CN203859970U - 一种散热用双层冷却板及电子元件散热装置 - Google Patents
一种散热用双层冷却板及电子元件散热装置 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型提供一种散热用双层冷却板，包括：相对贴合设置的两个基座，每个基座与另一基座的相对表面上均设有容纳热源用的凹槽，每个基座与另一基座的相远离表面上设有供冷却介质流动的流道槽，流道槽中均设置有冷却介质的进口和出口；两个密封板，每个密封板覆盖在一个所述基座上以密封相应的流道槽。即冷却板采用双层流道结构，双层流道结构能在保持水管管径、水的流量、压力和温度基本不变的情况下，对热源的两面都进行冷却，在节省水冷系统的总体能耗情况下使引入的高热流密度热源得到全方位高效散热。通过以上方案，能够有效地提高散热效率，并节省散热系统的能耗。
Description
技术领域
[0001] 本实用新型涉及电子元件水冷散热结构，尤其涉及一种散热用双层冷却板及电子元件散热装置。
背景技术
[0002] 具有电子元件的系统在高温环境下不但会运行不稳定，使用寿命缩短，甚至有可能使某些部件直接烧毁。为了使单位面积能散去更多的热量，人们越来越多的采用水冷的方式对电子产品进行散热。冷却板中的水可以是常规水源的水，其相对于空气具有较大的热容，这就使得水冷系统有着很好的热负载能力，与风冷等其它形式的散热方式相比具有安静、热波动小、对环境依赖小等优点。
[0003] 在现有水冷技术中，通常采用管式的冷却板换热器，将水管嵌套于铝制平板中，或者直接于冷却板上机加工出冷却板槽道结构，之后将热源的一面与铝制平板或冷却板贴合，从而实现对热源进行散热。
[0004] 发明人发现在现有的技术当中，铝制平板或冷却板一般采用单层的平面流道结构，在这种流道结构中，水只会接触到热源的其中一面。在遇到高热流密度的器件时，若需要提高散热效率，只能从加大水流速度，降低冷却水温度着手，这样的做法无疑会增加散热系统的能耗。
实用新型内容
[0005] 本实用新型要解决的技术问题是，提供一种散热用双层冷却板及电子元件散热装置，以达到提高散热效率并节省散热系统能耗的目的。
[0006] 为解决上述技术问题，一方面，本实用新型的实施例提供一种散热用双层冷却板，包括:相对贴合设置的两个基座，每个基座与另一基座的相对表面上均设有容纳热源用的凹槽，每个基座与另一基座的相远离表面上设有供冷却介质流动的流道槽，每个流道槽中均设置有冷却介质的进口和出口 ；两个密封板，每个密封板覆盖在一个所述基座上以密封相应的流道槽。
[0007] 为增加冷却介质的流速，可以在上述的流道槽内设置交错布置的翅片。
[0008] 而且，上述流道槽的形状可以为U型或S型，设在该流道槽内的翅片的形状可以为棱柱形或圆柱形。
[0009] 由上述的技术方案可知:在每个基座中均设有至少一个流道槽(通常为一个流道槽，但也可以设置两个或更多个，以增加冷却介质的散热面积，提高散热效率)，因此共有至少两个流道槽。当具有两个流道槽时，即每个基座中具有一个流道槽时，该两个流道槽通过所述进口和出口连接形成串联形式或并联形式。当具有更多的流道槽时，可以通过冷却介质的进口和出口并配合连接管道将该多个流道槽的连接形成串联形式、并联形式或混联形式。
[0010] 除了经由冷却介质进口和出口的方式连通两个基座中的流道槽外，还可以通过其他方式连通，例如在所述两个基座中均设置使两个流道槽相互连通的通道。此外，当所述两个基座为分体式结构对合形成时，为了避免通道内的冷却介质在两个基座的对合处发生渗漏，还可以对所述通道进行密封。
[0011] 不论所述流道槽和所述凹槽的数量如何，所有流道槽的集合所占据的尺寸与所有凹槽的集合所占据的尺寸相同，且所有流道槽的集合所占据的位置与所有凹槽的集合所占据的位置在空间上对应重合。
[0012] 上述技术方案中的两个基座可以为分体式结构，或者可以为一体式结构。
[0013] 其中，在所述两个基座为一体式结构时，所述凹槽的旁边设有与所述凹槽连通的上焊料的狭缝。
[0014]另一方面，本实用新型的实施例提供一种电子元件散热装置，包括:
[0015] 相对贴合设置的两个基座，每个基座与另一基座的相对表面上均设有容纳热源用的凹槽，每个基座与另一基座的相远离表面上设有供冷却介质流动的流道槽，每个流道槽中均设置有冷却介质的进口和出口；
[0016] 两个密封板，每个密封板覆盖在一个所述基座上以密封相应的流道槽；
[0017] 热源，所述热源夹于相对贴合设置的两个基座之间。
[0018] 上述技术方案中的热源可以包括与电子发热元件连接的热管、或者电子发热元件。
[0019] 本实用新型的上述技术方案的有益效果如下:在本实用新型的实施例中，散热用双层冷却板及电子元件散热装置包括相对贴合设置的两个基座，且每个基座与另一基座的相对表面上均设有容纳热源用的凹槽，每个基座与另一基座的相远离表面上设有供冷却介质流动的流道槽，即冷却板采用双层流道结构，双层流道结构能在保持水管管径、水的流量、压力和温度基本不变的情况下，对热源的两面都进行冷却，在节省水冷系统的总体能耗情况下使引入的高热流密度热源得到全方位高效散热。通过以上方案，能够有效地提高散热效率，并节省散热系统的能耗。
附图说明
[0020] 图1为本实用新型实施例一散热用双层冷却板的结构示意图；
[0021] 图2为图1的分解结构示意图；
[0022] 图3为本实用新型实施例二散热用双层冷却板的结构示意图；
[0023] 图4为图3的分解结构示意图；
[0024] 图5为图3的A-A线的半剖视图；
[0025] 图6为本实用新型实施例三散热用双层冷却板的结构示意图；
[0026] 图7为图6的分解结构示意图；
[0027] 图8为沿图6所示的多个双层冷却板叠加后的示意图。
具体实施方式
[0028] 为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
[0029] 实施例一
[0030] 图1为本实用新型实施例一散热用双层冷却板的结构示意图；图2为图1的分解结构示意图。如图1和图2所示,所述散热用双层冷却板包括:
[0031] 相对贴合设置的两个基座2-1和5-1，每个基座2-1 (或5_1)与另一基座5_1 (或2-1)的相对表面上均设有容纳热源用的凹槽3-1，每个基座2-1 (或5-1)与另一基座5-1(或2-1)的相远离表面上设有供冷却介质流动的流道槽7-1，每个流道槽7-1中均设置有冷却介质的进口和出口(未进行附图标记，该进口和出口与管接头4相对应)；
[0032] 两个密封板1-1和6-1，每个密封板1-1或6-1覆盖在一个基座2_1或5_1上以密封相应的流道槽7-1。
[0033] 在本实用新型的实施例中，散热用双层冷却板包括相对贴合设置的两个基座2-1和5-1，且每个基座2-1 (或5-1)与另一基座5-1 (或2-1)的相对表面上均设有容纳热源用的凹槽3-1，每个基座2-1 (或5-1)与另一基座5-1 (或2-1)的相远离表面上设有供冷却介质流动的流道槽7-1，即冷却板采用双层流道结构，双层流道结构能在保持水管管径、水的流量、压力和温度基本不变的情况下，对热源的两面都进行冷却，在节省水冷系统的总体能耗情况下使引入的高热流密度热源得到全方位高效散热。通过以上方案，能够有效地提高散热效率，并节省散热系统的能耗。
[0034] 在使用时，可以将热源夹于两个基座2-1和5-1之间，对热源的两面均进行散热。热源可以是与电子发热元件连接的热管(如本实施例一)，也可以是电子元件本身，比如发热芯片(如下面将要描述的实施例三)。
[0035] 为增加冷却介质的流速，在上述实施例中的流道槽7-1内设置交错布置的翅片8。翅片8可以作为扰流柱使用，其在增大传热面积的同时，还能够增加冷却介质流的湍急程度，从而增加对流传热系数，提高散热效率并降低散热能耗。翅片8的高度与流道槽7-1的高度相同，也就是说，由于翅片8的作用，流道槽7-1内的冷却介质在任何的高度上均可以形成湍急的流动。
[0036] 而且，上述流道槽7-1的形状可以为U型(如本实施例一)或S型(如下面将要描述的实施例二)，设在该流道槽7-1内的翅片8的形状可以为棱柱形或圆柱形。将流道槽7-1和翅片8设置成上述具体形状的目的，是为了提高流道槽7-1内冷却介质流的流速和传热面积，以达到更好的散热效果。
[0037] 由上面的描述可知:在每个基座2-1或5-1中均设有至少一个流道槽7-1 (通常为一个流道槽，但也可以设置两个或更多个，以增加冷却介质的散热面积，提高散热效率)，因此共有至少两个流道槽7-1。当具有两个流道槽7-1时，即每个基座2-1或5-1中具有一个流道槽7-1时，该两个流道槽7-1通过所述进口和出口连接形成串联形式或并联形式。当具有更多的流道槽时，可以通过冷却介质的进口和出口并配合连接管道将该多个流道槽7-1的连接形成串联形式、并联形式或混联形式。
[0038] 除了经由冷却介质进口和出口的方式连通两个基座2-1和5-1中的流道槽7-1夕卜，还可以通过其他方式连通，例如在两个基座2-1和5-1中均设置使两个流道槽相互连通的通道(未图示)。在本实施例中，两个基座2-1和5-1为分体式结构对合形成，因此为了避免通道内的冷却介质在两个基座的对合处发生渗漏，还可以对所述通道进行密封。该通道可以是在基座2-1和5-1中开设的贯通流道槽7-1底面的孔，基座2-1中的孔与基座5-1中的孔位值对应，因此可穿入一段管道以连通基座2-1中的孔和基座5-1中的孔，从而避免冷却介质在基座2-1和基座5-1的结合处发生渗漏。此外，还可以在管道与基座2-1的流道槽接合处、以及在管道与基座5-1的流道槽接合处进行密封。
[0039] 不论上述流道槽7-1和凹槽3-1的数量如何，所有流道槽7-1的集合所占据的尺寸与所有凹槽3-1的集合所占据的尺寸相同，且所有流道槽7-1的集合所占据的位置与所有凹槽3-1的集合所占据的位置在空间上对应重合。这可以避免不向没有热源的位置处通入冷却介质，使冷却介质尽可能地接触热源，从而提高散热效率。
[0040] 本实施例一中的散热用双层冷却板的两个基座2-1和5-1是分体式结构,该两个基板2-1和5-1可以采用螺栓或焊接进行紧固连接。具体而言，在组装时可以使用基座2-1和5-1上的安装孔9进行螺栓连接。密封板1-1与基座2-1通过对应的定位柱与孔10进行定位，再用钎焊连接。密封板6-1和基座5-1可采用相同的连接方式进行连接。管接头4焊接于基座2-1和5-1的进口和出口上。此外，在基座2-1和5-1、以及密封板1-1和6_1的四周及中间均可开设螺纹孔，方便将该散热用双层冷却板安装在设备上。
[0041 ] 本实施例一中所用的冷却介质可以为水、添加了乙二醇的水(防冻)、氟利昂等液体。此外，为了避免长期使用下冷却介质对基座和密封板造成腐蚀，还可以在冷却介质中添加抗腐蚀剂或抗氧化剂。基座均使用金属材料制成，以提高传热速度，例如可以使用铜或者招制成。在基座的内表面可进行表面处理，以提闻基座的防腐蚀性能。
[0042] 实施例二
[0043] 图3为本实用新型实施例二散热用双层冷却板的结构示意图；图4为图3的分解结构示意图；图5为沿图3中A-A线的半剖视图。如图3、图4和图5所示，本实施例二中散热用双层冷却板的结构与上述实施例一基本相同，下面仅描述其不同之处。本实施例二中，与实施例一相似的附图标记表不与实施例一相似的结构。
[0044] 本实施例二中两个基座为一体式结构，形成一体的基座2_2。该一体式结构可以为一体式冷锻结构或者采用机加工而加工出的一体式结构。其中，在该一体式基座2-2的上下两面制有上流道槽7-2和下流道槽14-2 (为方便起见，按图中所示方位描述)，基座2-2中开设有连通上流道槽7-2和下流道槽14-2的连通孔12，该连通孔12可相当于上述实施例一中的通道。
[0045] 基座2-2中间设有用于容纳热管的凹槽3-2，凹槽3_2的旁边设有与凹槽连通3_2的上焊料的狭缝11，便于将热管焊接于凹槽3-2中。
[0046] 实施例三
[0047] 图6为本实用新型实施例三散热用双层冷却板的结构示意图；图7为图6的分解结构不意图；图8为沿图6所不的多个双层冷却板置加后的不意图。如图6、图7和图8所示，本实施例三中散热用双层冷却板的结构与上述实施例一基本相同，下面仅描述其不同之处。本实施例三中，与实施例一相似的附图标记表不与实施例一相似的结构。
[0048] 本实施例三中，夹于两个基座2-3和5-3中的热源为电子发热元件自身，如芯片。即，直接将芯片13-3嵌于基座2-3和5-3之间。芯片13-3与基座2_3和5_3接触的空隙里涂有导热层，借助上下双股水流对芯片全方位进行散热。
[0049] 或者，本实施例三的散热结构也可做成基座2-3和5-3、以及密封板1_3和6_3相互叠加的多层形式，每两层之间分别对引来的热量或对嵌入的芯片13-4进行散热。S卩，不仅可以在基座2-3和5-3之间夹入芯片13-3，也可以在密封板1-3和6_3之间夹入芯片13-3。
[0050] 另一方面，本实用新型的实施例提供一种电子元件散热装置，包括:
[0051] 相对贴合设置的两个基座，每个基座与另一基座的相对表面上均设有容纳热源用的凹槽，每个基座与另一基座的相远离表面上设有供冷却介质流动的流道槽，每个流道槽中均设置有冷却介质的进口和出口；
[0052] 两个密封板，每个密封板覆盖在一个所述基座上以密封相应的流道槽；
[0053] 热源，所述热源夹于相对贴合设置的两个基座之间。
[0054] 上述实施例中的热源可以包括与电子发热元件连接的热管、或者电子发热元件。
[0055] 在本实用新型的实施例中，电子元件散热装置包括相对贴合设置的两个基座，且每个基座与另一基座的相对表面上均设有容纳热源用的凹槽，每个基座与另一基座的相远离表面上设有供冷却介质流动的流道槽，即冷却板采用双层流道结构，双层流道结构能在保持水管管径、水的流量、压力和温度基本不变的情况下，对热源的两面都进行冷却，在节省水冷系统的总体能耗情况下使引入的高热流密度热源得到全方位高效散热。通过以上方案，能够有效地提高散热效率，并节省散热系统的能耗。
[0056] 以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种散热用双层冷却板，其特征在于，包括: 相对贴合设置的两个基座，每个基座与另一基座的相对表面上均设有容纳热源用的凹槽，每个基座与另一基座的相远离表面上设有供冷却介质流动的流道槽，流道槽中均设置有冷却介质的进口和出口； 两个密封板，每个密封板覆盖在一个所述基座上以密封相应的流道槽。
2.根据权利要求1所述的散热用双层冷却板，其特征在于，所述流道槽内设有交错布置的翅片。
3.根据权利要求2所述的散热用双层冷却板，其特征在于，所述流道槽的形状为U型或S型，所述翅片的形状为棱柱形或圆柱形。
4.根据权利要求1-3任一项所述的散热用双层冷却板，其特征在于，所述流道槽通过所述进口和出口连接形成串联形式或并联形式。
5.根据权利要求1-3任一项所述的散热用双层冷却板，其特征在于，所述两个基座内部均设有使流道槽相互连通的通道。
6.根据权利要求1-3任一项所述的散热用双层冷却板，其特征在于，所述流道槽占据的尺寸与所述凹槽占据的尺寸相同，且所述流道槽占据的位置与所述凹槽占据的位置在空间上对应重合。
7.根据权利要求1-3任一项所述的散热用双层冷却板，其特征在于，所述两个基座为分体式结构，或者所述两个基座为一体式结构。
8.根据权利要求7所述的散热用双层冷却板，其特征在于，在所述两个基座为一体式结构时，所述凹槽的旁边设有与所述凹槽连通的上焊料的狭缝。
9.一种电子元件散热装置，其特征在于，包括: 相对贴合设置的两个基座，每个基座与另一基座的相对表面上均设有容纳热源用的凹槽，每个基座与另一基座的相远离表面上设有供冷却介质流动的流道槽，每个流道槽中均设置有冷却介质的进口和出口； 两个密封板，每个密封板覆盖在一个所述基座上以密封相应的流道槽； 热源，所述热源夹于相对贴合设置的两个基座之间。
10.根据权利要求9所述的电子元件散热装置，其特征在于，所述热源包括与电子发热元件连接的热管、或者电子发热元件。
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