CN114899160A - 一种3d均温板及具有其的散热器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种3D均温板及具有其的散热器，所述3D均温板包括：由上盖和下盖结合而成的均温部，以及设置于均温部内腔的毛细组件和工质。所述下盖包括第一腔体，所述第一腔体内设有所述毛细结构，所述毛细结构包括吸液芯，所述吸液芯为铜粉颗粒烧结而成。所述3D均温板减小了散热器的整体热阻，减小散热器的整体温差，增大散热器所能解的最大功耗。

Description

一种3D均温板及具有其的散热器

技术领域

本发明涉及热交换装置技术领域，尤其是指一种3D均温板及具有其的散热器。

背景技术

现在科技迅猛发展，芯片集成度越来越高，产品功耗也越来越大，这就导致芯片的散热问题越发严重，在pc和sv领域，原有散热器多是利用Cu、Al或不锈钢自身或配合热管将芯片的温度传到至散热器各处，热阻较大，这导致散热器整体温差较大，无法最大程度的发挥散热器的散热效果，对于芯片功耗的不断增高，其利用风冷对芯片进行散热的上限越发显得局促。

在随着电子组件的运算速度不断提升，其所产生的热量也越来越高，为了有效地解决高发热量的问题，业界已将具有良好导热特性的均温板(Vapor Chamber)，提供给电子组件来进行导热的使用，但是现有的均温板不论是导热和薄型化需求等皆存在着改善的空间。

现有技术中，实用新型名称为：一种带有相变及热辐射散热器的LED发光模块(公开号：CN203431783U)，其利用U型均温板进行传热，但均温板构造简单利用沟槽充当毛细，导致液体回流能力严重受限，极易造成干烧，只能用在功耗较小的芯片上，不利于大功耗时代的使用和推广。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种3D均温板及具有其的散热器，可以减小散热器的整体热阻，可以减小散热器的整体温差，可以增大散热器所能解的最大功耗。

为实现上述目的，本申请提出第一技术方案：

一种3D均温板，所述3D均温板包括：

由上盖和下盖结合而成的均温部，以及设置于均温部内腔的毛细组件和工质。

所述下盖包括第一腔体，所述第一腔体内设有所述毛细结构，所述毛细结构包括吸液芯，所述吸液芯为铜粉颗粒烧结而成。

所述上盖包括第二腔体，所述第二腔体底部设有沟槽和柱体，所述柱体包括铜粉柱体，所述铜粉柱体为铜粉颗粒烧结而成，当上盖和下盖结合时，所述铜粉柱体被配置为勾连所述毛细组件和所述沟槽。

在本发明的一个实施例中，所述毛细结构还包括铜网；

所述第一腔体底部设有加强筋，所述加强筋将所述第一腔体分为上腔体和下腔体，所述上腔体用于设置所述铜网、所述下腔体用于设置所述吸液芯。

在本发明的一个实施例中，所述铜网比所述上腔体的深度高0.01～0.02mm。

在本发明的一个实施例中，所述吸液芯和所述下腔体的深度相同。

在本发明的一个实施例中，所述柱体还包括支撑柱体，所述上盖和所述下盖结合时，所述支撑柱体用于支撑所述上盖。

在本发明的一个实施例中，所述沟槽间隔开设于所述第二腔体底部。

在本发明的一个实施例中，所述支撑柱体设于所述沟槽之间的凸起处，所述铜粉柱体设于所述沟槽的开口处。

为实现上述目的，本申请还提出第二技术方案：

一种散热器，所述散热器安装有上述的3D均温板。

在本发明的一个实施例中，所述散热器包括底座和鳍片组，所述底座用于固定鳍片组，所述鳍片组包括若干间隔设置于所述底座上的鳍片。

所述3D均温板一侧连接于所述底座，所述3D均温板另一侧连接于所述鳍片组。

在本发明的一个实施例中，所述底座开设有与所述3D均温板配合的凹槽。

所述鳍片开设与所述3D均温板配合的条形孔，且所述条形孔外缘在所述鳍片侧壁设有凸台，使得所述鳍片与所述3D均温板充分接触。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

本发明所述的一种3D均温板及具有其的散热器，减小散热器的整体热阻、减小散热器的整体温差、增大散热器所能解的最大功耗，同时散热器通过3D均温板插接设置在散热器上安装，组装方便。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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它的附图。

图1是本发明3D均温板的爆炸图；

图2是本发明的上盖结构图；

图3是本发明的上盖的局部放大图；

图4是本发明的吸液芯结构图；

图5是本发明的铜网结构图；

图6是本发明的下盖结构图；

图7是本发明的散热器的第一视角三维图；

图8是本发明的散热器第二视角三维图；

图9是本发明散热器鳍片的结构图。

说明书附图标记说明：

10、散热器；

11、鳍片组；111、鳍片；112、条形孔；113、凸台；12、底座；

20、3D均温板；

21、上盖、211、柱体；2111、支撑柱体；2112、铜粉柱体；212、沟槽；22、吸液芯、23、铜网；24、下盖；241、加强筋。

具体实施方式

为使本发明的目的、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，所描述的实施例仅仅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它实施例，都属于本发明保护的范围。

如背景技术所述，常见的均温板大多采用矩形或者多边形的板状结构，本申请提供一种3D均温板，3D均温板在使用时可以配合安装于散热器中，所述3D均温板可以为闭合的环形、矩形，也可以是半闭合的U形、V形等，不同的形状根据实际工作环境通过对3D均温板进行折弯形成满足不同需求的形状，本实施例优选地选择U形均温板进行描述。

实施例一：

参照图1-图7所示，本实施例的一种3D均温板，所述3D均温板20采用铜或铝等导热性良好的金属或非金属，所述3D均温板20包括：由上盖21和下盖24结合而成的均温部，以及设置于均温部内腔的毛细组件和工质。进一步地，上盖21和下盖24结合之后，通过钎焊或激光焊进行密封，折弯得到所需形状，注入纯水等工质，抽真空并密封。

在其中一个实施方式中，所述上盖21和下盖24也可以是预先成型为预定形状，通过钎焊或激光焊进行密封，然后再注入工质以及抽真空并密封处理。

如图2所示，所述上盖21包括第二腔体，所述第二腔体底部设有沟槽212和柱体211，所述柱体211包括支撑柱体2111和铜粉柱体2112，当上盖和下盖结合时，所述支撑柱体2111用于支撑所述上盖21，所述铜粉柱体2112被配置为勾连所述毛细组件和所述沟槽212。如图7所示，所述下盖24包括第一腔体，所述第一腔体内设有所述毛细结构，所述毛细结构包括吸液芯22和铜网23。所述第一腔体底部设有加强筋241，所述加强筋241将所述第一腔体分为两层，第一腔体的两层分别包括上腔体和下腔体，所述下腔体为第一腔体连接加强筋241的空间，所述上腔体为加强筋241的上部空间，所述上腔体用于设置所述铜网23、所述下腔体用于设置所述吸液芯22，所述吸液芯22和铜网23用以增强3D均温板20的毛细力和工质的传输能力。

在其中一个实施方式中，如图3所示，所述沟槽212间隔开设于所述第二腔体底部，所述支撑柱体2111设于所述沟槽212之间的凸起处，所述铜粉柱体2112设于所述沟槽212的开口处。

进一步地，第二腔体底部用激光加工出所述沟槽212，沟槽212内部为微纳米结构，有较强毛细力，且沟槽212上使用铜粉烧结出的铜粉柱体2112，用以勾连下盖24毛细结构和上盖21的沟槽212，防止上盖21的第二腔体积水，上盖21中第二腔体的折弯处也设有加强筋，确保折弯时第二腔体不变形。

在其中一个实施方式中，所述铜网23厚度比所述上腔体的深度高0.01～0.02mm。

在其中一个实施方式中，如图4所示，所述吸液芯为铜粉颗粒烧结而成，具体地，铜粉颗粒大小为10～20um和60～80um的两种铜粉颗粒，两种铜粉颗粒按照一定比配合烧结，烧结温度为900～1000℃，使用石墨模具烧结在所述下腔体内，所述吸液芯22厚度和所述下腔体的深度相同。

在其中一个实施方式中，所述铜粉柱体2112为铜粉颗粒烧结而成，具体地，铜粉颗粒大小为10～20um和60～80um的两种铜粉颗粒，两种铜粉颗粒按照一定比例配合烧结，烧结温度为900～1000℃，使用石墨模具烧结在上盖21的第二腔体底部,其高度和第二腔体底部深度一致。

进一步地，所述铜粉颗粒烧结是由采用雾化法制造的球状粉末，经过高温烧结制成，在制造过程中球状粉末未受外力作用，烧结温度亦严格控制在一定范围内，因此球状粉末仍保持圆球状，颗粒之间形成孔隙，其孔隙度和孔隙间的尺度可以进行选择。本实施例中，铜粉颗粒烧结的吸液芯具有间隙率高，孔隙均匀而光滑，初始阻力小，使用寿命长，特别适用于流体分布、均匀化处理等均匀性要求较高的场合。

实施例二：

参照图7-图8所示，一种散热器10，所述散热器10安装有如上述的3D均温板20。

所述散热器10包括底座12和鳍片组11，所述底座12用于固定鳍片组11，所述鳍片组11包括若干间隔设置于所述底座12上的鳍片111。

所述3D均温板20一侧连接于所述底座12，所述3D均温板20另一侧连接于所述鳍片组11。

具体地，所述底座12开设有与所述3D均温板20配合的凹槽。所述鳍片111开设与所述3D均温板20配合的条形孔112，且所述条形孔112外缘在所述鳍片111侧壁设有凸台113，进一步地，所述鳍片111的条形孔112的内轮廓与所述3D均温板20的外轮廓形状、尺寸一致，使得所述鳍片111与所述3D均温板20充分接触，进一步地，3D均温板20安装于散热器10时，3D均温板20两侧分别插接到凹槽和条形孔112中，并通过散热膏填充配合间隙，降低热阻。所述导热膏为为膏状液态，有一定的黏稠度，没有明显的颗粒感，可以有效的填充各种缝隙。

在其中一个实施方式中，所述散热膏还可以被替换为导热胶，其具有会固化，具有粘接性能，粘接强度高，固化后呈弹性体，抗冲击、抗震动；固化物具有良好的导热、散热功能；具有优异的耐高低温性能和电气性能。

在其中一个实施方式中，散热器10通过底座12直接安装于发热源(如芯片)处，底座12采用铜或铝等导热性良好的金属或非金属，使得底座12具有良好的导热效应，其中，底座12通过与所述发热源(如芯片)直接贴合设置，且底座12和底座12上的均温板20在和发热源(如芯片)贴合的接触面均打磨光滑，使得且底座12和底座12上的均温板20与发热源(如芯片)贴合充分，使得发热源(如芯片)的热量通过底座12和均温板20直接进行传导，降低了热阻。

进一步地，散热器10和发热源(如芯片)的连接通过底座12和对应的连接件固定设置，如通过螺钉连接，底座12设有连接孔，底座12通过螺钉将散热器10固定于待安装位置。

进一步地，散热器10和发热源(如芯片)的连接还可以通过底座12卡接，如通过卡扣装置，将底座12卡扣并卡紧在待安装位置。

在其中一个实施方式中，如图9所示，鳍片111采用铜或铝等导热性良好的金属或非金属，且其上下两端均冲压成带有扣合功能的L型凸台，鳍片111之间可以扣合成一个整体的鳍片组11，便于鳍片组11通过回流焊、钎焊等方式固定设置在底座12上。

在其中一个实施方式中，鳍片111还可以采用圆柱型鳍片，鳍片111设置为圆柱型鳍片，在圆柱型鳍片周围，因为流体的阻力较小，流体容易流动，也因此容易带走在圆柱的能量，加强了对流的效果，因此在相同面积的鳍片组11里，圆柱型鳍片具有更好的热传效果。

进一步地，为了使得3D均温板20插入所述圆柱型鳍片，圆柱型鳍片顶端可以设置用于将圆柱型鳍片固定的网格，所述3D均温板20插入所述圆柱型鳍片时，位于3D均温板20下方的圆柱型鳍片固定于底座12，位于3D均温板20上方的圆柱型鳍片通过网格固定于鳍片组11顶部，也就是说，网格连接于未被3D均温板20穿过的圆柱型鳍片和被3D均温板20穿过的圆柱型鳍片顶部，通过网格将位于3D均温板20上方的圆柱型鳍片和未被3D均温板20穿过的圆柱型鳍片的顶端进行固定，使得位于3D均温板20上方的圆柱型鳍片在3D均温板20未安装时保持在固定位置，减少安装难度。

实施例三：

参照图7-图9所示，一种散热器10，所述散热器10安装有如上述的3D均温板20。所述3D均温板20包括均温部，其中均温部包括受热部和散热部，受热部设置于散热器10的底座12的凹槽内，所述受热部通过散热器10的底座12安装于发热源(如芯片)的发热处，所述散热部通过插接于散热器10的鳍片组11中，且与鳍片组11充分接触，便于提高热量散失效率。

进一步地，所述均温部内腔设有毛细组件和工质，且所述均温部内腔抽真空并密封，使得工质在均温部内腔处于负压。

均温部的工作原理是封闭空间内形成负压，内部工质在负压状态下沸点降低，在受热部(汽化段)，液态工质吸收热量进入汽化过程转化为气态；在散热部(冷凝段)，气态工质降温转为液态工质之后循环到受热部，再次吸收热量还原成气态工质。这个过程周而复始，通过工质在均温部内腔受热发生形态变换，将热量通过受热部传递到散热部，使得均温部形成高效导热体。

在其中一个实施方式中，针对不同的温度环境，采取可以采取不同的工质，如工作温为-45℃～120℃，工质可以采用甲醇；如工作温为5℃～230℃，工质可以采用纯水；如工作温为150～350，工质可以采用导热姆A；如工作温为400～800，工质可以采用钾；如工作温为500～900，工质可以采用钠；如工作温为900～1500，工质可以采用锂。

进一步地，针对不同的温度环境，散热器10和3D均温板20也可以针对性地采用不同材质，如铜、镍、不锈钢、碳钢等。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其它等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种3D均温板，其特征在于，所述3D均温板包括：

由上盖和下盖结合而成的均温部，以及设置于均温部内腔的毛细组件和工质；

所述下盖包括第一腔体，所述第一腔体内设有所述毛细结构，所述毛细结构包括吸液芯，所述吸液芯为铜粉颗粒烧结而成；

所述上盖包括第二腔体，所述第二腔体底部设有沟槽和柱体，所述柱体包括铜粉柱体，所述铜粉柱体为铜粉颗粒烧结而成，当上盖和下盖结合时，所述铜粉柱体被配置为勾连所述毛细组件和所述沟槽。

2.根据权利要求1所述的3D均温板，其特征在于：

所述毛细结构还包括铜网；

所述第一腔体底部设有加强筋，所述加强筋将所述第一腔体分为上腔体和下腔体，所述上腔体用于设置所述铜网、所述下腔体用于设置所述吸液芯。

3.根据权利要求2所述的3D均温板，其特征在于：所述铜网比所述上腔体的深度高0.01～0.02mm。

4.根据权利要求2所述的3D均温板，其特征在于：所述吸液芯和所述下腔体的深度相同。

5.根据权利要求1所述的3D均温板，其特征在于：所述柱体还包括支撑柱体，所述上盖和所述下盖结合时，所述支撑柱体用于支撑所述上盖。

6.根据权利要求1所述的3D均温板，其特征在于：所述沟槽间隔开设于所述第二腔体底部。

7.根据权利要求5所述的3D均温板，其特征在于：所述支撑柱体设于所述沟槽之间的凸起处，所述铜粉柱体设于所述沟槽的开口处。

8.一种散热器，其特征在于：所述散热器安装有如权利要求1～7中任意一项所述的3D均温板。

9.根据权利要求8所述的散热器，其特征在于：

所述散热器包括底座和鳍片组，所述底座用于固定鳍片组，所述鳍片组包括若干间隔设置于所述底座上的鳍片；

所述3D均温板一侧连接于所述底座，所述3D均温板另一侧连接于所述鳍片组。

10.根据权利要求9所述的散热器，其特征在于：

所述底座开设有与所述3D均温板配合的凹槽；

所述鳍片开设与所述3D均温板配合的条形孔，且所述条形孔外缘在所述鳍片侧壁设有凸台，使得所述鳍片与所述3D均温板充分接触。

Images