CN108901174A - 用于电子设备的三维网架结构形式的散热器 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种用于电子设备的三维网架结构形式的散热器，包括：传热结构、固定于传热结构上的散热结构，散热结构包括多个热管单元，每个热管单元采用以下形式之一：(1)多个热管组成多面体单胞结构；(2)由多个热管分别组成多个五边形结构和多个六边形结构，将多个五边形结构和六边形结构拼接成富勒烯单胞结构；根据电子设备的尺寸，将多个热管单元按照预设规格形式拼接为一个整体，形成散热结构，将该散热结构固定于传热结构上，并将传热结构贴敷于电子设备的主板和电池板处；其中，每个热管均涂覆有散热涂料。本发明具有结构简单可调整，散热性能好的特点。

Description

用于电子设备的三维网架结构形式的散热器

技术领域

本发明涉及电子设备技术领域，特别涉及一种用于电子设备的三维网架结构形式的散热器。

背景技术

近几十年来，随着现代电子技术的突飞猛进，电子设备向着体积更小、集成度更高、功能更强大、反应更灵敏的方向发展。单位面积上晶体管数量越来越多，单位面积功率及产生的热量也不断增加如果不迅速带走这些热量，电子器件将会由于高温不能正常工作，甚至烧毁。当电子器件的温度在70℃-80℃水平上每增加10℃，可靠性就会下降50％。目前，电子设备50％以上的故障是由各种环境因素所致，而这其中55％是温度过高而引起的。

针对电子设备(手机)散热需求，现在广泛采用风冷、喷雾冷却、热管等散热方式，热管作为一种高效的传热元件，可将大量热量通过很小的截面远距离地传输而无需外加动力。热管散热是目前航空航天、武器装备、高性能电子器件的主流散热方式，热管是一种具有极高导热性能的传热元件，通过在全封闭真空管内工质的汽、液相变来传递热量，具有极高的导热性，有“热超导体”之美称。热管问世以来，使电力电子装置的散热系统有了新的发展。无论何种散热方式，其最终散热媒介是空气，其他都是中间环节。空气自然对流冷却时最直接和简便的方式，热管使自冷的应用范围迅速扩大。因为热管自冷散热系统无需风扇、没有噪音、免维护、安全可靠，热管风冷甚至自冷可以取代水冷系统。此外，热管散热还能将发热件集中，甚至密封，提高电器设备的安全可靠性和应用范围。

典型的热管由管壳、吸液芯和端盖组成，如图1所示。将管内抽成1.3×(10-1～10-4)Pa的负压后充以适量的工作液体，使紧贴管内壁的吸液芯毛细多孔材料中充满液体后加以密封。管的一端为蒸发段(加热段)，另一端为冷凝端(冷却段)，根据应用需要在两段中间可布置绝热段。当热管的一端受热时，毛细芯中的液体蒸发气化，蒸汽在微小的压差下流向另一端。放出热量后凝结成液体，液体依靠毛细力的作用沿多孔内壁流回蒸发段。如此循环反复，热量由热管的一端传至另一端。图1热管工作原理示意图。受制于传统制备技术的限制，目前市面上的热管散热器均为若干单根热管串联散热。一是热管相对较粗(常规直径为2-8mm)，即使超薄热管，也是将热管压扁制得，其性能很受影响；二是为了满足需求需要将直热管进行各种弯曲，弯曲后其性能明显下降；三是单根热管串联，其均匀散热性能受到限制，如图2所示的单管散热器。

因此，急需开发一种三维网架联通结构微热管，满足现代电子行业对散热的需求。电子散热行业的市场需求数以千亿，高性能的热管产品能形成较大的市场规模，推动中国微电子领域转型升级的同时带来巨大的经济效益和社会效益。传统的热管多采用机械加工，使得热管相对较粗，不利于散热。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。

为此，本发明的目的在于提出一种用于电子设备的三维网架结构形式的散热器。

为了实现上述目的，本发明的实施例提供的三维网架结构形式的散热器，包括：传热结构、固定于所述传热结构上的散热结构，所述散热结构包括多个热管单元，每个所述热管单元采用以下形式之一：

(1)由多个热管组成多面体单胞结构，其中，所述多面体单胞结构的形状根据所述电子设备的尺寸进行设置；

(2)由多个热管分别组成多个五边形结构和多个六边形结构，将所述多个五边形结构和六边形结构拼接成富勒烯单胞结构；

根据所述电子设备的尺寸，将多个所述热管单元按照预设规格形式拼接为一个整体，形成所述散热结构，将该散热结构固定于所述传热结构上，并将所述传热结构贴敷于所述电子设备的主板和电池板处；

其中，每个所述热管均涂覆有散热涂料。

进一步，每个所述热管的直径为微米等级。

进一步，每个所述热管的直径为0.1mm～0.5mm，长度为0.5mm～2mm。

进一步，所述热管单元形成的多面体为六面体或八面体。

进一步，当所述热管单元为六面体时，由12个热管组成长方体或正方体，形成一个六面体单胞结构；将多个上述结构形式的六面体单胞结构，组合成一个长方体或正方体形式的整体结构，形成散热结构。

进一步，当所述热管单元为八面体时，采用18个热管组成八面体，其中，顶面和底面均为六边形，侧面为长方形，形成一个八面体单胞结构；将多个上述结构形式的八面体单胞结构，组合成一个层状多面整体结构，形成散热结构。

进一步，当所述热管单元为富勒烯单胞结构时，每个所述热管单元为球形，将多个上述结构形式的球形富勒烯单胞结构，组合成一个层状多面整体结构，形成散热结构。

进一步，所述电子设备为手机、平板电脑。

进一步，所述传热结构为采用高导热微米级氮化硼制成的片状结构。

进一步，所述散热结构中的热管散热端固定于所述电子设备的边框上。

根据本发明实施例的用于电子设备的三维网架结构形式的散热器，通过在电子设备中设置具有良好导热性能的传热结构、多面体及富勒烯单胞结构形式的散热结构，实现对电子设备中主要发热部件的散热。由于每个热管的直径可达到微米等级，尺寸都非常微小，因此整个散热结构的长度、宽度和高度均可根据电子设备的尺寸进行组合调整，结构简单，散热性能良好，便于生产且能够有效降低生产成本，生产工艺简单且生产效率较高，同时有效保证生产出的散热器的生产品质。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为现有技术的热管工作原理示意图；

图2为现有技术的单管散热器的示意图；

图3为根据本发明实施例的六面体热管单元的示意图；

图4为根据本发明实施例的六面体热管单元形成的散热器的结构示意图；

图5为根据本发明实施例的八面体热管单元的示意图；

图6为根据本发明实施例的八面体热管单元形成的散热器的结构示意图；

图7为根据本发明实施例的富勒烯单胞结构的热管单元的示意图；

图8为根据本发明实施例的富勒烯单胞结构热管单元形成的散热器的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本发明提供一种用于电子设备的三维网架结构形式的散热器，可以适用于微电子产业的电子设备中，特别是手机、PAD等电子产品的散热器。

本发明实施例的用于电子设备的三维网架结构形式的散热器，包括：传热结构、固定于传热结构上的散热结构100。其中，电子设备可以为手机、平板电脑等终端。

在本发明中，传热结构可以采用高导热微米级氮化硼制成的片状结构。

具体的，散热结构100包括多个热管单元10，每个热管单元10采用以下形式之一：

(1)由多个热管1组成多面体单胞结构，其中，多面体单胞结构的形状根据电子设备的尺寸进行设置。例如，热管单元10形成的多面体为六面体或八面体。

(2)由多个热管1分别组成多个五边形结构和多个六边形结构，将多个五边形结构和六边形结构拼接成富勒烯单胞结构；

其中，每个热管1均涂覆有散热涂料，且热管1的散热端可以固定于所述电子设备的边框上。

在本发明的一个实施例中，本发明的热管1及其形成的热管单元10、散热结构100，可采用3D打印技术实现，将热管的直径缩小至微米等级。

在本发明的一个实施例中，每个热管1的直径为0.1mm～0.5mm，长度为0.5mm～2mm。优选的，每个热管1的直径为0.3mm，长度为1mm。需要说明的是，上述热管参数仅是出于示例的目的，而不是为了限制本发明。根据电子设备的具体尺寸，热管及1其所形成的热管单元10、散热结构100的尺寸也可以进行调整。

当热管单元10为六面体时，由12个热管1组成长方体或正方体，形成一个六面体单胞结构，如图3所示。将多个上述结构形式的六面体单胞结构，组合成一个长方体或正方体形式的整体结构，形成散热结构100，如图4所示。根据手机的大小，采用多个热管单元10有序组合，形成一个散热结构100。由于每个六面体单胞的尺寸都非常微小，因此整个散热器的长度、宽度和高度均可根据电子设备的尺寸进行组合、调整。

当热管单元10为八面体时，采用18个热管1组成八面体，其中，顶面和底面均为六边形，侧面为长方形，形成一个八面体单胞结构，如图5所示。将多个上述结构形式的八面体单胞结构，组合成一个层状多面整体结构，形成散热结构100，如图6所示。根据手机的大小，采用多个热管单元10有序组合，形成一个散热结构100。由于每个八面体单胞的尺寸都非常微小，因此整个散热器的长度、宽度和高度均可根据电子设备的尺寸进行组合、调整。

当热管单元10为富勒烯单胞结构时，每个热管单元10为球形。如图7所示，采用采用热管1以12个五边形和20个六边形组成一个富勒烯单胞的热管单元10。将多个上述结构形式的球形富勒烯单胞结构，组合成一个层状多面整体结构，形成散热结构100，如图8所示。根据手机的大小，采用多个热管单元10有序组合，形成一个电子设备的散热结构100。由于每个富勒烯结构单胞的尺寸都非常微小，因此整个散热结构100的长度、宽度和高度均可根据电子设备的尺寸进行组合、调整。

然后，根据电子设备的尺寸，将多个热管单元10按照预设规格形式拼接为一个整体，形成散热结构100，将该散热结构100固定于传热结构上，并将传热结构贴敷于电子设备的主板和电池板处。

本发明实施例的用于电子设备的三维网架结构形式的散热器，工作原理如下：电子设备在工作时会产生热量，特别是电子设备的主板和电池板产生热量最大。通过将主板和电池板产生热量传递至采用高导热微米级氮化硼制成的传热结构，并进一步通过多面体结构及富勒烯单胞结构形式热管单元组成的散热结构，导出至外部环境，实现对电子设备的散热效果。

根据本发明实施例的用于电子设备的三维网架结构形式的散热器，通过在电子设备中设置具有良好导热性能的传热结构、多面体及富勒烯单胞结构形式的散热结构，实现对电子设备中主要发热部件的散热。由于每个热管的直径可达到微米等级，尺寸都非常微小，因此整个散热结构的长度、宽度和高度均可根据电子设备的尺寸进行组合调整，结构简单，散热性能良好，便于生产且能够有效降低生产成本，生产工艺简单且生产效率较高，同时有效保证生产出的散热器的生产品质。

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一定指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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

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不脱离本发明的原理和宗旨的情况下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。本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (10)

1.一种用于电子设备的三维网架结构形式的散热器，其特征在于，包括：传热结构、固定于所述传热结构上的散热结构，所述散热结构包括多个热管单元，每个所述热管单元采用以下形式之一：

(1)由多个热管组成多面体单胞结构，其中，所述多面体单胞结构的形状根据所述电子设备的尺寸进行设置；

(2)由多个热管分别组成多个五边形结构和多个六边形结构，将所述多个五边形结构和六边形结构拼接成富勒烯单胞结构；

根据所述电子设备的尺寸，将多个所述热管单元按照预设规格形式拼接为一个整体，形成所述散热结构，将该散热结构固定于所述传热结构上，并将所述传热结构贴敷于所述电子设备的主板和电池板处；

其中，每个所述热管均涂覆有散热涂料。

2.如权利要求1所述的用于电子设备的三维网架结构形式的散热器，其特征在于，每个所述热管的直径为微米等级。

3.如权利要求1或2所述的用于电子设备的三维网架结构形式的散热器，其特征在于，每个所述热管的直径为0.1mm～0.5mm，长度为0.5mm～2mm。

4.如权利要求1所述的用于电子设备的三维网架结构形式的散热器，其特征在于，所述热管单元形成的多面体为六面体或八面体。

5.如权利要求4所述的用于电子设备的三维网架结构形式的散热器，其特征在于，当所述热管单元为六面体时，由12个热管组成长方体或正方体，形成一个六面体单胞结构；将多个上述结构形式的六面体单胞结构，组合成一个长方体或正方体形式的整体结构，形成散热结构。

6.如权利要求4所述的用于电子设备的三维网架结构形式的散热器，其特征在于，当所述热管单元为八面体时，采用18个热管组成八面体，其中，顶面和底面均为六边形，侧面为长方形，形成一个八面体单胞结构；将多个上述结构形式的八面体单胞结构，组合成一个层状多面整体结构，形成散热结构。

7.如权利要求1所述的用于电子设备的三维网架结构形式的散热器，其特征在于，当所述热管单元为富勒烯单胞结构时，每个所述热管单元为球形，将多个上述结构形式的球形富勒烯单胞结构，组合成一个层状多面整体结构，形成散热结构。

8.如权利要求1所述的用于电子设备的三维网架结构形式的散热器，其特征在于，所述电子设备为手机、平板电脑。

9.如权利要求1所述的用于电子设备的三维网架结构形式的散热器，其特征在于，所述传热结构为采用高导热微米级氮化硼制成的片状结构。

10.如权利要求1所述的用于电子设备的三维网架结构形式的散热器，其特征在于，所述散热结构中的热管散热端固定于所述电子设备的边框上。