CN107658278A - 一种高效散热装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效散热装置，该装置包括：散热本体、多对散热鳍片和金属电极；所述散热鳍片包括鳍片、P极热电材料和N极热电材料，所述鳍片两端分别连接P极热电材料和N极热电材料，所述金属电极安装于所述散热本体上部，相邻散热鳍片通过金属电极使相邻PN极首尾电连接，起始金属电极的首端和结束金属电极的末端与印刷板电路电连接。本发明结构紧凑节省散热系统所占空间，对电子产品进行快速散热，同时结构紧凑、无噪音，同时还节约成本。

Description

一种高效散热装置

技术领域

本发明涉及散热技术领域，尤其涉及一种高效高效散热装置。

背景技术

近年来随着人们生活水平的不断提高，对电子产品的需求及依赖也随之増长，在满足使用性能的前提下，对产品的便携性也提出了更高的要求。长久以来，不断向着高性能、微型化、集成化发展，散热问题日益凸显，是困扰电子产品性能提升的一个技术瓶颈。产品内部电子元件功耗越来越高，这些功耗最终都将转化为热量散出，导致元器件温度升高，从而影响性能及使用寿命。

为避免热量累积导致温度过高而损坏电子产品，目前，通常采用散热技术来有效降低电子核心部件工作温度。风冷散热是目前电子产品散热的主要方式，实现简单，通常主要使用带有鳍片的散热片结构，如果单一散热片的形式不能满足要求时，就会通过风扇转动产生气流，通过强制对流的方式将散热片蓄积的热量带走。

如公开号为CN105005368A的专利公开了一种风冷高效散热装置，该装置包括机箱、电源模块、热源设备和散热风扇，机箱内相隔一定的距离设置有下风道板和上风道板，机箱底部设置有一个冷风口，电源模块安装在冷风口与下风道板之间；下风道板上设置有一个第一通风口，散热风扇包括一个，其置于第一通风口上；热源设备包括多个，上风道板上设置有与多个热源设备一一对应的第二通风口，机箱顶部设置有与多个热源设备一一对应的出风口，热源设备设置在对应的第二通风口和出风口之间，热源设备上安装有散热器。该发明中，散热效果好，而且能够均匀且高效地对多个热源设备进行散热，大大提升整个系统的散热效率。但是，该装置利用风扇转动进行散热，会导致风冷散热器的体积增大，风扇的高速运转会对工作环境产生噪音干扰和电磁干扰，同时结构复杂，实现成本过高。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种高效高效散热装置，可对电子产品进行快速散热，同时结构紧凑、无噪音，同时还节约成本。

为了实现以上目的，本发明采用以下技术方案：

一种高效高效散热装置，包括：

散热本体、多对散热鳍片和金属电极；

所述散热鳍片包括鳍片、P极热电材料和N极热电材料，所述鳍片两端分别连接P极热电材料和N极热电材料，所述金属电极安装于所述散热本体上，相邻散热鳍片通过金属电极使相邻PN极首尾电连接，起始金属电极的首端和结束金属电极的末端与印刷板电路电连接。

进一步的，还包括：

所述散热本体下部连接多个散热组件，所述散热本体通过导热泥与散热组件粘合。

进一步的，所述散热本体包括：

散热上本体和散热下本体，所述金属电极安装于所述散热上本体和所述散热下本体之间。

进一步的，还包括：

所述散热上本体开设多个孔，所述P、N极热电材料穿过所述孔与所述金属电极连接。

进一步的，还包括：

所述P、N极电热材料与所述孔的形状、大小匹配。

进一步的，还包括：

所述鳍片由石墨烯材料组成。

进一步的，还包括：

所述散热本体由绝缘材料组成。

进一步的，还包括：

所述P极热电材料为P型热电半导体电极和所述N极热电材料为N型热电半导体电极。

进一步的，还包括：

所述散热鳍片和所述金属电极的面积相同。

进一步的，还包括：

所述多对散热鳍片均匀排布。

与现有技术相比，本发明提供的高效散热装置结构紧凑节省散热系统所占空间，对电子产品进行快速散热，同时结构紧凑、无噪音，同时还节约成本。

附图说明

为了更好的理解本发明实施例的技术方案，下面对本发明中所需要使用的附图作简单地介绍，但所提供的附图不能理解为对本发明的限制。

图1为实施例一提供的高效高效散热装置的结构示意图；

图2为实施例一提供的高效散热装置的纵截面示意图；

图3为实施例一提供的高效散热装置的散热鳍片的排布图。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例一

本实施例提供一种高效高效散热装置，如图1、如图2和如图3所示，包括：

散热本体1、多对散热鳍片2和金属电极3；

所述所述散热鳍片2包括鳍片201，所述鳍片201两端分别连接P极热电材料202和N极热电材料203，所述金属电极3安装于所述散热本体上，相邻散热鳍片2通过金属电极使相邻PN极首尾电连接，起始金属电极的首端301和结束金属电极的末端302与印刷板电路电连接。

随着科技的发展，人们对电子产品的需求日益增大，散热问题成为电子产品性能提升的必须解决的问题之一。风冷散热是目前电子产品散热的主要方式，实现简单，通常主要使用带有鳍片的散热片结构，如果单一散热片的形式不能满足要求时，就会通过风扇转动产生气流，通过强制对流的方式将散热片蓄积的热量带走。但是采用该方法散热不仅结构复杂，还容易产生噪声，实现成本也相对较高。

本实施例提供的高效高效散热装置主要通过珀尔帖热电效应(PeltierEffect)的吸热放热功能解决对电子产品的温度控制，能够高效散热，还能减少散热器材空间，无噪音，同时又节约成本。

珀尔帖效应(PeltierEffect)，两种不同的金属构成闭合回路，当回路中存在直流电流时，两个接头之间将产生温差。用不同极的导体联接成电偶，并接上直流电源，当电偶上流过电流时，会发生能量转移现象，一个接头处放出热量变热，另一个接头处吸收热量变冷。电荷载体在导体中运动形成电流。由于电荷载体在不同的材料中处于不同的能级，当它从高能级向低能级运动时，便释放出多余的能量；相反，从低能级向高能级运动时，从外界吸收能量。能量在两导体材料的交界面处以热的形式吸收或放出。

本实施例P、N极热电材料，热电材料是一种能将热能和电能相互转换的功能材料，通过在热电材料中中掺入施主杂质，就得到N型热电材料；在热电材料中掺入受主杂质，就得到P型热电材料。施主杂质、受主杂质是相对于硅、锗等四价(四个价电子)元素而言的，譬如向纯净的硅晶体中掺入五价元素如磷，当一个磷原子取代一个硅原子的位置后，会多出一个价电子(相当于施舍一个电子)，此时掺入的磷被称为施主杂质。

本实施例将PN电极组件和鳍片201合二为一形成散热鳍片2用于产生珀尔帖效应，具体为将配置有P型热电材料202与N型热电材料203的散热鳍片通过金属电极3之间结合，以形成PN结合对，起始金属电极的首端301和结束金属电极的末端302与电子产品的印刷电路板电连接，以构成闭合回路，通过对PN结对中的一个进行制冷而对PN结对的另一个进行加热来用作温度控制装置，金属电极2交换电子产生电势的作用之外还具有吸热的作用；具体表现为，由N、P型半导体材料组成一对热电偶，当热电偶通入直流电流后，因直流电通入的方向不同，将在电偶结点处产生吸热和放热现象。通过将高效散热装置放在电子产品的放热位置，例如将散热本体1下部放在CPU芯片表面上，放热端即鳍片201，放在散热本体1上部，这样就能够通过散热鳍片2反复对电子产品吸热、放热。

优选的，散热本体2下部连接多个散热组件5，所述散热本体2通过导热泥4与散热组件5粘合。

通过在散热本体2下部粘合多个散热组件，更好的吸收电子产品的热量，使高效散热装置对电子产品更好的吸热和散热。这些散热组件可由简单的传统散热板组成，例如散热铜板、散热铝板等，通过这些散热组件与电子产品的放热端连接，更好的将电子产品的热量到入到散热本体上，由高效散热装置更快的对电子产品进行吸收热量并将热量散发。

优选的，所述散热本体1包括：

散热上本体101和散热下本体102，金属电极3安装于所述散热上本体101和所述散热下本体102之间。

为使高效散热装置结构更安全，本实施例散热本体1由散热上本体101和散热下本体102组合而成，金属电极3安装于散热本体101和散热本体102之间。

这样设计的优点在于，避免金属电极3与外界接触造成电子泄漏的问题，同时，将金属电极3安装于上下散热本体之间不容易暴露在空气中易被氧化的问题，能够延长金属电极的寿命，相应也延长了高效散热装置的寿命；而且采用散热上下本体的结构，整个散热装置会更加稳固。

优选的，还包括：

散热上本体101开设多个孔，所述P、N极热电材料穿过所述孔与所述金属电极连接。

本实施例中，P、N极热电材料的高度比鳍片203的高度要高，P、N极热电材料的上端与鳍片203上端平行，下端超过鳍片下端形成预留部分以进行插孔，在散热本体上开设与P、N半导体材料个数相同的孔，将P、N极热电材料通过这些孔与散热上下本体之间的金属电极连接。

这样设置的优点在于，减少鳍片与金属电极的接触，有利于鳍片更好的散热。

优选的，还包括：

P、N极热电材料与所述孔的形状、大小匹配。

上述提到的将P、N极热电材料通过孔与金属电极连接，为使所述P、N极热电材料与所述孔良好匹配，不留太大的空隙，P、N极热电材料与孔的形状、大小匹配，例如P、N极热电材料为长方形，则孔为相同面积或略大一点的长方形，P、N极热电材料为弧形，则孔为与之匹配的弧形。

这样设置的优点在于使高效散热装置的结构更紧凑，使P、N极热电材料与金属电极更良好的连接，时散热本体与散热鳍片的连接更稳固，有利于高效散热装置对热量大的电子装置进行散热。

优选的，还包括：

鳍片201由石墨烯材料组成。

石墨烯(Graphene)是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。石墨烯既是最薄的材料，也是最强韧的材料，断裂强度比最好的钢材还要高200倍。同时它又有很好的弹性，拉伸幅度能达到自身尺寸的20％，它是目前自然界最薄、强度最高、导电导热性能最强的新型纳米材料。石墨烯结构非常稳定，这种稳定的晶格结构使碳原子具有优秀的导电性，石墨烯中的电子在轨道中移动时，不会因晶格缺陷或引入外来原子而发生散射。由于原子间作用力十分强，在常温下，即使周围碳原子发生挤撞，石墨烯中电子受到的干扰也非常小。

鳍片201由石墨烯材料制成，利用石墨烯材料的高导电导热性、高稳定性等特点，增强高效散热装置的散热效率，同时将该高效散热装置用于大热量的电子产品时，也不会造成散热鳍片2的变形。

优选的，还包括：

散热本体1由绝缘材料组成。

由于本实施例提供的高效高效散热装置的散热结构组成了一个闭合回路，为了更好的避免散热结构的电路短路，影响高效散热装置的正常运作。

本实施例将散热本体1由导热性较好的绝缘材料制成，例如散热本体1由聚酰亚胺薄膜(Upilex)材料制成，聚酰亚胺薄膜(Upilex)由联苯四甲酸二酐与二苯醚二胺(R型)或间苯二胺(S型)制得。薄膜制备方法为：聚酰胺酸溶液流延成膜、拉伸后，高温酰亚胺化。薄膜呈黄色透明，相对密度1.39～1.45，有突出的耐高温、耐辐射、耐化学腐蚀和电绝缘性能，可在250～280℃空气中长期使用。玻璃化温度分别为280℃(Upilex R)、385℃(Kapton)和500℃以上(Upilex S)。20℃时拉伸强度为200MPa，200℃时大于100MPa。特别适宜用作柔性印制电路板基材和各种耐高温电机电器绝缘材料。绝缘效果非常好，单位介电强度291千伏/毫米。

优选的，还包括：

所述P极热电材料为P型热电半导体电极和所述N极热电材料为N型热电半导体电极。

半导体材料(semiconductor material)是一类具有半导体性能(导电能力介于导体与绝缘体之间，电阻率约在1mΩ·cm～1GΩ·cm范围内)、可用来制作半导体器件和集成电路的电子材料。半导体的导电能力介于导体与绝缘体之间，半导体受外界光和热的刺激时，其导电能力将会有显著变化，在纯净半导体中，加入微量的杂质，其导电能力会急剧增强，其结构稳定，拥有卓越的电学特性，而且成本低廉。

通过使用半导体材料能够使高效散热装置更好的利用珀尔效应对电子产品进行散热。

优选的，还包括：

散热鳍片2和金属电极3的面积相同。

在本实施例的高效散热装置中，散热和吸热形成一个循环往复的过程，为了保证良好的吸热和散热匹配，散热鳍片2的散热面积和金属电极3的吸热面积应该相同或接近。

本实施例采用散热鳍片和金属电极的面积相同的方式保证散热鳍片2的散热面积和金属电极3的吸热面积相同。

优选的，还包括：

多对散热鳍片2均匀排布。

本实施例提供的高效散热装置主要通过散热鳍片2将吸收的热量散发出去以达到对电子产品的散热效果，由于散热鳍片并非是一对或者两对，通常来说散热鳍片会遍布整个散热本体上部，为了使散热效果达到最佳状态，本实施例中的多对散热鳍片呈现均匀的阵列，例如左右散热鳍片之间距离1mm～2mm，上下散热鳍片之间距离2mm～3mm。

通过将散热鳍片进行均匀排布，使散热鳍片与散热鳍片之间不会过于拥挤也不会过于松散，其优点在于，这样的结构使得整个高效散热装置散热效果更佳。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种高效高效散热装置，其特征在于，包括：

散热本体、多对散热鳍片和金属电极；

所述散热鳍片包括鳍片、P极热电材料和N极热电材料，所述鳍片两端分别连接P极热电材料和N极热电材料，所述金属电极安装于所述散热本体上部，相邻散热鳍片通过金属电极使相邻PN极首尾电连接，起始金属电极的首端和结束金属电极的末端与印刷板电路电连接。

2.如权利要求1所述的高效高效散热装置，其特征在于，还包括：

所述散热本体下部连接多个散热组件，所述散热本体通过导热泥与散热组件粘合。

3.如权利要求1所述的高效高效散热装置，其特征在于，所述散热本体包括：

散热上本体和散热下本体，所述金属电极安装于所述散热上本体和所述散热下本体之间。

4.如权利要求2所述的高效高效散热装置，其特征在于，还包括：

所述散热上本体开设多个孔，所述P、N极热电材料穿过所述孔与所述金属电极连接。

5.如权利要求3所述的高效高效散热装置，其特征在于，还包括：

所述P、N极热电材料与所述孔的形状、大小匹配。

6.如权利要求1所述的高效高效散热装置，其特征在于，还包括：

所述鳍片由石墨烯材料组成。

7.如权利要求1所述的高效高效散热装置，其特征在于，还包括：

所述散热本体由绝缘材料组成。

8.如权利要求1所述的高效高效散热装置，其特征在于，还包括：

所述P极热电材料为P型热电半导体电极和所述N极热电材料为N型热电半导体电极。

9.如权利要求1所述的高效高效散热装置，其特征在于，还包括：

所述散热鳍片和所述金属电极的面积相同。

10.如权利要求1所述的高效高效散热装置，其特征在于，还包括：

所述多对散热鳍片均匀排布。