CN106887419B - 蒸气腔连体散热器及电子装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种蒸气腔连体散热器，用于为单板上的至少两个发热元件提供散热，蒸气腔连体散热器包括第一散热板、第二散热板及连接部，所述第一散热板内设第一蒸气腔，所述第二散热板内设第二蒸气腔，所述连接部内设通道，所述通道连通在所述第一蒸气腔和所述第二蒸气腔之间，所述连接部受力能够变形，使得所述第一散热板和所述第二散热板之间相对高度发生改变，以适应不同发热元件之间的安装公差，且实现发热元件之间的均温。本发明实施例还提供一种电子装置。
Description
技术领域
本发明涉及散热器领域，尤其涉及一种蒸气腔连体散热器及使用所述蒸气腔连体散热器的电子装置。
背景技术
随着服务器、路由器、传送网等设备的CPU性能逐渐提升，芯片和单板的功耗密度逐步增大，需要使用更高散热性能的蒸发腔(Vapour Chamber，VC)散热器，同时单板多芯片布局的场景增多，如何实现单板上多芯片的均温，并降低瓶颈器件的温度，是VC散热器的研究重点。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种蒸气腔连体散热器，实现了为单板上多个发热元件散热，能够实现均温，且能够适应不同高度的发热元件。
第一方面，本发明实施例提供了一种蒸气腔连体散热器，用于为单板上的至少两个发热元件提供散热，所述蒸气腔连体散热器包括第一散热板、第二散热板及连接部，所述第一散热板内设第一蒸气腔，所述第二散热板内设第二蒸气腔，所述连接部内设通道，所述通道连通在所述第一蒸气腔和所述第二蒸气腔之间，所述连接部受力能够变形，使得所述第一散热板和所述第二散热板之间相对高度发生改变，以适应不同发热元件之间的安装公差。
第一散热板和第二散热板均为蒸气腔(VC)基板，第一蒸气腔和第二蒸气腔均为VC腔，本发明实施例将两个蒸气腔相互连通，使得第一散热板和第二散热板结合为一体式的散热器，第一散热板和第二散热板分别对应不同的发热元件时，发热元件工作状态下所产生的热量也不同，所述蒸气腔连体散热器能够实现发热元件之间的均温。发热元件高度不同的情况下，通过连接部的变形，也能够使得蒸气腔连体散热器的第一散热板和第二散热板同时可以适应不同高度的发热元件，解决了安装高度公差的问题，能够提升了散热效率。
一种实施方式中，所述连接部为板状结构，所述连接部包括弯折段。具体而言，所述连接部在所述第一散热板和所述第二散热之间延伸的方向为长度方向，所述连接部垂直于长度的方向为宽度方向，在所述宽度方向上，所述连接部之宽度方向的尺寸小于所述连接部这长度方向的尺寸。发热元件可以为设置在单板上的芯片。连接部在第一散热板和第二散热板之间变窄的结构，是为了降低连接部的强度，增加其柔性，避免本发明实施例提供的蒸气腔连体散热器因强度过高，在安装过程中导致单板变形。弯折段的设置利于连接具有弹性形变能力(即柔性)，具体而言是通过连接部材料本身的形变形成弹性吸收不同高度发热元件之间的安装公差。
一种实施方式中，所述第一散热板设有第一开口，所述第一开口使得所述第一蒸气腔与外界相通；所述第二散热板设有第二开口，所述第二开口使得所述第二一蒸气腔与外界相通，所述通道的两端分别对准所述第一开口和所述第二开口，所述连接部的两端分别焊接至所述第一散热板和所述第二散热板。即整个散热器是一体焊接而成，中间连体部分作出弓形，利用材料形变提供弹性。同时蒸发腔是通过毛细连通的，确保蒸汽腔内气液可以循环流动。
所述第一蒸气腔的内壁设有第一铜粉层，所述第二蒸气腔的内壁设有第二铜粉层，所述通道的内壁设有第三铜粉层，所述第三铜粉层的两端分别连接至所述第一铜粉层和所述第二铜粉层，以提供液体回流毛细力，使得所述第一蒸气腔、所述通道及所述第二蒸气腔之间形成气液两相循环。通道内壁的第三铜粉层不但能够提供液体回流的毛细力，还具增强强度的作用，防止高温工作中连接部被外界空气挤压变形导致两端不能相互传热(即不能起到均温效果)。因此，第三铜粉层的设置增加了均温性能。第三铜粉层可以覆盖通道内壁所有的面积，也可以在通道内壁设置多条相互间隔排列的条状第三铜粉层。
一种实施方式中，所述第一蒸气腔内设有铜柱，所述铜柱连接在所述第一散热板的顶壁和底壁之间，以增加所述第一散热板强度。铜柱设置在第一散热板中间区域，以实现在第一蒸气腔内的中间区域支撑第一散热板的顶壁和底壁。
一种实施方式中，所述连接部为热管结构，所述连接部包括弯折段。
一种实施方式中，所述连接部的两端分别插入所述第一蒸气腔和所述第二蒸气腔中，所述第一蒸气腔的内壁设有第一铜粉层，所述第二蒸气腔的内壁设有第二铜粉层，所述连接部的两端设有烧结铜层，所述连接部的两端的所述烧结铜层分别与所述第一铜粉层和所述第二铜粉层搭接。具体而言，在两个独立的蒸发腔散热器两端分别开口，用于焊接折弯的热管。通过热管毛细搭接到蒸发腔，形成蒸汽腔的连通。通过热管搭接主要是解决一体焊接的散热器连桥部分可能强度过高，不能浮动。
一种实施方式中，所述连接部还包括两个密封补强圈，所述密封补强圈固设于所述连接部与所述第一散热板和所述第二散热板的连接处。密封补强圈上下开口有利于填焊料焊接。
一种实施方式中，蒸气腔连体散热器还包括用于支撑所述第一散热板的第一托架、用于支撑所述第二散热板的第二托架及连接在二者之间的滑块，所述第一托架和所述第二托架彼此独立，所述第一托架包括第一连接部，所述第二托架包括第二连接部，所述滑块滑动连接至所述第二连接部，所述第一连接部和所述第二连接部拼接后，通过所述滑块同时连接所述第一连接部和所述第二连接部，以实现所述第一托架和所述第二托架的连接。
第二方面，本发明实施例提供了一种电子装置，包括单板、设于所述单板上的至少两个发热元件及前述一项所述的蒸气腔连体散热器。
通过实施本发明实施例提供的蒸气腔连体散热器，能够同时为单板上至少两个发热元件提供散热，通过连接部使得第一散热板的第一蒸气腔和第二散热板的第二蒸气腔连通，可以实现发热元件间的均温。且当发热元件高度不同时，通过连接部的形变，使得蒸气腔连体散热器能够同时匹配不同高度的发热元件。因此，本发明实施例提供的蒸气腔连体散热器同时解决了多个发热元件共用一个散热器的均温性和安装高度公差的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或背景技术中的技术方案，下面将对本发明实施例或背景技术中所需要使用的附图进行说明。
图1是本发明一种实施例所述的蒸气腔连体散热器的立体示意图；
图2是图1所示的蒸气腔连体散热器的正视图；
图3是图1所示的蒸气腔连体散热器的仰视图；
图4是本发明一种实施例提供蒸气腔连体散热器的立体示意图；
图5是本发明一种实施例提供蒸气腔连体散热器的剖面示意图；
图6是本发明一种实施例提供蒸气腔连体散热器中的补强支架示意图；
图7是本发明一种实施例提供蒸气腔连体散热器中连接部与第一散热板连接结构示意图；
图8是图7所示的连接部与第一散热板连接结构的剖面示意图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图对本发明实施例进行描述。
本发明实施例提供了一种蒸气腔连体散热器，应用在电子装置中，电子装置可以为服务器、路由器、传送网等设备，电子装置中的CPU性能逐渐提升，电子装置中的芯片和单板的功耗密度也逐渐增大。单板上的芯片为发热元件，需要使得散热器实现均温散热。
请参阅图1、图2、图3和图4，发明一种实施例提供的蒸气腔连体散热器，用于为单板上的至少两个发热元件提供散热，所述蒸气腔连体散热器包括第一散热板10、第二散热板20及连接部30，通过连接部30将第一散热板10和第二散热板20连接在一起，以形成连体散热器。第一散热板10和第二散热板20的顶面都可以设置散热片40，散热片40通过焊接的方式固定在第一散热板10的顶面及第二散热板20的顶面。第一散热板10和第二散热板20的底面用于与发热元件(未图示)接触，当然第一散热板10与发热元件之间及第二散热板20与发热元件之间均可以设置导热介质，例如导热胶，以提升热传导性能。
请参阅图5，第一散热板10内设第一蒸气腔11，所述第二散热板20内设第二蒸气腔21，所述连接部30内设通道31，所述通道31连通在所述第一蒸气腔11和所述第二蒸气腔21之间，第一散热板10和第二散热板20所对应的发热元件温度不同时，第一蒸气腔11、通道31及第二蒸气腔21相互连通以使得填充在其内部的制冷介质在受热的情况下在第一蒸气腔11和第二蒸气腔21之间形成气液两相循环，在不同温度的发热元件之间实现均温效果。所述连接部30受力能够变形，使得所述第一散热板10和所述第二散热板20之间相对高度发生改变，以适应不同发热元件之间的安装公差。蒸气腔连体散热器注水口可设置在第一散热板10或第二散热板20，用于注入制冷介质。
第一散热板10和第二散热板20均为蒸气腔(VC)基板，第一蒸气腔11和第二蒸气腔21均为VC腔，本发明实施例将两个蒸气腔相互连通，使得第一散热板10和第二散热板20结合为一体式的散热器，第一散热板10和第二散热板20分别对应不同的发热元件时，发热元件工作状态下所产生的热量也不同，所述蒸气腔连体散热器能够实现发热元件之间的均温。发热元件高度不同的情况下，通过连接部30的变形，也能够使得蒸气腔连体散热器的第一散热板10和第二散热板20同时可以适应不同高度的发热元件，解决了安装高度公差的问题，能够提升了散热效率。
第一散热板10和第二散热板20通过上下两层金属基板一体焊接而成，其中腔体(即第一蒸气腔11和第二蒸气腔21)中抽真空并注入制冷介质(例如水)。当发热元件工作后，制冷介质爱热变成蒸汽，通过顶层散热(可以通过散热片40散热，也可以通过其它散热结构例如冷管)，使得制冷介质汽液两相转换。由于在第一蒸气腔11和第二蒸气腔21中的温度的差异，使得两个腔体内的制冷介质能够在第一蒸气腔11和第二蒸气腔21之间形成气液两相循环流动，实现了不同的发热元件之间的均温，可以更有效地降低高温发热元件的温度。
如图4和图5所示的实施例中，所述连接部30为板状结构，所述连接部30包括弯折段32，弯折段32的形成使得连接部30呈拱桥状。弯折段32可以呈弧形或其它具有弯曲的形状的结构。弯折段32的设置的目的是要提升连接部30弹性变形的能力，在外力作用下，连接部30可以通过自材料的形变产生变形，从而改变第一散热板10和第二散热板20之间的高度差。连接部30靠近第一散热板10的部分及连接部30靠近第二散热板10的部分均呈平板状。所述连接部30在所述第一散热板10和所述第二散热之间延伸的方向为长度方向，所述连接部30垂直于长度的方向为宽度方向，在所述宽度方向上，所述连接部30之宽度方向的尺寸小于所述连接部30这长度方向的尺寸。连接部30在第一散热板10和第二散热板20之间变窄的结构，是为了降低连接部30的强度，增加其柔性，避免本发明实施例提供的蒸气腔连体散热器因强度过高，在安装过程中导致单板变形。弯折段的设置利于连接具有弹性形变能力(即柔性)，具体而言是通过连接部30材料本身的形变形成弹性吸收不同高度发热元件之间的安装公差。
一种实施方式中，所述第一散热板10设有第一开口，所述第一开口使得所述第一蒸气腔11与外界相通；所述第二散热板20设有第二开口，所述第二开口使得所述第二一蒸气腔与外界相通，所述通道31的两端分别对准所述第一开口和所述第二开口，所述连接部30的两端分别焊接至所述第一散热板10和所述第二散热板20。第一开口可以设置在第一散热板10的侧边、顶面、底面或其它的面上；第二开口也可以设置在第二散热板20的侧边、顶面、底面或其它的面上。即，连接部30连接在第一散热板10的侧边和第二散热板20的侧边之间，其它实施方式中，连接部也可以连接在第一散热板的顶面和第二散热板20的顶面之间。
一种实施方式中，通过第一蒸气腔11和第二蒸气腔21及通道31的内壁设置毛细结构，通过毛细力驱动制冷介质(蒸发腔内气液两相)的循环流动。具体而言，所述第一蒸气腔11的内壁设有第一铜粉层，所述第二蒸气腔21的内壁设有第二铜粉层，所述通道31的内壁设有第三铜粉层，所述第三铜粉层的两端分别连接至所述第一铜粉层和所述第二铜粉层，以提供液体回流毛细力，使得所述第一蒸气腔11、所述通道31及所述第二蒸气腔21之间形成气液两相循环。通道31内壁的第三铜粉层不但能够提供液体回流的毛细力，还具增强强度的作用，防止高温工作中连接部30被外界空气挤压变形导致两端不能相互传热(即不能起到均温效果)。因此，第三铜粉层的设置增加了均温性能。第三铜粉层可以覆盖通道31内壁所有的面积，也可以在通道31内壁设置多条相互间隔排列的条状第三铜粉层。
一种实施方式中，所述第一蒸气腔11内设有铜柱15，所述铜柱15连接在所述第一散热板10的顶壁和底壁之间，以增加所述第一散热板10强度。铜柱15设置在第一散热板10中间区域，以实现在第一蒸气腔11内的中间区域支撑第一散热板10的顶壁和底壁。同样地，第二蒸气腔21内亦设铜柱25，铜柱25的结构及作用与铜柱15相同。
请参阅图7和图8，一种实施方式中，所述连接部30为热管结构，所述连接部30包括弯折段(热管结构的弯折参照前述实施例之板状结构的连接部的弯折结构)。
一种实施方式中，热管经过打扁折弯后，将热管的两端分别串入第一蒸气腔11和第二蒸气腔21，所述连接部30的两端分别插入所述第一蒸气腔11和所述第二蒸气腔21中，所述第一蒸气腔11的内壁设有第一铜粉层，所述第二蒸气腔21的内壁设有第二铜粉层，所述连接部30的两端设有烧结铜层33，所述连接部30的两端的所述烧结铜层33分别与所述第一铜粉层和所述第二铜粉层搭接。具体而言，将烧结热管30的两端外层铜皮剥落，暴露出热管两端内部烧结铜层33，将烧结铜层33伸入第一蒸气腔11(和第二蒸气腔21)内，确保热管的烧结铜层33和第一蒸气腔11内的第一铜粉层(及第二蒸气腔21内的第二铜粉层)搭接在一起。
一种实施方式中，所述连接部30还包括两个密封补强圈34，所述密封补强圈34固设于所述连接部30与所述第一散热板10和所述第二散热板20的连接处，图7和图8只示意性地表示了热管状的连接部30与第一散热板10之间的连接结构。
请参阅图6及图1-3，蒸气腔连体散热器还包括补强支架50，补强支架50包括用于支撑所述第一散热板10的第一托架51、用于支撑所述第二散热板20的第二托架52及连接在二者之间的滑块55，所述第一托架51和所述第二托架52彼此独立，所述第一托架51包括第一连接部53，所述第二托架52包括第二连接部54，所述滑块55滑动连接至所述第二连接部54，所述第一连接部53和所述第二连接部54拼接后，通过所述滑块55同时连接所述第一连接部53和所述第二连接部54，以实现所述第一托架51和所述第二托架52的连接。
第一托架51和第二托架52均呈框形，内部中空。第一散热板10的边缘位置固定至第一托架51，第一散热板10中间用于散热的区域穿过第一托架51接触发热元件。
第一连接部53和第二连接部54的数量均为两个，且分布在连接部30的两侧。第一托架51和第二托架52即可以分开单独使用，也可以通过55滑块将第一连接部53和第二连接部54连接在一起组成一个补强支架来使用。组合后的第一托架51和第二托架52之间的距离可以调整，只要改变第一连接部53和第二连接部54之间缝隙的大小就可以改变第一托架51和第二托架52之间的距离。因此，补强支架50能够适配多种尺寸的散热板。
通过实施本发明实施例提供的蒸气腔连体散热器，能够同时为单板上至少两个发热元件提供散热，通过连接部30使得第一散热板10的第一蒸气腔11和第二散热板20的第二蒸气腔21连通，可以实现发热元件间的均温。且当发热元件高度不同时，通过连接部30的形变，使得蒸气腔连体散热器能够同时匹配不同高度的发热元件。因此，本发明实施例提供的蒸气腔连体散热器同时解决了多个发热元件共用一个散热器的均温性和安装高度公差的问题。
上述实施例以两个散热板为例描述，当然本发明实施例还可以包括三个或三个以上的散热板，相邻的两个散热板之间通过连接部连接，将散热板均设计为VC基板，各VC基板的蒸气腔也通过各连接部的通道彼此连通，形成整体的腔室，以实现多个发热元件之间的均温。
Claims (10)
1.一种蒸气腔连体散热器，用于为单板上的至少两个发热元件提供散热，其特征在于，所述蒸气腔连体散热器包括第一散热板、第二散热板及连接部，所述第一散热板内设第一蒸气腔，所述第二散热板内设第二蒸气腔，所述连接部内设通道，所述通道连通在所述第一蒸气腔和所述第二蒸气腔之间以形成连体空间，制冷工质在所述连体空间内气液两相循环，以实现所述第一散热板和所述第二散热板的均温，所述连接部受力能够变形，使得所述第一散热板和所述第二散热板之间相对高度发生改变，以适应不同发热元件之间的安装公差。
2.如权利要求1所述的蒸气腔连体散热器，其特征在于，所述连接部为板状结构，所述连接部包括弯折段。
3.如权利要求2所述的蒸气腔连体散热器，其特征在于，所述第一散热板设有第一开口，所述第一开口使得所述第一蒸气腔与外界相通；所述第二散热板设有第二开口，所述第二开口使得所述第二蒸气腔与外界相通，所述通道的两端分别对准所述第一开口和所述第二开口，所述连接部的两端分别焊接至所述第一散热板和所述第二散热板。
4.如权利要求3所述的蒸气腔连体散热器，其特征在于，所述第一蒸气腔的内壁设有第一铜粉层，所述第二蒸气腔的内壁设有第二铜粉层，所述通道的内壁设有第三铜粉层，所述第三铜粉层的两端分别连接至所述第一铜粉层和所述第二铜粉层，以提供液体回流毛细力，使得所述第一蒸气腔、所述通道及所述第二蒸气腔之间形成气液两相循环。
5.如权利要求4所述的蒸气腔连体散热器，其特征在于，所述第一蒸气腔内设有铜柱，所述铜柱连接在所述第一散热板的顶壁和底壁之间，以增加所述第一散热板强度。
6.如权利要求1所述的蒸气腔连体散热器，其特征在于，所述连接部为热管结构，所述连接部包括弯折段。
7.如权利要求6所述的蒸气腔连体散热器，其特征在于，所述连接部的两端分别插入所述第一蒸气腔和所述第二蒸气腔中，所述第一蒸气腔的内壁设有第一铜粉层，所述第二蒸气腔的内壁设有第二铜粉层，所述连接部的两端设有烧结铜层，所述连接部的两端的所述烧结铜层分别与所述第一铜粉层和所述第二铜粉层搭接。
8.如权利要求6所述的蒸气腔连体散热器，其特征在于，所述连接部还包括两个密封补强圈，所述密封补强圈固设于所述连接部与所述第一散热板和所述第二散热板的连接处。
9.如权利要求1所述的蒸气腔连体散热器，其特征在于，还包括用于支撑所述第一散热板的第一托架、用于支撑所述第二散热板的第二托架及连接在二者之间的滑块，所述第一托架和所述第二托架彼此独立，所述第一托架包括第一连接部，所述第二托架包括第二连接部，所述滑块滑动连接至所述第二连接部，所述第一连接部和所述第二连接部拼接后，通过所述滑块同时连接所述第一连接部和所述第二连接部，以实现所述第一托架和所述第二托架的连接。
10.电子装置，其特征在于，包括单板、设于所述单板上的至少两个发热元件及如权利要求1至权利要求9任意一项所述的蒸气腔连体散热器。
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