CN113507817A - 散热板、模块及机箱 - Google Patents

散热板、模块及机箱 Download PDF

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Abstract

本公开涉及散热技术领域，尤其涉及一种散热板、模块及机箱。其中散热板包括第一板体、第二板体和第三板体，第一板体位于第二板体和第三板体之间，且第一板体具有蒸发段和冷凝段，蒸发段位于第一板体的中部，冷凝段位于第一板体的端部。第一板体的第一面和第二板体之间存在用于气体通过的第一间隙，且第一板体的第一面开设多条第一槽道，第一槽道中设置有冷却液，冷却液在蒸发段气化成气体，然后气体沿着第一间隙流向冷凝段，气体会在冷凝段液化成液态冷却液，液化后的冷却液会落入第一槽道中，并沿着第一槽道逐渐流至蒸发段，继续在蒸发段蒸发气化成气体，通过气体和液态冷却液循环的转换，从而能够对蒸发段进行降温，能够高效导热。

Description

散热板、模块及机箱
技术领域
本公开涉及散热技术领域，尤其涉及一种散热板、模块及机箱。
背景技术
随着航天电子设备处理能力的不断提升，航天电子设备单板的热耗已经由传统的几瓦增加到几十瓦甚至几百瓦，设备运行在真空环境，散热方式以传导为主，如此高的热量，如果不能及时有效的传导至热沉，很容易对电子设备造成毁灭性的损伤。传统的单板导热结构选用轻质高导热率的铝合金，综合考虑散热和强度的要求，金属导热框的传导率达到200W/mK已经是比较理想的情况，这难以满足单板几十瓦的高功耗模块的散热需求。导热率更高的银和铜因其重量资源需求大，结构强度较弱，难以满足航天工程需求，更高效的传导结构成为当前的迫切需求。
目前航天产品均采用航天热管进行散热，航天热管以圆形热管为主，体积较大，一般用于电子设备的整机导热，单板级别无法使用，因此现有的航天产品散热效果不好。
发明内容
为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种散热板、模块及机箱。
本公开提供了一种散热板，用于模块上，包括：第一板体、第二板体和第三板体，所述第一板体位于所述第二板体和第三板体之间；所述第一板体具有蒸发段和冷凝段，所述蒸发段位于所述第一板体的中部，所述冷凝段位于所述第一板体的端部；
所述第一板体的第一面和所述第二板体之间存在用于气体通过的第一间隙，且所述第一板体的第一面开设多条第一槽道；
所述第一槽道中设置有冷却液，所述冷却液在所述蒸发段气化成气体，所述气体沿着所述第一间隙流向所述冷凝段，并在所述冷凝段液化；液化后的冷却液落入所述第一槽道中，并沿着所述第一槽道流向所述蒸发段。
可选的，所述第一板体的第二面和所述第三板体之间存在用于气体通过的第二间隙，且所述第一板体的第二面开设多条第二槽道；
所述第二槽道中设置有冷却液，所述冷却液在所述蒸发段气化成气体，所述气体沿着所述第二间隙流向所述冷凝段，并在所述冷凝段液化；液化后的冷却液落入所述第二槽道中，并沿着所述第二槽道流向所述蒸发段。
可选的，多个所述第一槽道平行设置，多个所述第二槽道平行设置。
可选的，所述第一槽道和所述第二槽道之间形成夹角。
可选的，所述第一板体的第一面设置第一加强筋，所述第一加强筋与所述第一槽道平行设置；
所述第一板体的第二面设置第二加强筋，所述第二加强筋与所述第二槽道平行设置。
可选的，至少部分所述第一加强筋位于所述第一间隙中，至少部分所述第二加强筋位于所述第二间隙中。
本公开还提供了一种模块，包括电路板、芯片和所述的散热板，所述芯片设置多个，多个所述芯片位于所述电路板和所述散热板之间。
可选的，所述散热板的内壁设置凸台，所述凸台与所述芯片对应设置，用于为所述芯片导热。
可选的，所述凸台和所述芯片之间设置绝缘垫。
本公开还提供了一种机箱，包括外壳和多个所述的模块，所述外壳内部设置导向槽，所述模块沿着所述导向槽滑入所述外壳中，并安装在所述外壳中。
本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：
本公开实施例提供的散热板包括第一板体、第二板体和第三板体，第一板体位于第二板体和第三板体之间，且第一板体具有蒸发段和冷凝段，蒸发段位于第一板体的中部，冷凝段位于第一板体的端部。第一板体的第一面和第二板体之间存在用于气体通过的第一间隙，且第一板体的第一面开设多条第一槽道，第一槽道中设置有冷却液，由于蒸发段的温度较高，因此冷却液在蒸发段气化成气体，此时能够降低蒸发段的温度。然后气体沿着第一间隙流向冷凝段，由于冷凝段温度较低，因此气体会在冷凝段液化成液态冷却液，液化后的冷却液会落入第一槽道中，并沿着第一槽道逐渐流至蒸发段，继续在蒸发段蒸发气化成气体，通过气体和液态冷却液循环的转换，从而能够对蒸发段进行降温，能够高效导热。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本公开实施例所述的散热板的结构示意图；
图2为本公开实施例所述的散热板的局部放大图；
图3为本公开实施例所述的模块的结构示意图；
图4为本公开实施例所述的模块的局部剖视图；
图5为本公开实施例所述机箱的结构示意图。
其中，
1、散热板；11、第一板体；111、蒸发段；112、冷凝段；113、第一槽道；114、第二槽道；12、第二板体；13、第三板体；15、第一间隙；16、第二间隙；17、第一加强筋；18、第二加强筋；2、电路板；3、芯片；4、凸台；5、绝缘垫；100、模块；200、外壳；201、导向槽。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例一
参照图1和图2，本实施例公开了一种散热板1，包括第一板体11、第二板体12和第三板体13，第一板体11位于第二板体12和第三板体13之间，且第一板体11具有蒸发段111和冷凝段112，蒸发段111位于第一板体11的中部，冷凝段112位于第一板体11的端部。第一板体11的第一面和第二板体12之间存在用于气体通过的第一间隙15，且第一板体11的第一面开设多条第一槽道113，第一槽道113中设置有冷却液，由于蒸发段111的温度较高，因此冷却液在蒸发段111气化成气体，此时能够降低蒸发段111的温度。然后气体沿着第一间隙15流向冷凝段112，由于冷凝段112温度较低，因此气体会在冷凝段112液化成液态冷却液，液化后的冷却液会落入第一槽道113中，并沿着第一槽道113逐渐流至蒸发段111，继续在蒸发段111蒸发气化成气体，通过气体和液态冷却液循环的转换，从而能够对蒸发段111进行降温，能够高效导热。
其中，第一槽道113中的液体冷却液较少，通过液体的附着力(毛细力)能够附着在第一槽道113中，且不会从第一槽道113中流出。
另外，第一板体11、第二板体12和第三板体13可以通过螺钉进行固定成一体结构，结构简洁可靠。
上述的冷却液可以为液氨、水或其他液体，只要能够进行气液转换即可。当然优选材料为液氨，能够增强低温的适应性。
上述的第一板体11、第二板体12和第三板体13的材料可以为铝合金6063，铝合金的密度较低，有利于降低结构重量。同时散热板1的总厚度不超过6mm。
在一些实施例中，第一板体11的第二面和第三板体13之间存在用于气体通过的第二间隙16，且第一板体11的第二面开设多条第二槽道114，第二槽道114中设置有冷却液，由于蒸发段111的温度较高，因此冷却液在蒸发段111气化成气体，此时液体转化成气体时能够消化掉一部分热量，进而能够降低蒸发段111的温度。然后气体沿着第二间隙16流向冷凝段112，由于冷凝段112温度较低，因此气体会在冷凝段112液化成液态冷却液，液化后的冷却液落入第二槽道114中，并沿着第二槽道114流向蒸发段111，继续在蒸发段111蒸发气化成气体，通过气体和液态冷却液循环的转换，从而能够对蒸发段111进行降温，能够高效导热。
其中，第一板体11的两面均设置有用于容纳冷却液的槽道，在空间上做出了微小型蒸发冷凝腔室，实现了二维导热，因此能够进一步地提高导热效率，实现高效导热。
另外，第一槽道113和第二槽道114的宽度也非常小，属于微型槽道。
上述的第一槽道113和第一间隙15、以及第二槽道114和第二间隙16的导热原理与热管的工作原理一样。
在一些实施例中，多个第一槽道113平行设置，多个第二槽道114平行设置，能够便于冷却液匀速的流动。
在一些实施例中，第一槽道113和第二槽道114之间形成夹角，能够使冷却液向第一板体11的四个端面流动，更加利于散热。
其中，第一槽道113和第二槽道114垂直设置，能够使冷却液向第一板体11的四个端面流动，更进一步地利于散热。
在一些实施例中，第一板体11的第一面设置第一加强筋17，第一加强筋17与第一槽道113平行设置，第一板体11的第二面设置第二加强筋18，第二加强筋18与第二槽道114平行设置。第一加强筋17和第二加强筋18的设置能够提高第一板体11的强度，而且第一加强筋17和第二加强筋18交错设置，能够进一步的强化了结构的强度，提高了整体的抗力学特性。
其中，至少部分第一加强筋17位于第一间隙15中，能够将第一间隙15分割成多个第一腔体，至少部分第二加强筋18位于第二间隙16中，能够将第二间隙16分割成多个第二腔体，并起到支撑的作用。
另外，第一加强筋17与第二板体12的内壁抵接，第二加强筋18与第三板体13的内壁抵接，在起到支撑作用的同时，还提供整个散热板1的强度。
实施例二
参照图3和图4，本实施例公开了一种模块100，安装于机箱中，其包括电路板2、芯片3和散热板1，芯片3设置多个，多个芯片3位于电路板2和散热板1之间。使用时主要是芯片3发热，因此散热板1主要对芯片3进行降温。由于散热板1内部设计出蒸发冷凝腔体，加入冷却液后形成蒸发冷凝结构，可以大幅提升模块100的导热能力，能达到传统金属结构导热能力的数十倍。
由于现有技术中，都是将模块100安装到机箱中后，再通过在机箱外部布置热管，对整个机箱进行降温，因此导热效果差。而地面的平面热管一般采用铜水组合，难以推广到空间环境，主要是由于铜板重量资源需求大、使用超纯水作为工质低温的工作范围较小和管芯一般采用编织或者烧接的结构，结构相对不稳定，难以应对苛刻的冲击振动环境。因此在航天环境下需要研发一种新型的散热结构。
而本公开将散热板1直接作为模块100的壳体安装于模块100，而且散热板1内部形成腔体，还能够降低模块100的重量。
上述的散热板1和电路板2通过螺钉进行连接。
在一些实施例中，散热板1的内壁设置凸台4，凸台4与芯片3对应设置，用于为芯片3导热。由于芯片3的厚度会有所不同，因此通过凸台4进行找平，每组凸台4加芯片3的厚度均相同。
其中，凸台4和芯片3之间设置绝缘垫5，在导热的同时还起到绝缘的作用。
使用时，芯片3是主要的发热源，并在散热板1上与芯片3对应的位置处设置与芯片3外形等大的凸台4，凸台4与芯片3接触的一面设置绝缘垫5，绝缘垫5与芯片3接触。芯片3的热量先传递到凸台4，然后再传递到散热板1的中部，最后传递到散热板1的端部(即边缘)，散热板1边缘与机箱接触导热，从而将热量导出。
本实施例中的散热板1的结构与实施例一相同，并能带来相同或者类似的技术效果，在此不再一一赘述，具体可参照实施例一的描述。
实施例三
参照图5，本实施例公开了一种机箱，其特征在于，包括外壳200和多个模块100，外壳200内部设置导向槽201，模块100沿着导向槽201滑入外壳200中，并安装在外壳200中，通过模块100的设置能够提高导热效果。
本实施例中的散热板1的结构与实施例二相同，并能带来相同或者类似的技术效果，在此不再一一赘述，具体可参照实施例一或实施例二的描述。
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种散热板(1)，用于模块(100)上，其特征在于，包括：第一板体(11)、第二板体(12)和第三板体(13)，所述第一板体(11)位于所述第二板体(12)和第三板体(13)之间；所述第一板体(11)具有蒸发段(111)和冷凝段(112)，所述蒸发段(111)位于所述第一板体(11)的中部，所述冷凝段(112)位于所述第一板体(11)的端部；
所述第一板体(11)的第一面和所述第二板体(12)之间存在用于气体通过的第一间隙(15)，且所述第一板体(11)的第一面开设多条第一槽道(113)；
所述第一槽道(113)中设置有冷却液，所述冷却液在所述蒸发段(111)气化成气体，所述气体沿着所述第一间隙(15)流向所述冷凝段(112)，并在所述冷凝段(112)液化；液化后的冷却液落入所述第一槽道(113)中，并沿着所述第一槽道(113)流向所述蒸发段(111)。
2.根据权利要求1所述的散热板(1)，其特征在于，所述第一板体(11)的第二面和所述第三板体(13)之间存在用于气体通过的第二间隙(16)，且所述第一板体(11)的第二面开设多条第二槽道(114)；
所述第二槽道(114)中设置有冷却液，所述冷却液在所述蒸发段(111)气化成气体，所述气体沿着所述第二间隙(16)流向所述冷凝段(112)，并在所述冷凝段(112)液化；液化后的冷却液落入所述第二槽道(114)中，并沿着所述第二槽道(114)流向所述蒸发段(111)。
3.根据权利要求2所述的散热板(1)，其特征在于，多个所述第一槽道(113)平行设置，多个所述第二槽道(114)平行设置。
4.根据权利要求2所述的散热板(1)，其特征在于，所述第一槽道(113)和所述第二槽道(114)之间形成夹角。
5.根据权利要求2所述的散热板(1)，其特征在于，所述第一板体(11)的第一面设置第一加强筋(17)，所述第一加强筋(17)与所述第一槽道(113)平行设置；
所述第一板体(11)的第二面设置第二加强筋(18)，所述第二加强筋(18)与所述第二槽道(114)平行设置。
6.根据权利要求5所述的散热板(1)，其特征在于，至少部分所述第一加强筋(17)位于所述第一间隙(15)中，至少部分所述第二加强筋(18)位于所述第二间隙(16)中。
7.一种模块(100)，其特征在于，包括电路板(2)、芯片(3)和权利要求1-6任一项所述的散热板(1)，所述芯片(3)设置多个，多个所述芯片(3)位于所述电路板(2)和所述散热板(1)之间。
8.根据权利要求7所述的模块(100)，其特征在于，所述散热板(1)的内壁设置凸台(4)，所述凸台(4)与所述芯片(3)对应设置，用于为所述芯片(3)导热。
9.根据权利要求7所述的模块(100)，其特征在于，所述凸台(4)和所述芯片(3)之间设置绝缘垫(5)。
10.一种机箱，其特征在于，包括外壳(200)和多个权利要求7-9任一项所述的模块(100)，所述外壳(200)内部设置导向槽(201)，所述模块(100)沿着所述导向槽(201)滑入所述外壳(200)中，并安装在所述外壳(200)中。
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