CN115581054B - 一种自适应调节散热的散热器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及散热技术领域，特别是涉及一种自适应调节散热的散热器，散热器包括散热本体、至少一个散热弯折部和热管，热管的加热端贴合第一热源，冷凝端伸入散热弯折部进行散热；热管包括记忆金属；散热器具有第一状态和第二状态，位于散热本体和散热弯折部连接处的记忆金属在温度大于等于温度阈值时，记忆金属驱动热管弯曲切换至第二状态，在温度小于温度阈值时，记忆金属驱动热管恢复至第一状态，温度阈值小于第一热源的温度警戒值且大于环境温度；在第一状态和第二状态时，第一散热翅片和第二散热翅片的延伸方向平行，第二状态下两者互不遮挡。由于第二状态下能够分别通过风快速带走热量，打破了温度级联效应；且可根据需求调整散热器的状态。

Description

一种自适应调节散热的散热器

技术领域

本发明涉及散热技术领域，特别是涉及一种自适应调节散热的散热器。

背景技术

随着芯片功耗的越来越大，芯片在工作时产生的热量也越来越多。如果要将芯片的结温维持在正常范围内，则需要采取一定的散热措施使热量迅速传递出去，进而保证芯片正常工作。

芯片散热的通常做法是芯片将热量通过热管传递给散热片，由散热片将热量传递到环境中，一般情况下为了增大散热的表面积，会将散热片做成一条条翅片，增加与空气的接触面积，有利于传导热量。一般情况下，在设计散热器时会将热管的冷凝端靠近进风口，而第一热源又远离冷凝段，这样冷凝端在空气流动最快的位置且冷凝端之前没有热源，因此有助于冷凝端迅速降低热管的温度。但是由于温度级联效应的存在，流动的空气将冷凝段的热量向后传递，进而会使热源所处位置的热量堆积，造成整体温度不均衡；并且目前散热器一旦设计成型之后，散热器的最大散热能力是固定不变的，无法根据需求调整散热能力。

发明内容

针对上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种自适应调节散热的散热器，其特征在于，所述散热器包括散热本体、至少一个散热弯折部和热管，散热本体包括第一散热翅片和第一基板，第一基板具有通向第一热源方向的热管凹槽；热管连接散热本体和散热弯折部，热管包括加热端和冷凝端，加热端穿过热管凹槽贴合第一热源，冷凝端伸入散热弯折部进行散热；散热弯折部包括第二散热翅片；其中，热管包括记忆金属；散热器具有第一状态和第二状态，位于散热本体和散热弯折部连接处的记忆金属在温度大于等于温度阈值时，记忆金属驱动热管弯曲切换至第二状态，在温度小于温度阈值时，记忆金属驱动热管恢复至第一状态；其中温度阈值小于第一热源的温度警戒值且大于环境温度；在第一状态时，第一散热翅片和第二散热翅片的延伸方向平行，且第一散热翅片和第二散热翅片在进风方向上前后互相遮挡；在第二状态时，第一散热翅片和第二散热翅片的延伸方向平行，且第一散热翅片和第二散热翅片在进风方向上互不遮挡。

本发明与现有技术相比具有明显的有益效果，借由上述技术方案，本发明提供的散热器可达到相当的技术进步性及实用性，并具有产业上的广泛利用价值，其至少具有以下有益效果：

本发明提供了一种自适应调节散热的散热器，在散热本体和散热弯折部连接处采用记忆金属，在温度大于等于温度阈值时，记忆金属驱动热管弯曲切换至第二状态，在温度小于温度阈值时，记忆金属驱动热管恢复至第一状态，进而实现根据热管温度自动切换工作状态的目的，在温度较高时自动切换至第二状态，以增强散热器的散热能力。且在第二状态下散热本体和散热弯折部两者在进风方向上互不遮挡，使加热部分和散热部分分离，使两者散热能力相比较传统的方式更加均匀，打破了温度级联效应；同时用户可根据需求调整散热器的状态。

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他的附图。

图1为本发明实施例提供的散热器在第一状态下的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的散热器在第二状态下的结构示意图；

图3为散热本体和散热弯折部连接处的局部结构示意图；

图4为图1中散热本体的侧视示意图；

图5为散热弯折部中第二散热翅片的局部结构示意图；

图6为热管中支撑件局部结构示意图。

具体实施方式

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，本领域技术人员在没有作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。

实施例一

请参阅图1和图2，其示出了一种散热器，该散热器包括散热本体100、至少一个散热弯折部200和热管300，散热本体100包括第一散热翅片110和第一基板120，第一基板120具有通向第一热源400方向的热管凹槽；热管300包括加热端310、柔性端320和冷凝端330，加热端310穿过热管凹槽贴合第一热源400，柔性端320连接散热本体100和散热弯折部200，冷凝端330伸入散热弯折部200进行散热。其中，散热弯折部200包括第二散热翅片210。散热器具有第一状态和第二状态，图1示出了散热器处于第一状态的示意图，图2示出了散热器处于第二状态的示意图，图1和图2中的箭头所指的方向为进风方向。在第一状态时，第一散热翅片110和第二散热翅片210的延伸方向平行，且第一散热翅片110和第二散热翅片210在进风方向上前后互相遮挡；在第二状态时，第一散热翅片110和第二散热翅片210的延伸方向平行，且第一散热翅片110和第二散热翅片210在进风方向上互不遮挡；在外力作用下，散热弯折部200带动柔性端320弯折，由第一状态切换为第二状态。

可以理解的是，散热器的结构中并不包括热源，热源是散热器散热的对象。

具体的，第一基板为具有导热性能的基板。可选的，基板的材质为铝。请参阅图4，第一散热翅片110垂直设于第一基板120上，第一散热翅片为具有导热性能的翅片。可选的，第一散热翅片的材质也可以为铝。可选的，第一基板120和第一散热翅片110可以为一体成型的结构。

具体的，热管300中贴合第一热源400的一端为加热端310，远离第一热源400的一端为冷凝端330，中间用于连接加热端310和冷凝端330且可弯折的部分为柔性端320。具体的，柔性端320不具有回弹性能且具有一定的硬度，在外力作用下，可弯折并保持在一定的角度不变。可选的，柔性端320为波纹管，或者为内部采用弹簧支撑的氟橡胶管。可选的，波纹管的材质为铜或者铜合金。可以理解的是，第一基板120上设置的热管凹槽与第一散热翅片110位于第一基板120两个不同的侧面，这两个侧面相对设置。

进一步，加热端310靠近第一热源400的一侧为平面，该平面的高度大于等于凹槽。高度大于等于凹糟能够保证加热端能够与第一热源贴合，加热端的一侧为平面能够增大加热端与第一热源之间的接触面积，使加热端传递更多的热量。

可选的，第一热源400为芯片。可选的，芯片为CPU处理器、GPU处理器、AI处理器等。

作为一个优选实施例，请再次参阅图1和图2，散热器包括两个散热弯折部，分别为第一散热弯折部200和第二散热弯折部500，且第一散热弯折部200和第二散热弯折部500的弯折方向不同。优选的，第一散热弯折部和第二散热弯折部的弯折方向镜像对称。

需要说明的是，在第一热源400与加热端310之间还可以具有导热胶。

具体的，第二散热翅片包括多个平行的翅片，翅片之间通过卡扣连接件进行连接。

通过热管300连接散热器的散热本体100和散热弯折部200，由热管连接的两部分打破了温度级联效应。传统的设计一般会将热管的冷凝端靠近进风口，而第一热源又远离冷凝端，因此当散热器为一个整体时，由于温度级联效应的存在，靠近进风口的散热翅片的温度会传递给远离进风口的散热翅片，进而导致远离进风口的散热翅片的温度随着时间的流逝越来越高，也即第一热源的温度会越来越高，但是由于本实施例所提供的散热器通过热管连接有至少一个散热折弯部，使散热器分为两部分，进而使加热部分和散热部分分离，在第二状态下能够分别通过进风口的进风快速的带走热量，打破了温度级联效应。

作为一个优选实施例，冷凝端330穿过所有第二散热翅片210进行散热，热管的冷凝端穿过所有第二散热翅片能够使热管的热量传递给每个翅片，以提高散热器的散热能力。需要说明的是，请参阅图3，热管的加热端310沿第一基板120的散热凹槽延伸，在散热本体的端部通过柔性端320从第一基板120伸出并沿散热弯折部的第二散热翅片210伸入一段距离之后，再垂直或者呈现一定角度的穿过第二散热翅片210上的通孔。伸入一段距离能够使热量更加均匀的传递到每个第二散热翅片。

作为一个优选实施例，请参阅图5，第二散热翅片210具有供热管300穿过的通孔，通孔的边缘具有与热管300贴合的弯折结构211，弯折结构211增加了与冷凝端的接触面积，能够使冷凝端的热量通过弯折结构传递给散热翅片，提高散热器的散热能力。

作为一个优选实施例，请再次参阅图1，散热弯折部200设于散热本体100上靠近进风口的一端，图中箭头表示进风方向。请再次参阅图2，在散热器处于第二状态时，第一散热翅片110和第二散热翅片210在进风方向上互不遮挡，也即具有第一散热翅片的散热本体100与具有第二散热翅片的散热弯折部200之间互不遮挡，散热弯折部200越靠近进风口一端，散热能力越强。

作为一个优选实施例，请再次参阅图1和图2，第一散热翅片110和第二散热翅片210的延伸方向与进风口的风向平行，风的阻力减少，能够更好的将热量从散热翅片的表面传递到环境中。图中箭头的方向为进风口的进风方向。

作为一个优选实施例，散热弯折部200具有第二基板且在第二基板上设有凹槽，第二散热翅片垂直设于第二基板上，冷凝端通过凹槽伸入第二基板中。通过第二基板将热量传递给第二散热翅片进行散热。

作为一个优选实施例，第二基板中具有通向第二热源的热管凹槽，且第二热源的热阻值小于第一热源的热阻值。由于第二热源的热阻值小于第一热源，将第一热源的热量通过第二热源的散热空间进行散热，保证第一热源和第二热源均能够快速散热正常工作，在不增加散热器面积的情况下，达到均衡整版的散热能力的目的。

具体的，在热管中具有用于散热的毛细结构。可选的，毛细结构为丝网、仿生叶脉结构等。

作为一个优选实施例，柔性端中的毛细结构为丝网。丝网结构不会因柔性端的弯折遭到破坏，若采用铜粉烧结结构，在柔性端弯折时会导致铜粉烧结结构裂开。

作为一个优选实施例，热管的内壁上设有沿热管轴向延伸的多条沟槽，且在热管的内部填充有丝网。沟槽和丝网的配合能够进一步增加散热能力。

作为一个优选实施例，在加热端和冷凝端中采用铜粉烧结结构且在柔性端中采用丝网结构，丝网结构在热管轴向方向上的长度大于柔性端，丝网结构与铜粉烧结结构具有重叠区域，重叠区域中的铜粉粘结丝网形成一个整体的毛细结构。其中铜粉粘结丝网的获取使通过对重叠区域进行再次进行加热使重叠区域的铜粉受热熔化重新凝固进而粘结丝网，使热管中的铜粉烧结和丝网形成一个整体的毛细结构。

综上所述，本发明实施例提供了一种散热器，通过热管连接散热器的散热本体和散热弯折部，散热本体包括第一基板和第一散热翅片，散热弯折部包括第二散热翅片；热管的加热端通过第一基板中的加热凹槽贴合热源，热管的冷凝端伸入散热弯折部；在外力的作用下，散热器由第一状态切换为第二状态，在第二状态下，第一散热翅片和第二散热翅片的延伸方向平行，且两者在进风方向上互不遮挡，使加热部分和散热部分分离，在第二状态下能够分别通过进风口的进风快速的带走热量，使两者的散热能力相比较传统的方式更加均匀，打破了温度级联效应；并且用户可根据需求调整散热器的状态。

实施例一所提供的散热器的好处不仅能够打破温度级联效应，而且可以根据允许使用的空间大小在外力的作用下使散热器处于第二状态以获取最大的散热能力，达到根据空间大小灵活设置散热器的状态的目的。但是散热器切换状态需要外力驱动，使得状态切换受限，无法达到自适应调整的目的，为了解决该问题进一步提供了实施例二。

实施例二

请再次参阅图1、图2和图3，实施例二同样提供一种自适应调节散热的散热器，与实施例一不同的是，热管包括记忆金属。具体的，散热器包括散热本体100、至少一个散热弯折部200和热管300，散热本体100包括第一散热翅片110和第一基板120，第一基板120具有通向第一热源400方向的热管凹槽；热管300连接散热本体100和散热弯折部200，热管300包括加热端310和冷凝端330，加热端310穿过热管凹槽贴合第一热源400，冷凝端330伸入散热弯折部200进行散热；其中，散热弯折部200包括第二散热翅片210。其中，热管300包括记忆金属。散热器具有第一状态和第二状态，位于散热本体100和散热弯折部200连接处的记忆金属在温度大于等于温度阈值时，记忆金属驱动热管弯曲切换至第二状态，在温度小于温度阈值时，记忆金属驱动热管恢复至第一状态；其中温度阈值小于第一热源的温度警戒值且大于环境温度；在第一状态时，第一散热翅片110和第二散热翅片210的延伸方向平行，且第一散热翅片110和第二散热翅片210在进风方向上前后互相遮挡；在第二状态时，第一散热翅片110和第二散热翅片210的延伸方向平行，且第一散热翅片110和第二散热翅片210在进风方向上互不遮挡。例如，记忆金属接收的温度为T时，且T大于温度阈值T₀时，记忆金属驱动热管弯曲，带动散热弯折部弯曲至第二状态。

需要说明的是，记忆金属采用双程记忆效应的记忆金属。训练过程中，在温度大于等于温度阈值时，将位于散热本体100和散热弯折部200连接处的记忆金属置于第二状态，在温度小于温度阈值时，将位于散热本体100和散热弯折部200连接处的记忆金属置于第一状态，反复训练，从而使得记忆金属具有双程记忆。在实际应用时，温度大于等于温度阈值，记忆金属自动切换至第二状态，温度小于温度阈值时，记忆金属自动切换至第一状态。

可选的，记忆金属的材质为TiNi基形状记忆合金、铜基形状记忆合金、铁基形状记忆合金等。

作为一个优选实施例，温度阈值小于第一热源的温度警戒值的k1-k2倍且大于环境温度。可选的，第一热源为芯片。在第一热源为芯片时，温度警戒值为芯片结温，可选的，k1为75％，k2为85％。优选的，温度阈值小于芯片结温的80％且大于环境温度。例如在芯片结温为85度时，训练记忆金属的方式为：在温度大于85时，利用外力将记忆金属置于第二状态；在温度小于85度时，利用外力将记忆金属置于第一状态；反复多次训练。加热端所吸收的热源的温度在传递到位于散热本体100和散热弯折部200连接处时，温度会产生一定的损失，连接处的温度一定小于加热端的温度，也即记忆金属感知到温度为80度时，芯片的结温可能就已经达到85了，因此设定的温度阈值小于芯片的结温，同理，设定的温度阈值小于温服警戒值。

可选的，热管300整体采用记忆金属制成，或者热管由铜与记忆金属构成双层结构，或者是铜合金与记忆金属构成的双层结构，或者以记忆金属作为支撑件。

作为一个优选实施例，请参阅图6，热管300内嵌由记忆金属构成的支撑件301，支撑件301与热管300贴合，在热管300的两端与支撑件焊接连接。记忆金属作为支撑件301与热管300配合，在保证自动切换状态的情况下，能够进一步减少记忆金属的用量，减少成本。优选的，支撑件为贴合热管内壁的一段弧形结构件且轴向长度与热管长度相等。

作为一个优选实施例，位于散热本体和散热弯折部连接处的热管采用记忆金属。可选的，连接处的热管整体采用记忆金属制成，或者连接处由铜与记忆金属构成双层结构，或者以记忆金属作为支撑件。其中支撑件为与柔性端贴合，在柔性端的两端与记忆金属焊接连接。优选的，支撑件为贴合柔性端内壁的一段弧形结构件且轴向长度与柔性端相等。

综上所述，实施例二提供了一种自适应调节散热的散热器，在散热本体和散热弯折部连接处采用记忆金属，在温度大于等于温度阈值时，记忆金属驱动热管弯曲切换至第二状态，在温度小于温度阈值时，记忆金属驱动热管恢复至第一状态，进而实现根据热管温度自动切换工作状态的目的，在温度较高时自动切换至第二状态，以增强散热器的散热能力。且在第二状态下散热本体和散热弯折部两者在进风方向上互不遮挡，使加热部分和散热部分分离，使两者散热能力相比较传统的方式更加均匀，打破了温度级联效应；同时用户可根据需求调整散热器的状态。

虽然已经通过示例对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员还应理解，可以对实施例进行多种修改而不脱离本发明的范围和精神。本发明开的范围由所附权利要求来限定。

Claims (6)

1.一种自适应调节散热的散热器，其特征在于，所述散热器包括散热本体、热管和至少一个散热弯折部，散热本体包括第一散热翅片和第一基板，第一基板具有通向第一热源方向的热管凹槽；热管连接散热本体和散热弯折部，热管包括加热端和冷凝端，加热端穿过热管凹槽贴合第一热源，冷凝端伸入散热弯折部进行散热；

散热弯折部包括第二散热翅片；

其中，位于散热本体和散热弯折部连接处的热管为整体采用记忆金属制成，或者由铜与记忆金属构成双层结构，或者是铜合金与记忆金属构成的双层结构，或者以记忆金属作为支撑件；散热器具有第一状态和第二状态，位于散热本体和散热弯折部连接处的记忆金属在温度大于等于温度阈值时，记忆金属驱动热管弯曲切换至第二状态，在温度小于温度阈值时，记忆金属驱动热管恢复至第一状态；其中温度阈值小于第一热源的温度警戒值且大于环境温度；在第一状态时，第一散热翅片和第二散热翅片的延伸方向平行，且第一散热翅片和第二散热翅片在进风方向上前后互相遮挡；在第二状态时，第一散热翅片和第二散热翅片的延伸方向平行，且第一散热翅片和第二散热翅片在进风方向上互不遮挡。

2.根据权利要求1所述的散热器，其特征在于，所述第一热源为芯片，所述温度警戒值为芯片结温。

3.根据权利要求2所述的散热器，其特征在于，所述温度阈值小于芯片结温的80％且大于环境温度。

4.根据权利要求1所述的散热器，其特征在于，所述支撑件与热管贴合，在热管的两端与支撑件焊接连接。

5.根据权利要求4所述的散热器，其特征在于，所述支撑件为贴合热管内壁的一段弧形结构件且轴向长度与热管长度相等。

6.根据权利要求1所述的散热器，其特征在于，所述记忆金属采用双程记忆效应的记忆金属。

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