CN107517575B - 一种轻质均温高效散热装置及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种轻质均温高效散热装置及电子设备，散热装置包括由铜板制成的装置本体，所述装置本体内形成有多个相互独立且互不连通的槽道，所述槽道内安装有第一泡沫铜，所述槽道和所述第一泡沫铜之间的空间为真空且其内填充有散热介质。本发明通过设置铜板制成的装置本体，并在装置本体内独立设置的槽道，并在槽道固定第一泡沫铜，首先散热装置占用的结构空间大大减小，更加适用于微小型电子设备的散热需求；其次，采用在槽道内固定泡沫铜的散热方式大大提高了散热装置的散热功率；最后，泡沫铜的孔隙较大、密度很低，可以大大减少整个散热结构的质量，实现了对散热装置轻质的要求。

Description

一种轻质均温高效散热装置及电子设备

技术领域

本发明涉及散热技术领域，具体涉及一种适用于电子设备的均温和高效散热的装置及电子设备。

背景技术

理论研究和实际应用表明，电子设备系统中单个半导体元器件的温度每上升10℃，系统的可靠性降低约50％，因此，高效的散热技术对保证电子设备系统的可靠性有着举足轻重的影响。近年来，现代雷达等电子设备功耗急剧增加，电子器件的高度集成化和微型化使得设备的热流密度增加，这就对设备的散热能力提出了更高的要求。

目前，传统的思路是当热量增大到一定程度，一般采用液冷代替自然散热或强迫风冷，而液冷技术相对于风冷或自然冷却更加复杂，使得系统趋于笨重，这些都与电子设备散热技术中对轻质、简约的发展趋势和要求相悖。目前的自然散热和风冷散热装置一般都是单纯的使用铝制平直翅片，这种单一的结构形式也极大的限制了装置的散热功率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种轻质均温高效散热装置及电子设备。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种轻质均温高效散热装置，包括由铜板制成的装置本体，所述装置本体内形成有多个相互独立且互不连通的槽道，所述槽道内安装有第一泡沫铜，所述槽道和所述第一泡沫铜之间的空间为真空且其内填充有散热介质。

本发明的有益效果是：本发明通过设置铜板制成的装置本体，并在装置本体内独立设置的槽道，并在槽道固定第一泡沫铜，首先散热装置占用的结构空间大大减小，更加适用于微小型电子设备的散热需求；其次，采用在槽道内固定泡沫铜的散热方式大大提高了散热装置的散热功率；最后，泡沫铜的孔隙较大、密度很低，可以大大减少整个散热结构的质量，实现了对散热装置轻质的要求。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述装置本体外表面的一侧设有一层导热层，所述导热层与电子设备直接接触。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过在散热装置本体的外表面一侧设置一层导热层，可将电子设备的热量通过导热层快速的传递到铜板表面，利用导热系数很好的铜和镶嵌有泡沫铜并填充有散热介质的槽道结构，可以将热量快速的扩散到整个散热装置的表面，实现高效散热。

进一步，所述装置本体外表面与所述导热层相对应的位置上设有一层第二泡沫铜。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过在装置本体外表面设置一层第二泡沫铜，可以利用泡沫铜内部复杂的通孔结构将热量快速传递到周围工质，从而实现高效散热。

进一步，所述第二泡沫铜为梯密度泡沫铜；所述第二泡沫铜连接所述装置本体的一侧面为第一面，远离所述装置本体的一侧面为第二面，从第一面至第二面，所述第二泡沫铜的孔密度逐渐降低。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过设置梯密度泡沫铜，并将第二泡沫铜孔密度较高的一面连接在所述装置本体上，使第二泡沫铜快速接收装本体吸收的热量，并将热量逐渐扩散到周围的介质中。

进一步，所述第二泡沫铜的孔密度为20ppi-60ppi。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过对第二泡沫铜的孔密度进行限定，在此范围内的第二泡沫铜的散热效率更高。

进一步，所述装置本体包括两块相对设置的铜板和若干铜条，两块所述铜板的周侧密封固定连接，若干所述铜条焊接在两块所述铜板之间并将两块所述铜板之间的间隙分隔成多个所述槽道。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过设置铜板和铜条，使整个装置本体结构轻便，槽道的真空状态更加稳定，适用于微小型的电子设备；多个槽道的设置，由于每个槽道内均固定有泡沫铜和散热介质，可避免局部散热不均匀。

进一步，所述第一泡沫铜焊接在所述槽道的任意面上，若干所述槽道平行设置。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过将第一泡沫铜焊接在槽道的任意面上，且将槽道平行设置，使得第一泡沫铜与槽道的连接更加牢固，有利于散热介质在槽道内分布均匀。

进一步，所述第一泡沫铜的孔隙率为40％-60％。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过对第一泡沫铜的孔隙率进行限定，该孔隙率的泡沫铜一方面使散热介质在槽道内的扩散效果更加，另一方面也避免空隙率过大而增大散热装置的重量。

进一步，所述散热介质为去离子水；所述散热介质的体积为所述空间体积的70％-80％。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过采用去离子水作为散热介质，去离子水在槽道内受热蒸发后形成水蒸气的过程可带走一部分的热量，提高了散热效率；散热介质占槽道空间体积的70％-80％，也就是说，并未将槽道的空间都填充满散热介质，留出了一部分散热介质的流动空间，散热介质在流动的过程中可散发一定的热量，并使整个槽道内的散热介质的温度均匀，使得散热均匀。

一种电子设备，包括如上所述的散热装置和电子设备本体，所述散热装置安装在所述电子设备本体内部，所述散热装置外表面的一侧与所述电子设备本体的发热元件相接触。

本发明的有益效果是：本发明的电子设备，通过在电子设备本体内安装带有泡沫铜的散热装置，可达到高效散热效果的同时，还能实现电子设备轻质的要求。

附图说明

图1为本发明的散热装置的剖面结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、装置本体；11、槽道；12、铜板；13、铜条；2、第一泡沫铜；3、第二泡沫铜；31、第一面；32、第二面；4、导热层。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

如图1所示，一种轻质均温高效散热装置，包括由铜板制成的装置本体，所述装置本体1内形成有多个相互独立且互不连通的槽道11，所述槽道11内安装有第一泡沫铜2，所述槽道11和所述第一泡沫铜2之间的空间为真空且其内填充有散热介质。本实施例通过设置铜板制成的装置本体，并在装置本体内独立设置的槽道，并在槽道固定第一泡沫铜，首先散热装置占用的结构空间大大减小，更加适用于微小型电子设备的散热需求；其次，采用在槽道内固定泡沫铜的散热方式大大提高了散热装置的散热功率；最后，泡沫铜的孔隙较大、密度很低，可以大大减少整个散热结构的质量，实现了对散热装置轻质的要求。

如图1所示，本实施例的所述装置本体1外表面的一侧设有一层导热层4，所述导热层4与电子设备直接接触。通过在散热装置本体的外表面一侧设置一层导热层，可将电子设备的热量通过导热层快速的传递到铜板表面，利用导热系数很好的铜和镶嵌有泡沫铜并填充有散热介质的槽道结构，可以将热量快速的扩散到整个散热装置的表面，实现高效散热。

具体的，本实施例的导热层4可以为导热衬垫或导热泥，导热衬垫和导热泥都具有高导热性能，导热衬垫或导热泥可以直接粘贴在装置本体外表面上，导热衬垫和导热泥可以直接与发热器件(也就是本实施例的装置本体)接触。

另外，本实施例的每个槽道11内均固定有第一泡沫铜2，第一泡沫铜2可将槽道11填充满，也可在槽道11的任意相邻的几个面上焊接一层第一泡沫铜2，留若干面上不焊接第一泡沫铜2，即在槽道内留一部分空间不焊接第一泡沫铜2。

如图1所示，本实施例的所述装置本体1外表面与所述导热层4相对应的位置上设有一层第二泡沫铜3。通过在装置本体外表面设置一层第二泡沫铜，可以利用泡沫铜内部复杂的通孔结构将热量快速传递到周围工质，从而实现高效散热。第二泡沫铜3的厚度可以根据实际情况来进行设定，可以为3mm-12mm等，但不限于该数值范围的厚度，主要根据装置本体内部容纳空间的大小来进行设置。

如图1所示，本实施例的所述第二泡沫铜3为梯密度泡沫铜；所述第二泡沫铜3连接所述装置本体的一侧面为第一面31，远离所述装置本体1的一侧面为第二面32，从第一面31至第二面32，所述第二泡沫铜3的孔密度逐渐降低。通过设置梯密度泡沫铜，并将第二泡沫铜孔密度较高的一面连接在所述装置本体上，使第二泡沫铜快速接收装本体吸收的热量，并将热量逐渐扩散到周围的介质中。

如图1所示，本实施例的所述第二泡沫铜3的孔密度为20ppi-60ppi。通过对第二泡沫铜的孔密度进行限定，在此范围内的第二泡沫铜的散热效率更高。也就是说，本实施例的第二泡沫铜3从第二面32到第一面31，孔密度也从20ppi到60ppi逐渐增大。为了适应不同的电子设备的散热需求，第二泡沫铜孔密度的最大值和最小值也可以根据需求进行设定。

如图1所示，本实施例的所述装置本体1包括两块相对设置的铜板12和若干铜条13，两块所述铜板12的周侧密封固定连接，若干所述铜条113焊接在两块所述铜板12之间并将两块所述铜板12之间的间隙分隔成多个所述槽道11。通过设置铜板和铜条，使整个装置本体结构轻便，槽道的真空状态更加稳定，适用于微小型的电子设备；多个槽道的设置，由于每个槽道内均固定有泡沫铜和散热介质，可避免局部散热不均匀。

如图1所示，本实施例的所述第一泡沫铜2焊接在所述槽道11的任意面上，若干所述槽道11平行设置。通过将第一泡沫铜焊接在槽道的任意面上，且将槽道平行设置，使得第一泡沫铜与槽道的连接更加牢固，有利于散热介质在槽道内分布均匀。

本实施例的一种实施方式中，可将铜板12设置为平板状，两块铜板12平行相对设置，并将若干铜条13也相互平行设置并垂直焊接在两块铜板12之间，铜条13采用直线型结构；若干铜条13将两块铜板12之间的空间分隔成若干条形的槽道11，槽道11的横截面呈方形，然后再将第一泡沫铜2焊接在形成槽道11的两个铜条13的侧壁上以及任意一个铜板12的内壁上。此种实施方式的装置本体1可以直接将其自身外表面的一个面连接在电子设备上，两个铜板12外表面之间的间距为1mm-4mm，具体间距可以根据电子设备内部安装空间进行调整，可在2mm、2.5mm、3mm以及3.5mm之间进行选择。

本实施例的另一种实施方式中，可以将铜板12设置成弧面或阶梯状，两块铜板12相对设置，两块铜板12相互固定后形成的装置本体1可以为阶梯状结构或弧形板结构，若干铜条13将两块铜板12之间的空间分隔成若干条形的槽道11，然后再将第一泡沫铜2焊接在形成槽道11的两个铜条13的侧壁上以及任意一个铜板12的内壁上。此种实施方式的装置本体1可将电子设备半包裹住，可增大电子设备的散热面积以及提高电子设备的散热效果。

本实施例的装置本体1可采用方形、圆形、椭圆形或其他任意不规则形状，具体形状可根据电子设备进行任意设定。

本实施例中，可先将铜条13焊接在一块铜板12上，然后再将第一泡沫铜2焊接在两条铜条13之间，然后再将另一块铜板12焊接在铜条13上。如果两块铜板12之间的间隙较小，即铜条13的宽度较小，可直接采用冲压的方式将两块铜板12的周边挤压成一体，再将每个槽道11内进行抽真空。如果两块铜板12之间的间隙较大，即铜条13的宽度较大，采用冲压的方式已不能将两块铜板12的周边挤压成一体，可在两块铜板12的周边焊接一圈环板，使两块铜板12之间的槽道11密封。

如图1所示，本实施例的所述第一泡沫铜2的孔隙率为40％-60％。通过对第一泡沫铜的孔隙率进行限定，该孔隙率的泡沫铜一方面使散热介质在槽道内的扩散效果更加，另一方面也避免空隙率过大而增大散热装置的重量。

本实施例的第一泡沫铜2为孔隙率均匀的泡沫铜，孔隙率可以采用40％-60％之间的任意值。当第一泡沫铜的空隙率为50％时，第一泡沫铜的散热效果达到最佳。

本实施例的第一泡沫铜2和第二泡沫铜3实际上都是采用性能相同的泡沫铜，唯一的区别就在于孔密度是否均匀以及孔隙率的大小。

如图1所示，本实施例的所述散热介质为去离子水；所述散热介质的体积为所述空间体积的70％-80％。通过采用去离子水作为散热介质，去离子水在槽道内受热蒸发后形成水蒸气的过程可带走一部分的热量，提高了散热效率；散热介质占槽道空间体积的70％-80％，也就是说，并未将槽道的空间都填充满散热介质，留出了一部分散热介质的流动空间，散热介质在流动的过程中可散发一定的热量，并使整个槽道内的散热介质的温度均匀，使得散热均匀。

本实施例的轻质均温高效散热装置利用泡沫铜的密度小、比表面积大、易加工以及多孔特性，可以实现发热器件对质量小的要求。

实施例2

一种电子设备，包括上述实施例1的散热装置和电子设备本体，所述散热装置安装在所述电子设备本体内部，所述散热装置外表面的一侧与所述电子设备本体的发热元件相接触。本实施例的电子设备，通过在电子设备本体内安装带有泡沫铜的散热装置，可达到高效散热效果的同时，还能实现电子设备轻质的要求。

本实施例的电子设备本体可以为雷达等通讯电子设备，也可以为其它应用领域的电子设备。本实施例将散热装置安装在电子设备本体上后，视散热需要和结构允许，可在第二泡沫铜附近安装风机，增加第二泡沫铜与周围空气的热交换能力。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (4)

1.一种轻质均温高效散热装置，其特征在于，包括由铜板制成的装置本体，所述装置本体内形成有多个相互独立且互不连通的槽道，所述槽道内安装有第一泡沫铜，所述槽道和所述第一泡沫铜之间的空间为真空且其内填充有散热介质；

所述第一泡沫铜焊接在所述槽道的任意面上，若干所述槽道平行设置；

所述第一泡沫铜的孔隙率为40％-60％；

所述装置本体外表面的一侧设有一层导热层，所述导热层与电子设备直接接触；

所述装置本体外表面与所述导热层一侧相对应的另一侧的位置处设有一层第二泡沫铜；

所述第二泡沫铜为梯密度泡沫铜；所述第二泡沫铜连接所述装置本体的一侧面为第一面，远离所述装置本体的一侧面为第二面，从第一面至第二面，所述第二泡沫铜的孔密度逐渐降低；

所述第二泡沫铜的孔密度为20ppi-60ppi。

2.根据权利要求1所述一种轻质均温高效散热装置，其特征在于，所述装置本体包括两块相对设置的铜板和若干铜条，两块所述铜板的周侧密封固定连接，若干所述铜条焊接在两块所述铜板之间并将两块所述铜板之间的间隙分隔成多个所述槽道。

3.根据权利要求1所述一种轻质均温高效散热装置，其特征在于，所述散热介质为去离子水；所述散热介质的体积为所述空间体积的70％-80％。

4.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1至3任一项所述的散热装置和电子设备本体，所述散热装置安装在所述电子设备本体内部，所述散热装置外表面的一侧与所述电子设备本体的发热元件相接触。