CN112399778A - 一种用于多个高功率芯片的组合散热装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于多个高功率芯片的组合散热装置，包括，盒体，位于盒体侧壁上设置有多个散热风扇，位于盒体内部的底面上设置有多个支撑柱、多个凸台、多个挡板，所述盒体顶面由一外盖板密封；散热芯片组件，固定在盒体的底面上，包括，印制电路板、多个芯片、散热硅脂、导热框架、均热板，依次堆叠连接；内盖板，所述内盖板固定在所述盒体内部的所述支撑柱、凸台上与均热板固定连接，并与所述盒体的侧壁、凸台、挡板将盒体内部分割成两个独立空间，其中一个空间容置有散热芯片组件，另一个空间形成散热气体通路。本发明的散热结构简单、热阻较小，能够高效的将热量由芯片传导出来，内盖板设计有若干扰流柱，和扰流板增强了散热能力增强。
Description
技术领域
本发明所涉及的是电子设备散热领域，具体涉及到一种应用于多个集成芯片的散热，作为高热流密度、多芯片集成电路散热的装置。
背景技术
印制电路板(以下简称印制板)是电子设备的核心部件，印制板工作过程中，高功率芯片会产生大量的热，若这些热量没有及时散发出去，芯片及其附件区域温度会迅速升高，会对电子元件及其附件区域造成损伤，甚至使得元器件或者印制板失效而丧失功能。散热问题已成为制约电子设备进一步向高性能、小型化发展的障碍。
目前，主流的电子元器件散热技术能够分为两种，一种是主动散热技术，包括风冷，水冷等。另一种是被动散热技术，包括散热翅片，热管散热等，一个比较典型的散热装置是带风扇的翅片散热结构，不可否认的这些散热装置在很多场合是能够满足使用要求的，但随着印制电路板往大功率、小型化、高集成度方向发展，传统的散热方法往往达不到需要的散热效果。因此，对于包含多个大功率芯片的印制电路板须辅以散热装置来辅助散热。
热管具有高导热性、无需额外动力驱动等优点，目前已广泛应用在军工、互联网等电子设备行业。与铜或者铝比起来，热管的导热系数很高，但热管的缺陷是热传导方式近似是一维的。均热板与热管的传热原理基本相同，但热流传递方式不同，均热板内部蒸汽流动的方式近似是二维的，可以迅速将电子元器件产生的热量传递到一个大的散热平面上，避免了热量在元器件上的聚集，传热效率更高，比热管更迅速的降低元器件温度。
发明内容
为了克服多个大功率元器件散热问题，本发明提出了一种基于均热板的具有高散热能力的组合散热装置，本发明适用于电子设备等高性能电子产品散热，尤其适用于含有多个高功耗、高热流密度等发热部件的冷却。
本发明提供了一种用于多个高功率芯片的组合散热装置，包括，
盒体，位于盒体侧壁上设置有散热风扇，盒体内部的底面上设置有多个支撑柱、与各个所述支撑柱等高的多个凸台、多个挡板，多个所述挡板、多个所述凸台与盒体侧壁分别围成多个独立的半封闭的区域，所述散热风扇分别位于各个所述区域内，所述盒体顶面由一外盖板密封；
散热芯片组件，固定在盒体的底面上，包括，印制电路板、多个芯片、导热框架、均热板，所述印制电路板与盒体底面固定连接，各个所述芯片固定在所述印制电路板上，各个所述芯片通过导热硅脂与所述导热框架固定连接，所述导热框架与所述均热板固定连接；
内盖板，所述内盖板固定在所述盒体内部的述支撑柱、凸台上与所述均热板固定连接，并与所述盒体的侧壁、凸台、挡板将盒体内部分割成两个独立空间，其中内盖板与盒体底面之间的空间容置有散热芯片组件，内盖板与外盖板之间的空间形成散热气体通路。
优选地多个散热风扇包括：进气风扇、排气风扇。
进一步地，所述均热板表面上设置有多个法兰盘，通过该法兰盘分别与所述导热框架以及内盖板固定连接，所述均热板内部设置有多个真空腔体，多个腔体之间设置有分割柱，多个所述真空腔体中都装有液态导热介质以形成多个蒸汽室。
其中，所述均热板靠近所述导热框架一侧的区域为蒸发区，远离所述导热框架一侧的区域为冷凝区，所述蒸汽室内的液态导热介质靠近所述蒸发区一侧吸收热量后汽化，汽化后的气体在冷凝区一侧液化放热，从而形成一个循环的传热模式。
进一步地，所述内盖板未与所述均热板连接一侧设置有多个翅片，其中多个所述翅片错位并排将所述内盖板与外盖板之间的区域分割成多个迂回气体通路，所述迂回气体通路的起始端与终止端分别与所述进气风扇或排气风扇连接。
优选地，各个所述翅片上一体成形有多个扰流板，所述扰流板可以增加气体的湍流程度。
进一步地，位于所述内盖板上未与所述均热板连接一侧还设置有多个扰流柱，所述扰流柱位于所述气体通路上。
优选地，所述翅片顶部与所述挡板顶部高度一致，所述翅片与外盖板的底面连接，从而所述翅片、挡板、盒体侧壁与外盖板形成封闭联通的气体通道。
其中，所述散热芯片组件的顶部即均热板与所述内盖板固定连接，所述盒体内部的芯片产生的热量依次传递给散热硅脂、导热框架、均热板、内盖板、翅片，最终热量通过散热气体对流传递至盒体外。
优选地，所述导热框架采用导热良好的铜的材料，通过机加工一体成型。
与现有技术相比，本发明专利主要具有以下优点：
1、设计制作了一种结构简单的导热框架用以收集多个芯片的热量，在小型化导热框架与芯片之间贴设有导热硅脂，将芯片产生的热量通过导热硅脂垫传导至导热框架。导热框架的一面紧贴固定在均热板下表面，通过该传导通路，使得热量传递通路热阻较小，能够高效的将热量由芯片传导出来。
2、对翅片进行改进设计，在翅片形成的流道中增加扰流板，并在盖板上安装若干扰流柱，这样在电子产品工作时，通过进气风扇吸进空气，气体在流动时遇到扰流板与扰流柱，湍流程度会增加，使得换热能力增强。
附图说明
图1为本发明散热装置的盒体结构示意图；
图2为本发明散热装置的盒体内固定散热芯片组件结构示意图；
图3为本发明散热装置的盒体内固定内盖板结构示意图；
图4为本发明散热装置的截面剖视图；
图5为本发明散热装置的内盖板结构示意图；
图6为本发明散热装置的散热芯片组件截面剖视图；
图7为本发明散热装置的均热板截面剖视图；
图8为本发明散热装置的芯片固定在印制电路板上的结构示意图；
图9为本发明的散热装置的均热板结构示意图；
图10为本发明散热装置的导热框架结构示意图；
图11为本发明散热装置的导热框架与均热板固定的结构示意图；
图12为本发明散热装置的散热芯片组件结构示意图；
图13为本发明散热装置的内盖板与均热板和导热框架固定的结构示意图；
图14为本发明散热装置的组装图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式对本发明提出的一种用于多个高功率芯片的组合散热装置作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施方式的目的。为了使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
本发明提供了一种用于多个高功率芯片的组合散热装置，包括，
盒体1，如图1所示，所述盒体侧壁上设置有散热风扇，盒体底面上设置有多个支撑柱13、与各个所述支撑柱13等高的多个凸台14、多个挡板15，多个所述挡板15、多个所述凸台14与盒体侧壁分别围成多个独立的半封闭的区域，所述散热风扇分别位于各个所述区域内，如图14所示，所述盒体顶面由一外盖板10密封；
散热芯片组件，如图2所示，所述散热芯片组件固定在盒体1内的底面上，如图6所示，散热芯片组件包括，印制电路板3、多个芯片31、导热框架33、均热板34。进一步地，图2中所示，所述印制电路板3上设置有与盒体底面的支撑柱13位置相匹配的通孔，所述印制电路板3穿过支撑柱13并用螺钉固定在盒体底面上，如图8所示，各个所述芯片31固定在所述印制电路板3上，如图12所示，各个所述芯片31通过导热硅脂32与所述导热框架33固定连接，所述导热框架33与所述均热板34固定连接；
内盖板2，如图3所示，所述内盖板2固定在所述盒体内部的述支撑柱13、凸台14上并与所述均热板34固定连接，所述内盖板2与所述盒体的侧壁、凸台14、挡板15将盒体内部分割成两个独立空间，其中内盖板2与盒体底面之间的空间容置有散热芯片组件，内盖板2与外盖板10之间的空间形成散热气体通路。
优选地，多个散热风扇包括：进气风扇11、排气风扇12，所述进气风扇11和排气风扇12分别设置在盒体的两个同侧角落。
进一步地，如图9所示，所述均热板34表面上设置有多个法兰盘341，均热板34通过该法兰盘341分别与所述导热框架33以及内盖板2固定连接，具体地，均热板34的上表面的法兰盘341用于安装固定作用，在法兰盘341上有4个M2.5螺纹孔，同时在内盖板2上对应位置预留4个通孔，利用M2.5螺钉将均热板34固定安装于内盖板2。如图11和图13所示，本实施例中的安装顺序为：首先将导热框架33安装于均热板34的下表面的法兰盘341，然后通过均热板34的上表面法兰盘341，将均热板34和导热框架33整体安装于内盖板2，至此，导热框架33、均热板34以及内盖板2成为一个整体结构，该整体结构置于盒体1内部，再通过导热硅脂32，将导热框架33与各个芯片31连接。优选地，如图7所示，所述均热板34内部设置有多个真空腔体，多个腔体之间设置有分割柱344，多个所述真空腔体中都装有液态导热介质以形成多个蒸汽室345。
其中，如图7所示，所述均热板34靠近所述导热框架33一侧的区域为蒸发区342，该区域温度较高，远离所述导热框架33一侧的区域为冷凝区343，所述蒸汽室345内的液态导热介质靠近所述蒸发区342一侧吸收热量后汽化，汽化后的气体在冷凝区343一侧液化放热，由于蒸汽室内处于低真空环境，液态导热介质在真空下沸点降低从而更易于汽化，导热介质通过液态——气态——液态转化实现热量传导，从而形成一个循环的传热模式。
进一步地，如图5所示，所述内盖板2未与均热板34连接的一侧设置有多个翅片21，其中多个所述翅片21错位并排将所述内盖板2与外盖板10之间的区域分割成多个迂回气体通路，所述迂回气体通路的起始端与终止端分别与所述进气风扇11或排气风扇12连接。
优选地，各个所述翅片21上一体成形有多个扰流板211，所述扰流板211可以增加气体的湍流程度。
进一步地，所述内盖板2未与均热板34连接的一侧还设置有多个扰流柱22，所述扰流柱22位于所述气体通路上，其作用是进一步增强散热气体的湍流程度。
优选地，如图3和图14所示，所述翅片21顶部与所述挡板15顶部高度一致，所述翅片21与外盖板10的底面连接，从而所述翅片21、挡板15、盒体侧壁与外盖板10形成封闭联通的气体通道。
其中，如图4所示，所述散热芯片组件的顶部，即均热板34与所述内盖板2固定连接，所述盒体内部的芯片产生的热量依次传递给散热硅脂32、导热框架33、均热板34、内盖板2、翅片21，最终由风扇工作产生的气体流经内盖板2上表面将热量带走，即通过散热气体对流传递至盒体外。所述内盖板2将盒体1内部分成两个独立的空间，这样更利于保持散热芯片组件的工作环境清洁，防止了散热气体中微小颗粒物质进入盒体1的散热芯片组件空间进而对印制板3产生不利影响。
优选地，如图10所示，所述导热框架33采用导热良好的铜的材料，通过机加工一体成型。
本发明具的设计制作了一种结构简单的导热框架该导热框架与散热部件连接通路热阻较小，能够高效的将热量由芯片传导出来。内盖板上的翅片进行改进设计，在翅片形成的流道中增加扰流板，并在盖板上安装若干扰流柱，这样的设计可以使得散热气体湍流程度增加，使得散热能力增强。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (10)
1.一种用于多个高功率芯片的组合散热装置，其特征在于，包括：
盒体(1)，位于盒体侧壁上设置有多个散热风扇，位于盒体(1)内的底面上设置有多个支撑柱(13)、与各个所述支撑柱(13)等高的多个凸台(14)、多个挡板(15)，各个所述挡板(15)、各个所述凸台(14)与盒体侧壁分别围成多个独立的半封闭的区域，各个所述散热风扇分别位于各个所述区域内，所述盒体顶面由一外盖板(10)密封；
散热芯片组件，固定在盒体(1)的底面上，包括，印制电路板(3)、多个芯片(31)、导热框架(33)、均热板(34)，所述印制电路板(3)与盒体底面固定连接，各个所述芯片(31)固定在所述印制电路板(3)上，各个所述芯片(31)通过导热硅脂(32)与所述导热框架(33)固定连接，所述导热框架(33)与所述均热板(34)固定连接；
内盖板(2)，所述内盖板(2)固定在所述盒体内部的所述支撑柱(13)、凸台(14)上与所述均热板(34)固定连接，并与所述盒体的侧壁、凸台(14)、挡板(15)将盒体内部分割成两个独立空间，其中，内盖板(2)与盒体底面之间的空间容置有散热芯片组件，内盖板(2)与外盖板(10)之间的空间形成散热气体通路。
2.如权利要求1所述的个高功率芯片的组合散热装置，其特征在于，所述多个散热风扇包括：进气风扇(11)、排气风扇(12)。
3.如权利要求2所述的个高功率芯片的组合散热装置，其特征在于，所述均热板(34)表面上设置有多个法兰盘(341)，该均热板(34)通过法兰盘(341)分别与导热框架(33)以及内盖板(2)固定连接；所述均热板(34)内部设置有多个真空腔体，多个腔体之间设置有分割柱(344)，多个所述真空腔体中都装有液态导热介质以形成多个蒸汽室(345)。
4.如权利要求3所述的个高功率芯片的组合散热装置，其特征在于，所述均热板(34)靠近所述导热框架(33)一侧的区域为蒸发区(342)，远离所述导热框架(33)一侧的区域为冷凝区(343)，各个所述蒸汽室(345)的液态导热介质靠近所述蒸发区(342)一侧吸收热量后汽化，汽化后的气体在冷凝区(343)一侧液化放热，从而形成一个循环的传热模式。
5.如权利要求2所述的个高功率芯片的组合散热装置，其特征在于，所述内盖板(2)未与所述均热板(34)连接一侧设置有多个翅片(21)，其中多个所述翅片(21)错位并排将所述内盖板(2)与外盖板(10)之间的区域分割成多个迂回气体通路，所述迂回气体通路的起始端与终止端分别与所述进气风扇(11)或排气风扇(12)连接。
6.如权利要求5所述的个高功率芯片的组合散热装置，其特征在于，各个所述翅片(21)上一体成形有多个扰流板(211)。
7.如权利要求6所述的个高功率芯片的组合散热装置，其特征在于，位于所述内盖板(2)未与所述均热板(34)连接一侧还设置有多个扰流柱(22)，所述扰流柱(22)位于所述气体通路上。
8.如权利要求6所述的个高功率芯片的组合散热装置，其特征在于，所述翅片(21)的顶部与所述挡板(15)的顶部高度一致，所述翅片(21)与外盖板(10)的底面连接，从而所述翅片(21)、挡板(15)、盒体侧壁与外盖板(10)形成封闭联通的气体通道。
9.如权利要求8所述的个高功率芯片的组合散热装置，其特征在于，所述散热芯片组件的顶部即均热板(34)与所述内盖板(2)固定连接，所述盒体内部的芯片产生的热量依次传递给散热硅脂(32)、导热框架(33)、均热板(34)、内盖板(2)、翅片(21)，最终热量通过散热气体对流传递至盒体外。
10.如权利要求9所述的个高功率芯片的组合散热装置，其特征在于，所述导热框架(33)材料为铜。
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