CN114203652A - 散热结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及散热领域，具体涉及一种散热结构，该散热结构包括散热组件和待散热组件，散热组件与待散热组件连接；待散热组件包括多个结构层，多个结构层包括第一结构层、中间结构层以及第二结构层，中间结构层在第一结构层和第二结构层之间；中间结构层中包括至少一层结构层；沿待散热组件中各个结构层的层叠方向，中间结构层的第一投影面积小于第一结构层以及第二结构层的第二投影面积。本申请提供的散热结构不仅可以对待散热组件进行散热还可以降低待散热组件的电磁辐射，从而提供待散热组件的电磁兼容和系统稳定性。

Description

散热结构

技术领域

本发明涉及散热领域，具体涉及一种散热结构。

背景技术

中央处理器(central processing unit，简称CPU)作为计算机系统的运算和控制核心，是信息处理、程序运行的最终执行单元。CPU自产生以来，在逻辑结构、运行效率以及功能外延上取得了巨大发展。CPU的稳定性直接决定了系统的稳定性，如果CPU处理不好，会导致系统稳定性和电磁兼容性能变差。因为主芯片的频率比较高，如果设计不好容易造成电磁辐射问题，行业内针对芯片的电磁辐射问题一直是行业内的一大难题。

现有技术中，通常在芯片上方增加吸波导热材料，吸波导热材料相对于单独的导热材料相比，虽然增加吸波特性，但是其导热特性变差，并且因为芯片对材料磁导率和导热系数的要求非常高。因此，性能好的吸波导热材料会使产品的批量成本大幅度提高。

因此，怎样在不增加成本和不降低产品性能的前提下，提供芯片的电磁兼容和系统稳定性一直是行业内的一大挑战。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种散热结构方法，旨在解决提高芯片的电磁兼容和系统稳定性。

根据第一方面，本发明实施例提供了一种散热结构包括散热组件和待散热组件，散热组件与待散热组件连接；

待散热组件包括多个结构层，多个结构层包括第一结构层、中间结构层以及第二结构层，中间结构层在第一结构层和第二结构层之间；中间结构层中包括至少一层结构层；

沿待散热组件中各个结构层的层叠方向，中间结构层的第一投影面积小于第一结构层以及第二结构层的第二投影面积。

本申请实施例提供的散热结构包括散热组件和待散热组件，通过散热组件和待散热组件连接，使得散热组件可以为待散热组件散热。此外，待散热组件包括多个结构层，沿待散热组件中各个结构层的层叠方向，中间结构层的第一投影面积小于第一结构层以及第二结构层的第二投影面积。根据电磁理论中间结构层相对于第一结构层和第二结构层向内缩时，电磁能量会被限制在法拉第笼中，电磁能量明显降低。因此，上述散热结构不仅可以对待散热组件进行散热还可以降低待散热组件的电磁辐射，从而提供待散热组件的电磁兼容和系统稳定性。

结合第一方面，在第一方面第一实施方式中，第一投影面积与第二投影面积之间的差值与各个结构层在层叠方向的间距相关。

本申请实施例提供的散热结构，第一投影面积与第二投影面积之间的差值可以根据各个结构层在层叠方向的间距计算得到。当第一投影面积与第二投影面积之间的差值与各个结构层在层叠方向的间距对应的倍数不同的情况下，降低的待散热组件产生的电磁辐射不同。因为，根据各个结构层在层叠方向的间距，计算第一投影面积与第二投影面积之间的差值，可以保证降低更多待散热组件产生的电磁辐射，提高待散热组件的电磁兼容和系统稳定性。

结合第一方面，在第一方面第二实施方式中，散热组件与第一结构层和第二结构层直接连接。

本申请实施例提供的散热结构，第一结构层和第二结构层没有喷绿漆，因此，散热组件与第一结构层和第二结构层可以直接连接，从而为散热组件和待散热组件接触增加了可能性，从而有利于提高待散热组件的电磁兼容和系统稳定性。

结合第一方面，在第一方面第三实施方式中，散热组件包括至少一个散热片，其中：

至少一个散热片安装在待散热组件一侧，

或者，

当散热组件包括至少两个散热片时，至少两个散热片分别安装在待散热组件的两侧。

本申请实施例提供的散热结构，当散热组件包括至少一个散热片，至少一个散热片安装在待散热组件一侧，从而可以从一侧为待散热组件进行散热。当散热组件包括至少两个散热片时，至少两个散热片分别安装在待散热组件的两侧，从而可以从两侧对待散热组件进行散热，提高为待散热组件散热的效率。

结合第一方面，在第一方面第四实施方式中，散热组件和待散热组件通过固定件连接，固定件与待散热组件中的固定孔适配。

本申请实施例提供的散热结构，散热组件和待散热组件通过固定件连接，该固定件通过待散热组件上的固定孔将待散热组件和散热组件连接一起，因此可以保证待散热组件和散热组件连接的稳定性，避免待散热组件和散热组分开，从而影响待散热组件散热。

结合第一方面第四实施方式，在第一方面第五实施方式中，待散热组件中包括多个地孔，各地孔围绕固定孔均匀分布。

本申请实施例提供的散热结构，在待散热组件的固定孔周围均匀分布着多个地孔，从而使得从待散热组件的中间结构层靠近待散热组件边缘溢出的电磁辐射能量通过待散热组件中的多个地孔实现路径回收，不会向外产生辐射，因此降低了待散热组件产生的电磁辐射。

结合第一方面第五实施方式，在第一方面第六实施方式中，各地孔与固定孔中心位置之间的距离与各结构层在叠加方向的间距相关。

本申请实施例提供的散热结构，由于从待散热组件的中间结构层靠近待散热组件边缘溢出的电磁辐射能量与各结构层在叠加方向的间距相关，因此，各地孔与固定孔中心位置之间的距离与各结构层在叠加方向的间距相关，从而可以保证从待散热组件的中间结构层靠近待散热组件边缘溢出的电磁辐射能量能够有效通过多个地孔实现路径回收，不会向外产生辐射，进一步，降低了待散热组件产生的电磁辐射。

结合第一方面第四实施方式，在第一方面第七实施方式中，散热组件和待散热组件之间放置导电材料。

本申请实施例提供的散热结构，散热组件和待散热组件之间放置导电材料，可以解决散热组件与待散热组件以及接地底座的低阻抗搭接的问题。

结合第一方面第七实施方式，在第一方面第八实施方式中，导电材料的铺设面积与固定孔的面积相关。

本申请实施例提供的散热结构，导电材料的铺设面积与固定孔的面积相关，由于散热组件和待散热组件通过穿过固定孔的固定件连接，因此，固定孔面积决定导电材料的铺设面积。因此，导电材料的铺设面积与固定孔的面积相关，可以进一步解决散热组件与待散热组件以及接地底座的低阻抗搭接的问题。

结合第一方面第七实施方式，在第一方面第九实施方式中，导电材料的厚度与导电材料的压缩量相关。

本申请实施例提供的散热结构，为了保证导电材料在压缩之后，散热组件和待散热组件还可以很好的连接，因此，导电材料的铺设厚度要考虑到导电材料的压缩量，从而可以保证待散热组件和散热组件之间良好连接，进一步保证待散热组件和散热组件正常工作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是应用本发明实施例提供的散热结构的结构示意图；

图2是应用本发明另一实施例提供的一种可选的散热结构的结构示意图；

图3是应用本发明实施例提供的一种可选的待散热组件中多个结构层的结构示意图；

图4是应用本发明实施例提供的一种可选的散热组件中的散热模组接地组件的涉及示意图；

散热组件01；

待散热组件02；

第一结构层021；

第二结构层022；

中间结构层023；

固定孔024；

地孔025；

固定件03；

导电材料04。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

本申请实施例提供了一种散热结构。如图1所示，该散热结构包括散热组件01和待散热组件02，散热组件01与待散热组件02连接。

待散热组件02包括多个结构层，多个结构层包括第一结构层021、中间结构层023以及第二结构层022，中间结构层023在第一结构层021和第二结构层022之间；中间结构层023中包括至少一层结构层。

沿待散热组件02中各个结构层的层叠方向，中间结构层023的第一投影面积小于第一结构层021以及第二结构层022的第二投影面积。

在本申请一种可选的实施方式中，该散热结构中的待散热组件02可以是一种电路结构，也可以是其他诸如CPU、MCU、BMC等的待散热的设备。

在本申请另一种可选的实施方式中，该散热结构中的待散热组件02还可以是至少两种设备的组合，示例性的，待散热组件02可以包括芯片和CPB板，其中，芯片插接在CPB板上，芯片和CPB板组合成为一个待散热组件02。本申请实施对待散热组件02不进行具体限定。

在本申请一种可选的实施方式中，该散热结构中的散热组件01可以是一种散热器，该散热器可以包括用于散热的风扇，也可以包括用于放置冷却水的水箱等装置，本申请实施例对散热组件01不进行具体限定。

具体地，本申请实施例提供散热结构中的待散热组件02可以包括多个结构层。其中，可以将待散热组件02包括的多个结构层分为，第一结构层021、中间结构层023和第二结构层022，中间结构层023在第一结构层021和第二结构层022之间。当待散热组件正面朝上时，第一结构层021可以是待散热组件的第一层，也可以是待散热组件的最后一层。当第一结构层021为待散热组件的第一层时，第二结构层022为为待散热组件的最后一层；当第一结构层021为待散热组件的最后一层时，第二结构层022为为待散热组件的第一层。本申请实施例对第一结构层021和第二结构层022的位置不做具体限定。其中，中间结构层023中包括至少一层结构层，中间结构层023的数量可以是5，也可以是8，本申请实施例对中间结构层023的数量不做具体限定。

沿待散热组件02中各个结构层的层叠方向，中间结构层023的第一投影面积小于第一结构层021以及第二结构层022的第二投影面积。也就是说，中间结构层023相对于第一结构层021和第二结构层022尺寸内缩了一部分。即，沿待散热组件02中各个结构层的层叠方向，存在部分第一结构层021和第二结构层022中间没有中间结构层023，使得第一结构层021和第二结构成之间形成一个法拉第笼，从而使得电磁能量会被限制在法拉第笼中，电磁能量明显降低。

本申请实施例提供的散热结构包括散热组件01和待散热组件02，通过散热组件01和待散热组件02连接，使得散热组件01可以为待散热组件02散热。此外，待散热组件02包括多个结构层，沿待散热组件02中各个结构层的层叠方向，中间结构层023的第一投影面积小于第一结构层021以及第二结构层022的第二投影面积。根据电磁理论中间结构层023相对于第一结构层021和第二结构层022向内缩时，电磁能量会被限制在法拉第笼中，电磁能量明显降低。因此，上述散热结构不仅可以对待散热组件02进行散热还可以降低待散热组件02的电磁辐射，从而提供待散热组件02的电磁兼容和系统稳定性。

在本申请一个可选的实施方式中，第一投影面积与第二投影面积之间的差值与各个结构层在层叠方向的间距相关。

具体地，根据电磁理论中间结构层023相对于第一结构层021和第二结构层022尺寸内缩时，电磁能量会被限制在法拉第笼中，电磁能量明显降低，根据20H原理，当中间结构层023相对于第一结构层021和第二结构层022内缩10H时，能量会有很大改善，其主要作用是在中间结构层023靠近待散热组件02边缘溢出的电磁辐射能量通过表层的接地路径回收，不会向外产生辐射。当中间结构层023相对于第一结构层021和第二结构层022内缩20H时，待散热组件02中间结构层023的电磁辐射会降低70％，当中间结构层023相对于第一结构层021和第二结构层022内缩100H时，待散热组件02中间结构层023的电磁辐射会降低98％。其中，H的定义是各个结构层在层叠方向的间距。

可以根据中间结构层023相对于第一结构层021和第二结构层022内缩的尺寸计算得第一投影面积与第二投影面积之间的差值，因此，第一投影面积与第二投影面积之间的差值与各个结构层在层叠方向的间距相关。

假设，将中间结构层023相对于第一结构层021和第二结构层022内缩20H，根据计算，假设H＝0.15mm，所以20H＝3mm，1mm＝120mil，所以中间结构层023相对于第一结构层021和第二结构层022内缩120mil，可以根据中间结构层023相对于第一结构层021和第二结构层022内缩的尺寸计算得到第一投影面积与第二投影面积之间的差值。

本申请实施例提供的散热结构，第一投影面积与第二投影面积之间的差值可以根据各个结构层在层叠方向的间距计算得到。当第一投影面积与第二投影面积之间的差值与各个结构层在层叠方向的间距对应的倍数不同的情况下，降低的待散热组件02产生的电磁辐射不同。因为，根据各个结构层在层叠方向的间距，计算第一投影面积与第二投影面积之间的差值，可以保证降低更多待散热组件02产生的电磁辐射，提高待散热组件02的电磁兼容和系统稳定性。

在本申请一个可选的实施方式中，散热组件01与第一结构层021和第二结构层022直接连接。

具体地，在一般的设计过程中，整个散热组件01都会被绝缘材料覆盖，但是为使散热组件01和待散热组件02接触增加可能性，待散热组件02的第一结构层021和第二结构层022没有喷绿漆，因此，散热组件01可以与第一结构层021和第二结构层022直接连接，从而为散热组件01和待散热组件02接触增加了可能性，从而有利于提高待散热组件02的电磁兼容和系统稳定性。

在本申请一个可选的实施方式中，散热组件01包括至少一个散热片，其中：至少一个散热片安装在待散热组件02一侧。或者，当散热组件01包括至少两个散热片时，至少两个散热片分别安装在待散热组件02的两侧。

具体地，当散热组件01包括至少一个散热片时，该至少一个散热片可以均安装在待散热组件02的正面或者均安装在待散热组件02的背面。当散热组件01包括至少两个散热片时，至少两个散热片可以分别安装在待散热组件02的正面或者背面。

本申请实施例提供的散热结构，当散热组件01包括至少一个散热片，至少一个散热片安装在待散热组件02一侧，从而可以从一侧为待散热组件02进行散热。当散热组件01包括至少两个散热片时，至少两个散热片分别安装在待散热组件02的两侧，从而可以从两侧对待散热组件02进行散热，提高了对待散热组件02进行散热的效率。

在本申请一个可选的实施方式中，散热组件01和待散热组件02通过固定件03连接，固定件03与待散热组件02中的固定孔024适配。

具体地，当固定件可以穿过待散热组件02中的固定孔024，将散热组件01和待散热组件02固定起来。其中，固定孔024的尺寸可以根据固定件03的尺寸确定。

示例性的，如图2所示，散热组件01可以包括散热片和散热片背板，待散热组件02为芯片和PCB板，其中，芯片插接在PCB板上。如图2中的黑色圆柱即为固定件，该固定件可以是螺丝柱。其中，螺丝柱通过PCB板上的固定孔024将芯片散热片、PCB板以及散热片背板上锁在一起，因为散热器背板与主板接触的地方都有电子元器件，所以在散热片背板上一般放置绝缘材料，与PCB进行隔离。其中，当螺丝柱的半径为4.5mm时，则固定孔024的半径尺寸也为4.5mm。

如图3所示，在本申请一种可选的实施方式中，待散热组件02中包括多个地孔025，各地孔025围绕固定孔024均匀分布。各个孔做成金属化孔，孔内壁做沉铜处理，这样可以保证孔内壁之间的低阻抗搭接，但是固定孔024外表面还是有较大的阻抗，因此，各地孔025与固定孔024中心位置之间的距离与中间结构层023相对于第一结构层021和第二结构层022内缩的尺寸相关。由于，中间结构层023相对于第一结构层021和第二结构层022内缩的尺寸与各个结构层在层叠方向的间距相关，因此，各地孔025与固定孔024中心位置之间的距离与各结构层在叠加方向的间距相关。

示例性的，如图3所示，假设待散热组件02的固定孔024的中心到边缘的半径为12mm，中间结构层023相对于第一结构层021和第二结构层022内缩的尺寸为3mm，则各个地孔025中心距离固定孔024中心的距离是9mm。各个地孔025之间的间隔为5mm。通过这种方式，形成一个法拉第笼，将待散热组件02的电磁能量控制住，将固定孔024控制在一个等电位的环境中，从而有利于待散热组件02的可靠性与电磁兼容性能。

本申请实施例提供的散热结构，由于从待散热组件02的中间结构层023靠近待散热组件02边缘溢出的电磁辐射能量与各结构层在叠加方向的间距相关，因此，各地孔025与固定孔024中心位置之间的距离与各结构层在叠加方向的间距相关，从而可以保证从待散热组件02的中间结构层023靠近待散热组件02边缘溢出的电磁辐射能量能够通过多个地孔025实现路径回收，不会向外产生辐射，进一步，降低了待散热组件02产生的电磁辐射。

在本申请一个可选的实施方式中，散热组件01和待散热组件02之间放置导电材料04。

具体地，解决散热组件01和待散热组件02以及接地底座的低阻抗搭接的问题，在散热组件01的绝缘材料与待散热组件02接触部分放置导电材料04。其中，导电材料04可以使导电泡棉也可以是其他导电材料。

在本申请一个可选的实施方式中，导电材料04的铺设面积与固定孔024的面积相关。

具体地，由于散热组件01和待散热组件02通过穿过固定孔024的固定件03连接，因此，固定孔024面积决定导电材料04的铺设面积。因此，导电材料04的铺设面积与固定孔024的面积相关，可以进一步解决散热组件01与待散热组件02以及接地底座的低阻抗搭接的问题。

示例性的，假设固定孔024的尺寸为半径4.5mm，导电泡棉尺寸为半径12mm。

在本申请一个可选的实施方式中，导电材料04的厚度与导电材料04的压缩量相关。

示例性的，假设导电材料04为导电泡棉，且散热组件01中绝缘材料的厚度为0.2mm，导电泡棉的压缩量可达到原始厚度的60％，所以将导电泡棉的厚度设置为0.35mm，这样保证了散热组件01和待散热组件02之间的低阻抗搭接。

示例性的，假设散热组件01中包括散热模组接地组件，如图4所示为该散热模组接地组件的设计示意图，其中，①为接地螺柱；②为导电泡棉；③为绝缘材料。其中，该绝缘材料可以是聚酯薄膜材料。

本申请实施例提供的散热结构，散热组件01和待散热组件02之间放置导电材料04，可以解决散热组件01与待散热组件02以及接地底座的低阻抗搭接的问题。此外，导电材料04的铺设面积与固定孔024的面积相关，由于散热组件01和待散热组件02通过穿过固定孔024的固定件03连接，因此，固定孔024面积决定导电材料04的铺设面积。因此，导电材料04的铺设面积与固定孔024的面积相关，可以进一步解决散热组件01与待散热组件02以及接地底座的低阻抗搭接的问题。为了保证导电材料04在压缩之后，散热组件01和待散热组件02还可以很好的连接，因此，导电材料04的铺设厚度要考虑到导电材料04的压缩量，从而可以保证待散热组件02和散热组件01之间良好连接，进一步保证待散热组件02和散热组件01正常工作。

为了更好地说明本申请实施例提供的散热结构，本申请实施例以散热结构包括散热片和散热背板，待散热组件02包括芯片和PCB板进行举例说明。

其中，芯片插接在PCB板上。其中，螺丝柱通过PCB板上的固定孔024将芯片散热片、PCB板以及散热片背板上锁在一起，因为散热器背板与主板接触的地方都有电子元器件，所以在散热片背板上一般放置绝缘材料，与PCB进行隔离。其中，当螺丝柱的半径为4.5mm时，则固定孔024的半径也为4.5mm。假设PCB板上以固定孔024为圆心的螺丝盘的半径为12mm，其中，螺丝盘可以如图3所示。

PCB板包括多个结构层，其中最上层阻抗层和最下层阻抗层不喷绿漆，中间各个结构层向内缩3mm，也就是说中间各个结构层的半径为9mm。固定孔024周围的各个地孔025均匀分布在固定孔024周围，具体固定孔024的中心点的距离为5mm，各个地孔025之间的间距为5mm。各个地孔025做成金属化孔，孔内壁做沉铜处理。

此外，散热片背板上包括与固定孔024适配的接地螺柱，固定孔024的半径为4.5mm时，接地螺柱的尺寸为半径4.5mm。此外，在散热背板的绝缘材料与PCB板接触的部分加导电泡棉，导电泡棉尺寸为半径12mm，其中绝缘材料的厚度为0.2mm，导电泡棉的压缩量可达到原始厚度的60％，所以将导电泡棉的厚度设置为0.35mm，这样保证了芯片散热模组与主板之间的低阻抗搭接。

虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (10)

1.一种散热结构，其特征在于，所述散热结构包括散热组件和待散热组件，所述散热组件与所述待散热组件连接；

所述待散热组件包括多个结构层，所述多个结构层包括第一结构层、中间结构层以及第二结构层，所述中间结构层在所述第一结构层和所述第二结构层之间；所述中间结构层中包括至少一层结构层；

沿所述待散热组件中各个所述结构层的层叠方向，所述中间结构层的第一投影面积小于所述第一结构层以及所述第二结构层的第二投影面积。

2.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述第一投影面积与所述第二投影面积之间的差值与各个所述结构层在所述层叠方向的间距相关。

3.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述散热组件与所述第一结构层和所述第二结构层直接连接。

4.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述散热组件包括至少一个散热片，其中：

所述至少一个散热片安装在所述待散热组件一侧，

或者，

当所述散热组件包括至少两个散热片时，所述至少两个散热片分别安装在所述待散热组件的两侧。

5.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述散热组件和所述待散热组件通过固定件连接，所述固定件与所述待散热组件中的固定孔适配。

6.根据权利要求5所述的结构，其特征在于，所述待散热组件中包括多个地孔，各所述地孔围绕所述固定孔均匀分布。

7.根据权利要求6所述的结构，其特征在于，各所述地孔与所述固定孔中心位置之间的距离与各结构层在叠加方向的间距相关。

8.根据权利要求5所述的结构，其特征在于，所述散热组件和所述待散热组件之间放置导电材料。

9.根据权利要求8所述的结构，其特征在于，所述导电材料的铺设面积与所述固定孔的面积相关。

10.根据权利要求8所述的结构，其特征在于，所述导电材料的厚度与所述导电材料的压缩量相关。

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