CN104716113A - 散热器及散热系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种散热器，包括散热器本体及填充材料，所述散热器本体上对应待散热电子元件处开设通孔，所述待散热电子元件安装在线路板上并位于该线路板与所述散热器本体之间，所述待散热电子元件与所述散热器本体之间存在缝隙，所述缝隙与所述通孔相连通，所述填充材料注入所述通孔并填充至所述缝隙内。本发明还公开了一种具有所述散热器的散热系统。所述散热器解决了现有技术中散热器导热效率较低，以及散热器与芯片的间隙之间导热材料填充量难以控制的问题。

Description

散热器及散热系统
技术领域
本发明涉及计算机与微电子技术，尤其涉及一种散热器及散热系统。
背景技术
随着微电子技术的发展，电子芯片的集成度日益增加，且各个电子芯片的功耗也越来越大，因此，电子芯片，如计算机中的中央处理器（central processingunit，简称CPU），上的热流密度也越来越高。在实际应用中，除了需要将电子芯片的热量传导出去，在含有多个电子芯片的单板系统中，还需要保证单板上各处的温度可以均匀分布，以避免因热量集中在一点而损坏电子芯片或单板。因此，在实际工程应用中，散热装置被广泛地安装于电子芯片上或靠近电子芯片的位置处，用于传导该电子芯片和单板上的热量。
然而，由于不同的电子芯片之间存在高度差、且同一电子芯片存在厚度公差，因此，在生产加工过程中，散热装置与电子芯片之间需填充有不同厚度的导热材料以使得二者之间接触面增大而导出该电子芯片上的热量。但是，现有的技术中，为了弥补公差和加工要求，需要不同厚度的导热胶垫，这样会增加生产加工的难度和成本；并且这些导热胶垫的热阻较大，经过长期使用其容易与电子芯片接触不良，导致散热装置与该电子芯片之间的热传导效率较低。此外，在所述散热装置与电子芯片之间填充导热材料时，存在导热材料填充量难以控制的问题，导热材料过多则容易溢流，过少则会导致散热不良，不能自适应填充足够的导热材料。
发明内容
本发明实施例提供一种散热器，可以解决现有技术中散热器与芯片的间隙之间导热材料填充量难以控制的问题。
此外，本发明实施例还提供一种具有上述散热器的散热系统。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种散热器，包括散热器本体及填充材料，所述散热器本体上对应待散热电子元件处开设通孔，所述待散热电子元件安装在线路板上并位于该线路板与所述散热器本体之间，所述待散热电子元件与所述散热器本体之间存在缝隙，所述缝隙与所述通孔相连通，所述填充材料注入所述通孔并填充至所述缝隙内。
其中，所述填充材料为导热材料，其为导热硅脂、凝胶、硅胶或金属液体中的任意一种。
其中，所述散热器还包括调节件，所述调节件移入或移出所述通孔以调节所述缝隙内所述填充材料的密度。
其中，所述填充材料为金属液体；所述散热器还包括若干导热胶圈，所述导热胶圈套设于所述待散热电子元件的周侧，且该导热胶圈的上表面高于该散热电子元件的表面，所述散热器本体抵压该导热胶圈的上表面，所述填充材料位于所述缝隙内并围在所述导热胶圈内。
其中，所述填充材料为金属液体；所述散热器还包括若干导热胶圈，其放置在所述待散热电子元件的表面的外沿，所述散热器本体将该导热胶圈抵压在所述电子元器件的表面，所述填充材料位于所述缝隙内并围在所述胶圈内。
其中，所述通孔包括若干个注入孔，所述注入孔与所述缝隙相连通。
其中，所述若干个注入孔均匀分布在所述缝隙的上方；所述填充材料经由该通孔的若干个注入孔均匀地填充到所述缝隙内。
其中，所述散热器还包括若干连接件，所述连接件将所述散热器本体可拆卸地固定至所述线路板上。
其中，所述散热器还包括若干散热片，所述散热片安装于所述散热器本体的外侧。
本发明还提供了一种散热系统，包括线路板和上述的散热器；所述散热器用于对所述线路板上的电子元件散热。
综上所述，本发明实施例所提供的散热器的结构简单，其可根据填充材料的性质和压力自适应地填充至所述散热器本体与对应的待散热电子元件之间的缝隙中，使得所述散热器本体可充分接触所述待散热电子元件，从而将该待散热电子元件工作时产生的热量及时传导至外界环境中，有效地解决了现有技术中散热器与芯片的间隙之间导热材料填充量难以控制的问题。此外，该散热器的导热效率较高，不会因为共用所述散热器的电子元件数量的增加而使该电子元件受到较大的机械压力，有效地解决了现有技术中散热器与芯片的间隙之间导热材料填充量难以控制的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种散热器的剖视图。
图2是本发明实施例提供的另一种散热器的剖视图。
图3是本发明实施例提供的又一种散热器的剖视图。
图4是本发明的散热器本体的仰视图。
图5是图4所示的散热器本体安装有散热片时的俯视图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，为本发明实施例提供的一种散热器100的剖视图。所述散热器100用于为待散热电子元件11进行散热，所述待散热电子元件11安装在线路板13上，并与该线路板13电性连接。其中，所述线路板13与所述散热器100组成了散热系统。
所述线路板13可为印刷电路板（printed circuit board，简称PCB）。所述待散热电子元件11包括CPU、集成电路、芯片组等。
所述散热器100包括：散热器本体130和填充材料150。
所述散热器本体130整体大致呈长方体状，其上开设有若干通孔135，该通孔135从所述散热器本体130的外侧132延伸至其内侧133，并贯通该散热器本体130。所述待散热电子元件11位于该线路板13与所述散热器本体130之间，所述通孔135设置在所述待散热电子元件11上方且对准安装该待散热电子元件11的位置处。由于不同的待散热电子元件之间存在高度差、且同一待散热电子元件存在厚度公差，因此，所述散热器本体130与所述待散热电子元件11之间存在有缝隙170，具体地，所述散热器本体130的内侧133与所述待散热电子元件11之间存在所述缝隙170；该缝隙170与所述通孔135相连通。所述填充材料150可通过所述通孔135填充至所述缝隙170内。
在本发明实施例中，所述散热器本体130可由金属材料，例如，铜、铝或二者的合金制成。
图1所示的散热器本体130以长方体状结构为例，当然在能够实现本发明目的的情况下，所述散热器本体130并不局限于截面为长方形，也可以截面为圆形、梯形或其他形状。优先地，在本发明实施例中，所述散热器本体130的形状与所述线路板13的形状保持一致。
可选地，如图1所示，所述散热器100还包括若干连接件140。
其中，所述散热器本体130通过所述若干连接件140可拆卸地固定至所述线路板13上。
所述若干连接件140为金属件，其具体可由钢制成。在本发明的实施例中，所述连接件140可为螺柱，其将所述散热器本体130通过螺纹连接的方式可拆卸地安装固定至所述线路板13上。
进一步可选地，如图2所示，所述散热器100还包括若干调节件160。
所述调节件160可移入或移出所述散热器本体130的通孔，以防止所述填充材料150流出该散热器本体130的通孔135或用以将所述填充材料150注入所述散热器130的通孔135内，并使得该填充材料150填充所述缝隙170。
所述若干调节件160为金属件，其具体可由钢制成。在本发明的实施例中，所述调节件160可为一螺钉，其可旋入或旋出所述通孔135，并可调节旋入该通孔135的深度，以调节所述缝隙170中所述填充材料150的密度。当所述填充材料150注入所述通孔135内时，所述调节件160旋入所述通孔135，并调节旋入该通孔135的深度以挤压所述填充材料150，可使得该填充材料150充分渗透并填充到所述散热器本体130与对应的待散热电子元件11之间的缝隙170内，使得所述散热器本体130与所述待散热电子元件11之间充分接触，从而将该待散热电子元件11工作时产生的热量及时传导出去，因此，该散热器100具有较高的导热效率。
进一步可选地，如图2所示，所述散热器100还包括若干散热片134。所述散热片134位于所述散热器本体130的外侧132，用于提供更大的空气接触面积，以便于将所述待散热电子元件11工作时产生的热量及时传导出去。
在本发明实施例中，优选地，所述填充材料150为具有一定流动性的导热材料，其包括但不限于：导热硅脂、凝胶或硅胶。该具有流动性的导热材料注入到所述通孔135，并可通过所述通孔135填充至所述散热器本体130与所述待散热电子元件11之间的缝隙170内，使得所述散热器本体130充分接触该待散热电子元件11，从而将该待散热电子元件11在工作时产生的热量及时传导至外界环境中，有利于提高该散热器100的导热效率。
可以理解，填充至所述通孔135的导热材料可通过移入所述调节件160的力矩来控制密度，力矩大可以使填充的导热材料相对较多，密度较高；反之，力矩小可以使填充的导热材料相对较少，密度较低；根据最大公差情况下的缝隙170体积量，只要注入的导热材料不超过该体积量就不会流出。此外，所述填充材料150具有一定的粘性，因此，当所述填充材料150在所述调节件160的压力作用下在待散热电子元件11的表面扩散时，会因扩散面积的不断增加，随之产生的流动阻力也会相应地增大，最终该流动阻力与该调节件160的压力平衡，因此，该调节件160施加的压力可以控制所述填充材料150的扩散面积，相应地，该填充材料150的扩散面积越大，所述散热器本体130与所述待散热电子元件11之间的接触越充分，则越是利于传导所述待散热电子元件11工作时产生的热量。
本发明实施例所提供的散热器100结构简单，可根据填充材料的性质和压力自适应地填充至所述散热器本体130与对应的待散热电子元件11之间的缝隙170中，使得所述散热器本体130可充分接触所述待散热电子元件11，从而将该待散热电子元件11工作时产生的热量及时传导至外界环境中。此外，该散热器100的导热效率较高，不会因为共用所述散热器100的电子元件数量的增加而使该电子元件受到较大的机械压力。
进一步地，请参阅图3，该散热器100还可以包括若干导热胶圈280。
所述导热胶圈280可由导热胶垫切割、裁剪而成。所述导热胶圈280具有导热功能，并具有弹性。所述导热胶圈280为封闭的环状结构。
本发明实施例中的导热胶圈280以长方体环状结构为例，当然在能够实现本发明目的的情况下，所述导热胶圈280并不局限于长方体环状，也可以为圆环状、椭圆形环状、梯形环状或其他形状。优先地，在本发明实施例中，所述导热胶圈280的形状和大小与所述待散热电子元件11的形状和大小保持一致。
所述导热胶圈280可以套设于所述待散热电子元件11的周侧，且该导热胶圈280的上表面高于所述待散热电子元件11的表面，所述散热器本体130抵压在该导热胶圈280的上表面，所述填充材料150被限制在所述缝隙170内并围在所述导热胶圈170内，以防止该填充材料150溢出到所述线路板13上。由于该导热胶圈280具有弹性，其通过弹性形变固定于所述待散热电子元件11的周侧，并由所述散热器本体130压紧该导热胶圈280的上表面。
所述导热胶圈280也可以直接放置在该待散热电子元件11表面的外沿。由于该胶圈280具有弹性，所述散热器本体130可将该导热胶圈280压紧在所述待散热电子元件11的表面，所述填充材料150被限制在所述缝隙170内并围在所述导热胶圈170内，以防止所述填充材料150从所述缝隙170内溢出到所述线路板13上。此外，由于该导热胶圈280也具有导热功能，其也可以将该带散热电子元件11工作时产生的热量及时传导出去，其有利于提高该散热器100的导热效率。
进一步地，所述导热胶圈280具有粘性，其可粘贴在所述待散热电子元件11的周侧或直接粘贴在该待散热电子元件11的表面的外沿，具体为，该导热胶圈280首先被粘贴固定在该待散热电子元件11的周侧，且该导热胶圈280的上表面高于所述待散热电子元件11的表面，或直接粘贴在该待散热电子元件11的表面的外沿，然后，所述散热器本体130将该导热胶圈180压紧。
此外，所述导热胶圈280也可以先粘贴在所述散热器本体130底部，然后，该导热胶圈280随着散热器本体130套设于所述待散热电子元件11的周侧且使得该导热胶圈280的上表面高于所述待散热电子元件11的表面，或直接放置在该待散热电子元件11表面的外沿。本实施例以所述导热胶圈280直接粘贴在该待散热电子元件11的表面的外沿的安装方式为例加以说明。
相应地，当如图3所示，所述散热器100包括导热胶圈280时，所述填充材料150可采用流动性更强的导热材料，如金属液体。由于所述导热胶圈280被所述散热器本体130压紧至所述待散热电子元件11的表面上，从而可以阻挡所述填充材料150溢出至所述线路板13。基于该流动性更强的导热材料，利用液体导热材料自身的重力使其自适应地填充至所述缝隙170内，注入过程简便，提高了生产加工效率；并且可通过所述通孔135观察该填充材料150是否充满所述缝隙170，不会存在该填充材料填充过多或过少的问题。相应地，所述调节件160可为螺钉或密封塞，在此不作具体限定，其只要可以密封该通孔135即可。
此外，还可以通过压力注入针筒按照预先设定的压力将所述填充材料压入所述缝隙170内，使得所述散热器本体130充分接触所述待散热电子元件11，从而将待散热电子元件11工作时产生的热量及时传导出去，如此有利于提高该散热器100的导热效率。
进一步地可选地，请参阅图4及图5，所述通孔135包括若干个注入孔336，所述注入孔336与所述缝隙170相连通。所述填充材料150可以通过该注入孔336注入所述缝隙170，分布在所述待散热电子元件11的表面上。进一步地，所述若干个所述注入孔336可以均匀分布于所述缝隙170的上方。基于此，所述填充材料150可均匀地通过该注入孔336填充到所述缝隙170内，使得所述散热器本体130充分、均匀地接触所述待散热电子元件11，从而将该待散热电子元件11工作时产生的热量及时传导出来，提高了散热效率。
可以理解，在本发明的较佳实施例中，所述填充材料150并不限于采用具有一定流动性的导热材料，其还可以采用具有粘接固化功能的导热材料。这样，该导热材料填充到所述缝隙170中，经过固化后，可使得所述散热器本体130与所述待散热电子元件11粘接在一起，使得二者更充分接触，从而将所述待散热电子元件11工作时产生的热量及时传导出去。并且由于所述填充材料150具有固化粘接功能，无需该调节件160的挤压和密封，所述调节件160可以省略。
综上所述，本发明实施例所提供的散热器100的结构简单，其可根据填充材料的性质和压力自适应地填充至所述散热器本体130与对应的待散热电子元件11之间的缝隙170中，使得所述散热器本体130可充分接触所述待散热电子元件11，从而将该待散热电子元件11工作时产生的热量及时传导至外界环境中，有效地解决了现有技术中散热器与芯片的间隙之间导热材料填充量难以控制的问题。此外，该散热器100的导热效率较高，不会因为共用所述散热器100的电子元件数量的增加而使该电子元件受到较大的机械压力。
在本发明实施例中，所述散热器100可以为连体散热器，用于对一个以上电子元件散热。所述散热器100也可以为单体散热器，用于对一个电子元件散热。
本发明实施例还提供了一种散热系统，包括线路板，和如本发明图1至图3任一实施例中所述的散热器；
所述散热器用于对所述线路板上的电子元件散热。所述散热器的具体结构和实现原理可以参考本发明图1至图3任一实施例。
综上所述，在本发明实施例的散热系统中，所述散热器100可根据填充材料的性质和压力自适应地填充至所述散热器本体130与对应的待散热电子元件之间的缝隙170中，使得所述散热器本体130可充分接触线路板上的待散热电子元件，从而将该待散热电子元件工作时产生的热量及时传导至外界环境中，有效地解决了现有技术中散热器与芯片的间隙之间导热材料填充量难以控制的问题。此外，该散热系统的导热效率较高，不会因为共用所述散热器100的电子元件数量的增加而使该电子元件受到较大的机械压力。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种散热器，其特征在于，所述散热器包括散热器本体及填充材料，所述散热器本体上对应待散热电子元件处开设通孔，所述待散热电子元件安装在线路板上并位于该线路板与所述散热器本体之间，所述待散热电子元件与所述散热器本体之间存在缝隙，所述缝隙与所述通孔相连通，所述填充材料注入所述通孔并填充至所述缝隙内。
2.如权利要求1所述的散热器，其特征在于，所述填充材料为导热材料，其为导热硅脂、凝胶、硅胶或金属液体中的任意一种。
3.如权利要求1或2所述的散热器，其特征在于，所述散热器还包括调节件，所述调节件移入或移出所述通孔以调节所述缝隙内所述填充材料的密度。
4.如权利要求1所述的散热器，其特征在于，所述填充材料为金属液体；所述散热器还包括若干导热胶圈，所述导热胶圈套设于所述待散热电子元件的周侧，且该导热胶圈的上表面高于该散热电子元件的表面，所述散热器本体抵压该导热胶圈的上表面，所述填充材料位于所述缝隙内并围在所述导热胶圈内。
5.如权利要求1所述的散热器，其特征在于，所述填充材料为金属液体；所述散热器还包括若干导热胶圈，其放置在所述待散热电子元件的表面的外沿，所述散热器本体将该导热胶圈抵压在所述电子元器件的表面，所述填充材料位于所述缝隙内并围在所述胶圈内。
6.如权利要求4或5所述的散热器，其特征在于，所述通孔包括若干个注入孔，所述注入孔与所述缝隙相连通。
7.如权利要求6所述的散热器，其特征在于，所述若干个注入孔均匀分布在所述缝隙的上方；所述填充材料经由该通孔的若干个注入孔均匀地填充到所述缝隙内。
8.如权利要求1至7任一项所述的散热器，其特征在于，所述散热器还包括若干连接件，所述连接件将所述散热器本体可拆卸地固定至所述线路板上。
9.如权利要求1至8任一项所述的散热器，其特征在于，所述散热器还包括若干散热片，所述散热片安装于所述散热器本体的外侧。
10.一种散热系统，其特征在于，包括线路板和如权利要求1至9任一项所述的散热器；
所述散热器用于对所述线路板上的电子元件散热。
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