CN112689446A - 一种组合式高导热冷板及其应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了应用于电子设备散热技术领域的一种组合式高导热冷板及其应用方法，其冷板结构包括连接于机箱的冷板主体、均温板和盖板，冷板主体的一侧朝向发热电子器件，另一侧开设定位凹槽，均温板包括壳体、毛细结构和相变介质，壳体于内部包围形成用于存储相变介质的流动空腔，流动空腔包括与冷凝区相对应的冷凝空腔以及与蒸发区相对应的蒸发空腔，毛细结构设置于冷凝空腔和蒸发空腔之间用于将相变介质利用毛细作用力回流至蒸发区。该结构提升了高发热功耗部件的传导散热能力，且采用自然传导散热方式，具有可靠性高、免维护、稳定性高、无风扇、无噪音、无功耗等优点，同时保证了结构的抗振动冲击能力，提升了环境适应性。

Description

一种组合式高导热冷板及其应用方法

技术领域

本发明涉及电子设备散热技术领域，尤其涉及一种组合式高导热冷板及其应用方法。

背景技术

在公开号为CN 110268217 A的专利中，公开了一种用于液体冷却系统的冷板，配置用于冷却发热电子部件。所述冷板可包括热交换界面，该热交换界面具有第一表面和与所述第一表面相对、用于接触所述发热电子部件的第二表面。所述冷板还可具有从所述第一表面延伸的多个平行翅片，多个翅片限定多个通道。所述冷板可进一步具有横向于所述多个通道在所述多个翅片中形成的多个槽。所述冷板还可包括向下延伸到所述多个槽中的多个屏障壁。所述冷板可进一步包括密封件，该密封件具有配置用于将冷却液导向所述多个通道的入口通道。

在公开号为CN 110213942 A的专利中，公开了一种基于两相传热的一体化液冷机箱及其两相传热方法，一体化液冷机箱包括机箱壳体、两相液冷源和插件导冷板，机箱壳体的顶壁和底壁内均具有互相连通的流道，插件导冷板的上下端分别与机箱壳体的顶壁和底壁固定连接，并用于固定电子插件，两相液冷源与机箱壳体固定连接，流道具有通过管道与两相液冷源连通的流道入口和流道出口。两相液冷源与机箱壳体固定连接，不需要依赖外界液冷源。采用两相液冷源，在管路系统内冷却工质发生液态和气态的转换，冷却工质在流道内吸收电子设备的热量，由液态变为气态，换热效率远高于单相流体换热；冷却工质相变为等温过程，使机箱壳体的顶壁和底壁的等温性能优于单相流体换热。

综上所述，在现有技术中，为了解决抗恶劣环境电子设备的高功耗散热问题，采用用液冷或自循环液冷的方式，它具有高效散热的优势，但同时具有系统复杂、可靠性低、环境适应性差等缺点，同时通用性差、生产成本高，也不利于设备轻量化、小型化的设计，极大地影响了其实用性。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种有效提升散热装配实用性的组合式高导热冷板。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种组合式高导热冷板包括连接于机箱的冷板主体、均温板和盖板，所述冷板主体的一侧朝向发热电子器件，另一侧开设有定位凹槽，所述均温板和盖板内嵌安装于定位凹槽，所述均温板形成冷凝区和蒸发区，所述均温板包括壳体、毛细结构和相变介质，所述壳体于内部包围形成用于存储相变介质的流动空腔，所述流动空腔包括与冷凝区相对应的冷凝空腔以及与蒸发区相对应的蒸发空腔，所述毛细结构设置于冷凝空腔和蒸发空腔之间用于将冷凝空腔内的相变介质利用毛细作用力回流至蒸发区。

进一步的是，所述冷板主体朝向发热电子器件凸设有若干热交换凸台，所述热交换凸台与发热电子器件相接触。

进一步的是，所述热交换凸台为集中设置并于冷板主体的表面形成集散区。

进一步的是，所述均温板为“凹”型板件结构，所述定位凹槽与均温板的结构相匹配并形成横置定位凹槽区和分设于横置定位凹槽区下方两侧的竖置定位凹槽区，所述集散区、蒸发区与横置定位凹槽区相对应。

进一步的是，所述冷板主体、均温板和盖板为低温三面搭接锡焊一体成型。

进一步的是，所述壳体的材质为铜。

进一步的是，所述冷板主体设置有与机箱配合的结构部件。

一种组合式高导热冷板的应用方法，将上述的组合式高导热冷板的冷板主体连接于机箱内部，所述蒸发区靠近机箱内的发热电子器件安装区。

进一步的是，所述冷板主体表面凸设的热交换凸台(1-1)与发热电子器件相接触，并形成热传递。

本发明的有益效果是：

(1)该组合式高导热冷板可以解决高发热功耗部件的传导散热问题，适用于各种恶劣环境，抗振动冲击能力强，环境适应性强，且采用自然传导散热方式，具有可靠性高、免维护、稳定性高、无风扇、无噪音、无功耗等优点；

(2)均温板的结构设置，可实现高功耗部件热量最佳路径的传导，充分利用均温板高导热特性；

(3)低温锡焊连接方式，提高整体强度，降低各部件之间界面热阻；

(4)高导热效能均温板与传统铝合金冷板相组合，可实现均温板的标准化，降低作为新型材料的均温板生产成本，具有标准化、低成本的优势。

附图说明

图1是本发明实施例中组合式高导热冷板爆炸图。

图2是本发明实施例中组合式高导热冷板的装配主视图。

图3是本发明实施例中组合式高导热冷板的装配左视图。

图4是本发明实施例中组合式高导热冷板的装配后视图。

图5是本发明实施例中冷板主体后视图。

图6是本发明实施例中均温板示意图。

图7是本发明实施例中盖板示意图。

图中标记为：1、冷板主体；1-1、热交换凸台；1-2、定位凹槽；2、均温板；3、盖板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

如图1、2、3、4所示，该组合式均温板包括冷板主体1、均温板2和盖板3。所述盖板3采用具有较强综合性能的2A12铝合金材料机加工成型、均温板2和盖板3嵌入冷板主体1一侧开设的定位凹槽1-2内，并采用低温三面搭接锡焊方式将三个部件成型一体，其连接结构如图3局部剖视图所示。冷板主体1的另一侧进行发热电子器件相接触的热交换凸台1-1的凸设。均温板(2)由壳体包围成型，并于内部形成填充有相变介质的流动空腔，延伸至热交换凸台1-1的流动空腔端部为毛细管道而布局形成的毛细结构，为保证流通效果，该毛细管道也连通设置，以保证相变介质在热交换凸台1-1处的循环运行，相变介质内置于流动空腔和毛细管道内并可实现流动，均温板2与流动空腔相对应，以提升相应的热交换能力。均温板2为“凹”型板件结构，则定位凹槽1-2与均温板2的结构相匹配并形成横置定位凹槽区和分设于横置定位凹槽区下方两侧的竖置定位凹槽区，由集中布设的热交换凸台1-1于冷板主体1处形成的集散区、均温板2的蒸发部与横置定位凹槽区相对应，使其散热效果与电子部件热量传导路径相一致。冷板主体1的物理形态采用导热性能好、质量轻的2A12铝合金材料经机械加工成型，而均温板2可采用铜材质的超薄均温板，在保证散热效果的同时可实现冷板超薄化，和传统冷板相比较，体积不增加。

所图5所示，均温板2包括外壳、毛细结构和相变介质。壳体于内部包围形成用于存储相变介质的流动空腔，流动空腔则形成与冷凝区相对应的冷凝空腔以及与蒸发区相对应的蒸发空腔，毛细结构设置于冷凝空腔和蒸发空腔之间用于将冷凝空腔内的相变介质利用毛细作用力回流至蒸发区。当均温板2的蒸发部局部受热时对应腔体中的液体蒸发汽化，蒸汽在微小的压差下流向均温板2其他冷端区域即两个冷凝区的冷凝空腔内，放出热量凝结成液体，液体再沿毛细结构靠毛细力的作用流回蒸发区对应的蒸发空腔，如此循环不己。热量由均温板2的蒸发区传至冷凝区，实现高效热传导。均温板2和上述冷板主体1低热阻、高可靠、焊接成型一体，有效提升冷板主体1的热传导性能。如图6所示，盖板3根据冷板主体1的定位凹槽1-2尺寸设计，从而进行连接一体。在应用过程中，冷板主体1利用其结构部件实现与机箱的连接定位从而进行应用，保证了其通用性。

本发明所提供的一种组合式高导热冷板可实现部件高热量的低热阻传导；可实现均热板的标准化生产，利于成本控制；可实现高导热冷板生产周期控制，满足电子设备，尤其是抗恶劣环境电子设备的高效散热需求，提升电子设备的可靠性能。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种组合式高导热冷板，其特征在于，包括连接于机箱的冷板主体(1)、均温板(2)和盖板(3)，所述冷板主体(1)的一侧朝向发热电子器件，另一侧开设有定位凹槽(1-2)，所述均温板(2)和盖板(3)内嵌安装于定位凹槽(1-2)，所述均温板(2)形成冷凝区和蒸发区，所述均温板(2)包括壳体、毛细结构和相变介质，所述壳体于内部包围形成用于存储相变介质的流动空腔，所述流动空腔包括与冷凝区相对应的冷凝空腔以及与蒸发区相对应的蒸发空腔，所述毛细结构设置于冷凝空腔和蒸发空腔之间用于将冷凝空腔内的相变介质利用毛细作用力回流至蒸发区。

2.根据权利要求1所述的一种组合式高导热冷板，其特征在于，所述冷板主体(1)朝向发热电子器件凸设有若干热交换凸台(1-1)，所述热交换凸台(1-1)与发热电子器件相接触。

3.根据权利要求2所述的一种组合式高导热冷板，其特征在于，所述热交换凸台(1-1)为集中设置并于冷板主体(1)的表面形成集散区。

4.根据权利要求3所述的一种组合式高导热冷板，其特征在于，所述均温板(2)为“凹”型板件结构，所述定位凹槽(1-2)与均温板(2)的结构相匹配并形成横置定位凹槽区和分设于横置定位凹槽区下方两侧的竖置定位凹槽区，所述集散区、蒸发区与横置定位凹槽区相对应。

5.根据权利要求1所述的一种组合式高导热冷板，其特征在于，所述冷板主体(1)、均温板(2)和盖板(3)为低温三面搭接锡焊一体成型。

6.根据权利要求1所述的一种组合式高导热冷板，其特征在于，所述壳体材质为铜。

7.根据权利要求1所述的一种组合式高导热冷板，其特征在于，所述冷板主体(1)设置有与机箱配合的结构部件。

8.一种组合式高导热冷板的应用方法，其特征在于，将权利要求1至7任意一项所述的组合式高导热冷板的冷板主体连接于机箱内部，所述蒸发区靠近机箱内的发热电子器件安装区。

9.根据权利要求8所述的一种组合式高导热冷板的应用方法，其特征在于，所述冷板主体表面凸设的热交换凸台(1-1)与发热电子器件相接触，并形成热传递。

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