CN206322689U - 液态金属对流散热系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及机械技术领域。液态金属对流散热系统，包括一用于固定在发热元件的上侧的散热基体，散热基体是由碳纤维制成的散热基体，散热基体内设有一用于容置液态金属的通道；通道包括至少两个呈环状的子通道，至少两个子通道包括第一通道与第二通道，第一通道位于第二通道的径向外围；通道还包括用于连接第一通道与第二通道的联通通道，联通通道设有至少两个，联通通道的两端分别与第一通道与第二通道导通。本实用新型通过优化传统散热机构的结构，通过采用碳纤维制成的散热基体，实现散热性的同时，实现对液态金属的容置，通过在散热基体内通道结构的设计，在实现整面散热的同时，节约液态金属的成本。

Description

液态金属对流散热系统

技术领域

本实用新型涉及机械技术领域，尤其涉及散热机构。

背景技术

目前国内外大规模集成电路用散热机构，往往是将散热材料制成的基板固定在发热元件的一侧，以便于将发热元件的热量导出。目前国内外大规模集成电路用的散热材料主要是导热硅胶以及经过改进的高导热硅胶。普通导热硅胶是有机硅材料，其导热系数比较低，通常为1～3W.m-1.K-1，其散热效果不佳。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提供液态金属对流散热系统，以解决上述至少一个技术问题。

本实用新型所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

液态金属对流散热系统，包括一用于固定在发热元件的上侧的散热基体，其特征在于，所述散热基体是由碳纤维制成的散热基体，所述散热基体内设有一用于容置液态金属的通道，所述通道内填充有液态金属；

所述通道包括至少两个呈环状的子通道，至少两个子通道包括第一通道与第二通道，所述第一通道位于所述第二通道的径向外围，所述第一通道与第二通道的中心轴线处于同一直线，且为竖直方向；

所述通道还包括用于连接第一通道与第二通道的联通通道，所述联通通道设有至少两个，所述联通通道的两端分别与所述第一通道与所述第二通道导通。

本实用新型通过优化传统散热机构的结构，通过采用碳纤维制成的散热基体，实现散热性的同时，还可以实现电磁屏蔽的效果。本专利实现对液态金属的容置，通过在散热基体内通道结构的设计，在实现整面散热的同时，节约液态金属的成本。经实验采用上述结构，与相同厚度的导热硅胶，本实用新型的散热性能更优异。液态金属在高温下(如40度以上)，是液态。在需要对芯片进行散热时，完成液态转化。液态的流动性，在上下温差作用下，会产生对流，散热性远远大于固态金属。

所述液态金属可以是镓合金。镓合金可以是铟镓合金。

至少两个联通通道以所述第一通道的中心轴线为中心线呈环状等间距排布。

便于实现散热的均匀性。

所述通道的底部距离所述散热基体的下表面的间距不大于1mm；

所述通道的顶部距离所述散热基体的上表面的间距不大于1mm。

便于保证通道对发热元件的散热。

作为一种优选方案，所述发热元件的外壁是由塑料制成的外壁；

所述通道为一设有下开口的通道，所述通道的底面与所述散热基体的下表面处于同一平面，所述通道的顶面距离所述散热基体的上表面的间距不大于0.4mm。

本实用新型通过通道为一设有下开口的通道，保证散热性，此外，由于液态金属接触的是由塑料制成的外壁，由于液态金属的属性不会对塑料进行腐蚀。散热基体为固定在发热元件时，通过冷藏存储，所述液态金属为固态，不易从通道的开口中流出。当散热基体固定在发热元件上后，经过一定时间，热量的传递，导致液态金属变为液态进行导热散热。

所述散热基体的上表面连接有条状凸起。

通过条状凸起，进一步提高散热性。

条状凸起是由碳纤维制成的条状凸起。实现散热的效果。

作为另一种优选方案，所述发热元件的外壁是由塑料制成的外壁；

所述通道为一上下均导通的通道，所述通道的顶面与所述散热基体的上表面处于同一平面，所述通道的底面距离所述散热基体的下表面的间距不大于0.3mm；

所述散热基体的上方固定连接有一散热片，所述散热片的上表面固定连接有散热翅片。

通过散热翅片进一步实现散热性。

所述散热片是一钢制散热片。散热翅片是由钢制的散热翅片。本专利中特别采用由钢制成的散热片，而不是采用常用的铝质散热片。避免了同相金属的溶解腐蚀。

相邻条状凸起的间距不大于2mm，条状凸起的高度不大于2mm。实现散热性。

所述散热基体通过一胶黏层连接所述发热元件，所述胶黏层是由导热硅胶制成的胶黏层，所述胶黏层的厚度不大于0.2mm。

本实用新型通过胶黏层便于实现散热基体与发热元件的相连，此外，通过胶黏层也是由具有散热性的材料制成的，保证散热效果。

也可以，所述发热元件的上侧设有用于固定所述散热基体的凹槽，所述散热基体的外轮廓与所述凹槽的内轮廓相匹配。便于实现发热元件与散热基体的固定。所述发热元件内设有一半导体晶片，凹槽位于发热元件顶部时，凹槽的底面距离半导体晶片的上表面的距离不大于4mm，且不小于1mm。控制凹槽深度，保证散热性。

所述通道还包括一用于与外界导通的第三通道，所述第三通道的一端与至少两个子通道中的最外围的子通道导通，所述第三通道的另一端与所述散热基体的外壁导通，且所述第三通道的另一端上固定有一弹性的防水透气膜。

本实用新型通过设有一防水透气膜，便于实现通道内气压与外界气压压差的调整，防止液态金属在导热过程中，采用封闭式通道时，内压过大，不易于散热。

所述第一通道与所述第二通道的间距为不大于2mm，且不小于0.5mm；

所述第一通道与所述第二通道的径向宽度相等，且所述第一通道与所述第二通道的径向宽度不大于4mm，所述第一通道与所述第二通道的轴向宽度不大于4mm。

本实用新型通过优化第一通道与第二通道的间距，经实验采用上述间距，散热性能优异，且易于控制液态金属的成本。

附图说明

图1为本实用新型的一种结构示意图；

图2为本实用新型与发热元件连接状态下的一种结构示意图；

图3为本实用新型与发热元件连接状态下的一种结构示意图；

图4为本实用新型与发热元件连接状态下的一种结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示进一步阐述本实用新型。

参见图1、图2、图3、图4，液态金属对流散热系统，包括一用于固定在发热元件的上侧的散热基体1，散热基体1是由碳纤维制成的散热基体1，散热基体1内设有一用于容置液态金属的通道，通道内填充有液态金属；通道包括至少两个呈环状的子通道，至少两个子通道包括第一通道11与第二通道12，第一通道11位于第二通道12的径向外围，第一通道与第二通道的中心轴线处于同一直线，且为竖直方向；通道还包括用于连接第一通道11与第二通道12的联通通道4，联通通道4设有至少两个，联通通道4的两端分别与第一通道11与第二通道12导通。本实用新型通过优化传统散热机构的结构，通过采用碳纤维制成的散热基体1，实现散热性的同时，实现对液态金属的容置，通过在散热基体1内通道结构的设计，在实现整面散热的同时，节约液态金属的成本。经实验采用上述结构，与相同厚度的导热硅胶，本实用新型的散热性能更优异。

第一通道11与第二通道12的中心轴线处于同一直线上；至少两个联通通道4以第一通道11的中心轴线为中心线呈环状等间距排布。便于实现散热的均匀性。

参见图2，发热元件7的外壁是由塑料制成的外壁；通道为一设有下开口的通道，通道的底面与散热基体1的下表面处于同一平面，通道的顶面距离散热基体1的上表面的间距不大于0.4mm。本实用新型通过通道为一设有下开口的通道，保证散热性，此外，由于液态金属接触的是由塑料制成的外壁，由于液态金属的属性不会对塑料进行腐蚀。散热基体为固定在发热元件时，通过冷藏存储，液态金属为固态，不易从通道的开口中流出。当散热基体固定在发热元件上后，经过一定时间，热量的传递，导致液态金属变为液态进行导热散热。散热基体的上表面连接有条状凸起5。通过条状凸起5，进一步提高散热性。散热基体1的上侧通过一胶黏层6连接发热元件，胶黏层6是由导热硅胶制成的胶黏层6，胶黏层6的厚度不大于0.2mm。本实用新型通过胶黏层便于实现散热基体1与发热元件的相连，此外，通过胶黏层也是由具有散热性的材料制成的，保证散热效果。

参见图3，发热元件7的外壁是由塑料制成的外壁。散热基体1的上表面连接有条状凸起5。通过条状凸起，进一步提高散热性。通道2的顶部连接有至少三个用于接触液态金属的片状体8，以所述片状体作为换热机构。便于实现片状体与液态金属的热交换。散热基体1的下侧通过一胶黏层6连接发热元件，胶黏层6是由导热硅胶制成的胶黏层6，胶黏层6的厚度不大于0.2mm。本实用新型通过胶黏层便于实现散热基体1与发热元件的相连，此外，通过胶黏层也是由具有散热性的材料制成的，保证散热效果。

参见图4，发热元件7的上侧设有用于固定散热基体1的凹槽，散热基体的外轮廓与凹槽的内轮廓相匹配。便于实现发热元件与散热基体的固定。发热元件的外壁是由塑料制成的外壁；通道为一上下导通的通道，通道的顶面与散热基体1的上表面处于同一平面，通道的底面距离散热基体1的下表面的间距不大于0.3mm；散热基体1的上方固定连接有一散热片10，散热片的上表面固定连接有散热翅片。通过散热翅片进一步实现散热性。散热片是一钢制散热片。本专利中特别采用由钢制成的散热片，而不是采用常用的铝质散热片。避免了同相金属的溶解腐蚀。

通道还包括一用于与外界导通的第三通道3，第三通道3的一端与至少两个子通道中的最外围的子通道导通，第三通道的另一端与散热基体1的外壁导通，且第三通道3的另一端上固定有一弹性的防水透气膜31。本实用新型通过设有一防水透气膜，便于实现通道内气压与外界气压压差的调整，防止液态金属在导热过程中，采用封闭式通道时，内压过大，不易于散热。

第一通道11与第二通道12的间距为不大于2mm，且不小于0.5mm；第一通道11与第二通道12的径向宽度相等，且第一通道11与第二通道12的径向宽度不大于4mm，第一通道11与第二通道12的轴向宽度不大于4mm。本实用新型通过优化第一通道11与第二通道12的间距，经实验采用上述间距，散热性能优异，且易于控制液态金属的成本。

散热基体的外轮廓呈一长方体，长方体的长为1cm～4cm，长方体的宽为1cm～4cm，长方体的高为0.5cm～2cm。至少两个子通道中位于最外围的子通道距离散热基体侧壁的最远距离不大于4mm，最近距离不小于1mm。采用长方体的结构，便于实现对发热元件的散热。

发热元件为集成电路芯片。即半导体器件。发热元件的外壁即为发热元件的塑封壳体。

优选为，子通道设有两个，分别为第一通道、第二通道；散热基体的外轮廓呈一长方体，长方体的长为3cm，长方体的宽为3cm，长方体的高为0.5cm；第一通道与第二通道的间距为2mm；第一通道与第二通道的径向宽度相等，且第一通道与第二通道的径向宽度为4mm，第一通道与第二通道的轴向宽度不大于4mm，第一通道的外径为12mm。经实验采用该种结构下，节约液态金属的成本，且散热性能优于同等厚度的导热硅胶。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.液态金属对流散热系统，包括一用于固定在发热元件的上侧的散热基体，其特征在于，所述散热基体是由碳纤维制成的散热基体，所述散热基体内设有一用于容置液态金属的通道，所述通道内填充有液态金属；

所述通道包括至少两个呈环状的子通道，至少两个子通道包括第一通道与第二通道，所述第一通道位于所述第二通道的径向外围，所述第一通道与第二通道的中心轴线处于同一直线，且为竖直方向；

所述通道还包括用于连接第一通道与第二通道的联通通道，所述联通通道设有至少两个，所述联通通道的两端分别与所述第一通道与所述第二通道导通。

2.根据权利要求1所述的液态金属对流散热系统，其特征在于，所述发热元件的外壁是由塑料制成的外壁；

所述通道为一设有下开口的通道，所述通道的底面与所述散热基体的下表面处于同一平面，所述通道的顶面距离所述散热基体的上表面的间距不大于0.4mm。

3.根据权利要求1所述的液态金属对流散热系统，其特征在于，所述散热基体的上侧通过一胶黏层连接所述发热元件，所述胶黏层是由导热硅胶制成的胶黏层，所述胶黏层的厚度不大于0.2mm。

4.根据权利要求1所述的液态金属对流散热系统，其特征在于，所述通道还包括一用于与外界导通的第三通道，所述第三通道的一端与至少两个子通道中的最外围的子通道导通，所述第三通道的另一端与所述散热基体的外壁导通，且所述第三通道的另一端上固定有一弹性的防水透气膜。

5.根据权利要求1所述的液态金属对流散热系统，其特征在于，所述第一通道与所述第二通道的间距为不大于2mm，且不小于0.5mm；

所述第一通道与所述第二通道的径向宽度相等，且所述第一通道与所述第二通道的径向宽度不大于4mm，所述第一通道与所述第二通道的轴向宽度不大于4mm。