CN203708742U - 散热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种散热装置，其包括热收集端、循环管路、泵以及散热片，所述热收集端以及泵通过所述循环管路连通形成一闭合通路，所述散热片设置于所述循环管路的外壁。所述热收集端包括箱体和微通道模块，所述箱体具有一收容腔，该箱体的相对侧壁上分别设置有入口和出口。所述微通道模块具有多个圆柱形孔，所述微通道模块固定设置于所述箱体的收容腔内，其中，所述微通道模块的多个圆柱形孔从所述入口向出口方向延伸，所述入口和出口分别连接于所述循环管路。

Description

散热装置

技术领域

本实用新型涉及一种散热装置，尤其涉及一种使用藕状多孔材料的散热装置。

背景技术

近年来，高集成度化引发的热障问题已经成为了制约计算机芯片、光电器件等发展的重要问题和技术瓶颈之一，如何高效安全的对芯片进行散热成为了电子器件研究的重要课题之一。

散热设计的总原则是在待散热器件与环境之间，提供一条尽可能低的热阻通路，目的是控制核心温度，使之在允许的温度范围内工作。经过多年发展，单相流体回路散热技术得益于其散热量大以及装配便捷等特点，在散热领域有着广泛的应用。

现有散热装置的热收集端目前常见流道形式有密排铜柱、单层微槽道和多层微槽道等。然而，现有散热装置的微通道压降大，流体在经过待散热器件时对流换热量很小，因而散热水平并无本质提升。

实用新型内容

有鉴于此，确有必要提供一种使用藕状多孔材料的散热装置，以实现高效的散热能力。

一种散热装置，其包括热收集端、循环管路、泵以及散热片，所述热收集端以及泵通过所述循环管路连通形成一闭合通路，所述散热片设置于所述循环管路的外壁。所述热收集端包括箱体和微通道模块，所述箱体具有一收容腔，该箱体的相对侧壁上分别设置有入口和出口。所述微通道模块具有多个圆柱形孔，所述微通道模块固定设置于所述箱体的收容腔内，其中，所述微通道模块的多个圆柱形孔从所述入口向出口方向延伸，所述入口和出口分别连接于所述循环管路。

在一些实施例中，所述微通道模块与所述箱体入口之间具有一定间隔，所述微通道模块与所述箱体出口之间具有一定间隔。

在另一些实施例中，所述的散热装置进一步包括工作介质，该工作介质为水、低熔点金属或低熔点合金。

在另一些实施例中，所述低熔点金属为镓。

在另一些实施例中，所述低熔点合金为镓铟合金、镓铟锡合金或钠钾合金。

在另一些实施例中，当所述工作介质为低熔点金属或低熔点合金时，所述微通道模块的多个圆柱形孔的孔径大于600微米。

在另一些实施例中，当所述工作介质为低熔点金属或低熔点合金时，所述微通道模块的多个圆柱形孔的孔径为700微米至900微米。

在另一些实施例中，当所述工作介质为水时，所述微通道模块的多个圆柱形孔的孔径小于600微米。

在另一些实施例中，所述微通道模块间隔开设有多个凹槽，该多个凹槽的延伸方向垂直于所述多个圆柱形孔的延伸方向，且所述微通道模块具有多个凹槽的表面扩散焊至所述箱体的内表面。

在另一些实施例中，所述散热装置进一步包括两个风扇，该两个风扇分别设置于所述散热片的侧面。

与现有技术相比较，本实用新型提供的散热装置中的热收集端由于使用微通道模块作为换热核心，该微通道模块为藕状多孔材料，得益于其内部微通道巨大的比表面积，可有效增强对流换热作用；所述藕状多孔材料微通道内壁光滑，相比槽道式结构有着更低的流动阻力，故在相同泵压头下有着更大的流量。因此，本实用新型的散热装置具有较高的散热效率。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的散热装置的立体结构示意图。

图2是本实用新型实施例提供的散热装置的部分结构示意图。

图3是本实用新型实施例提供的散热装置中热收集端的分解图。

图4是本实用新型实施例提供的散热装置中热收集端的剖面图。

主要元件符号说明

散热装置	10
		热收集端	11
循环管路	12
		电磁泵	13
散热片	14
		盖板	111
微通道模块	112
		底座	113
外表面	114
		内表面	115
圆柱形孔	116
		凹槽	117
热收集端入口	118
		热收集端出口	119
收容腔	110

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本实用新型。

具体实施方式

下面将结合附图及具体实施例，对本实用新型提供的散热装置作进一步的详细说明。

请参阅图1和图2，本实用新型实施例提供一种散热装置10，该散热装置10可以用于计算机芯片、光电器件等散热。

所述散热装置10包括热收集端11、循环管路12、电磁泵13、散热片14以及至少设置于所述热收集端11、循环管路12或电磁泵13的工作介质（图未示）。该工作介质为低熔点金属或低熔点合金。所述热收集端11以及电磁泵13通过所述循环管路12连通形成一闭合通路，所述散热片14设置于所述循环管路12的外壁，用于给所述循环管路12散热。

请参阅图3和图4，所述热收集端11包括箱体和微通道模块112。该箱体由盖板111和底座113构成。

所述盖板111的材料可以为铜或硅等。本实施例中，所述盖板111为一个铜平板，该盖板111的厚度优选为1毫米。该盖板111具有一外表面114以及与该外表面114相对设置的内表面115。该外表面114与待散热器件贴合，内表面115与所述微通道模块112焊接。

所述微通道模块112的材料可以为铜或硅等，本实施例中，该微通道模块112的材料为铜。该微通道模块112具有多个圆柱形孔116，该多个圆柱形孔116构成微通道用于通过工作介质。所述微通道模块112的表面尺寸与待散热器件大小相当。该微通道模块112通过扩散焊连接至所述盖板111的内表面115，扩散焊的作用是在保证焊接强度条件下不添加任何异种材料，可以将结合处热阻降至最低。

所述微通道模块112是利用金属-气体共晶定向凝固工艺所制得的藕状多孔材料，该藕状多孔材料内部拥有大量平行排布且内壁光滑的圆柱形孔116，平均孔径可通过改变制备工艺参数而控制在0到1毫米之间，从横截面视角看，布满了细小的圆孔，面孔隙率即全部圆孔面积占横截面积的比例在40%左右，比表面积巨大。因此，在通以工作介质时能够发挥出高效的换热性能，且成本的相对低廉提升了其市场应用价值。

所述微通道模块112的换热性能受孔径的影响较大，根据模拟计算与实验测试结果来看，水作为工作介质时，可以采用小孔径的微通道模块112，也就是说该微通道模块112内的圆柱形孔116的平均孔径要小于600微米，较优的平均孔径范围是300微米至500微米，最优的平均孔径是400微米左右。低熔点金属或低熔点合金为工作介质为时，一般采用大孔径的微通道模块112，也就是说该微通道模块内的圆柱形孔116的平均孔径要大于600微米，较优的平均孔径范围是700微米至900微米，最优的平均孔径是800微米左右。

所述微通道模块112的厚度越大，总换热量就越大，但是厚度超过4mm后，换热性能提升不再明显，从换热性能与装配性能综合考虑，优选为6mm。

由于目前金属-气体共晶定向凝固工艺水平不足以在25毫米以上的长度方向上保证所有圆柱形孔116通透，意味着在实际应用中会存在堵塞的圆柱形孔，那么实际参与对流作用的微通道数目就会减少，换热性能便大打折扣。所以，在垂直于圆柱形孔116的长度方向上可以采用线切割方式开设若干凹槽117，目的是在每一分段上增大圆柱形孔116的通透比率，使更多的微通道参与对流作用，同时减小工作介质的流动阻力，从而增强换热效果，凹槽117的宽度为0.5毫米左右，凹槽117并未完全切开，目的是保证微通道模块112的整体性，方便扩散焊时的固定与装卡，开槽一侧为焊接面，目的是保证最上方一层圆柱形孔116通透良好。

所述底座113的材料为金属或有机玻璃。本实施例中，该底座113的材料为铜，该底座113为一开口结构，具有一收容腔110，用于放置所述微通道模块112。在所述底座113的相对的两个侧壁上分别设置有多个孔，其中一个侧壁上的孔为热收集端入口118，另一个侧壁上的孔为热收集端出口119。本实施例中，综合散热效果与沿程压力损失因素考虑，热收集端入口118为六个，热收集端出口119为六个。

所述微通道模块112具有开槽一侧表面的相对表面设置于所述底座113的收容腔110内，所述微通道模块112具有开槽一侧的表面扩散焊至所述盖板111的内表面115，所述盖板111焊接至所述底座113形成箱体。所述微通道模块112的圆柱形孔116从热收集端入口118向热收集端出口119方向延伸。并且，所述热收集端入口118与所述微通道模块112之间具有一定间隔，所述热收集端出口119与所述微通道模块112之间具有一定间隔。

所述工作介质液体从热收集端入口118进入到底座收容腔110后流入微通道模块112，在微通道模块112的圆柱形孔内进行对流换热作用后，流出微通道模块112，然后从热收集端出口119流出，热收集端入口118与热收集端出口119分别正对微通道模块的入口与出口，可以减小变流道压力损失。

所述工作介质不限于低熔点金属或低熔点合金，也可以为水。所述低熔点金属如镓等，所述低熔点合金如镓铟合金、镓铟锡合金、钠钾合金等。当所述工作介质为水时，可以采用机械泵驱动该工作介质。当所述工作介质为低熔点金属或低熔点合金时，可以采用机械泵或电磁泵驱动该工作介质。本实施例中，所述工作介质为低熔点金属镓。

所述循环管路12的材料为纯铜，尺寸优选为外径6mm左右，管壁厚0.5mm左右，内外壁可镀上防氧化涂层。

所述电磁泵13设置于散热装置10的底部，所述电磁泵13的泵体具有进口和出口（未标示），且该进口和出口均为平行排布的管路，数量和尺寸均与所述循环管路12匹配。所述电磁泵13是以电流在磁场中所受到的洛伦兹力为驱动力，驱动工作介质循环流动散热，所述电磁泵13具有噪音小，寿命长的优点。

所述一部分循环管路12的一端与所述热收集端入口118相连，另一端与所述电磁泵13的出口相连。所述另一部分循环管路12的一端与所述热收集端出口119相连，另一端与所述电磁泵13的入口相连。所述循环管路12的数量与所述热收集端入口118和热收集端出口119的数量匹配。所述循环管路12在通风面上间隔排布，并在转弯处均有圆角过渡。

所述散热片14为纯铜或纯铝材料，本实施例中，该散热片14的材料为纯铜，厚度优选为0.5mm，间距优选为2mm到3mm，每一个散热片14均在循环管路12对应位置加工出圆孔（图未示），所述散热片14与循环管路12的外壁焊接在一起，即所述循环管路12穿设于所述散热片14。并且，在与散热片14垂直的两个侧面均设置有风扇（图未示）。

使用时，所述散热装置10的热收集端盖板111的外表面114涂有导热硅脂，在外置卡具压力下与待散热器件的发热面紧密贴合。所述待散热器件发出的热量通过热传导方式传导至所述盖板111。工作介质液体在电磁泵13的驱动下经过一侧的循环管路12进入热收集端11流入微通道模块112的圆柱形孔116中，在圆柱形孔内部与壁面进行对流换热后流出所述热收集端11进入另一侧的循环管路12，并在散热装置底部经过电磁泵13加压，进入另一侧循环管路进行下一个循环。

在这个过程中，工作介质液体吸收来自待散热器件发出的热量，温度升高，最终从所述热收集端出口119流出，经过循环管路进行散热。由于所述散热片14与所述循环管路12的外壁焊接在一起，所以，所述循环管路12内的过热工作介质液体通过该散热片14散热，又该散热片14的侧面设置有风扇，故，该散热片14的热量通过所述风扇散发。因此，在循环过程中，过热工作介质液体的热量被散发，可以以较低的温度进入到下一次的循环中，以使待散热器件散热。

本实用新型提供的散热装置10中的热收集端11由于使用藕状多孔材料作为换热核心，得益于其内部微通道巨大的比表面积，可有效增强对流换热作用；所述藕状多孔材料微通道内壁光滑，相比槽道式结构有着更低的流动阻力，故在相同泵压头下有着更大的流量。因此，本实用新型的散热装置10具有较高的散热效率。

另外，本领域技术人员还可以在本实用新型精神内做其它变化，这些依据本实用新型精神所做的变化，都应包含在本实用新型所要求保护的范围内。

Claims (10)

1.一种散热装置，其包括：

一热收集端、一循环管路、一泵以及一散热片，所述热收集端以及泵通过所述循环管路连通形成一闭合通路，所述散热片设置于所述循环管路的外壁，

所述热收集端包括一箱体，该箱体具有一收容腔，该箱体的相对侧壁上分别设置有入口和出口；一微通道模块，该微通道模块具有多个圆柱形孔，所述微通道模块固定设置于所述箱体的收容腔内，其中，所述微通道模块的多个圆柱形孔从所述入口向出口方向延伸，所述入口和出口分别连接于所述循环管路。

2.如权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述微通道模块与所述箱体入口之间具有一定间隔，所述微通道模块与所述箱体出口之间具有一定间隔。

3.如权利要求1所述的散热装置，其特征在于，进一步包括工作介质，该工作介质为水、低熔点金属或低熔点合金。

4.如权利要求3所述的散热装置，其特征在于，所述低熔点金属为镓。

5.如权利要求3所述的散热装置，其特征在于，所述低熔点合金为镓铟合金、镓铟锡合金或钠钾合金。

6.如权利要求3所述的散热装置，其特征在于，当所述工作介质为低熔点金属或低熔点合金时，所述微通道模块的多个圆柱形孔的孔径大于600微米。

7.如权利要求3所述的散热装置，其特征在于，当所述工作介质为低熔点金属或低熔点合金时，所述微通道模块的多个圆柱形孔的孔径为700微米至900微米。

8.如权利要求3所述的散热装置，其特征在于，当所述工作介质为水时，所述微通道模块的多个圆柱形孔的孔径小于600微米。

9.如权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述微通道模块间隔开设有多个凹槽，该多个凹槽的延伸方向垂直于所述多个圆柱形孔的延伸方向，且所述微通道模块具有多个凹槽的表面扩散焊至所述箱体的内表面。

10.如权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述散热装置进一步包括两个风扇，该两个风扇分别设置于所述散热片的侧面。