CN111417286A - 一种均热板水冷模组 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种均热板水冷模组，其包括：均热板以及固定在均热板上的盖板，所述的均热板与盖板相对的结合面之间形成有作为水冷流道的腔体，该腔体包括进水区域和出水区域，并且于腔体内水区域和出水区域连通之间设置有散热鳍片，散热用的冷水进入进水区域后，通过散热鳍片中鳍片之间的间隙流入出水区域。本发明突破传统设计，将水冷功能模组与均热板结合，实现一体化设计，减少了传统型散热器存在的中间热阻，芯片热量经均热板真空腔热相变传热传递到大面积的均热板后，直接由均热板上的水冷流道中的大面积的散热鳍片传递到水冷液中带走。相比传统设计，芯片热源热量由点快速传导到面后迅速通过散热鳍片传递到水冷液中，大幅度提升了散热性能。

Description

一种均热板水冷模组

技术领域：

本发明涉及散热器技术领域，特指一种均热板水冷模组。

背景技术：

均热板(Vapor Chamber)也称均温板，主要功能为热量的快速传导，一般用于解决小体积，高热量集中的电子产品的散热，其利用液体热相变进行热量的传导，能迅速将热量从热源传导到散热模组。

均热板工作原理与热管相同，包括了传导、蒸发、对流、凝固四个主要步骤。均热板是由纯水注入布满了微结构的容器而成的双相流体装置。热由外部高温区经由热传导进入板内，接近点热源周遭的水会迅速地吸收热量气化成蒸气，带走大量的热能。再利用水蒸气的潜热性，当板内蒸汽由高压区扩散到低压区(亦即低温区)，蒸气接触到温度较低的内壁时，水蒸气会迅速地凝结成液体并放出热能。凝结的水靠微结构的毛细作用流回热源点，完成一个热传循环，形成一个水与水蒸气并存的双相循环系统。均热板内水的气化持续进行，随着温度的变化腔体内的压力会随之维持平衡。由于液体回流是借着毛细力作用，因此均热板受重力的影响较小，应用系统设计空间的运用上就可为任何角度。均热板无需电源亦无任何移动组件，是个完全密封的被动式装置。

水冷散热系统一般由水冷模组、循环液、水泵、水管、水箱及换热器组成。水冷模组是一个内部留有水道的金属块，由铜或铝制成，与热源接触并将吸收热源的热量。循环液由水泵的作用在循环的管路中流动。吸收了热源热量的液体就会从热源上的水冷模组中流走，而新的低温的循环液将继续吸收热源的热量。水管连接水泵、水冷块和水箱，其作用是让循环液在一个密闭的通道中循环流动而不外漏，让水冷散热系统正常工作。水箱用来存储循环液，换热器就是一个类似散热片的装置，循环液将热量传递给具有大表面积的散热片，散热片上的风扇则将流入空气的热量带走

水冷散热系统相比传统风冷系统，在低噪音和高功率方面都有明显的优势。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题在于将均热板与与水冷模组结合，从而提供了一种均热板水冷模组，以解决现有水冷系统中水冷模组存在的性能瓶颈问题，从而可以将高功率高集中的热源中的热量，更快速更高效的通过均热板及散热鳍片，由水冷模组中的冷却液带走散热。

为了解决上述技术问题，本发明采用了下述技术方案：一种均热板水冷模组，包括：均热板以及固定在均热板上的盖板，所述的均热板与盖板相对的结合面之间形成有作为水冷流道的腔体，该腔体包括进水区域和出水区域，并且于腔体内水区域和出水区域连通之间设置有散热鳍片，散热用的冷水进入进水区域后，通过散热鳍片中鳍片之间的间隙流入出水区域。

进一步而言，上述技术方案中，所述的腔体成型在均热板上表面；或者，所述的腔体成型在盖板的下表面；或者，所述的腔体分别成型在均热板上表面体和盖板的下表面，通过均热板与盖板相互结合构成整个腔体。

进一步而言，上述技术方案中，所述的均热板与盖板结合面之间设置有密封圈。

进一步而言，上述技术方案中，于所述的均热板或者盖板上成型有用于安装密封圈的固定槽。

进一步而言，上述技术方案中，于所述的腔体内设置有至少两组散热鳍片。

进一步而言，上述技术方案中，两组散热鳍片之间形成有扰流槽。

进一步而言，上述技术方案中，所述的均热板的下表面成型有用于与热源接触的凸台。

进一步而言，上述技术方案中，所述的均热板包括：与盖板固定结合的上板和位于上板下方的底板，所述的凸台成型于底板底面，并且于所述的上板与底板之间形成有均热板工作的真空腔。

进一步而言，上述技术方案中，所述的腔体包括：成型在均热板上表面的第一腔体、成型在盖板下表面的进水腔和出水腔，且进水腔通过第一腔体与出水腔连通。

进一步而言，上述技术方案中，所述散热鳍片设置在均热板的第一腔体内，通过散热鳍片将第一腔体分隔成与进水腔和出水腔对应的两个区域。

本发明采用上述技术方案后，将均热板与水冷模组结合，从而即保留均热板的功能，同时增加了水冷模组进行散热，进一步提高散热效率。

首先，本发明将散热鳍片设置在均热板与盖板形成的作为水冷流道腔体内，热源的热量通过均热板热相变传热，迅速由集中的点热源传导到均热板的整个板面，然后再通过均热板上的位于水冷流道中的大面积散热鳍片，传导到水冷模组的冷却液中。

其次，本发明相对于现有水冷系统中的传统型水冷模组，解决了原模组中，散热鳍片只有在发热源正上方部分才是有效鳍片，有效鳍片面积小，热量传导有效的问题。点状热源的热量，经均热板传导到上板后，有效鳍片可以成倍或多倍的增加，在同样体积下，新型均热板模组效率大幅提升。

附图说明：

图1是本发明实施例一的立体图；

图2是本发明实施例一的另一视角的立体图；

图3是图1的立体分解图；

图4是图2的立体分解图；

图5是本发明使用状态下的立体分解图；

图6是本发明实施例二使用状态下的立体分解图。

具体实施方式：

下面结合具体实施例和附图对本发明用于电脑部件散热的进一步说明。

实施例一:

本发明是将均热板散热技术与水冷散热技术相互结合，从而进一步提升散热效率。见图1-5所示，这是本发明的实施例一。本实施例一包括：均热板1、盖板2、用于密封的密封圈3、以及用于固定均热板1和盖板2的螺丝4。

具体而言，本实施例一中的均热板1仍保留传统均热板的功能。盖板2放置在均热板1的上方，通过均热板1和盖板2上设置的孔位，利用螺丝4将二者固定，并且在均热板1与盖板2结合面之间设置有密封圈3，通过密封圈3实现密封。均热板1与盖板2相对结合面之间形成有作为水冷流道的腔体，将该腔体与水冷模组中的供水系统连接，本实施例就同时具有了均热板和水冷散热的功能。另外，在腔体中设置有散热用的散热鳍片111，通过散热鳍片111将热量快速传导至流经腔体的冷水中。

具体而言，所述的均热板1包括：与盖板2固定结合的上板11和位于上板11下方的底板12。其中均热板1的上板11与盖板2结合后用于形成作为水冷模组的腔体,而底板12与上板11之间形成有均热板工作的真空腔。

结合图3、图4所示，本实施例中，所述的腔体分别成型在均热板1上表面体和盖板2的下表面，通过均热板1与盖板2相互结合构成整个腔体。具体而言，所述的腔体包括：成型在均热板1上板11上表面的第一腔体112、成型在盖板2下表面的进水腔21和出水腔22，且进水腔21通过第一腔体112与出水腔22连通。所述散热鳍片111设置在均热板1的第一腔体112内，通过散热鳍片111将第一腔体112分隔成与进水腔21和出水腔22对应的两个区域。

所述的第一腔体112的边缘成型有用于固定密封圈3的槽位113。当然，该槽位也可以开设在盖板2对应的下表面位置。

所述上板11的下表面对应底板12的位置设置有底板槽位，底板12固定在上板11的下表面对应的底板槽位中，并且二者之间形成有一作为均热板工作的真空腔。

生产时，上板11的加工方式为：由纯铜板进行双面机加工，在上板11的上表面加工出第一腔体112、用于安装密封圈3的槽位113，在上板11的下表面加工出底板槽位等。散热鳍片111可通过铲齿或剖齿工艺，在第一腔体112内加工出散热鳍片111。

底板12的加工方式为：采用纯铜板直接冲压成型。底板12的下表面成型有一个或者多个凸台122。凸台122是用于与热源接触。结合图5所示，本发明通常用于对电路板6上的芯片5进行散热。凸台122成型的位置、数量可以根据需要进行设定。

上板11与底板12的固定方式为：上板11和底板12通过模具装填铜粉及支撑柱后，进行高温烧结，铜粉烧结后形成毛细结构，此毛细结构提供介质回流功能。当上板11与底板12固定为一体后，在底板12和上板11形成的真空腔中注入均热板工作介质。具体操作方式为：首先，通过一个排气口13对底板12和上板11形成的空腔抽真空，再通过排气管13二次排气，以达到所设计的真空度，最后，将排气口13封堵即可，这与目前的均热板加工方式基本相同。

盖板2可采用亚克力材质，通过机加工成型，在盖板2下表面加工出进水腔21和出水腔22，同时在盖板2的侧面加工出与进水腔21连通的进水口211，以及与出水腔22连通的出水口221。

盖板2上的进水腔21和出水腔22是两个独立且不连通的腔体，其需要通过第一腔体112实现连通。结合图3、图4所示，当盖板2与均热板1相互结合后，进水腔21、出水腔22与第一腔体112上下对应。第一腔体112中间通过散热鳍片111分隔成与进水腔21和出水腔22对应的两个区域，这样进水腔21、出水腔22就通过第一腔体112实现连通。

本实施例中，所述散热鳍片111设置在均热板1的第一腔体112内的中间位置。散热鳍片111的鳍片之间会形成一定的间隙，这些间隙将第一腔体112中进水区域和出水区域连通。冷水液通过进水口211进入进水腔21，并流入第一腔体112中对应的进水区域，然后经过散热鳍片111的鳍片之间的间隙流入第一腔体112中对应的出水区域，接着水流进入出水腔22后，由出水口221流出。水流在经过散热鳍片111时，将热量带走。

所述的散热鳍片111可以根据需要设置为一组或者多组。为了进一步提升散热鳍片111的散热能力，本实施例中设置有两组散热鳍片111，并且两组散热鳍片111之间形成有扰流槽1111，这样可以进一步提升水流和散热鳍片111间的热交换能力。

本实施例一装配时，首先将密封圈3装入均热板1上板11上开设的密封圈槽113内，然后盖板2通过螺丝4固定在均热板1上。各部件组装完成后，进行加压水密性测试，以保证使用过程中不会出现漏水问题。

本实施例一使用时，需要将水冷模组与外部的水冷系统连接，即通过进水口211、出水口221将本实施例接入水冷系统中。然后，将本实施例通过紧固螺钉固定在对应的工作设备(如图5所示的电路板6上)上，令凸台122与作为热源的芯片5接触。芯片5工作时产生的热量通过凸台122传导到上板11与底板12构成的均热真空腔体内，真空腔体内部的工作介质通过热相变传导，将热量传导到上板11，再传导至上板11第一腔体112内的散热鳍片111。与此同时，水冷系统中的水冷液通过进水口211进入到作为水冷流道的腔体内，水冷液流经散热鳍片111时将热量带走，实现散热。

本实施例中，底板12上的凸台122与芯片5的位置对应，芯片5的热量通过均热系统快速传导出去。同时，散热鳍片111无需和作为热源的芯片5位置对应，水冷系统通过散热鳍片111将底板11传导至的热量及时带走，这样就可有效的解决多热源问题。

本实施例中散热鳍片111无需对应热源，散热鳍片111位于均热真空腔的上方区域即可，无具体位置限制。同时，本发明在传统水冷模组的基础上增加数倍的散热鳍片111，大幅提升效能；同时减小整体水冷流道112设计的限制，进一步提升产品的散热效果，并且简化制作工艺。

实施例二:

见图6所示，这是本发明的实施例二。本实施例二与上述的实施例一的不同之处在于：实施例一中作为均热的真空腔体是由上板11和底板12构成，而本实施例二中作为均热的真空腔是通过底板12和小板14构成。即，本实施例二首先通过底板12和小板14制作成一个均热板单元，然后再将该均热板焊接在上板11的底面，与上板11固结为一个整体，形成完整的均热板。

均热板单元加工过程中，底板12和小板14也是通过模具装填铜粉及支撑柱后，进行高温烧结，铜粉烧结后形成毛细结构，此毛细结构提供介质回流功能。完成均热板单元的性能测试后，再与其通过焊接方式与上板11固定为一体即可。

另外，本实施例二中可以设置为多个均热板单元，其可以分布在底板12下表面不同区域，对应不同的芯片。

本实施例二的其他结构与制造装配方法与实施例一相同，这里不再一一赘述。

上述实施例一、实施例二中，作为水冷流道的腔体由成型在均热板1上表面的第一腔体112和和成型在盖板2的下表面进水腔21和出水腔22相互结合构成。该腔体也可以直接成型在均热板1上表面；或者，腔体成型在盖板2的下表面。只要设置好进、出水口即可。同样的，散热鳍片111可以一体成型在均热板1上，也可以单独加工后，通过焊接方式固定在均热板1上。

当然，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并非来限制本发明实施范围，凡依本发明申请专利范围所述构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本发明申请专利范围内。

Claims (10)

1.一种均热板水冷模组，包括：均热板(1)以及固定在均热板(1)上的盖板(2)，其特征在于：所述的均热板(1)与盖板(2)相对的结合面之间形成有作为水冷流道的腔体，该腔体包括进水区域和出水区域，并且于腔体内进水区域和出水区域之间设置有散热鳍片(111)，散热用冷水液进入进水区域后，通过散热鳍片(111)中鳍片之间的间隙流入出水区域。

2.根据权利要求1所述的一种均热板水冷模组，其特征在于：所述的腔体成型在均热板(1)上表面；或者，所述的腔体成型在盖板(2)的下表面；或者，所述的腔体分别成型在均热板(1)上表面体和盖板(2)的下表面，通过均热板(1)与盖板(2)相互结合构成整个腔体。

3.根据权利要求1所述的一种均热板水冷模组，其特征在于：所述的均热板(1)与盖板(2)结合面之间设置有密封圈(3)。

4.根据权利要求3所述的一种均热板水冷模组，其特征在于：于所述的均热板(1)或者盖板(2)上成型有用于安装密封圈(3)的固定槽(113)。

5.根据权利要求1所述的一种均热板水冷模组，其特征在于：于所述的腔体内设置有至少两组散热鳍片(111)。

6.根据权利要求5所述的一种均热板水冷模组，其特征在于：两组散热鳍片(111)之间形成有扰流槽(1111)。

7.根据权利要求1所述的一种均热板水冷模组，其特征在于：所述的均热板(1)的下表面成型有用于与热源接触的凸台(122)。

8.根据权利要求7所述的一种均热板水冷模组，其特征在于：所述的均热板(1)包括：与盖板(2)固定结合的上板(11)和位于上板(11)下方的底板(12)，所述的凸台(122)成型于底板(12)底面，并且于所述的上板(11)与底板(12)之间形成有均热板工作的真空腔。

9.根据权利要求1-8中任意一项所述的一种均热板水冷模组，其特征在于：所述的腔体包括：成型在均热板(1)上表面的第一腔体(112)、成型在盖板(2)下表面的进水腔(21)和出水腔(22)，且进水腔(21)通过第一腔体(112)与出水腔(22)连通。

10.根据权利要求9所述的一种均热板水冷模组，其特征在于：所述散热鳍片(111)设置在均热板(1)的第一腔体(112)内，通过散热鳍片(111)将第一腔体(112)分隔成与进水腔(21)和出水腔(22)对应的两个区域。

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