CN114756109B - 用于板卡芯片的散热装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于板卡芯片的散热装置及其使用方法，所述散热装置连接于芯片与散热器之间；装置包括弹性散热管，弹性散热管包括U型散热管，U型散热管的开口两端分别与芯片、散热器连接；U型散热管包括：弧形管、分别连接于弧形管开口两端的第一延伸部与第二延伸部，第一延伸部与第二延伸部分别沿弧形管的开口端部延伸，且第一延伸部与第二延伸部分别向弧形管所在平面的两侧延伸；能够通过弹性散热管的变形量来消除机箱制造误差、装配误差，起到高效导热效果的同时提供压紧力并消除填充间隙的作用，从而进一步提高散热效果。

Description

用于板卡芯片的散热装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及服务器散热领域，具体涉及一种用于板卡芯片的散热装置及其使用方法。

背景技术

当前服务器、交换机、通信基站等电子设备功耗的不断增加，散热问题逐渐成为制约上述设备性能提升的瓶颈点。

为了提升电子设备的散热性能，目前除了优化散热布局、使用高导热率的传热材料的技术手段之外，尽量减小散热器与发热元器件之间的接触间隙也是有效提高电子设备散热效率的技术途径，这是由于散热器与发热元件之间的接触面往往是刚性的，且在微观上两刚性接触面表面都不是绝对平整的，因此通过在散热器与发热元件的接触面之间填充导热界面材料可以弥补刚性接触面之间的空气间隙从而提高传热效率，但是因为导热界面材料的导热系数相较于金属还是较低，因此散热器与发热元件之间的接触面间隙仍是制约散热表现的重要影响因素，但是由于零部件的加工误差及装配公差的存在，导致接触面的间隙也不会无限小，必须留有公差余量，以避免散热器与芯片的刚性接触面形成干涉。

现有设计虽然有弹簧螺钉等技术手段可以消除间隙，但只能应用于单独部件的散热器且需要在PCB板卡上留安装孔，因此，仍然需要一种散热装置，能够自适应消除散热器与发热元件之间的接触间隙，可以按照设计需要填补散热器与发热元件之间的接触间隙，并且提供所需要的压紧力，有效地减小热阻，优化散热。

发明内容

本发明目的是：提供一种用于板卡芯片的散热装置及其使用方法。

本发明的技术方案是：第一方面，本发明提供一种用于板卡芯片的散热装置，其特征在于，所述散热装置连接于芯片与散热器之间；

所述装置包括弹性散热管机构，所述弹性散热管机构包括U型散热管，所述U型散热管的开口两端分别与所述芯片、所述散热器连接；

所述U型散热管包括：弧形管、分别连接于所述弧形管开口两端的第一延伸部与第二延伸部，所述第一延伸部与第二延伸部分别沿所述弧形管的开口端部延伸，且所述第一延伸部与所述第二延伸部分别向所述弧形管所在平面的两侧延伸。

在一种较佳的实施方式中，所述装置还包括导热块；

所述导热块连接于所述芯片与所述第一延伸部之间。

在一种较佳的实施方式中，所述U型散热管有两个；

所述导热块的两端分别与两个所述U型散热管的第一延伸部连接，且两个所述U型散热管的第二延伸部分布于所述导热块的两侧。

在一种较佳的实施方式中，所述第一延伸部与所述导热块焊接连接或辊压连接。

在一种较佳的实施方式中，所述装置还包括导热界面材料层；所述导热界面材料层设置于所述导热块与所述芯片之间。

在一种较佳的实施方式中，所述导热块面向所述导热界面材料层一面的面积、所述导热界面材料层与所述芯片的接触面的面积均大于或等于所述芯片面向所述导热界面材料层一面的面积。

在一种较佳的实施方式中，所述第一延伸部与所述第二延伸部在垂直于所述弧形管所在平面方向形成的夹角小于90°。

在一种较佳的实施方式中，所述弧形管、所述第一延伸部以及所述第二延伸部一体成型，且所述弧形管、所述第一延伸部以及所述第二延伸部的横截面均匀。

第二方面，本发明还提供一种用于板卡芯片的散热装置使用方法，使用如第一方面中任意一项所述的散热装置，所述方法包括：

基于板卡芯片的相关公差参数选取目标散热装置；

将安装有所述板卡芯片的板卡安装于机箱底座；

将所述目标散热装置置于所述板卡芯片上并将散热器置于所述目标散热装置上，使所述目标散热装置的两端分别与所述板卡芯片和所述散热器抵接；

用紧固件将所述散热器的端部固定到所述机箱底座上。

在一种较佳的实施方式中，所述基于板卡芯片的相关公差参数选取目标散热装置包括：

基于板卡芯片的装配公差参数和制造公差参数确定弹性散热管的等效劲度系数；

基于所述弹性散热管的等效劲度系数确定所述弹性散热管的弯曲半径、折弯角和横截面积；

基于所述弹性散热管的弯曲半径、折弯角和横截面积选取目标散热装置。

本发明的优点是：提供一种用于板卡芯片的散热装置及其使用方法，所述散热装置连接于芯片与散热器之间；装置包括弹性散热管，弹性散热管包括U型散热管，U型散热管的开口两端分别与芯片、散热器连接；U型散热管包括：弧形管、分别连接于弧形管开口两端的第一延伸部与第二延伸部，第一延伸部与第二延伸部分别沿弧形管的开口端部延伸，且第一延伸部与第二延伸部分别向弧形管所在平面的两侧延伸；能够通过弹性散热管的变形量来消除机箱制造误差、装配误差，起到高效导热效果的同时提供压紧力并消除填充间隙的作用，从而进一步提高散热效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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为本发明实施例一所提供的用于板卡芯片的散热装置俯视图；

图2为本发明实施例一所提供的用于板卡芯片的散热装置侧视图；

图3为本发明实施例一所提供的所提供的用于板卡芯片的散热装置应用时的剖视图；

图4为本发明实施例一所提供的所提供的用于板卡芯片的散热装置中第一延伸部与导热块连接示意图；

图5为本发明实施例二所提供的用于板卡芯片的散热装置使用方法流程图。

其中：110、芯片；120、散热器；130、弹性散热管机构；131、U型散热管；1311、弧形管；1312、第一延伸部；1313、第二延伸部；140、导热块；150、导热界面材料层；160、板卡；170、机箱底座；180、紧固件。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

如背景技术中所述，目前急需提高电子设备的散热性能来提高电子设备性，传统的在散热器与发热元件之间填充导热界面材料来弥补散热器与发热元件之间的刚性接触面之间的空气间隙从而提高传热效率的技术手段已不能满足现有的高耗能电子设备的散热需求，因此仍然需要对散热器与发热元件之间的接触面间隙进行进一步的弥补，但由于加工误差和装配公差的存在，散热器与发热元件之间的接触面间隙必须留有公差余量以避免刚性接触面形成干涉，目前通常采用弹簧螺钉的方法消除间隙并避免刚性接触面形成干涉，但这种方法需要预留安装孔，对于板卡芯片这种小部件散热并不适用，并且只能应用于单独部件的散热器，极为不便。

为解决上述问题，本发明创造性地提出了一种用于板卡芯片的散热装置及其使用方法，创造性地采用弹性U型散热管设置于散热器及板卡芯片之间，有效弥补芯片与发热器之间的间隙的同时避免刚性接触面之间形成干涉，并且不必预留安装孔进行安装，极为便捷。下面将结合具体实施例对本发明提供的用于板卡芯片的散热装置及其使用方法进行具体介绍。

实施例一：本实施例提供一种用于板卡芯片的散热装置，参照图1至图4所示，散热装置连接于芯片110与散热器120之间，将芯片110散发的热量传导至散热器120进行散热。

装置包括弹性散热管机构130，弹性散热管机构130包括U型散热管131，U型散热管131的开口两端分别与芯片110、散热器120连接。具体的，U型散热管131可以有一个，也可以有两个或两个以上，当U型散热管131有两个或两个以上时，U型散热管131的尺寸、形状可以是完全一致的，也可以是不一致的，例如：U型散热管131有两个，两个U型散热管131可以是尺寸、形状完全一致，也可以是尺寸一致，形状不同，也可以是尺寸不同，形状一致。当U型散热管131有两个以上时，可以是部分U型散热管形状、尺寸一致，也可以是所有U型散热管131形状、尺寸一致，还可以是每个U型散热管131形状、尺寸均不一致，本实施例对此不作限定。当然，在一种优选的实施方式中，选用形状、尺寸一致的U型散热管131，平面度更高、匹配效果更好。

U型散热管131包括：弧形管1311、分别连接于弧形管1311开口两端的第一延伸部1312与第二延伸部1313，第一延伸部1312与第二延伸部1313分别沿弧形管1311的开口端部延伸，且第一延伸部1312与第二延伸部1313分别向弧形管1311所在平面的两侧延伸，即弧形管的开口端部向外延伸的部分别为第一延伸部与第二延伸部，第一延伸部、弧形管以及第二延伸部组成U型，弧形管是平整的一段弧形，对于弧形管的弧度本实施例对此不作具体限定。第一延伸部、第二延伸部分别向弧形管所在平面相反的两侧伸出形成夹角——折弯角。第一延伸部、第二延伸部分别与芯片110和散热器120连接。

优选的，装置还包括导热块140；导热块140连接于芯片110与第一延伸部1312之间。

优选的，U型散热管131有两个；导热块140的两端分别与两个U型散热管131的第一延伸部1312连接，且两个U型散热管131的第二延伸部1313分布于导热块140的两侧，形成S形。

优选的，参照图4所示，第一延伸部1312部分伸入导热块140中，与导热块140焊接连接或辊压连接。

优选的，装置还包括导热界面材料层150；导热界面材料层150设置于导热块140与芯片110之间，弥补芯片110与导热块140刚性接触面之间的空气间隙、提高传热效率。

优选的，导热块140面向导热界面材料层150一面的面积、导热界面材料层150与芯片110的接触面的面积均大于或等于芯片110面向导热界面材料层150一面的面积，导热块140、导热界面材料层150的面积覆盖芯片110的散热面，能够更好地传导芯片110所散发的热量。

优选的，第一延伸部1312与第二延伸部1313在垂直于弧形管1311所在平面方向形成的夹角小于90°，即折弯角α小于90°，适用于较小的间隙，回弹效果更佳。

优选的，弧形管1311、第一延伸部1312以及第二延伸部1313一体成型，且弧形管1311、第一延伸部1312以及第二延伸部1313的横截面均匀，U型散热管131的结构稳定性更高，并且便于制造、便于计算U型散热管131的等效劲度系数。

本实施例所提供的用于板卡芯片的散热装置，采用弹性的U型散热管，U型散热管的一端与芯片连接，另一端与散热器连接，能够保证将芯片散发的热量导向散热器，提高传热效率，并且能够提供压紧力并消除芯片与散热器之间的填充间隙，提高板卡芯片安装后的结构稳定性，进一步提高散热效率。

实施例二：与实施例一相对应的，本实施例提供一种用于板卡芯片的散热装置使用方法，使用实施例一中所提供的散热装置，参照图3与图5所示，该方法包括：

S510、基于板卡芯片的相关公差参数选取目标散热装置。

具体的，根据板卡芯片的相关公差参数选取等效劲度系数匹配的目标散热装置。

具体的，本步骤包括：

S511、基于板卡芯片的装配公差参数和制造公差参数确定弹性散热管的等效劲度系数。

具体的，通过散热管变形量△x来消除机箱制造误差、装配误差，△x=F/K，其中F为压紧力为，K为等效劲度系数。根据板卡芯片的制造误差参数、装配误差参数确定散热管目标变形量，再根据所需要的压紧力和散热管目标变形量计算获得目标等效劲度系数。

S512、基于弹性散热管的等效劲度系数确定弹性散热管的弯曲半径、折弯角和横截面积。

具体的，弹性散热管的等效劲度系数K是可变的，主要通过散热管的弯曲半径R、折弯角α和横截面积S进行设计，即K=f(R,α,S)。因此获得目标等效劲度系数K后即可调整获得确定的弯曲半径R、折弯角α和横截面积S。弯曲半径即为弧形管的半径，折弯角即为第一延伸部1312与第二延伸部1313在垂直于弧形管1311所在平面方向形成的夹角。

S513、基于弹性散热管的弯曲半径、折弯角和横截面积选取目标散热装置。

S520、将安装有板卡芯片的板卡安装于机箱底座。

参照图3所示，板卡芯片固定于板卡160表面，机箱底座170为开口长方体，将板卡160贴合安装在机箱底座170与开口相对的内表面。

S530、将目标散热装置置于板卡芯片上并将散热器置于目标散热装置上，使目标散热装置的两端分别与板卡芯片和所述散热器抵接。

具体的，散热器120为与机箱底座170开口匹配的板材。将目标散热装置、散热器依次置于芯片上进行抵接。

S540、用紧固件将散热器的端部固定到机箱底座上。

紧固件可以是螺丝或铆钉等任意实现散热器与机箱底座固定连接的部件，本实施例对此不作限定。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于方法实施例而言，由于其基于于系统实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见系统实施例的部分说明即可。以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

另外需要说明的是：本申请中术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

当然上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于板卡芯片的散热装置，其特征在于，所述散热装置连接于芯片与散热器之间；

所述装置包括弹性散热管机构，所述弹性散热管机构包括U型散热管，所述U型散热管的开口两端分别与所述芯片、所述散热器连接；

所述U型散热管包括：弧形管、分别连接于所述弧形管开口两端的第一延伸部与第二延伸部，所述第一延伸部与第二延伸部分别沿所述弧形管的开口端部延伸，且所述第一延伸部与所述第二延伸部分别向所述弧形管所在平面的两侧延伸；

所述装置还包括导热块；所述导热块连接于所述芯片与所述第一延伸部之间；

所述U型散热管有两个，所述导热块的两端分别与两个所述U型散热管的第一延伸部连接，且两个所述U型散热管的第二延伸部分布于所述导热块的两侧；所述第一延伸部与所述导热块焊接连接或辊压连接。

2.根据权利要求1所述的用于板卡芯片的散热装置，其特征在于，所述装置还包括导热界面材料层；所述导热界面材料层设置于所述导热块与所述芯片之间。

3.根据权利要求2所述的用于板卡芯片的散热装置，其特征在于，所述导热块面向所述导热界面材料层一面的面积、所述导热界面材料层与所述芯片的接触面的面积均大于或等于所述芯片面向所述导热界面材料层一面的面积。

4.根据权利要求1所述的用于板卡芯片的散热装置，其特征在于，所述第一延伸部与所述第二延伸部在垂直于所述弧形管所在平面方向形成的夹角小于90°。

5.根据权利要求1所述的用于板卡芯片的散热装置，其特征在于，所述弧形管、所述第一延伸部以及所述第二延伸部一体成型，且所述弧形管、所述第一延伸部以及所述第二延伸部的横截面均匀。

6.一种用于板卡芯片的散热装置使用方法，其特征在于，使用如权利要求1-5任意一项所述的散热装置，所述方法包括：

基于板卡芯片的相关公差参数选取目标散热装置；

将安装有所述板卡芯片的板卡安装于机箱底座；

将所述目标散热装置置于所述板卡芯片上并将散热器置于所述目标散热装置上，使所述目标散热装置的两端分别与所述板卡芯片和所述散热器抵接；

用紧固件将所述散热器的端部固定到所述机箱底座上。

7.根据权利要求6所述的使用方法，其特征在于，所述基于板卡芯片的相关公差参数选取目标散热装置包括：

基于板卡芯片的装配公差参数和制造公差参数确定弹性散热管的等效劲度系数；

基于所述弹性散热管的等效劲度系数确定所述弹性散热管的弯曲半径、折弯角和横截面积；

基于所述弹性散热管的弯曲半径、折弯角和横截面积选取目标散热装置。