CN102449759B - 一种散热器 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供了一种散热器，涉及通信领域，所述散热器包括子散热器、连接装置及共用支架，所述子散热器通过所述的连接装置连接在所述共用支架上；其中，所述子散热器包括第一导热面，所述子散热器通过所述第一导热面与第一热源接触以对所述第一热源散热，所述的共用支架包括第二导热面，所述共用支架通过第二导热面与第二热源接触以对所述第二热源散热，所述第二导热面与所述子散热器分别设置在所述共用支架的不同位置处。本发明实施例不仅解决了第一热源和第二热源的散热问题，而且实现了第一热源和第二热源之间的共面安装，有效降低第一热源长期承受的压力，大幅提高了第一热源的可靠性，并且提高了整体散热效果。

Description

一种散热器
技术领域
本发明涉及电子产品领域，特别涉及一种散热器。
背景技术
单板在电子产品领域中用途广泛。单板上通常布置着一个或多个主芯片，单板中围绕着每个主芯片还布置着多个外围器件。由于外围器件和主芯片的紧邻布局特点，决定了无法增加独立的散热器分别为主芯片和外围器件散热，因此需要采用共用散热器方案为主芯片和外围器件进行散热。
目前，现有的共用散热器包括基板与散热片，基板设置在所有主芯片及所有外围器件的上方，基板与主芯片之间，以及基板与外围器件之间，分别填充有导热垫，以消除主芯片与外围器件之间的高度差，从而保证主芯片及外围器件通过共用散热器散热。同时，共用散热器与单板之间通过螺丝固定。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：
一方面，由于导热垫本身是有厚度规格和压缩量要求的弹性体，因此在安装时，需要通过在共用散热器与单板的安装螺丝的旋入下压缩导热垫，致使共用散热器的受压应力较大，压应力通过导热垫作用在主芯片及外围器件上，致使主芯片及外围器件的可靠性降低。
另一方面，由于导热垫自身散热差，加之主芯片具有功耗大的特点，导致主芯片结温升高，使得共用散热器散热效果差。
发明内容
为了克服现有技术中由于采用共用散热器，而存在的主芯片及外围器件受力较大，导致主芯片及外围器件的可靠性差的问题，以及存在的散热效果差的问题，本发明实施例提供了一种散热器。所述技术方案如下：
一种散热器，包括子散热器、连接装置及共用支架，所述子散热器通过所述的连接装置连接在所述共用支架上；其中，所述子散热器包括第一导热面，所述子散热器通过所述第一导热面与第一热源接触以对所述第一热源散热，所述的共用支架包括第二导热面，所述共用支架通过第二导热面与第二热源接触以对所述第二热源散热，所述第二导热面与所述子散热器分别设置在所述共用支架的不同位置处。
本发明实施例提供的技术方案的有益效果是：相比现有技术，本发明实施例所述散热器通过共用支架的第二导热面实现了第二热源的散热问题，通过子散热器的第一导热面实现了第一热源的散热问题，通过连接装置实现了第一热源与第二热源之间的共面安装，仅需一个很小的力即可实现第一热源与子散热器之间的良好接触，一方面降低了第一热源的受力，增加了第一热源的可靠性，另一方面，消除了现有技术中导热垫对第一热源及第二热源的散热影响，提高了整体的散热效果。
附图说明
图1是本发明实施例所述单板的布置图；
图2是本发明一实施例所述散热器与所述主芯片和所述外围器件的安装示意图；
图3是本发明另一实施例所述散热器与所述主芯片和所述外围器件的安装示意图；
图4是图3中本发明另一实施例所述散热器去掉外围器件的零件分解图；
图5是本发明一实施例所述连接装置的结构示意图；
图5A是本发明另一实施例所述连接装置的结构示意图；
图6是本发明实施例所述桥接热管一种结构图简图；
图7是本发明实施例所述桥接热管另一种结构图简图。
附图中，各标号所代表的组件列表如下：
1单板；
2主芯片，21主芯片A，22主芯片B；
3外围器件，31外围器件A，32外围器件B；
4子散热器，4A第一导热面，41子散热器A，42子散热器B，
5基板，5A嵌入部，5B连接部，51子散热器A的基板，52子散热器B的基板，
6散热片，61子散热器A的散热片，62子散热器B的散热片；
7共用支架，7A第二导热面，71穿孔；
8连接装置，81支撑柱，81A内螺纹，82螺钉，83弹簧，81A光滑支撑柱，811A限位结构；
9柔性导热装置，91桥接热管，91A变形区；
10辅助导热元件，10A热管的蒸发端，10B热管的冷凝端。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
本发明实施例以单板及其上的主芯片和外围器件为例加以说明。如图1所示的单板，单板1上设有多个主芯片2，每个主芯片2的周围都设有多个外围器件3。当然，本领域技术人员可知，主芯片2和外围器件可以是任何的发热器件，本例中，主芯片2定义为第一热源，外围器件3定义为第二热源。
如图2所示，本发明一实施例所述的一种散热器，包括子散热器4、连接装置8及共用支架7，子散热器4通过连接装置8连接在共用支架上7；其中，子散热器4包括第一导热面4A，子散热器4通过第一导热面4A与第一热源(本例中指主芯片2)接触以对第一热源(本例中指主芯片2)散热，共用支架7包括第二导热面7A，共用支架7通过第二导热面7A与第二热源(本例中指外围器件3)接触以对第二热源散热(本例中指外围器件3)，第二导热面7A与子散热器4分别设置在共用支架7的不同位置处。
本例中，第一热源为主芯片2，第二热源为外围器件3。
参见图2，相比现有技术，本发明实施例所述散热器通过共用支架7实现了外围器件3的散热问题，通过子散热器4实现了主芯片2的散热问题，通过连接装置实现了主芯片2与子散热器4之间的共面安装，保证了主芯片2与子散热器4之间的良好接触，本发明实施例所述结构使得外围器件3与共用支架7之间良好接触，而不需要再应用厚度较大的导热垫，避免现有技术中由于应用高厚度的导热垫填充高度差，导致的结温升高问题，消除了导热垫对大功耗主芯片引起的温升，使得散热器整体散热效果好。
具体地，所述连接装置可以采用常见的固定连接装置，如螺钉连接，螺栓螺母连接或铆钉连接。
具体地，如图2所示，本实施例中子散热器4包括基板5和散热片6，子散热器4的第一导热面4A及散热片6分别形成在基板5相对的两侧。
具体地，作为优选，本实施例中，如图2所示，散热器4的基板5包括连接部5B和嵌入部5A，连接部5B连接在共用支架7上，散热器4的散热片6形成在连接部5B的上表面，嵌入部5A相对散热片6形成在连接部5B的下表面，第一导热面4A形成在嵌入部5A的下表面；共用支架7对应基板5的嵌入部5A形成有穿孔71，基板5的嵌入部5A置于共用支架7的穿孔71内。
为了更好地解决第一热源与第二热源之间的高度差问题，实现第一热源与第二热源之间的共面安装，具体地，如图2所示，连接装置可相对共用支架浮动以调节所述第一热源即主芯片2与所述第二热源即外围器件3之间的安装距离，使得所述第一热源即主芯片2与所述第二热源即外围器件3之间实现共面安装。其中，共面安装是指主芯片2与外围器件3的底面齐平。
本实施例，通过各自的连接装置8使得子散热器4与共用支架7的相对浮动，调节主芯片2与外围器件3之间的安装距离，经验证单板中采用本发明的连接装置8之后，相比现有技术能够有效降低主芯片2长期承受的压力的2/3，故大幅提高了主芯片2的可靠性。
具体地，如图3所示本发明另一实施例所述散热器，还可参见图4，本实施例以图3为主加以说明，本实施例以两个第一热源即两个主芯片为例加以说明，具体地，所述两个主芯片包括主芯片A 21和主芯片B 22。外围器件3包括与主芯片A 21相对应的外围器件A 31，以及与主芯片B 22相对应的外围器件B 32。所述散热器包括共用支架7、子散热器A 41、子散热器B 42以及两个连接装置8。其中，子散热器A 41包括子散热器A的基板51和子散热器A的散热片61，子散热器B 42包括子散热器B的基板52和子散热器B的散热片62。共用支架7上设有两个穿孔71，一个穿孔71内嵌入部分主芯片A 21和子散热器A的基板51的嵌入部，另一个穿孔71内嵌入部分主芯片B 22和散热器B的基板52的嵌入部。外围器件A 31和外围器件B 32连接在共用支架7的下方，并通过共用支架7散热。两个连接装置8，其中之一设置在共用支架7与子散热器A的基板51之间，另一个连接装置8设置在共用支架7与子散热器B的基板52之间。
本实施例中，两个子散热器A 41、子散热器B 42共用一个共用支架7，有效减少了散热器的螺钉安装孔，提高了安装效率。
具体地，作为优选，参见图5，本实施例以两个主芯片为例加以说明，两个连接装置8为相同的结构，本例中，以设置在子散热器B 42(参见图3)的连接装置8为例加以说明，参见图5，连接装置8包括至少两对并且一一配套的支撑柱81、螺钉82及弹簧83，至少两个支撑柱81分布在共用支架7上，至少两个螺钉82分别贯穿所述子散热器B 42(参见图3)的基板52的连接部，并与共用支架7固定，至少两个螺钉82的位置与至少两个支撑柱81的设置位置相对应，至少两个弹簧83对应套接在至少两个支撑柱81的外部，其中，支撑柱81设有内螺纹81A，螺钉82设有外螺纹，支撑柱81的内螺纹81A与螺钉82的外螺纹相配合。
参见图5，本发明实施例连接装置8，本例中子散热器A 41的连接装置8与子散热器B 42的连接装置8结构相同，连接装置8均包括四个支撑柱81、四个螺钉82和四个弹簧83。当然，本领域技术人员可知，根据子散热器的基板的面积大小合理设置支撑柱81、螺钉82及弹簧83的数量，例如两个、三个、五个、六个等等。
当然本领域技术人员可知，所述连接装置不局限于带有内螺纹的支撑柱与带有外螺纹的螺钉配合的结构形式，支撑柱和螺钉还可以设计成为一体结构，即具有顶端限位结构的光滑支撑柱(参见图5A)。
具体地，如图5A所示的连接装置，本例中，连接装置包括至少两对并且一一配套的光滑支撑柱81A及弹簧83，至少两个光滑支撑柱81A的底端分别穿过所述各自的基板的连接部，并与所述共用支架(图中未画出)固定，至少两个弹簧83对应套接在至少两个光滑支撑柱81A的外部，其中，至少两个光滑支撑柱81A的顶端均设有限位结构811A。
进一步地，如图4所示，本实施例中，所述散热器还包括辅助导热元件10，本例以设置在子散热器A 41(参见图3)的连接装置8为例加以说明，辅助导热元件10与子散热器A 41(参见图3)及共用支架7可导热地连接，用以实现子散热器A 41(参见图3)与共用之架7之间的热传递。
具体地，如图4所示，本例中，共用支架7与子散热器A 41(参见图3)通过它的辅助导热元件10连通，共用支架7与子散热器B 42(参见图3)通过它的辅助导热元件10连通，辅助导热元件10均为热管。
当然，本领域技术人员可知，所述辅助导热元件不局限于热管，还可以是VC等具有高导热能的材料。
具体地，参见图4，以散热器A的辅助导热元件10为例加以说明，该辅助导热元件10即热管的蒸发端10A伸入子散热器A中，热管的冷凝端10B延与共用支架7连接，通过热管的均温性能实现了子散热器A 41、子散热器B 42与共用支架7之间的热传递。
参见图3，本实施例所述的散热器在设有连接装置8的基础上，实现了主芯片A 21与外围器件A31之间的热量导通，以及主芯片B 22与外围器件B 32之间的热量导通，解决了现有技术中由于外围器件的散热面积无法满足其自身散热需求，而单板尺寸有限无法扩大外围器件的散热面积，导致外围器件积蓄热量较多，而主芯片的子散热器得不到充分利用，存在散热浪费显现的问题，通过上述辅助导热元件10(参见图4)解决了它们两者之间的散热矛盾，达到了散热优化。
进一步地，如图4所示，辅助导热元件10即热管的冷凝端10B设有弯折段，所述弯折段用于扩大所述热管的柔性长度。，从而更好的保证了散热器A的基板、散热器B的基板与共用支架7之间的相对浮动，以便吸收更大的高度差。本例中，弯折段为L形，当然本领域技术人员可知，弯折段不局限于L形，还可以是U形等弯折形式，只要该弯折形式能够扩大辅助导热元件10的柔性长度即可。本实施例中，作为优选，两个辅助导热元件10均呈八字形。
进一步地，参见图3，所述散热器包括至少两个所述子散热器以及与它们一一对应的至少两个所述连接装置8，至少两个所述子散热器4(参见图2)通过至少两个所述连接装置8共同设置在共用支架7上，所述散热器还包括至少一个柔性导热装置9，所述至少一个柔性导热装置9分别与至少两个所述子散热器4(参见图2)中的任意两个所述子散热器4(参见图2)相连接，以使任意两个所述子散热器4(参见图2)实现热交换。
如图3所示，本实施例中，散热器包括子散热器A 41、子散热器B 42以及与之一一对应的连接装置8，子散热器A 41、子散热器B 42之间设置柔性导热装置9，在单个主芯片A 21或主芯片B 22浮动均温的基础上，通过柔性导热装置9使得两子散热器A 41和子散热器B的热量能够相互传导，保证子散热器A 41和子散热器B 42的温度趋于一致，实现了温度场的平衡，有效利用了两个主芯片之间的散热面积。解决了现有技术中，两个独立设置散热器的主芯片，在两者之间功耗差异较大或散热条件差异较大的场景，散热条件恶劣的器件需要更大面积的散热器才能保证散热，而散热条件好的器件则存在很大裕量，无法通过热平衡来减小散热面积的问题。
具体地，参见图4，柔性导热装置9为桥接热管91。
当然，本领域技术人员可知，所述辅助导热元件不局限于桥式热管，还可以是任何高导热性能的材料。
具体地，参见图4，桥接热管91的端部分别固定在任意两个所述子散热器上，本实施例中，桥接热管91的端部分别固定在子散热器A 41和子散热器B 42上。
更具体地，参见图4，本例以主芯片A 21和主芯片B 22为例加以说明，桥接热管91的一端部固定在子散热器A的基板51及子散热器A的散热片61之间，桥接热管91的另一端部固定在子散热器B的基板52及子散热器B的散热片62之间，使得结构设计更为合理。
进一步地，参见图4，桥接热管91的局部或整体设有变形区91A，变形区91A用于扩大桥接热管91的柔性长度。
更具体地，参见图4，本实施例中，桥接热管91的中间部分设有变形区91A，变形区91A为拱形，中间位置的桥接热管91的拱形设计，在短距离内实现了桥接热管91的柔性设计方案。
具体地，如图4所示，变形区91A为折线拱。
具体地，如图6所示，变形区91A为弧形拱。
具体地，如图7所示，变形区91A为矩形拱。
进一步地，参见图4，所述桥接热管91的数量为两个，设计了一个冗余桥接热管91，保证桥接热管91的可靠性，同时两个桥接热管91均匀的布置在散热器A 41及散热器B 42的中心位置，避免在安装操作工程中对桥接热管91造成的损伤。
由此可见，本发明实施例相比现有技术实现了主芯片和器件、功耗差异较大的两个主器件的散热平衡，利用较小功耗的主器件的散热裕量来解决了高功耗主器件的散热难题，有效减少了散热器面积。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种散热器，其特征在于，包括子散热器、连接装置及共用支架，所述子散热器通过所述的连接装置连接在所述共用支架上；其中，所述子散热器包括第一导热面，所述子散热器通过所述第一导热面与第一热源接触以对所述第一热源散热，所述的共用支架包括第二导热面，所述共用支架通过第二导热面与第二热源接触以对所述第二热源散热，所述第二导热面与所述子散热器分别设置在所述共用支架的不同位置处；
所述子散热器包括基板和散热片，所述子散热器的第一导热面及所述散热片分别形成在所述基板相对的两侧；
所述子散热器的基板包括连接部和嵌入部，所述连接部连接在所述共用支架上，所述散热器的散热片形成在所述连接部的上表面，所述嵌入部相对所述散热片形成在所述连接部的下表面，所述第一导热面形成在所述嵌入部的下表面；所述共用支架对应所述基板的嵌入部形成有穿孔，所述基板的嵌入部置于所述共用支架的穿孔内；
所述连接装置可相对所述共用支架浮动以调节所述第一热源与所述第二热源之间的安装距离，使得所述第一热源与所述第二热源之间实现共面安装。
2.如权利要求1所述的散热器，其特征在于，所述连接装置包括至少两对并且一一配套的支撑柱、螺钉及弹簧，所述至少两个支撑柱分布在所述共用支架上，所述至少两螺钉分别贯穿所述子散热器的基板并与所述共用支架固定，所述至少两个螺钉的位置与所述至少两个支撑柱的设置位置相对应，所述至少两个弹簧对应套接在所述至少两个支撑柱的外部，其中，所述支撑柱设有内螺纹，所述螺钉设有外螺纹，所述支撑柱的内螺纹与所述螺钉的外螺纹相配合。
3.如权利要求1所述的散热器，其特征在于，所述散热器还包括辅助导热元件，所述辅助导热元件与所述子散热器及所述共用支架可导热地连接，用以实现所述子散热器与所述共用之架之间的热传递。
4.如权利要求3所述的散热器，其特征在于，所述辅助导热元件为热管，所述热管蒸发端伸入所述子散热器中，所述热管的冷凝端与所述共用支架连接。
5.如权利要求4所述的散热器，其特征在于，所述热管的冷凝端设有弯折段，所述弯折段用于扩大所述热管的柔性长度。
6.如权利要求1-5任一项权利要求所述的散热器，其特征在于，所述散热器包括至少两个所述子散热器以及与它们一一对应的至少两个所述连接装置，至少两个所述子散热器通过至少两个所述连接装置共同设置在所述共用支架上，所述散热器还包括至少一个柔性导热装置，所述至少一个柔性导热装置分别与至少两个所述子散热器中的任意两个所述子散热器相连接，以使任意两个所述子散热器实现热交换。
7.如权利要求6所述的散热器，其特征在于，所述柔性导热装置为桥接热管。
8.如权利要求7所述的散热器，其特征在于，所述桥接热管的端部分别固定在任意两个所述子散热器上。
9.如权利要求8所述的散热器，其特征在于，所述桥接热管的局部或整体设有变形区，所述变形区用于扩大所述桥接热管的柔性长度。
10.如权利要求9所述的散热器，其特征在于，所述变形区为拱形。
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