CN116075106A - 散热组件、车辆模块及车辆 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种散热组件、车辆模块及车辆。所述散热组件包括电路板、一个或多个芯片、散热装置及第一冷却工质，所述一个或多个芯片设于所述电路板；所述散热装置和所述电路板共同包围形成封闭空间，所述一个或多个芯片位于所述封闭空间内；所述第一冷却工质设于所述封闭空间，且浸没所述一个或多个芯片，所述第一冷却工质用于通过气液转换而将所述一个或多个芯片的热量传递至所述散热装置，且所述第一冷却工质为不导电的液体。本申请的技术方案能够在保证芯片具有良好的工作可靠性的基础上，为芯片实现良好散热，进而使应用芯片的整车具有良好的散热收益。
Description
技术领域
本申请涉及散热技术领域，尤其涉及一种散热组件、车辆模块及车辆。
背景技术
随着汽车自动化等级的不断提高，应用在汽车内部模块的芯片的功耗急剧升高，散热成为芯片算力提高的一个重要挑战，芯片能否进行良好的散热直接影响整车性能。然而现有的对芯片进行散热的散热装置的散热能力较差，易导致芯片的工作可靠性降低。
发明内容
本申请的实施例提供一种散热组件、车辆模块及车辆，能够在保证芯片具有良好的工作可靠性的基础上，为芯片实现良好散热，进而使应用芯片的整车具有良好的散热收益。
本申请第一方面，提供一种散热组件，所述散热组件包括：
电路板；
一个或多个芯片，所述芯片一个或多个设于所述电路板；
散热装置，所述散热装置和所述电路板共同包围形成封闭空间，所述一个或多个芯片位于所述封闭空间内；及
第一冷却工质，所述第一冷却工质设于所述封闭空间，且浸没所述一个或多个芯片，所述第一冷却工质用于通过气液转换而将所述一个或多个芯片的热量传递至所述散热装置，且所述第一冷却工质为不导电的液体。
其中，当芯片的数量为一个时，一个芯片位于封闭空间内且浸没在第一冷却工质中，散热装置可以为该一个芯片散热。当芯片的数量为多个时，多个芯片均位于封闭空间内且均被第一冷却工质浸没，散热装置可以为该多个芯片散热。
第一冷却工质可以是任何不导电且具有两相转换功能(即能够在受热时汽化并在遇冷后液化)的液体。示例性地，第一冷却工质可以包括惰性的氟化液、制冷剂R134a(1,1,1,2-四氟乙烷)、制冷剂R245fa(1,1,1,3,3-五氟丙烷)、制冷剂R1234ze(1,1,1,3-四氟丙烯)、制冷剂R1233zd(1-氯-3,3,3-三氟丙烯)等中一种或多种的组合。
可以理解的是，在芯片的工作过程中，芯片作为发热器件会产生大量的热量，从而在散热组件的相应位置处形成热点。热点的温度较高，如不及时将热点产生的热量有效散发，会直接影响散热组件的工作性能。例如若局部过热会使散热组件失效。也即为，散热组件的热量平衡情况会直接影响散热组件的工作性能。
基于此，通过使电路板和散热装置共同围设出封闭空间，并将第一冷却工质置于封闭空间内，能够因封闭空间良好的密闭性能，而为第一冷却工质提供具有较佳密封性的容置区域，有利于减少第一冷却工质逸散到外部环境的可能性。另外，芯片被第一冷却工质浸没，使得芯片全方位被第一冷却工质包裹，能够有效将芯片与空气隔绝开来。
此设置下，第一冷却工质能够与芯片具有较大的接触面积，从而在芯片工作发热时，第一冷却工质可以及时携带上芯片的热量，并因其自身所具有的两相转换性能而在受热后汽化，汽化后所形成的蒸汽在遇到散热装置后遇冷凝结，冷却变为液体而迅速回流，循环往复实现芯片与散热装置之间的热量的传递。
由此，能够通过第一冷却工质“蒸发-冷凝-...-蒸发”的不断的气液转换而将芯片的热量迅速传递至散热装置，并通过散热装置向外散发。一方面，能够因第一冷却工质浸没芯片的设置而使芯片的表面温度更为一致，不仅能够充分保证芯片的均温性，显著提高芯片与散热装置之间的热传递效率，更有利于提升散热组件整体的散热性能。另一方面，第一冷却工质能够提供良好的缓冲作用，有效避免芯片与散热装置之间因直接接触而导致受碰撞损坏的问题发生，有利于延长散热组件的工作寿命，散热组件整体的工作可靠性佳。
一种可能的实施方式中，所述散热装置包括散热基板和围框，所述围框连接至所述散热基板，且位于所述散热基板和所述电路板之间，所述围框包围所述一个或多个芯片，所述第一冷却工质与所述散热基板之间的间隙区域形成所述第一冷却工质的蒸汽通道。
也即为，围框连接在散热基板和电路板之间，散热基板、围框和电路板配合形成封闭空间。
可以理解的是，在第一冷却工质与散热基板之间预留出蒸汽通道，能够使第一冷却工质的液面与散热基板之间形成一定的高度差，高度差有利于实现第一冷却工质的两相变换，能够促使第一冷却工质在受热时蒸发而向上流动，并在遇冷后凝结而向下回流，循环往复实现第一冷却工质的气液转换，其中，向上流动即向散热基板的方向流动，向下回流即向电路板的方向流动。
一种可能的实施方式中，所述散热装置还包括挡墙和密封垫，所述挡墙环绕设置在所述电路板上，且包围所述一个或多个芯片，所述密封垫夹设于所述围框和所述挡墙之间。
也即为，散热基板、围框、密封垫、挡墙和电路板配合形成封闭空间。
其中，当芯片的数量为一个时，挡墙包围一个芯片所在的区域。当芯片的数量为多个时，挡墙包围多个芯片所在的区域。也即为，无论芯片的数量多寡，挡墙均位于芯片外围并将芯片包饶设置。
通过设置挡墙，可以令挡墙将芯片所在区域围设起来，能够有效将芯片所在区域和其他器件所在区域区别开来，从而使芯片所在区域和其他器件所在区域能够彼此独立而不会相互影响，有利于根据芯片的布局区域而有针对性的对芯片进行导热和散热布局，可靠性佳。
示例性地，挡墙的材质可以为金属材质，金属材质不仅强度较高，同时还具有一定的电磁屏蔽作用，能够有效避免信号干扰，有利于保证芯片信号传输的精度，提高芯片工作时的稳定性，从而将芯片工作时出现异常的可能性降低到最小。
需说明的是，挡墙的高度可以根据实际情况进行选取，本申请的实施例对此不做严格限制。例如，挡墙的高度可以与芯片的高度相同，其中，高度为垂直于电路板方向上的尺寸。或者，挡墙的高度可以大于芯片的高度，其中，高度为垂直于电路板方向上的尺寸。
围框与挡墙对应设置，从而使围框与挡墙配合形成封闭空间。也即为，通过设置围框，可以在散热基板的板面上圈设出与围框占用电路板板面区域所相当的区域，进而当围框和挡墙相互连接时，能够因围框和挡墙均位于散热基板和电路板之间，而在散热基板和电路板之间配合围设出封闭空间。
应当理解，由于挡墙呈包围芯片的结构形态，故而与挡墙连接的围框也呈包围芯片的结构形态。其中，当芯片的数量为一个时，围框包围一个芯片所在的区域。当芯片的数量为多个时，围框包围多个芯片所在的区域。也即为，无论芯片的数量多寡，围框均位于芯片外围并将芯片包饶设置。
需说明的是，围框的高度可以根据实际情况进行选取，仅需使围框和挡墙的高度总和能够小于或等于散热基板与电路板之间的距离即可，本申请的实施例对此不做严格限制。例如，当密封垫连接在围框远离散热基板的一端的端面和挡墙远离电路板的一端的端面之间时，围框、密封垫和挡墙的高度总和共同构成散热基板和电路板之间的距离。当在围框远离散热基板的一端的端面或挡墙远离电路板的一端的端面设置容置槽时，密封垫可位于容置槽内部，围框和挡墙的高度总和共同构成散热基板和电路板之间的距离。
可以理解的是，通过在围框和挡墙之间设置密封垫，一方面，能够因密封垫所具有的弹性，而可以提供良好的缓冲作用，使得密封垫在受力后可通过弹性变形而抵消其自身所受的冲击力，有效避免围框和挡墙之间因直接接触而导致的刚性碰撞，规避因受振动/冲击所产生的不良影响。另一方面，能够因密封垫所具有的形变能力，而起到吸收公差以及进一步对封闭空间进行密封的作用，可靠性佳。
一种可能的实施方式中，所述围框远离所述散热基板的一端和所述挡墙远离所述电路板的一端中一个设有凸起，所述围框远离所述散热基板的一端和所述挡墙远离所述电路板的一端中另一个设有凹槽，所述密封垫连接在所述凸起与所述凹槽之间。
此设置下，在围框上加工凸起/凹槽，并在对应的挡墙上加工凹槽/凸起，能够因凹槽与凸起相互配合而使围框与挡墙的连接处呈现类似方波形状的连接路径，此方波形状的连接路径，相对于平面与平面之间的直线形状的连接路径，能够延长第一冷却工质在蒸汽形态下逸散出封闭空间的通道长度，有利于使蒸汽的逸散速度减慢，进一步保证封闭空间的密封性能。
需说明的是，凸起的数量可以为一个或多个。当凸起的数量为一个时，其可以设置在围框/挡墙的四侧中的任意一侧，而凹槽与凸起相对应故而凹槽的数量也为一个，其可以设置在挡墙/围框中与一个凸起相对应的位置。当凸起的数量为多个时，其可以间隔设置在围框/挡墙的四侧中的任意一侧、任意两侧、任意三侧或每一侧。而凹槽与凸起可以为一对一的对应关系，故而凹槽的数量也为多个，其可以设置在与多个凸起分别相对应的挡墙/围框不同位置。
一种可能的实施方式中，所述散热基板包括第一表面，所述围框设于所述第一表面，所述散热装置还包括第一翅片，所述第一翅片设于所述第一表面且位于所述封闭空间内。
示例性地，第一翅片可以包括间隔设置的多个第一齿部，相邻两个第一齿部的间隔区域能够形成用于供第一冷却工质流动的流道。
可以理解的是，在封闭空间内部设置第一翅片，并使相邻两个第一齿部的间隔区域形成流道，能够使第一冷却工质受热蒸发后的蒸汽流动至流道中，并在遇冷后凝结为液体而沿着第一齿部向下回流，有效增加第一冷却工质的蒸汽遇冷冷凝后的换热面积，能够强化第一冷却工质的换热性能，使散热装置具备优异的热传导能力。
需说明的是，以上仅为示例性的描述强化第一冷却工质蒸汽的冷凝换热的实现可能性，而强化第一冷却工质蒸汽的冷凝换热的实现可能性也不局限于上述列举的第一翅片，其还可以在第一表面上设置凸起、或在第一表面上设置凹槽、或在围框位于封闭空间内的表面上设置凸起、或在围框位于封闭空间内的表面上设置凹槽等其他实现形式，仅需满足能够强化第一冷却工质蒸汽的冷凝换热的目的即可，本申请的实施例对此不做严格限制。
一种可能的实施方式中，所述散热组件还包括补液通道和第一密封塞，所述补液通道位于所述围框的外侧且与所述封闭空间连通，所述补液通道用于向所述封闭空间内补充所述第一冷却工质，所述第一密封塞与所述补液通道可拆卸连接并密封所述补液通道。
示例性地，补液通道可以设置在围框上，或者，补液通道也可以设置在挡墙上。
需说明的是，补液通道的具体设置位置以及补液通道的形态可根据实际应用场景进行调整，仅需满足补液通道与封闭空间连通，且可供第一冷却工质在其内流动即可，本申请的实施例对此不做严格限制。
可以理解的是，由于第一冷却工质为具有气液转换功能的两相液体，其在循环往复的两相转换过程中，会随着时间的流逝而发生逸散，逸散会致使第一冷却工质的液体量减少，液面下降，进而导致第一冷却工质与芯片之间的接触不足，使得第一冷却工质的热传递效率降低，无法实现为芯片的良好导热。故而需要定期在封闭空间内补充第一冷却工质，以确保第一冷却工质能够始终浸没芯片，保证散热组件整体的使用性能不受严重影响。
由此，设置补液通道可以在散热组件的外部与封闭空间之间形成可供第一冷却工质流动的通道，从而在封闭空间内的第一冷却工质的液面下降时，可以及时向封闭空间内补充第一冷却工质，使第一冷却工质与芯片之间的换热性能不受影响，灵活性强。而设置第一密封塞并使其与补液通道远离封闭空间的一端可拆卸连接，能够在需向封闭空间内补充第一冷却工质时将之从补液通道中拆卸，而在补充完第一冷却工质后将之与补液通道密封连接，此设置下，无需借助复杂工具即可达成与补液通道的连接，操作方式简便快捷。
一种可能的实施方式中，所述散热组件还包括液位传感器，所述液位传感器位于所述补液通道内，所述液位传感器用于在所述第一冷却工质的液位小于预设液位时告警，保证第一冷却工质始终浸没芯片。其中，预设液位可以是第一冷却工质浸没芯片的临界液位。
需说明的是，以上仅为示例性的描述液位传感器的位置可能性，其还可以位于封闭空间内部，而提醒用户需向封闭空间内补充第一冷却工质的实现可能性也不局限于上述列举的液位传感器，其还可以是液位标尺等其他实现形式，仅需满足能够达到提醒用户的目的即可，本申请的实施例对此不做严格限制。
一种可能的实施方式中，所述散热组件还包括排气通道和第二密封塞，所述排气通道位于所述围框的外侧且与所述蒸汽通道连通，所述排气通道用于排出空气，所述第二密封塞与所述排气通道可拆卸连接并密封所述排气通道。
示例性地，排气通道可以设置在围框上，或者，排气通道也可以设置在挡墙上。
在一具体的应用场景中，排气通道与补液通道异侧设置。也即为，排气通道与补液通道设置在围框的不同侧。由此，向封闭空间内补充第一冷却工质和排出封闭空间内的空气的两个操作可以因排气通道与补液通道异侧设置而具有较大的操作空间，有利于使两者彼此独立而不会相互干涉。
在另一具体的应用场景中，排气通道与补液通道同侧设置。也即为，排气通道与补液通道设置在围框的同一侧。
需说明的是，排气通道的具体设置位置以及排气通道的形态可根据实际应用场景进行调整，仅需满足排气通道与蒸汽通道连通，且可供空气流动即可，本申请的实施例对此不做严格限制。
可以理解的是，在散热装置未使用的状态下，封闭空间内部可能会具有一定量的空气，空气会对第一冷却工质的两相转换过程造成一定影响。由此，设置排气通道可以在散热装置未工作前预加热芯片，使封闭空间内部的残留空气通过排气通道排出，以使第一冷却工质能够在较为清洁的环境中工作，有效将因清洁度不够而受污染的问题发生的可能性降低到最小，使第一冷却工质可以通过相变进行热量传递，换热效率高，可靠性佳。而设置第二密封塞并使其与排气通道远离封闭空间的一端可拆卸连接，能够在需排出封闭空间内的空气时将之从排气通道中拆卸，而在排出完封闭空间内的空气后将之与排气通道密封连接，此设置下，无需借助复杂工具即可达成与排气通道的连接，操作方式简便快捷。
一种可能的实施方式中，所述散热装置还包括第二冷却工质，所述散热基板内设有腔体，所述第二冷却工质设于所述腔体并能够在所述腔体内流动而为所述散热基板散热。
此设置下，第一冷却工质通过相变将芯片的热量传递至散热基板，散热基板能够通过第二冷却工质在其腔体内的流动而携带上热量，使散热基板可形成类似冷板的结构，进而通过液冷散热的方式使散热装置整体具有优异的散热性能。
示例性地，第二冷却工质可以包括水、惰性的氟化液、制冷剂R134a(1,1,1,2-四氟乙烷)、制冷剂R245fa(1,1,1,3,3-五氟丙烷)、制冷剂R1234ze(1,1,1,3-四氟丙烯)、制冷剂R1233zd(1-氯-3,3,3-三氟丙烯)等中一种或多种的组合。
一种可能的实施方式中，所述散热基板包括与所述第一表面相背设置的第二表面，所述散热装置还包括第二翅片，所述第二翅片设于所述第二表面。
示例性地，第二翅片可以包括间隔设置的多个第二齿部，相邻两个第二齿部的间隔区域能够形成用于供空气流动的风道。
可以理解的是，相邻两个第二齿部的间隔区域形成风道。也即为，冷空气能够在流动的过程中，不断的通过风道流向散热装置的外部环境，从而使风道中被加热的空气不断流向散热装置的外部环境中，并使外部环境中的冷空气不断的进入到风道中，进而能够快速的将散热基板上的热量传递至外部环境中，使得自然散热的对流换热水平提高，从而通过风冷散热的方式使散热装置整体具有优异的散热性能。
第二方面，本申请还提供一种车辆模块，所述车辆模块包括如上所述的散热组件。
需说明的是，散热组件不仅可以适用于如上所述的车辆模块，其还可以适用于任何对芯片的散热有需求的设备，如手机、平板电脑、笔记本电脑、智能手环、智能手表、等智能消费类电子设备，也可以为如城域路由器、中心路由器等电信机房类设备，也可以为如数据中心服务器、数据中心交换机等IT计算机房类设备，也可以为如MDC(Mobile DataCenter，移动数据中心)等车载类设备，其还可应用至工业机器人、轨道交通(例如地铁、高铁)或特种电源(例如舰船、飞机、车辆)等，本申请的实施例对此不做严格限制。
第三方面，本申请还提供一种车辆，所述车辆包括如上所述的车辆模块。
附图说明
图1是本申请实施例提供的车辆的结构示意图；
图2是本申请实施例提供的车辆模块的结构示意图；
图3是图2所示的车辆模块的爆炸示意图；
图4是本申请实施例提供的散热组件的一种结构示意图；
图5是图4所示的散热组件的一种爆炸示意图；
图6是本申请实施例提供的散热组件的另一种结构示意图；
图7是本申请实施例提供的散热组件的芯片的一种排布示意图；
图8是本申请实施例提供的散热组件的芯片的另一种排布示意图；
图9是图4所示A区域的密封垫的一种连接示意图；
图10是图4所示的A区域的密封垫的另一种连接示意图；
图11是图4所示的A区域的密封垫的又一种连接示意图；
图12是图4所示的A区域的密封垫的再一种连接示意图；
图13是图4所示的A区域的密封垫的第五种连接示意图；
图14是图4所示的A区域的密封垫的第六种连接示意图；
图15是图4所示的A区域的密封垫的第七种连接示意图；
图16是本申请实施例提供的散热组件的又一种结构示意图；
图17是本申请实施例提供的散热组件的再一种结构示意图；
图18是本申请实施例提供的散热组件的第五种结构示意图；
图19是本申请实施例提供的散热组件的第六种结构示意图。
具体实施方式
为了方便理解，首先对本申请的实施例所涉及的术语进行解释。
多个：是指两个或多于两个。
连接：应做广义理解，例如，A与B连接，可以是A与B直接相连，也可以是A与B通过中间媒介间接相连。
下面将结合附图，对本申请的具体实施方式进行清楚地描述。
随着汽车自动化等级的不断提高，应用在汽车内部模块的芯片的功耗急剧升高，散热成为芯片算力提高的一个重要挑战，芯片能否进行良好的散热直接影响整车性能。目前，芯片常通过金属盖(Lid)封装的工艺封装，并通过金属盖与散热器连接。由于芯片与金属盖之间会通过热界面材料(TIM，Thermal Interface Material)连接，金属盖与散热器之间也会通过热界面材料连接，这两部分的热阻总和过大，易导致芯片在功耗升高的情况下，散热性能急剧下降。
基于此，请结合参阅图1-图19，本申请的实施例提供一种散热组件100、车辆模块200和车辆300，能够在保证芯片具有良好的工作可靠性的基础上，为芯片实现良好散热，进而使应用芯片的整车具有良好的散热收益。
请结合参阅图1和图2，车辆300包括车辆模块200，通过在车辆模块200内设置具有良好散热收益的结构，不仅能够实现对于芯片的良好散热，还能够使车辆模块200自身具备良好的散热性能，进而使应用车辆模块200的车辆300具备良好的工作可靠性。
其中，车辆300可以为但不限于为纯电动车辆(Pure Electric Vehicle/BatteryElectric Vehicle，PEV/BEV)、混合动力车辆(Hybrid Electric Vehicle，HEV)、增程式电动车辆(Range Extended Electric Vehicle，REEV)、插电式混合动力车辆(Plug-inHybrid Electric Vehicle，PHEV)、新能源车辆(New Energy Vehicle)，燃油车辆等。车辆模块200可以为但不限于为自动驾驶模块、刹车系统所属模块、转向制动系统所属模块等模块。
请结合参阅图2和图3，车辆模块200包括主板210和散热组件100，散热组件100连接至主板210，以具有良好的固位稳定性。示例性地，车辆模块还可以包括连接件220，散热组件100可通过连接件220固定至主板210，其中，连接件220可以为螺钉。
需说明的是，散热组件100不仅可以适用于如上所述的车辆模块200，其还可以适用于任何对芯片的散热有需求的设备，如手机、平板电脑、笔记本电脑、智能手环、智能手表、等智能消费类电子设备，也可以为如城域路由器、中心路由器等电信机房类设备，也可以为如数据中心服务器、数据中心交换机等IT计算机房类设备，也可以为如MDC(MobileData Center，移动数据中心)等车载类设备，其还可应用至工业机器人、轨道交通(例如地铁、高铁)或特种电源(例如舰船、飞机、车辆)等，本申请的实施例对此不做严格限制。
如下将结合图2-图19对散热组件100的详细结构进行说明。
请结合参阅图4和图5，散热组件100包括电路板10、芯片20、散热装置30和第一冷却工质40。
电路板10连接至主板210，以实现电路板10与主板210之间的物理连接和电连接。示例性地，电路板10可以为带BGA(Ball Grid Arra，球栅阵列封装)形式的封装基板，并通过设于电路板10的焊球230焊接至主板210。或者，电路板10也可以为ECP(Embedded Chipsubstrate，芯片20埋入式基板)形式的封装基板，并可通过如焊接等形式而连接至主板210，本申请的实施例对于电路板10的具体实现形式以及电路板10与主板210之间的连接方式不做严格限制。
芯片20可以用于计算，信号处理等，在工作过程中产生热量，是散热组件100的热源，其设于电路板10。也即为，电路板10为芯片20的载体，可以为芯片20提供电连接、保护、支撑、散热、组装等功能。
需说明的是，芯片20的数量可以根据实际应用场景进行选取，其可以为一个或多个。当芯片20的数量为一个时，一个芯片20设于电路板10。当芯片20的数量为多个时，多个芯片20间隔设于电路板10。
散热装置30为能够对芯片20产生的热量进行传导、扩散或交换，以为芯片20进行散热的构件，其能够通过散热装置30的热辐射、自然对流或风扇的风冷散热中的多种而将热量散发至外部环境中。
具体而言，散热装置30和电路板10共同包围形成封闭空间50，并使芯片20位于封闭空间50内。第一冷却工质40设于封闭空间50，且浸没芯片20，第一冷却工质40用于通过气液转换而将芯片20的热量传递至散热装置30。
其中，当芯片20的数量为一个时，一个芯片20位于封闭空间50内且浸没在第一冷却工质40中，散热装置30可以为该一个芯片20散热。当芯片20的数量为多个时，多个芯片20均位于封闭空间50内且均被第一冷却工质40浸没，散热装置30可以为该多个芯片20散热。
第一冷却工质40可以是任何不导电且具有两相转换功能(即能够在受热时汽化并在遇冷后液化)的液体。示例性地，第一冷却工质40可以为惰性的氟化液、制冷剂R134a(1,1,1,2-四氟乙烷)、制冷剂R245fa(1,1,1,3,3-五氟丙烷)、制冷剂R1234ze(1,1,1,3-四氟丙烯)、制冷剂R1233zd(1-氯-3,3,3-三氟丙烯)中一种或多种的组合。
可以理解的是，在芯片20的工作过程中，芯片20作为发热器件会产生大量的热量，从而在散热组件100的相应位置处形成热点。热点的温度较高，如不及时将热点产生的热量有效散发，会直接影响散热组件100的工作性能。例如若局部过热会使散热组件100失效。也即为，散热组件100的热量平衡情况会直接影响散热组件100的工作性能。
基于此，通过使电路板10和散热装置30共同围设出封闭空间50，并将第一冷却工质40置于封闭空间50内，能够因封闭空间50良好的密闭性能，而为第一冷却工质40提供具有较佳密封性的容置区域，有利于减少第一冷却工质40逸散到外部环境的可能性。另外，芯片20被第一冷却工质40浸没，使得芯片20全方位被第一冷却工质40包裹，能够有效将芯片20与空气隔绝开来。
此设置下，第一冷却工质40能够与芯片20具有较大的接触面积，从而在芯片20工作发热时，第一冷却工质40可以及时携带上芯片20的热量，并因其自身所具有的两相转换性能而在受热后汽化，汽化后所形成的蒸汽在遇到散热装置30后遇冷凝结，冷却变为液体而迅速回流，循环往复实现芯片20与散热装置30之间的热量的传递。
由此，能够通过第一冷却工质40“蒸发-冷凝-...-蒸发”的不断的气液转换而将芯片20的热量迅速传递至散热装置30，并通过散热装置30向外散发。一方面，能够因第一冷却工质40浸没芯片20的设置而使芯片20的表面温度更为一致，不仅能够充分保证芯片20的均温性，显著提高芯片20与散热装置30之间的热传递效率，更有利于提升散热组件100整体的散热性能。另一方面，第一冷却工质40能够提供良好的缓冲作用，有效避免芯片20与散热装置30之间因直接接触而导致受碰撞损坏的问题发生，有利于延长散热组件100的工作寿命，散热组件100整体的工作可靠性佳。
请结合参阅图4、图5和图6，散热装置30包括散热基板31和围框32。散热基板31包括相背设置的第一表面311和第二表面312，第一表面311为散热基板31朝向电路板10的表面，第二表面312为散热基板31背向电路板10的表面。围框32呈环状且环绕设置在散热基板31的第一表面311上。
本申请的实施例中，如图6所示，散热基板31可以仅通过围框32而连接至电路板10，即围框32连接在散热基板31和电路板10之间，散热基板31、围框32和电路板10配合形成封闭空间50。或者，如图4和图5所示，散热基板31可以通过围框32和中间结构件而连接至电路板10，即散热基板31、围框32、中间结构件和电路板11配合形成封闭空间50，如下将以散热基板31、围框32、中间结构件和电路板11配合形成封闭空间50为例进行说明，但应当理解，并不以此为限。
请结合参阅图4、图5、图7-图15，散热装置30还可以包括挡墙33和密封垫34，密封垫34连接在围框32和挡墙34之间，挡墙33和密封垫34即为前文所述的中间结构件。
具体而言，挡墙33环绕设置在电路板10上并包围芯片20。也即为，挡墙33呈环状且设于芯片20的外围。其中，如图5所述，当芯片20的数量为一个时，挡墙33包围一个芯片20所在的区域。如图6所示，当芯片20的数量为多个时，挡墙33包围多个芯片20所在的区域。也即为，无论芯片20的数量多寡，挡墙33均位于芯片20外围并将芯片20包饶设置。
通过设置挡墙33，可以令挡墙33将芯片20所在区域围设起来，能够有效将芯片20所在区域和其他器件所在区域区别开来，从而使芯片20所在区域和其他器件所在区域能够彼此独立而不会相互影响，有利于根据芯片20的布局区域而有针对性的对芯片20进行导热和散热布局，可靠性佳。
示例性地，挡墙33的材质可以为金属材质，金属材质不仅强度较高，同时还具有一定的电磁屏蔽作用，能够有效避免信号干扰，有利于保证芯片20信号传输的精度，提高芯片20工作时的稳定性，从而将芯片20工作时出现异常的可能性降低到最小。
需说明的是，挡墙33的高度可以根据实际情况进行选取，本申请的实施例对此不做严格限制。例如，挡墙33的高度可以与芯片20的高度相同，其中，高度为垂直于电路板10方向上的尺寸。或者，挡墙33的高度可以大于芯片20的高度，其中，高度为垂直于电路板10方向上的尺寸。
围框32与挡墙33对应设置，从而使散热基板31、围框32、挡墙33、密封垫34和电路板10配合形成封闭空间50。也即为，通过设置围框32，可以在散热基板31的板面上圈设出与围框32占用电路板10板面区域所相当的区域，进而当围框32和挡墙33相互连接时，能够因围框32和挡墙33均位于散热基板31和电路板10之间，而在散热基板31和电路板10之间配合围设出封闭空间50。
应当理解，由于挡墙33呈包围芯片20的结构形态，故而与挡墙33连接的围框32也呈包围芯片20的结构形态。其中，当芯片20的数量为一个时，围框32包围一个芯片20所在的区域。当芯片20的数量为多个时，围框32包围多个芯片20所在的区域。也即为，无论芯片20的数量多寡，围框32均位于芯片20外围并将芯片20包饶设置。
需说明的是，围框32的高度可以根据实际情况进行选取，仅需使围框32和挡墙33的高度总和能够小于或等于散热基板31与电路板10之间的距离即可，本申请的实施例对此不做严格限制。例如，如图9所示，当密封垫34连接在围框32远离散热基板31的一端的端面和散热基板31挡墙33远离电路板10的一端的端面之间时，围框32、密封垫34和散热基板31挡墙33的高度总和共同构成散热基板31和电路板10之间的距离。如图10和图11所示，当在围框32远离散热基板31的一端的端面或散热基板31挡墙33远离电路板10的一端的端面设置容置槽38时，密封垫34可位于容置槽38内部，围框32和散热基板31挡墙33的高度总和共同构成散热基板31和电路板10之间的距离。
请结合参阅图9-图15，密封垫34夹设于围框32和挡墙33之间，也即为，密封垫34连接在围框32和挡墙33之间。可以理解的是，通过在围框32和挡墙33之间设置密封垫34，一方面，能够因密封垫34所具有的弹性，而可以提供良好的缓冲作用，使得密封垫34在受力后可通过弹性变形而抵消其自身所受的冲击力，有效避免围框32和挡墙33之间因直接接触而导致的刚性碰撞，规避因受振动/冲击所产生的不良影响。另一方面，能够因密封垫34所具有的形变能力，而起到吸收公差以及进一步对封闭空间50进行密封的作用，可靠性佳。
一种可能的实施方式中，如图12和图13所示，围框32远离散热基板31的一端设有凸起35，挡墙33远离电路板10的一端设有凹槽36，密封垫34连接在凸起35与凹槽36之间。
示例性地，如图12所示，凸起35和凹槽36之间可形成间隙37，密封垫34位于间隙37内且连接在凸起35和凹槽36之间，以阻挡第一冷却工质40逸散出封闭空间50。或者，如图13所示，可在凹槽36的底部额外设置可供密封垫34容置于其内的容置槽38，以使凸起35和凹槽36之间无缝连接。
此设置下，在围框32上加工凸起35，并在对应的挡墙33上加工凹槽36，能够因凹槽36与凸起35相互配合而使围框32与挡墙33的连接处呈现类似方波形状的连接路径，此方波形状的连接路径，相对于平面与平面之间的直线形状的连接路径，能够延长第一冷却工质40在蒸汽形态下逸散出封闭空间50的通道长度，有利于使蒸汽的逸散速度减慢，进一步保证封闭空间50的密封性能。
需说明的是，凸起35的数量可以为一个或多个。当凸起35的数量为一个时，其可以设置在围框32的四侧中的任意一侧，而凹槽36与凸起35相对应故而凹槽36的数量也为一个，其可以设置在挡墙33中与一个凸起35相对应的位置。当凸起35的数量为多个时，其可以间隔设置在围框32的四侧中的任意一侧、任意两侧、任意三侧或每一侧。而凹槽36与凸起35可以为一对一的对应关系，故而凹槽36的数量也为多个，其可以设置在于多个凸起35分别相对应挡墙33的不同位置。
另一种可能的实施方式中，如图14和图15所示，围框32远离散热基板31的一端设有凹槽36，挡墙33远离电路板10的一端设有凸起35，密封垫34连接在凸起35与凹槽36之间。
示例性地，如图14所示，凸起35和凹槽36之间可形成间隙37，密封垫34位于间隙37内且连接在凸起35和凹槽36之间，以阻挡第一冷却工质40逸散出封闭空间50。或者，如图15所示，可在凹槽36的底部额外设置可供密封垫34容置于其内的容置槽38，以使凸起35和凹槽36之间无缝连接。
此设置下，在围框32上加工凹槽36，并在对应的挡墙33上加工凸起35，能够因凹槽36与凸起35相互配合而使围框32与挡墙33的连接处呈现类似方波形状的连接路径，此方波形状的连接路径，相对于平面与平面之间的直线形状的连接路径，能够延长第一冷却工质40在蒸汽形态下逸散出封闭空间50的通道长度，有利于使蒸汽的逸散速度减慢，进一步保证封闭空间50的密封性能。
需说明的是，凹槽36的数量可以为一个或多个。当凹槽36的数量为一个时，其可以设置在围框32的四侧中的任意一侧，而凸起35与凹槽36相对应故而凹槽36的数量也为一个，其可以设置在挡墙33中与一个凹槽36相对应的位置。当凹槽36的数量为多个时，其可以间隔设置在围框32的四侧中的任意一侧、任意两侧、任意三侧或每一侧。而凸起35与凹槽36可以为一对一的对应关系，故而凸起35的数量也为多个，其可以设置在于多个凹槽36分别相对应的挡墙33的不同位置。
应当理解，以上仅为示例性的列举延长蒸汽逸散出封闭空间50的通道长度的连接形式，围框32与挡墙33实际的连接形式并不局限于图8-图11所示的方式，能够使围框32与挡墙33配合形成的蒸汽逸散通道延长的实现形式均在本申请实施例所请求保护的范围内，对此不做严格限制。
请再次参阅图4，本申请的实施例中，芯片20位于封闭空间50内部，封闭空间50还可以供第一冷却工质40容置于其内，并为第一冷却工质40提供良好的密闭性能，使得第一冷却工质40不至于泄露至外部环境而影响与芯片20的接触导热性能。
需说明的是，第一冷却工质40并不会完全充满封闭空间50，其液体量可以为刚刚浸没芯片20的程度，或者，其液体量也可以为浸没芯片20并高出芯片20一定高度的程度。第一冷却工质40只需满足能够浸没芯片20，使第一冷却工质40与芯片20的外表面充分接触即可，对于第一冷却工质40浸没芯片20的程度，本申请的实施例对此不做严格限制。
而第一冷却工质40与散热基板31之间的间隙区域形成第一冷却工质40的蒸汽通道51。可以理解的是，在第一冷却工质40与散热基板31之间预留出蒸汽通道51，能够使第一冷却工质40的液面与散热基板31之间形成一定的高度差，高度差有利于实现第一冷却工质40的两相变换，能够促使第一冷却工质40在受热时蒸发而向上流动，并在遇冷后凝结而向下回流，循环往复实现第一冷却工质40的气液转换，其中，向上流动即向散热基板31的方向流动，向下回流即向电路板10的方向流动。
请参阅图16，本申请的实施例中，散热组件100还可以包括补液通道61、排气通道62、液位传感器63、第一密封塞64和第二密封塞65。
具体而言，补液通道61位于围框32的外侧且与封闭空间50连通，补液通道61用于向封闭空间50内补充第一冷却工质40，第一密封塞64与补液通道61可拆卸连接并密封补液通道61。示例性地，补液通道61可以设置在围框32上，或者，补液通道61也可以设置在挡墙33上。
需说明的是，补液通道61的具体设置位置以及补液通道61的形态可根据实际应用场景进行调整，仅需满足补液通道61与封闭空间50连通，且可供第一冷却工质40在其内流动即可，本申请的实施例对此不做严格限制。
可以理解的是，由于第一冷却工质40为具有气液转换功能的两相液体，其在循环往复的两相转换过程中，会随着时间的流逝而发生逸散，逸散会致使第一冷却工质40的液体量减少，液面下降，进而导致第一冷却工质40与芯片20之间的接触不足，使得第一冷却工质40的热传递效率降低，无法实现为芯片20的良好导热。故而需要定期在封闭空间50内补充第一冷却工质40，以确保第一冷却工质40能够始终浸没芯片20，保证散热组件100整体的使用性能不受严重影响。
由此，设置补液通道61可以在散热组件100的外部与封闭空间50之间形成可供第一冷却工质40流动的通道，从而在封闭空间50内的第一冷却工质40的液面下降时，可以及时向封闭空间50内补充第一冷却工质40，使第一冷却工质40与芯片20之间的换热性能不受影响，灵活性强。而设置第一密封塞64并使其与补液通道61远离封闭空间50的一端可拆卸连接，能够在需向封闭空间50内补充第一冷却工质40时将之从补液通道61中拆卸，而在补充完第一冷却工质40后将之与补液通道61密封连接，此设置下，无需借助复杂工具即可达成与补液通道61的连接，操作方式简便快捷。
示例性地，液位传感器63可位于补液通道61内，液位传感器63用于在第一冷却工质40的液位小于预设液位时告警，提醒用户需向封闭空间50内补充第一冷却工质40，保证第一冷却工质40始终浸没芯片20。其中，预设液位可以是第一冷却工质40浸没芯片20的临界液位。
需说明的是，以上仅为示例性的描述液位传感器63的位置可能性，其还可以位于封闭空间50内部，而提醒用户需向封闭空间50内补充第一冷却工质40的实现可能性也不局限于上述列举的液位传感器63，其还可以是液位标尺等其他实现形式，仅需满足能够达到提醒用户的目的即可，本申请的实施例对此不做严格限制。
请继续参阅图16，排气通道62位于围框32的外侧且与蒸汽通道51连通，排气通道62用于排出封闭空间50内的空气，第二密封塞65与排气通道62可拆卸连接并密封排气通道62。示例性地，排气通道62可以设置在围框32上，或者，排气通道62也可以设置在挡墙33上。
一种可能的实施方式中，排气通道62与补液通道61异侧设置。也即为，排气通道62与补液通道61设置在围框32的不同侧。由此，向封闭空间50内补充第一冷却工质40和排出封闭空间50内的空气的两个操作可以因排气通道62与补液通道61异侧设置而具有较大的操作空间，有利于使两者彼此独立而不会相互干涉。
另一种可能的实施方式中，排气通道62与补液通道61同侧设置。也即为，排气通道62与补液通道61设置在围框32的同一侧。
需说明的是，排气通道62的具体设置位置以及排气通道62的形态可根据实际应用场景进行调整，仅需满足排气通道62与蒸汽通道51连通，且可供空气流动即可，本申请的实施例对此不做严格限制。
可以理解的是，在散热装置30未使用的状态下，封闭空间50内部可能会具有一定量的空气，空气会对第一冷却工质40的两相转换过程造成一定影响。由此，设置排气通道62可以在散热装置30未工作前预加热芯片20，使封闭空间50内部的残留空气通过排气通道62排出，以使第一冷却工质40能够在较为清洁的环境中工作，有效将因清洁度不够而受污染的问题发生的可能性降低到最小，使第一冷却工质40可以通过相变进行热量传递，换热效率高，可靠性佳。而设置第二密封塞65并使其与排气通道62远离封闭空间50的一端可拆卸连接，能够在需排出封闭空间50内的空气时将之从排气通道62中拆卸，而在排出完封闭空间50内的空气后将之与排气通道62密封连接，此设置下，无需借助复杂工具即可达成与排气通道62的连接，操作方式简便快捷。
一种可能的实施方式中，请参阅图17，散热装置30还包括第一翅片66，第一翅片66设于第一表面311且位于封闭空间50内。示例性地，第一翅片66可以包括间隔设置的多个第一齿部661，相邻两个第一齿部661的间隔区域能够形成用于供第一冷却工质40流动的流道。
可以理解的是，在封闭空间50内部设置第一翅片66，并使相邻两个第一齿部661的间隔区域形成流道，能够使第一冷却工质40受热蒸发后的蒸汽流动至流道中，并在遇冷后凝结为液体而沿着第一齿部661向下回流，有效增加第一冷却工质40的蒸汽遇冷冷凝后的换热面积，能够强化第一冷却工质40的换热性能，使散热装置30具备优异的热传导能力。
需说明的是，以上仅为示例性的描述强化第一冷却工质40蒸汽的冷凝换热的实现可能性，而强化第一冷却工质40蒸汽的冷凝换热的实现可能性也不局限于上述列举的第一翅片66，其还可以在封闭空间50内液面以上部分设置凸起或者凹槽，例如在第一表面311上设置凸起、或在第一表面311上设置凹槽、或在围框32位于封闭空间50内的表面上设置凸起、或在围框32位于封闭空间50内的表面上设置凹槽等其他实现形式，仅需满足能够强化第一冷却工质40蒸汽的冷凝换热的目的即可，本申请的实施例对此不做严格限制。
本申请的实施例中，散热装置30实现散热的方式既可以为液冷散热，也可以为风冷散热，还可以为液冷散热和风冷散热的双重散热形式，如下将结合图17、图18和图19对散热装置30实现散热的方式进行详细说明。
一种可能的实施方式中，如图17所示，散热装置30还包括第二冷却工质67，散热基板31内设有腔体313，第二冷却工质67设于腔体313并能够在腔体313内流动而为散热基板31散热。
此设置下，第一冷却工质40通过相变将芯片20的热量传递至散热基板31，散热基板31能够通过第二冷却工质67在其腔体313内的流动而携带上热量，使散热基板31可形成类似冷板的结构，进而通过液冷散热的方式使散热装置30整体具有优异的散热性能。
示例性地，第二冷却工质67可以包括水、惰性的氟化液、制冷剂R134a(1,1,1,2-四氟乙烷)、制冷剂R245fa(1,1,1,3,3-五氟丙烷)、制冷剂R1234ze(1,1,1,3-四氟丙烯)、制冷剂R1233zd(1-氯-3,3,3-三氟丙烯)等中一种或多种的组合。
另一种可能的实施方式中，散热基板31可以为实心封闭结构，或者，散热基板31可以为具有空腔的结构，如图18所示，散热装置30还包括第二翅片68，第二翅片68设于第二表面312。示例性地，第二翅片68可以包括间隔设置的多个第二齿部681，相邻两个第二齿部681的间隔区域能够形成用于供空气流动的风道。
可以理解的是，相邻两个第二齿部681的间隔区域形成风道。也即为，冷空气能够在流动的过程中，不断的通过风道流向散热装置30的外部环境，从而使风道中被加热的空气不断流向散热装置30的外部环境中，并使外部环境中的冷空气不断的进入到风道中，进而能够快速的将散热基板31上的热量传递至外部环境中，使得自然散热的对流换热水平提高，从而通过风冷散热的方式使散热装置30整体具有优异的散热性能。
又一种可能的实施方式中，如图19所示，散热装置30还包括第二冷却工质67和第二翅片68。散热基板31内设有腔体313，第二冷却工质67设于腔体313并能够在腔体313内流动而为散热基板31散热。第二翅片68设于第二表面312。示例性地，第二翅片68可以包括间隔设置的多个第二齿部681，相邻两个第二齿部681的间隔区域能够形成用于供空气流动的风道。
由此，能够使散热装置30具备风冷散热和液冷散热的双层散热结构，性能多元，应用范围广泛，还能够进一步提高散热基板31的热传导能力。
以上对本申请实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
Claims (13)
1.一种散热组件，其特征在于，所述散热组件包括：
电路板；
一个或多个芯片，所述一个或多个芯片设于所述电路板；
散热装置，所述散热装置和所述电路板共同包围形成封闭空间，所述一个或多个芯片位于所述封闭空间内；及
第一冷却工质，所述第一冷却工质设于所述封闭空间，且浸没所述一个或多个芯片，所述第一冷却工质用于通过气液转换而将所述一个或多个芯片的热量传递至所述散热装置，且所述第一冷却工质为不导电的液体。
2.如权利要求1所述的散热组件，其特征在于，所述散热装置包括散热基板和围框，所述围框连接至所述散热基板，且位于所述散热基板和所述电路板之间，所述围框包围所述一个或多个芯片，所述第一冷却工质与所述散热基板之间的间隙区域形成所述第一冷却工质的蒸汽通道。
3.如权利要求2所述的散热组件，其特征在于，所述散热装置还包括挡墙和密封垫，所述挡墙环绕设置在所述电路板上，且包围所述一个或多个芯片，所述密封垫夹设于所述围框和所述挡墙之间。
4.如权利要求3所述的散热组件，其特征在于，所述围框远离所述散热基板的一端和所述挡墙远离所述电路板的一端中一个设有凸起，所述围框远离所述散热基板的一端和所述挡墙远离所述电路板的一端中另一个设有凹槽，所述密封垫连接在所述凸起与所述凹槽之间。
5.如权利要求2所述的散热组件，其特征在于，所述散热基板包括第一表面，所述围框设于所述第一表面，所述散热装置还包括第一翅片，所述第一翅片设于所述第一表面且位于所述封闭空间内。
6.如权利要求2或5任一项所述的散热组件，其特征在于，所述散热组件还包括补液通道和第一密封塞，所述补液通道位于所述围框的外侧且与所述封闭空间连通，所述补液通道用于向所述封闭空间内补充所述第一冷却工质，所述第一密封塞与所述补液通道可拆卸连接并密封所述补液通道。
7.如权利要求6所述的散热组件，其特征在于，所述散热组件还包括液位传感器，所述液位传感器位于所述补液通道内，所述液位传感器用于在所述第一冷却工质的液位小于预设液位时告警。
8.如权利要求2、5-7任一项所述的散热组件，其特征在于，所述散热组件还包括排气通道和第二密封塞，所述排气通道位于所述围框的外侧且与所述蒸汽通道连通，所述排气通道用于排出空气，所述第二密封塞与所述排气通道可拆卸连接并密封所述排气通道。
9.如权利要求2-8任一项所述的散热组件，其特征在于，所述散热装置还包括第二冷却工质，所述散热基板内设有腔体，所述第二冷却工质设于所述腔体并能够在所述腔体内流动而为所述散热基板散热。
10.如权利要求2-9任一项所述的散热组件，其特征在于，所述散热基板包括与所述第一表面相背设置的第二表面，所述散热装置还包括第二翅片，所述第二翅片设于所述第二表面。
11.如权利要求1-10任一项所述的散热组件，其特征在于，所述第一冷却工质包括氟化液、1,1,1,2-四氟乙烷、1,1,1,3,3-五氟丙烷、1,1,1,3-四氟丙烯、1-氯-3,3,3-三氟丙烯中一种或多种的组合。
12.一种车辆模块，其特征在于，所述车辆模块包括如权利要求1-11任一项所述的散热组件。
13.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括如权利要求12所述的车辆模块。
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