CN114449863A - 一种基于热源的基板定向导热散热器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于热源的基板定向导热散热器，所述散热器包括基板，所述基板上设有高发热量热源和低发热量热源，且所述基板上开设有槽道，其中所述槽道开设在所述高发热量热源和低发热量热源之间以减少高发热量热源向低发热量热源的传热量。本发明通过在基板表面开槽的方式，改变结构热阻，完成热量的定向传导，可减少高发热量热源向低发热量热源的传热量，从而防止低发热量热源温度过高。

Description

一种基于热源的基板定向导热散热器

技术领域

本发明涉及散热器技术领域，尤其涉及一种基于热源的基板定向导热散热器。

背景技术

目前一个散热器常常对应多个热源进行散热，而热源发热量往往有较大差异，存在高发热量高保护温度的热源通过基板传热低发热量低保护温度的热源，导致后者温度过高而提前出现保护，甚至出现烧坏等现象。

发明内容

鉴于此，本发明公开了一种基于热源的基板定向导热散热器，用以至少解决现有散热器无法减少高发热量的热源向低保护温度的热源的热量传递的问题。

本发明为实现上述的目标，采用的技术方案是：

本发明公开了一种基于热源的基板定向导热散热器，所述散热器包括基板，所述基板上设有高发热量热源和低发热量热源，且所述基板上开设有槽道，其中所述槽道开设在所述高发热量热源和低发热量热源之间以减少高发热量热源向低发热量热源的传热量。

进一步可选地，所述槽道的开设方向垂直于所述高发热量热源的重心和低发热量热源的重心之间的连线方向。

进一步可选地，所述高发热量热源的重心为以其最低等势面热流密度与最高等势面的热流密度占比在100％～5％内的热源区域；

和/或，所述低发热量热源的重心为以其最低等势面热流密度与最高等势面的热流密度占比在100％～5％内的热源区域。

进一步可选地，所述槽道的深度Y-y1计算公式为：

Y-y₁＝Y (Y-y₁＞0.8Y)，

其中，Y为基板的原始厚度，单位为mm；y1为开槽部分的基板厚度，单位为mm；Q1为高发热量热源的发热量，单位为W；Q2为低发热量热源的发热量，单位为W。

进一步可选地，所述开槽部分的基板厚度y1的计算公式为：

y₁＝0 (Y-y₁＞0.8Y)。

进一步可选地，所述槽道与所述高发热量热源的最短距离x1的计算公式为：

其中：λ为基板材料的导热系数；X为高发热量热源和低发热量热源的重心距离，单位为mm；t1为高发热量热源的保护温度，单位为K；t2为低发热量热源的保护温度，单位为K。

进一步可选地，所述槽道与所述低发热量热源的最短距离x2的计算公式为：

其中Y为基板的原始厚度；X为高发热量热源和低发热量热源的重心距离；y1为开槽部分的基板厚度；x1为槽道与所述高发热量热源的最短距离。

进一步可选地，所述槽道宽度x的计算公式为：x＝X-x1-x2，

其中Y为基板的原始厚度；X为高发热量热源和低发热量热源的重心距离；y1为开槽部分的基板厚度；x1为槽道与所述高发热量热源的最短距离，所述槽道与所述低发热量热源的最短距离x2。

进一步可选地，槽道长度y的计算公式为：y＝2*y2，

其中Y为基板的原始厚度；X为高发热量热源和低发热量热源的重心距离；y1为开槽部分的基板厚度；x1为槽道与所述高发热量热源的最短距离，所述槽道与所述低发热量热源的最短距离x2。

进一步可选地，所述槽道为至少一条，且所述槽道开设在所述基板的上表面和/或下表面。

有益效果：本发明通过在基板表面开槽的方式，改变结构热阻，完成热量的定向传导，可减少高发热量热源向低发热量热源的传热量，从而防止低发热量热源温度过高。

附图说明

通过参照附图详细描述其示例实施例，本发明公开的上述和其它目标、特征及优点将变得更加显而易见。下面描述的附图仅仅是本发明公开的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，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示出了一实施例的散热器俯视图；

图2示出了一实施例的散热器整体透视图；

图3示出了一实施例的散热器尺寸示意图(一)；

图4示出了一实施例的散热器尺寸示意图(二)。

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，本领域普通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。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种，但是不排除包含至少一种的情况。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

还需要说明的是，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商品或者系统不仅包括那些要素，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商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。

目前散热器常常对应多个热源进行散热，而热源发热量往往有较大差异，存在高发热量高保护温度的热源通过基板传热低发热量低保护温度的热源，导致后者温度过高而提前出现保护，甚至出现烧坏等现象。本发明通过改变基板的结构热阻，减少高发热量的热源向低保护温度的热源的热量传递，从而保护了同一个散热器上低保护温度的热源。

为进一步阐述本发明中的技术方案，现结合图1-图4所示，提供了如下具体实施例。

实施例1

如图1-图4所示，在本发明的一个实施例中提供了一种基于热源的基板定向导热散热器，散热器包括基板，基板上设有高发热量热源1和低发热量热源2，且基板上开设有槽道3，其中槽道3开设在高发热量热源1和低发热量热源2之间以减少高发热量热源1向低发热量热源2的传热量。

本实施例中的基板上开设槽道后，改变了基板的结构热阻，减少了高发热量的热源向低保护温度的热源的热量传递，从而保护了同一个散热器上低保护温度的热源。

需要说明的是，在本实施例中槽道3的数量和热源有关，最多是总热源数减1，一般来讲是1个，因为很多热源里面一般只有一个热源的发热量会比较大，而且按照设计规划这一个热源会在边上(即与它相邻的只有一个热源)。若存在多个槽的情况，槽之间没有间距要求，甚至可以交叉重叠。

在一些可选地方式中，该槽道3开设在对应的高发热量热源与低发热量热源之间时，优选的：槽道3的开设方向垂直于高发热量热源1的重心和低发热量热源2的重心之间的连线方向。需要说明的是，该垂直于高发热量热源1的重心和低发热量热源2的重心之间连线的槽道，也可以以其他方向开设，如将槽道的开设方向设计为与高发热量热源的重心和低发热量热源的重心之间的连线成预设夹角，夹角范围为30°-90°时均可。

在本实施例中，如图3和图4所示，高发热量热源1(对应为图3和图4中的热源1)的重心为以其最低等势面热流密度与最高等势面的热流密度占比在100％～5％内的热源区域；和/或，低发热量热源2(对应为图3和图4中的热源2)的重心为以其最低等势面热流密度与最高等势面的热流密度占比在100％～5％内的热源区域。

在本实施例中，槽道的深度Y-y1计算公式为：

Y-y₁＝Y (Y-y₁＞0.8Y)，

即：当热量过大时，即计算槽深度超过基板厚度80％时，考虑工艺要求，槽直接打穿基板。其中，Y为基板的原始厚度，单位为mm；y1为开槽部分的基板厚度，单位为mm；Q1为高发热量热源的发热量，单位为W；Q2为低发热量热源的发热量，单位为W。

相应的，该开槽部分的基板厚度y1的计算公式为：

y₁＝0 (Y-y₁＞0.8Y)。

在本实施例中，槽道与高发热量热源的最短距离x1(最短距离就是该热源重心到槽道最近一侧的垂线长度)的计算公式为：

其中：λ为基板材料的导热系数；X为高发热量热源和低发热量热源的重心距离，单位为mm；t1为高发热量热源的保护温度，单位为K；t2为低发热量热源的保护温度，单位为K。

在本实施例中，槽道与低发热量热源的最短距离x2的计算公式为：

槽道宽度x的计算公式为：x＝X-x1-x2，

槽道长度y的计算公式为：y＝2*y2，其中：

在本实施例中，槽道3为至少一条，且槽道3开设在基板的上表面和/或下表面。通过在基板上开槽的方式，改变其结构热阻，实现热量定向传导的效果，减少高发热量热源1向低发热量热源2的传热量，防止低发热量热源温度过高。

实施例2

如图1-图4所示，基于实施例1中的散热器，在本实施例中提供了另一具体散热器的设计方式。首先，定义热源位置：以热源对应的基板热流密度为散热对象，对热流密度的数值进行等势面绘制，以最低等势面热流密度与最高等势面的热流密度占比在100％～5％内进行定义热源区域，区域的重心即为热源在基板上的位置。散热器材料为铜。

设计该散热器的原始基板厚度Y＝5mm，两个热源(对应为图3-图4中的热源1和热源2)重心距离X＝45mm，高发热量热源的发热量Q1＝20w，低发热量热源的发热量Q2＝8w，高发热量热源的保护温度t1＝372K，低发热量热源的保护温度t2＝348K，基板材料的导热系数＝375W/(mK)。在本实施例中，基于实施例1中的计算公式可得槽道的相关尺寸。具体的：

槽道深度：

开槽部分的基板厚度：

y₁＝5-3.54＝1.46mm

槽道与高发热量热源的最短距离：

槽道与低发热量热源的最短距离：

槽道宽度(X-x1-x2)计算公式：

槽道长度y＝(2*y2)的计算公式：

结合进行仿真与实验验证：低发热量热源温度降低8.4℃，效果良好。

以上具体地示出和描述了本公开的示例性实施例。应可理解的是，本公开不限于这里描述的详细结构、设置方式或实现方法；相反，本公开意图涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效设置。

Claims (11)

1.一种基于热源的基板定向导热散热器，所述散热器包括基板，其特征在于，所述基板上设有高发热量热源和低发热量热源，且所述基板上开设有槽道，其中所述槽道开设在所述高发热量热源和低发热量热源之间。

2.根据权利要求1所述的散热器，其特征在于，所述槽道具有一长度和宽度，所述高发热量热源和低发热量热源相对设置在所述槽道的宽度方向两侧。

3.根据权利要求2所述的散热器，其特征在于，所述槽道的长度方向垂直于所述高发热量热源的重心和低发热量热源的重心之间的连线方向。

4.根据权利要求3所述的散热器，其特征在于，

所述高发热量热源的重心为以其最低等势面热流密度与最高等势面的热流密度占比在100％～5％内的热源区域；

和/或，所述低发热量热源的重心为以其最低等势面热流密度与最高等势面的热流密度占比在100％～5％内的热源区域。

5.根据权利要求1所述的散热器，其特征在于，所述槽道的深度Y-y1计算公式为：

Y-y₁＝Y(Y-y₁＞0.8Y)，

其中，Y为基板的原始厚度；y1为开槽部分的基板厚度；Q1为高发热量热源的发热量；Q2为低发热量热源的发热量。

6.根据权利要求5所述的散热器，其特征在于，所述开槽部分的基板厚度y1的计算公式为：

y₁＝0(Y-y₁＞0.8Y)。

7.根据权利要求5所述的散热器，其特征在于，所述槽道与所述高发热量热源的最短距离x1的计算公式为：

其中：λ为基板材料的导热系数；X为高发热量热源和低发热量热源的重心距离；t1为高发热量热源的保护温度；t2为低发热量热源的保护温度。

8.根据权利要求7所述的散热器，其特征在于，所述槽道与所述低发热量热源的最短距离x2的计算公式为：

其中Y为基板的原始厚度；X为高发热量热源和低发热量热源的重心距离；y1为开槽部分的基板厚度；x1为槽道与所述高发热量热源的最短距离。

9.根据权利要求8所述的散热器，其特征在于，所述槽道宽度x的计算公式为：x＝X-x1-x2，

其中Y为基板的原始厚度；X为高发热量热源和低发热量热源的重心距离；y1为开槽部分的基板厚度；x1为槽道与高发热量热源的最短距离，x2为槽道与低发热量热源的最短距离。

10.根据权利要求9所述的散热器，其特征在于，槽道长度y的计算公式为：y＝2*y2，

其中Y为基板的原始厚度；X为高发热量热源和低发热量热源的重心距离；y1为开槽部分的基板厚度；x1为槽道与所述高发热量热源的最短距离，x2为槽道与低发热量热源的最短距离。

11.根据权利要求1-10中任意一项所述的散热器，其特征在于，所述槽道为至少一条，且所述槽道开设在所述基板的上表面和/或下表面。

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