CN207265042U - 一种铜柱式水冷散热板 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种铜柱式水冷散热板，其包括本体和铜柱，所述本体包括型腔、铝柱、发热元件接触面和盲孔，所述铝柱置于所述型腔内并固定于所述本体，所述发热元件接触面为所述本体的与发热元件接触的外表面，所述盲孔设置在所述铝柱上且孔口位于所述发热元件接触面，所述铜柱安装于所述盲孔内且铜柱一端与所述发热元件接触面平齐。本实用新型提供的铜柱式水冷散热板，由于铜柱的导热性好，散热板导热效率高；而且，铜柱镶嵌于盲孔中，不与换热介质直接接触，铜柱与铝柱不会形成原电池反应，有效延长散热板的使用寿命。综上，本实用新型提供的铜柱式水冷散热板，兼顾导热性好、导热效率高、使用寿命长的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及散热技术领域，具体涉及一种铜柱式水冷散热板。
背景技术
随着大功率电力电子元件(包括电力晶闸管、IGBT模块、桥式整流模块等)的广泛应用，其散热不佳的问题也越来越突出。大功率电力电子元件的散热方式主要有风冷散热和水冷散热两种。其中，水冷散热具有散热功率大、体积小的优点，被广泛应用到各种大功率电力电子元件的散热系统中。水冷散热板是水冷散热系统中与发热元件直接接触的重要部件，其性能的优劣直接决定散热系统的好坏。目前应用较多的水冷散热板是铝制散热板、嵌入铜板的铜铝复合散热板和铜制散热板。其中，铝制散热板具有成本低、可靠性高的优点，但是铝材热阻大、瞬态响应不佳，导致铝制散热板存在导热性不良的问题。在嵌入铜板的铜铝复合散热板中，嵌入的铜板与发热元件和换热介质直接接触，使得该散热板的导热性能得到很大改善，但是铜、铝和流体形成铜铝原电池，根据原电池原理，散热板很快被腐蚀，使用寿命降低。铜制散热板在理论上导热效率最高，但是其成本高、重量大、耐腐蚀差、使用寿命低等缺陷突出，导致其不可能被广泛应用。
综上所述，现有的多种水冷散热板存在不能兼顾导热性好、导热效率高和使用寿命长的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种铜柱式水冷散热板，用以解决现有水冷散热板的导热性好、导热效率高、使用寿命长不能兼顾的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供一种铜柱式水冷散热板，其包括本体、盖板、流入口和流出口，所述本体的材质为铝材，所述本体包括型腔，所述型腔设置在所述本体远离发热元件的一侧，所述盖板的材质为铝材，所述盖板固定在所述本体设有所述型腔的一侧的表面，所述型腔与所述盖板形成换热腔室，所述流入口和所述流出口设置于所述本体的侧壁并与所述型腔连通，所述本体包括铝柱、发热元件接触面和盲孔，所述铝柱置于所述型腔内并固定于所述本体，所述发热元件接触面为所述本体的与发热元件接触的外表面，所述盲孔设置在所述铝柱上，所述盲孔的孔口位于所述发热元件接触面，所述铜柱式水冷散热板还包括铜柱，所述铜柱安装于所述盲孔内，所述铜柱一端与所述发热元件接触面平齐。
其中，所述铝柱间隔设置多个，且多个所述铝柱阵列设置，所述铝柱的上端与所述盖板的内表面贴合。
其中，所述铝柱为菱形柱，相邻所述菱形柱的侧面相互平行，相邻所述菱形柱的间距为所述菱形柱的菱形边长的0.9-1.2倍。
其中，所述盲孔直径为所述铜柱直径的95-98％。
其中，所述本体还包括隔板，所述隔板置于所述型腔内，用于限制换热介质的流动路径，所述隔板的高度与所述铝柱的高度相等。
其中，所述本体还包括斜面，所述斜面置于所述换热腔室的角部。
其中，所述本体还包括密封槽，所述密封槽环绕所述型腔，且设置在所述本体与所述盖板的贴合处。
其中，所述铜柱式水冷散热板还包括导热硅脂层，所述导热硅脂层丝印于所述发热元件接触面。
其中，所述本体还包括温度传感孔，所述温度传感孔为盲孔，所述温度传感孔设置于所述本体的侧壁，且所述温度传感孔靠近所述发热元件接触面。
其中，所述本体还包括发热元件固定孔，所述发热元件固定孔设置在所述发热元件接触面，所述发热元件固定孔内设有螺纹。
本实用新型具有如下优点：
本实用新型提供一种铜柱式水冷散热板，本体上设有铝柱，铝柱上钻有盲孔，盲孔中镶嵌铜柱，铜柱的一端与发热元件接触面平齐且与发热元件接触。铜柱从发热元件吸收热量并传递给铝柱，铝柱将铜柱传递过来的热量传递给流道内的换热介质，换热介质携带热量循环出散热板。由于铜柱的导热性好，该铜柱式水冷散热板导热效率高；而且，铜柱镶嵌于盲孔中，不与换热介质直接接触，铜柱与铝柱不会形成原电池反应，有效延长散热板的使用寿命。综上所述，本实用新型提供的铜柱式水冷散热板，兼顾导热性好、导热效率高、使用寿命长的优点。
附图说明
图1为本实用新型实施例1和2提供的铜柱式水冷散热板的结构示意图。
图2为本实用新型实施例1和2提供的铜柱式水冷散热板的结构示意图。
图3为本实用新型实施例1和2提供的铜柱式水冷散热板的本体的剖面图。
图4为本实用新型实施例3提供的铜柱式水冷散热板的本体的剖面图。
图中：1-本体，2-盖板，3-流入口，4-流出口，5-型腔，6-换热腔室，7-铝柱、8-发热元件接触面，9-盲孔，10-铜柱，11-流道，12-隔板，13-斜面，14-密封槽，15-螺钉，16-导热硅脂层，17-温度传感孔，18-发热元件固定孔。
具体实施方式
以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
实施例1
如图1-3所示，实施例1提供的一种铜柱式水冷散热板，其包括本体1、盖板2、流入口3和流出口4。本体1和盖板2的材质为铝材，本体1包括型腔5，型腔5设置在本体1远离发热元件的一侧，盖板2固定在本体1设有型腔5的一侧的表面，型腔5与盖板2形成换热腔室6，换热腔室6内充满换热介质，流入口3和流出口4设置于本体1的侧壁并与型腔5连通，换热介质通过流入口3流入换热腔室6，经流出口4流出换热腔室6。
本体1包括铝柱7、发热元件接触面8和盲孔9，铝柱7设置于型腔5内并固定于本体1，发热元件接触面8为本体1的与发热元件接触的外表面，盲孔9设置在铝柱7上且盲孔9的孔口位于发热元件接触面8上。
铜柱式水冷散热板还包括铜柱10，铜柱10的表面应抛光并清洗干净，铜柱10安装于盲孔9内且铜柱10的一端与发热元件接触面8平齐，铜柱10与发热元件直接接触，吸收发热元件的热量。
在本实施例中，铝柱7间隔设置多个，铝柱7之间的间隙形成换热介质的流道11，多个铝柱7阵列设置，使流道11呈网状分布，铝柱7的上端与盖板2的靠近所述本体1的内表面贴合，防止换热介质从铝柱7上端通过。
在本实施例中，铝柱7为菱形柱，相邻菱形柱的侧面相互平行，相邻菱形柱的间距为菱形边长的0.9-1.2倍。
在本实施例中，盲孔9直径为铜柱10直径的95-98％。安装铜柱10时，对本体1进行加热，盲孔9直径随本体1温度升高而扩大，盲孔9直径扩大5％后，将铜柱10镶嵌于盲孔9中。本体1冷却降温后，盲孔9直径缩小，铜柱10与盲孔9过盈配合。铜柱10高出发热元件接触面8的部分铣平，使铜柱10与发热元件接触面8平齐。过盈配合使铜柱10和铝柱7紧密接触，接触热阻小，因此铜柱10从发热元件吸收来的热量可以高效地交换给铝柱7，铝柱7通过换热介质将热量传递出散热板。
在本实施例中，本体1还包括隔板12，隔板12置于型腔5内，且设置在流入口3和流出口4之间，用于限制换热介质的流动路径，延长换热介质在换热腔室6内的流动路径，当换热介质从流入口3流入后，与铝柱7进行充分接触并进行热交换，待充分换热后再经流出口4流出，提高换热效率，隔板12的高度与铝柱7的高度相等，隔板12与盖板2间不存在间隙，换热介质不能越过隔板12直接从流出口4流出，以免降低换热效率。
在本实施例中，本体1还包括斜面13，斜面13设置于换热腔室6的角部，防止换热介质在换热腔室6的角部流动不畅而导致换热效率降低。
实施例2
如图1-3所示，本实施例提供的另一种铜柱式水冷散热板，其包括本体1、盖板2、流入口3和流出口4。本体1和盖板2的材质为铝材，本体1包括型腔5，型腔5设置在本体1远离发热元件的一侧，盖板2固定在本体1设有型腔5的一侧的表面，型腔5与盖板2形成换热腔室6，换热腔室6内充满换热介质，流入口3和流出口4设置于本体1的侧壁并与型腔5连通，换热介质通过流入口3流入换热腔室6，经流出口4流出换热腔室6。
本体1包括铝柱7、发热元件接触面8和盲孔9，铝柱7设置于型腔5内并固定于本体1，发热元件接触面8为本体1的与发热元件接触的外表面，盲孔9设置在铝柱7上且盲孔9的孔口位于发热元件接触面8上。
铜柱式水冷散热板还包括铜柱10，铜柱10的表面应抛光并清洗干净，铜柱10安装于盲孔9内且铜柱10的一端与发热元件接触面8平齐，铜柱10与发热元件直接接触，吸收发热元件的热量。
在本实施例中，本体1还包括密封槽14，密封槽14环绕型腔5且设置在本体1与盖板2的贴合处。当散热板用于一般性散热场合时，密封采用密封圈密封，在密封槽14中嵌入硅橡胶密封圈，盖板2与本体1用螺钉15固定。当散热板用于高散热场合时，密封采用铅封，盖板2与本体1用焊接方式固定，在密封槽14中添加钎焊料，盖上盖板2后置于真空钎焊炉中进行焊接。
在本实施例中，铜柱式水冷散热板还包括导热硅脂层16，导热硅脂层16丝印于发热元件接触面8，以避免散热板与发热元件接触不紧，提高散热效率。
在本实施例中，本体1还包括温度传感孔17，温度传感孔17为盲孔，设置于本体1的侧壁且靠近发热元件接触面8，温度传感器插入温度传感孔17内，通过对发热元件接触面8的温度测量，从而间接测量发热元件的温度。
在本实施例中，本体1还包括发热元件固定孔18，发热元件固定孔18设置在发热元件接触面8，发热元件固定孔18内设有螺纹，发热元件通过螺栓固定在本体1上。
实施例3
如图4所示，本实施例提供的另一种铜柱式水冷散热板，其包括本体1、盖板2、流入口3、流出口4。本体1和盖板2的材质为铝材。本体1包括型腔5和隔板12，型腔5设置在本体1远离发热元件的一侧，盖板2固定在本体1设有型腔5的一侧的表面，型腔5被隔板12隔开并与盖板2形成多个换热腔室6，每个换热腔室6充满换热介质，流入口3和流出口4分别设置于本体1的相对的两侧，流入口3和流出口4分别与型腔5连通，换热介质通过流入口3流入换热腔室6，经流出口4流出换热腔室6。
本体1包括铝柱7、发热元件接触面8和盲孔9，铝柱7设置于型腔5内并固定于本体1，发热元件接触面8为本体1的与发热元件接触的外表面，盲孔9设置在铝柱7上且盲孔9的孔口位于发热元件接触面8上。
铜柱式水冷散热板还包括铜柱10，铜柱10的表面应抛光并清洗干净，铜柱10安装于盲孔9内且铜柱10的一端与发热元件接触面8平齐，铜柱10与发热元件直接接触，吸收发热元件的热量。
在本实施例中，铝柱7间隔设置多个，铝柱7之间的间隙形成换热介质的流道11，多个铝柱7阵列设置，使流道11呈网状分布，铝柱7的上端与盖板2的靠近所述本体1的内表面贴合，防止换热介质从铝柱7上端通过。
在本实施例中，铝柱7为菱形柱，相邻菱形柱的侧面相互平行，相邻菱形柱的间距为菱形边长的0.9-1.2倍。
在本实施例中，盲孔9直径为铜柱10直径的95-98％。安装铜柱10时，对本体1进行加热，盲孔9直径随本体1温度升高而扩大，盲孔9直径扩大5％后，将铜柱10镶嵌于盲孔9中。本体1冷却降温后，盲孔9直径缩小，铜柱10与盲孔9过盈配合。铜柱10高出发热元件接触面8的部分铣平，使铜柱10与发热元件接触面8平齐。过盈配合使铜柱10和铝柱7紧密接触，接触热阻小，因此铜柱10从发热元件吸收来的热量可以高效地交换给铝柱7，铝柱7通过换热介质将热量传递出散热板。
在本实施例中，隔板12设置在流入口3和流出口4之间，用于限制换热介质的流动路径，延长换热介质在换热腔室6内的流动路径，当换热介质从流入口3流入后，与所有铝柱7进行充分接触并进行热交换，待充分换热后再经流出口4流出，隔板12的高度与铝柱7的高度相等，隔板12与盖板2间不存在间隙，换热介质不能越过隔板12直接从流出口4流出，以免降低换热效率。
在本实施例中，本体1还包括斜面13，斜面13设置于换热腔室6的角部，防止换热介质在换热腔室6的角部流动不畅而导致换热效率降低。
在本实施例中，本体1还包括密封槽14，密封槽14环绕型腔5且设置在本体1与盖板2的贴合处。当散热板用于一般性散热场合时，密封采用密封圈密封，即在密封槽14中嵌入硅橡胶密封圈，盖板2与本体1用螺钉15固定。当散热板用于高散热场合时，密封采用铅封，即盖板2与本体1用焊接方式固定，在密封槽14中添加钎焊料，盖上盖板2后置于真空钎焊炉中进行焊接。
在本实施例中，铜柱式水冷散热板还包括导热硅脂层16，导热硅脂层16丝印于发热元件接触面8，以避免散热板与发热元件接触不紧，提高散热效率。
在本实施例中，本体1还包括温度传感孔17，温度传感孔17为盲孔，设置于本体1的侧壁且靠近发热元件接触面8，温度传感器插入温度传感孔17内，通过对发热元件接触面8的温度测量，从而间接测量发热元件的温度。
在本实施例中，本体1还包括发热元件固定孔18，发热元件固定孔18设置在发热元件接触面8，发热元件固定孔18内设有螺纹，发热元件通过螺栓固定在本体1上。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种铜柱式水冷散热板，其包括本体、盖板、流入口和流出口，所述本体的材质为铝材，所述本体包括型腔，所述型腔设置在所述本体远离发热元件的一侧，所述盖板的材质为铝材，所述盖板固定在所述本体设有所述型腔的一侧的表面，所述型腔与所述盖板形成换热腔室，所述流入口和所述流出口设置于所述本体的侧壁并与所述型腔连通，其特征在于：所述本体包括铝柱、发热元件接触面和盲孔，所述铝柱置于所述型腔内并固定于所述本体，所述发热元件接触面为所述本体的与发热元件接触的外表面，所述盲孔设置在所述铝柱上，所述盲孔的孔口位于所述发热元件接触面，所述铜柱式水冷散热板还包括铜柱，所述铜柱安装于所述盲孔内，所述铜柱一端与所述发热元件接触面平齐。
2.根据权利要求1所述的铜柱式水冷散热板，其特征在于：所述铝柱间隔设置多个，且多个所述铝柱阵列设置，所述铝柱的上端与所述盖板的内表面贴合。
3.根据权利要求2所述的铜柱式水冷散热板，其特征在于：所述铝柱为菱形柱，相邻所述菱形柱的侧面相互平行，相邻所述菱形柱的间距为所述菱形柱的菱形边长的0.9-1.2倍。
4.根据权利要求1所述的铜柱式水冷散热板，其特征在于：所述盲孔直径为所述铜柱直径的95-98％。
5.根据权利要求1所述的铜柱式水冷散热板，其特征在于：所述本体还包括隔板，所述隔板置于所述型腔内，用于限制换热介质的流动路径，所述隔板的高度与所述铝柱的高度相等。
6.根据权利要求1所述的铜柱式水冷散热板，其特征在于：所述本体还包括斜面，所述斜面置于所述换热腔室的角部。
7.根据权利要求1所述的铜柱式水冷散热板，其特征在于：所述本体还包括密封槽，所述密封槽环绕所述型腔，且设置在所述本体与所述盖板的贴合处。
8.根据权利要求1所述的铜柱式水冷散热板，其特征在于：所述铜柱式水冷散热板还包括导热硅脂层，所述导热硅脂层丝印于所述发热元件接触面。
9.根据权利要求1所述的铜柱式水冷散热板，其特征在于：所述本体还包括温度传感孔，所述温度传感孔为盲孔，所述温度传感孔设置于所述本体的侧壁，且所述温度传感孔靠近所述发热元件接触面。
10.根据权利要求1所述的铜柱式水冷散热板，其特征在于：所述本体还包括发热元件固定孔，所述发热元件固定孔设置在所述发热元件接触面，所述发热元件固定孔内设有螺纹。
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| CN201721400545.7U CN207265042U (zh) | 2017-10-26 | 2017-10-26 | 一种铜柱式水冷散热板 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109959289A (zh) * | 2019-03-15 | 2019-07-02 | 华南理工大学 | 一种抗重力超薄微热管制备方法 |
-
2017
- 2017-10-26 CN CN201721400545.7U patent/CN207265042U/zh not_active Expired - Fee Related
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