22缝隙之间的空气均朝向一个方向流动，增加流动。
参照图8及图9，本发明所应用的发热元件3，可以为LED、CPU、GPU(Graphic Processor Unit)、芯片组、功率半导体或集成有电子元件的电路板，均可采用直接贴在设平整段11上，并采用贴片式固定，如图中所示，应用于LED芯片的实施方式，可在散热鳍片组2的中心部位21围绕发热元件3安装一盖板41，可采用螺钉与散热鳍片组2固定连接，并在上方配合密封圈42安装一带透镜的上盖43，整体形成密封防水结构，其中LED芯片的走线可以从两平整段11之间连到散热鳍片组2的后部，再引出。
经验证采用本发明所提供的散热模组，相同功率的发热元件，工作时温度可以降低10℃以上，可见其良好的散热效果。
当然，针对某些发热元件，本发明还可以配合风扇来使用，例如风扇可装配在散热鳍片组2的一端(图中未视出)，以大大提高散热效率。
本发明为传统的鳍片式散热模组结构的改良，配合具备特定形状的均热板，且合理利用了均热板来固定发热元件及热传导，相比传统的散热模组，在不必使用风扇的情况下，本发明就能够直接应用于100W以上的发热元件，因此尤其适合于大功率发热元件的散热；而若配合风扇使用，则效果更为优越。
应注意的是，上述只是阐述了本发明较优的实施方式，因此并不视为本发明唯一的保护范围，惟应了解的是在不脱离本发明的保护范围内，对于本发明所属技术领域中具有通常知识者而言，仍得有许多变化及修改。因此，本发明并不限制于所揭露的实施例，而是以权利要求的保护范围记载为准，即不偏离本发明申请专利范围所为之均等变化与修饰，应仍属本发明之涵盖范围。
Claims (14)
1.大功率散热模组，用于对一发热元件进行散热，其特征在于包括：
一均热板，具有一放置发热元件的平整段，以及经压制成型而对称于平整段两端，且与平整段垂直的两插入段；
一散热鳍片组，具有围绕一中心部位排列的复数个散热鳍片，以及设置于该中心部位的插孔；
其中，
所述均热板的两插入段插入固定于所述散热鳍片组的插孔内，并与插孔内壁贴合，使所述均热板与所述散热鳍片组固定连接。
2.根据权利要求1所述的大功率散热模组，其特征在于：所述均热板的每一插入段的横截面分别呈现朝外凸起的圆弧形，使两插入段整体组合为一具有对称缺口的圆环形，相应的，所述散热鳍片组的插孔为分别与两插入段形状相配的两弧形孔。
3.根据权利要求1所述的大功率散热模组，其特征在于：所述均热板的平整段与其两端的插入段之间具有向中心收缩的过渡段。
4.根据权利要求3所述的大功率散热模组，其特征在于：所述散热鳍片组中心部位的端面上设有凹入的容置腔，用以容置定位均热板的过渡段，所述插孔由容置腔内部开设。
5.跟进权利要求1～4中任意一项权利要求所述的大功率散热模组，其特征在于：所述复数个散热鳍片围绕中心部位呈环形排列，使散热鳍片组整体呈现圆筒形。
6.根据权利要求5所述的大功率散热模组，其特征在于：所述散热鳍片组的散热鳍片为平面片状。
7.根据权利要求5所述的大功率散热模组，其特征在于：所述散热鳍片组的散热鳍片端部呈分叉状。
8.根据权利要求5所述的大功率散热模组，其特征在于：所述散热鳍片组的相邻的散热鳍片之间设有连接壁，连接臂与两相邻散热鳍片共同围成通孔。
9.根据权利要求5所述的大功率散热模组，其特征在于：所述散热鳍片组的复数散热鳍片均为朝向同一圆周方向弯曲的弧形片状。
10.根据权利要求5所述的大功率散热模组，其特征在于：所述散热鳍片组为一体成型结构或分体式结构。
11.根据权利要求1所述的大功率散热模组，其特征在于：所述均热板内部具有密闭内腔，内腔壁上附着有粉末烧结部，且内腔内填充有工作液，具有液气两相变化之功能。
12.根据权利要求11所述的大功率散热模组，其特征在于：所述均热板的内腔内设置有支撑结构。
13.根据权利要求1所述的大功率散热模组，其特征在于：所述插入段与插孔焊接固定。
14.根据权利要求4所述的大功率散热模组，其特征在于：所述散热鳍片组的插孔由容置腔通至中心部位的另一端面。
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