CN108133914B - 散热装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明适用于散热技术领域，提供了一种散热装置及其使用方法。上述散热装置包括散热壳体，散热壳体设置有散热腔和注入孔，注入孔连接有封堵件，散热壳体设置有散热腔开口的一侧与设置有发热器件的底板相连接，散热腔内设置有一端延伸靠近至发热物体的导热柱。上述使用方法采用上述的散热装置，使用方法包括将密封件嵌入到密封槽内后，使散热壳体的开口对准发热器件而倒扣在底板上并固定，随后通过注入孔向散热腔内注入导热相变液体，使用步骤完成。本发明所提供的散热装置及其使用方法，该散热装置不需要在发热器件表面涂抹导热界面材料，热传导性能好，热传导顺畅，而且散热方式多样，提高了散热效率，同时使用方法简单，满足了产品的散热需求。

Description

散热装置及其使用方法

技术领域

本发明属于散热技术领域，尤其涉及一种散热装置及其使用方法。

背景技术

目前，对于芯片或功率管等发热量大的器件进行散热设计的方式主要包括：自热风冷散热、强制风冷散热、液体冷却散热、半导体冷却散热、热管散热、平板热管散热、相变散热等。不论哪一种散热方式，在工程安装过程中，均需要在发热器件表面涂抹一层导热界面材料(如导热硅脂)，这主要是为了解决固体面与面接触时中间难免会留有空气层的问题，常温下静止空气的导热系数约为0.0024W/m·K，导热硅脂的导热系数一般在0.8～8.0W/m·K之间，远远大于空气的导热系数，所以涂抹导热硅脂的作用是充分弥合两个固体之间的贴合缝隙，消除空气绝热层，有助于减小系统热阻。

但随着当前半导体芯片集成化程度越来越高，尺寸越来越小，器件功率密度越来越大，导热硅脂形成的导热瓶颈使得系统散热越来越困难，该封装方式已不能满足散热要求。而且导热硅脂长期使用会干成粉状，严重影响导热性能。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了一种散热装置及其使用方法，该散热装置不需要在发热器件表面涂抹导热界面材料，热传导性能好，热传导顺畅，而且散热方式多样，提高了散热效率，同时使用方法简单，满足了产品的散热需求。

本发明是这样实现的：一种散热装置，包括散热壳体，所述散热壳体内设置有用于容纳盛装导热相变液体、且一侧开口的散热腔，所述散热壳体上开设有用于向所述散热腔内注入所述导热相变液体的注入孔，所述注入孔连接有封堵件，所述散热壳体设置有所述散热腔开口的一侧与设置有发热器件的底板相连接，所述散热腔内设置有一端延伸靠近至所述发热物体的导热柱。

可选地，所述导热柱间隔设置有多个。

可选地，各所述导热柱一端固定在所述散热腔的底部，另一端延伸靠近、且不与所述发热器件抵顶接触。

可选地，各所述导热柱延伸靠近至所述发热器件的一端依据所述发热器件的形状而长短不一、组合形成有能够容纳所述发热器件的容纳腔。

可选地，各所述导热柱之间形成有用于供所述导热相变液体流动传热的导热通道。

可选地，环绕所述散热腔的开口或所述发热器件设置有用于密封所述底板与所述散热壳体间连接间隙的密封结构。

可选地，所述密封结构包括密封槽和密封件，所述密封件设置在所述密封槽内。

优选地，所述封堵件为密封螺丝或密封胶水。

可选地，所述散热壳体上设置有多个散热翅片。

本发明还提供了一种散热装置的使用方法，所述散热装置包括散热壳体，所述散热壳体内设置有用于容纳盛装导热相变液体、且一侧开口的散热腔，所述散热壳体上开设有用于向所述散热腔内注入所述导热相变液体的注入孔，所述注入孔连接有封堵件，所述散热壳体位于所述散热腔开口的一侧与设置有发热器件的底板相连接，所述散热腔内设置有一端延伸靠近至所述发热物体的导热柱，所述散热壳体或所述底板上设置有密封槽，所述密封槽内嵌设有密封圈，所述使用方法步骤包括：将所述密封件嵌入到所述密封槽内后，使所述散热壳体的开口对准所述发热器件，然后倒扣在所述底板上并固定，随后通过所述注入孔向所述散热腔内注入导热相变液体，并使注入的所述导热相变液体的液面与最短的所述导热柱的顶端接触，使用步骤完成。

本发明所提供的一种散热装置及其使用方法，该散热装置通过在散热腔内设置有导热柱，同时通过在散热腔内注入有导热相变液体，而该导热相变液体能将底板上的发热器件完全浸没。这样设置，发热器件产生的热量先传入到导热相变液体中，而导热相变液体在温度较低时没有发生相变时，热量再通过导热柱传导至散热壳体外散发。而当温度较高导热相变液体发生相变时，由于相变散热的导热系数远远高于传统的热传导方式，少部分热量通过导热柱传导，但大部分热量通过相变散热的形式直接从导热相变液体传导至散热壳体上。且发热器件温度越高，相变形式就越强烈，热量传导就越快，从而，散热装置由单纯的热传导转变为气液相变和液体传导相结合的散热方式，使得热量传导更加顺畅，提高了散热效率。同时，该散热装置的使用方法步骤简单，便于安装使用，实用性好。

附图说明

图1是本发明实施例提供的散热装置的装配示意图；

图2是本发明实施例提供的散热装置中散热壳体的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的散热装置中散热壳体另一方位的结构示意图；

图4是图2中A处的局部放大示意图；

图5是本发明实施例提供的散热装置的剖面示意图；

图6是本发明实施例提供的散热装置另一结构下的剖面示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述：

如图1至图3所示，本发明实施例中所提供的散热装置，包括由导热性能良好的金属或非金属材料制成的散热壳体11，而且制成的散热壳体11具有能够承受一定强度压力的性能，该散热壳体11内设置有用于容纳盛装导热相变液体、且一侧开口的散热腔12，同时在散热壳体11上开设有用于向散热腔12内注入导热相变液体的注入孔111，并在注入孔111内连接有封堵件13而实现在完成导热相变液体的注入后，能够将散热腔12密封，形成独立的空腔结构，可以隔绝内外部空气对流，从而将导热相变液体密封在散热腔12内而实现吸热并传导热量至散热壳体11上的功能。而散热壳体11设置有散热腔12开口的一侧与设置有发热器件15的底板14相连接，并在散热腔12内设置有一端延伸靠近至发热物体的导热柱16。通过这样的设置，从而在将底板14与散热壳体11连接后，注入的导热相变液体便会将发热器件15完全浸泡，因此不需要再涂抹导热硅脂等导热界面材料，而发热器件15产生的热量先传导至导热相变液体中，在温度较低导热相变液体没有发生相变时，该热量先再通过导热柱16传导至散热壳体11，也有少量的热量通过导热相变液体传导至散热壳体11上；而当温度较高导热相变液体发生相变时，由于相变散热的导热系数远远高于传统的热传导方式，少部分热量通过导热柱16传导，但大部分热量通过相变散热的形式，直接从液体传导至散热壳体11上而实现热量的散发，确保了发热器件15能够稳定、可靠实现其使用功能。

本发明实施例中所提供的散热装置，采用在散热壳体11内设置有导热柱16和导热相变液体的设计方式，与现有技术相比，导热相变液体和导热柱16相结合的设置方式，从而在散热的过程中，当温度低于导热相变液体的相变温度范围时，发热器件15产生的热量传导到导热相变液体中，然后通过散热壳体11和导热柱16把热量带到散热装置的表面；而当温度进入导热相变液体的相变温度范围时，发热器件15产生的热量同时传导到导热相变液体和导热柱16上，然后通过散热壳体11和导热柱16进行传导散热，把热量带到散热装置的表面，此外，汽液相变把热量带到散热装置内表面，然后通过热传导把热量带到散热装置的表面。这样设置的散热装置，不仅提升了散热的效率和性能，而且不需要在发热器件15表面上涂抹导热界面材料(硅脂等)，消除了导热路径上阻塞环节的瓶颈，实现了能从发热器件15的前、后、左、右、上五个方向实现热传导，使得原有的一维散热转变为三维散热，由单纯的热传导转变为气液相变和液体传导相结合的散热方式，使得热量传导更加顺畅，提高了散热效率。克服了传统的散热方式因为需要设置导热界面材料而存在的散热缺陷，该散热装置的设置，结构简单，散热性能效果好，提升了发热器件15运行的稳定及可靠性。

可选地，如图1和图2所示，在本发明实施例中，为提高热传递的效率和性能，将导热柱16间隔设置有多个。从而，通过多个导热柱16来同时将发热器件15产生的热量传导至散热壳体11上，提升了热量传导的效率，能够实现及时、有效地热量散发。

可选地，各导热柱16设置的方式多样，可以是在散热腔12的各个内侧壁上都设置有各导热柱16，各导热柱16一端固定在内侧壁上，另一端延伸悬空。为能够实现可靠导热，可将各导热柱16尽可能地朝向发热器件15的位置延伸设置。在本发明实施例中，如图1和图2所示，采用将各导热柱16一端固定在散热腔12的底部，另一端朝向开口侧而延伸靠近发热器件15设置。这样，各导热柱16之间相互平行，而且方向统一，设置方便。而且，导热柱16的设置，即增加了导热面积，又解决了温度较低，不足以使液体发生相变时的热量传导问题。

可选地，如图5和图6所示，在实际设置中，散热腔12内各延伸靠近发热器件15的导热柱16并不与发热器件15抵顶接触。这样设置，能够给发热器件15预留空间，避免各物体在受热发生膨胀之后，将发热器件15压坏的情况发生。

可选地，如图5和图6所示，为满足装配需求，将各导热柱16延伸靠近至发热器件15的一端依据发热器件15的形状而设置成长短不一，从而可以共同组合而形成有能够容纳发热器件15的容纳腔(图中未标示)。该容纳腔的形状与待装配的发热器件15的形状相匹配，从而能够满足装配需求。在本发明实施例中，该发热器件15为长方体形状，因而根据发热器件15的形状，将各导热柱16设置成中间位置处略端，而周围的导热柱16略长，但不超过散热腔12的深度，这样便能组合形成容纳腔，可以给发热器件15留有容放进去的空间。

可选地，如图5和图6所示，由于各导热柱16间隔排列设置，因而各导热柱16之间形成有用于供导热相变液体流动传热的导热通道18。从而导热相变液体能够及时有效的传导热量。

可选地，在实际设置当中，各导热柱16可以是棱柱形也可以是圆柱形或者是金属网状，设置方式多样。

可选地，在本发明实施例中，被散热的发热器件15可以是已封装或未封装的半导体芯片或功率管等器件，而由于导热相变液体(可以是水也可以是乙醇，或者丙酮等类似的相变液体)具有一定的绝缘性能，因此被散热的发热器件15可以带电工作，而且还可以根据发热器件15工作中电压等级的不同选择合适的相变导热相变液体。当散热腔12内部的导热相变液体没注满时，采用的是相变散热与液体导热的混合散热方式；而当热液体注满时，采用的是液体导热的散热方式。

可选地，由于在实际装配时，需要将底板14与散热壳体11固定连接，因而为了确保组装后整体的密封性，便采用环绕散热腔12的开口或发热器件15而设置有用于密封底板14与散热壳体11间连接间隙的密封结构(图中未标示)。在该密封结构的密封作用下，确保散热腔12能够成为一个密闭的腔体，避免导热相变液体发生泄漏，可靠实现对发热器件15进行降温散热的使用功能。

可选地，如图1和图图4所示，该密封结构包括密封槽191和密封件(图中未示出)，密封件设置在密封槽191内。在实际设置当中，可根据具体的设计要求而选择将密封槽191环绕散热腔12的开口而设置在散热壳体11上或是环绕发热器件15而设置在底板14上，然后将密封件嵌入到该密封槽191内，从而在装配固定时通过挤压密封圈或再通过密封胶而实现密封连接。当然，也可以是在底板14和散热壳体11上都设置有密封槽191，而密封件为柔性耐热的密封圈。另外，还可将密封结构设置成通过采用胶水密封，或者利用金属焊接等形式实现密封作用。

优选地，如图3所示，本发明实施例中，该注入孔111可以是螺纹孔，因而可将该封堵件13设置为密封螺丝，而且密封螺丝可以是无头螺丝。当然，也还可在注入孔111内设置有沉孔，从而通过注入密封胶水来实现密封。并且，注入孔111可以根据实际需要而设置在散热壳体11的任何部位上。

可选地，如图6所示，为了提高散热性能，还可在散热壳体11上设置有多个散热翅片10。通过多个散热翅片10来提高散热壳体11的散热面积，增强空气对流散热，使散热性能得到提升。当然，可以理解的，也可以是在散热壳体11上设置有盲孔或褶皱等其它能增加散热面积的散热结构。

可选地，如图1和图2所示，该散热壳体11的外沿上还设置有安装压耳112或固定孔，从而方便散热装置的整体固定使用。同时，还可在散热壳体11上开设透明耐热的视窗(图中未示出)，用于在注入导热相变液体时，观察导热相变液体的液面高度，确保注入导热相变液体能够满足散热的基本要求。

本发明实施例中还提供了一种散热装置的使用方法，该散热装置包括散热壳体11，散热壳体11内设置有用于容纳盛装导热相变液体、且一侧开口的散热腔12，散热壳体11上开设有用于向散热腔12内注入导热相变液体的注入孔111，注入孔111连接有封堵件13，散热壳体11位于散热腔12开口的一侧与设置有发热器件15的底板14相连接，散热腔12内设置有一端延伸靠近至发热物体的导热柱16，散热壳体11或底板14上设置有密封槽191，密封槽191内嵌设有密封圈。该使用方法步骤包括：在装配时，将密封件嵌入到密封槽191内后，使散热壳体11的开口对准发热器件15，然后倒扣在底板14上并固定，随后通过注入孔111向散热腔12内注入导热相变液体，并使注入的导热相变液体的液面与最短的导热柱16的顶端接触，使用步骤完成。

其中，在注入导热相变液体时，内部注入的导热相变液体的液面高度可根据不同的应用场合调节，并需要确保发热器件15被完全浸泡在导热相变液体当中，以能够对发热器件15进行可靠降温保护。

而且，在具体设置散热器件的壳体时，可以是固定规定的尺寸和形状，也可以是根据现实中的限制条件确定，如根据发热器件15的实际尺寸来设计散热壳体11的外部尺寸，内腔尺寸，以及导热柱16的长度，只需确保散热壳体11的长宽高应都大于发热体的长宽高，且留有一定空间供注入导热相变液体介质。设置方式灵活，多样，能够满足不同情况下的使用需求。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种散热装置，包括散热壳体，其特征在于，所述散热壳体内设置有用于容纳盛装导热相变液体、且一侧开口的散热腔，所述散热壳体上开设有用于向所述散热腔内注入所述导热相变液体的注入孔，所述注入孔连接有封堵件，所述散热壳体设置有所述散热腔开口的一侧与设置有发热器件的底板相连接，所述散热腔内设置有一端延伸靠近至所述发热器件的导热柱，所述导热柱间隔设置有多个，各所述导热柱一端固定在所述散热腔的底部，另一端延伸靠近所述发热器件，且所述导热柱不与所述发热器件朝向所述导热柱的顶面接触，各所述导热柱延伸靠近至所述发热器件的一端依据所述发热器件的形状而长短不一，从而各所述导热柱组合形成有能够容纳所述发热器件的容纳腔，注入的导热相变液体的液面与最短的导热柱的顶端接触，所述散热壳体的外沿上还设置有安装压耳或固定孔，所述散热壳体上开设透明耐热的视窗。

2.如权利要求1所述的散热装置，其特征在于，各所述导热柱之间形成有用于供所述导热相变液体流动传热的导热通道。

3.如权利要求1所述的散热装置，其特征在于，环绕所述散热腔的开口或所述发热器件设置有用于密封所述底板与所述散热壳体间连接间隙的密封结构。

4.如权利要求3所述的散热装置，其特征在于，所述密封结构包括密封槽和密封件，所述密封件设置在所述密封槽内。

5.如权利要求1至4中任一项所述的散热装置，其特征在于，所述封堵件为密封螺丝或密封胶水。

6.如权利要求1至4中任一项所述的散热装置，其特征在于，所述散热壳体上设置有多个散热翅片。

7.一种散热装置的使用方法，所述散热装置包括散热壳体，所述散热壳体内设置有用于容纳盛装导热相变液体、且一侧开口的散热腔，所述散热壳体上开设有用于向所述散热腔内注入所述导热相变液体的注入孔，所述注入孔连接有封堵件，所述散热壳体位于所述散热腔开口的一侧与设置有发热器件的底板相连接，所述散热腔内设置有一端延伸靠近至所述发热器件的导热柱，所述导热柱间隔设置有多个，各所述导热柱一端固定在所述散热腔的底部，另一端延伸靠近所述发热器件，且所述导热柱不与所述发热器件朝向所述导热柱的顶面接触，各所述导热柱延伸靠近至所述发热器件的一端依据所述发热器件的形状而长短不一，从而各所述导热柱组合形成有能够容纳所述发热器件的容纳腔，所述散热壳体或所述底板上设置有密封槽，所述密封槽内嵌设有密封件，所述散热壳体的外沿上还设置有安装压耳或固定孔，所述散热壳体上开设透明耐热的视窗，其特征在于，所述使用方法步骤包括：将所述密封件嵌入到所述密封槽内后，使所述散热壳体的开口对准所述发热器件，然后倒扣在所述底板上并固定，随后通过所述注入孔向所述散热腔内注入导热相变液体，并使注入的所述导热相变液体的液面与最短的所述导热柱的顶端接触，使用步骤完成。