CN208431978U - 一种电子设备散热模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电子设备散热模块，包括单板、发热芯片、导冷散热装置、制冷片及常规界面导热材料。同时制冷片通过第一发热芯片对单板的底面与第一发热芯片贴合位置吸热，并且在该吸热的位置相对侧，导热件能够将第二发热芯片的热量传导在该相对侧的相对位置，从而通过导热件能够也将第二发热芯片的热量吸收至制冷片的热面并通过外壳将热量散发，这样即实现对第一发热芯片和第二发热芯片的同时散热，解决了恶劣工况下散热难题。本实用新型所述的电子设备散热模块能应对高温工况下设备散热难题，能保证电子元器件的安全、稳定、高效工作。

Description

一种电子设备散热模块

技术领域

本实用新型属于电子设备温控领域。

背景技术

随着电子技术的不断发展，电子设备系统的功率越来越大，但物理尺寸却越来越小，热流密度也随之急剧增加，散热风险加大。尤其在高温严酷环境下，良好的散热才能保证设备可靠性。对于一类户外设备，由于可靠性要求，通常设计成无风扇运转部件的自然散热设备。但该类设备通常应用于各种恶劣高温工况，因此高温下散热能力受到极大挑战。

针对该类自然散热设备，通常将设备中发热器件或者模块通过贴在设备内壳上散热，由于壳体是一个散热器，因此在一定功率密度下，能起到较好的散热效果。由于发热芯片位于单板正反两侧，当一面发热芯片贴壳散热时，另一面上发热芯片由于技术、布局等原因，则无法贴壳散热。

如图1所示，为一种现有的具有自然散热能力的设备，该设备包括设备外壳1’，单板4’、第一发热芯片2’、第二发热芯片3’。其中第一发热芯片2’位于单板4’底面并通过导热材料层8’(如导热凝胶、导热衬垫)与外壳1’向内突出的凸台7’连接。而第二发热芯片3’直接安装于单板4’顶面。其中外壳通常材料为压铸铝，外壳可以长翅片以强化散热。

第一发热芯片2’可以通过凸台7’热传导到外壳，从而使得第一发热芯片2’传导到壳体散热。由于产品设计原因，第二发热芯片3’无法布置到单板2’底面，其热量绝大部分传递到壳体1’周围环境中，一部分热量传递到单板2’上。由于热量由高温向低温传递，因此第二发热芯片3’温度高于周围环境温度，而该第二发热芯片3’预设的许可温度应当小于周围环境温度，因此该第二发热芯片3’通过常规散热措施无法解决。如增加散热器，第二发热芯片3’热量还是传递到周围环境中，因此无法大幅度降低第二发热芯片3’温度。此外，还有可能通过导热结构件将热量传导到侧壁或者对面壳体上，但由于存在结构干涉等原因，该方案无法适合于各种工况。

综合上述可知，当遇到这类散热难题，该类设备散热通过常规方案无法解决。从而导致整过项目的暂停。

因此必须采用一种全新的技术方案才能解决该类芯片散热难题，从而保证电子设备对稳定、安全及可靠的运行。

发明内容

发明目的：本实用新型的第一个实用新型目的是提供一种电子设备散热模块，能够解决内部单板两侧面同时设置发热芯片时的散热难题。

本实用新型的第二个实用新型目的是提供一种电子设备散热模块，能够解决散热芯片由于设置在外壳内不同位置而难以直接导热的散热难题。

技术方案：为达到上述第一个目的，本实用新型可采用如下技术方案：

一种电子设备散热模块，包括外壳、位于外壳内的第一发热芯片、第二发热芯片，所述外壳内还设有单板、制冷片、导热件；制冷片与外壳内壁面直接或间接贴合；所述第一发热芯片安装于单板的底面，所述第二发热芯片安装于单板的顶面，制冷片的热面与外壳内壁面贴合，制冷片的冷面直接或间接与第一发热芯片贴合；所述导热件的一端直接或间接与第二发热芯片贴合，导热件的另一端直接或间接与单板的顶面贴合，且导热件和单板顶面贴合的位置与第一发热芯片与单板贴合的位置相对。

有益效果：通过制冷片能够通过珀尔帖效应将冷面的热量传递给热面的效果，而使与制冷片贴合的第一发热芯片散热，同时制冷片通过第一发热芯片对单板的底面与第一发热芯片贴合位置制冷，并且在该制冷的位置相对侧，导热件能够将第二发热芯片的热量传导在该相对侧的相对位置，从而通过导热件能够也将第二发热芯片的热量吸收至制冷片的热面并通过外壳将热量散发，这样即实现对第一发热芯片和第二发热芯片的同时散热。该种方式适用于各种布局空间限制，芯片所处的周围环境温度高于芯片许可温度的工作场景。

进一步的，制冷片的冷面间接与第一发热芯片贴合时，制冷片的冷面与第一发热芯片之间夹有导热界面材料层。导热件间接与第二发热芯片贴合时，导热件与第二发热芯片直接夹有导热界面材料层。导热件间接与单板的顶面贴合时，导热件与单板之间夹有导热界面材料层。制冷片间接与外壳内壁面贴合时，制冷片与外壳内壁面之间夹有导热界面材料层。

进一步的，外壳为金属件，且外壳上设有散热翅片。

进一步的，该电子设备散热模块应用于自然散热设备或者强制风冷设备。

进一步的，所述导热件为金属件、热管金属件等本领域常规导热及散热部件。

技术方案：为达到上述第二个目的，本实用新型还可采用以下技术方案。

一种电子设备散热模块，包括外壳、位于外壳内的发热芯片，所述外壳内还设有制冷片、导热件；制冷片与外壳内壁面贴合；所述导热件的一端与发热芯片贴合，导热件的另一端与制冷片接触而形成热传导。

有益效果：通过制冷片能够通过珀尔帖效应将冷面的热量传递给热面的效果，而使与制冷片形成热传导的导热件散热，由于导热件的长度或者形状可调整为适合发热芯片的安装位置，从而可以不受设计导热结构时与导热芯片安装位置之间的结构干涉影响，仍然可以高效的实现对散热芯片的导热。该种方式适用于各种布局空间限制，芯片所处的周围环境温度高于芯片许可温度的工作场景。

进一步的，所述制冷片与导热件通过导热界面材料层贴合。

进一步的，外壳内还设有单板，且制冷片、导热件、发热芯片均位于单板的同一侧，发热芯片贴合在单板上。

进一步的，所述制冷片与导热件之间夹有单板，制冷片与单板的底面贴合，而导热件与单板的顶面贴合，且制冷片与单板贴合的位置与导热件与单板贴合的位置相对；发热芯片与制冷片分别位于单板的两侧，发热芯片安装在单板的顶面上。

进一步的，导热件与单板之间夹有导热界面材料层；制冷片与单板之间夹有导热界面材料层。

附图说明

图1是现有技术中的一种具有自然散热能力的设备的结构示意图。

图2是本实用新型实施例一的电子设备散热模块的结构示意图。

图3为图2中电子设备散热模块的热量传递示意图。

图4是本实用新型实施例二的电子设备散热模块的结构示意图。

图5是本实用新型实施例三的电子设备散热模块的结构示意图。

具体实施方式

实施例一

请结合图2所示，为本实用新型提供的电子设备散热模块的第一种实施例，该实施例中包括外壳1、位于外壳1内的第一发热芯片2、第二发热芯片3、同样位于外壳内的单板4、制冷片5、导热件6。其中，制冷片5与外壳1内壁面直接或间接贴合，该间接贴合采用的方式是，制冷片5与外壳1内壁面之间夹有导热界面材料层(在本实施方式中，导热界面材料可选用行业内现有技术的导热凝胶、导热衬垫等，下同)。

所述第一发热芯片2安装于单板4的底面，所述第二发热芯片3安装于单板4的顶面。这里的单板4的底面的设定为面对制冷片5的一面，而背对制冷片5的一面设为顶面。制冷片5的热面与外壳1内壁面贴合，制冷片5的冷面直接或间接与第一发热芯片2贴合。这里的制冷片5为现有技术中常用的通过珀尔帖效应进行导热的制冷片5，该制冷片5的热面与冷面也为本领域中现有技术制冷片的通用术语，即制冷片通上电源之后，冷面的热量被移到热面，导致冷面温度降低，热面温度升高。所述外壳1向内突出有凸台7，制冷片5与该凸台7的表面贴合。这里当制冷片5的冷面间接与第一发热芯片2贴合时，制冷片6的冷面与第一发热芯片2之间夹有导热界面材料层8。

所述导热件6的一端直接或间接与第二发热芯片3贴合，导热件6的另一端直接或间接与单板4的顶面贴合，且导热件6和单板4顶面贴合的位置与第一发热芯片2与单板4贴合的位置相对。

同样的，这里的导热件6间接与第二发热芯片3贴合时，导热件6与第二发热芯片3直接夹有导热界面材料层；导热件6间接与单板4的顶面贴合时，导热件6与单板4之间夹有导热界面材料层8。

请结合图3所示，为制冷片5通电工作后整体模块中的热量传导示意，其中图3中的箭头方向即为热量的传导方向。其中制冷片5将冷面的热量传递给热面，而使与制冷片5贴合的第一发热芯片2散热，同时制冷片5通过第一发热芯片2对单板4的底面与第一发热芯片2贴合位置吸热，并且在该吸热的位置相对侧，导热件6能够将第二发热芯片3的热量传导在该相对侧的相对位置，从而通过导热件6能够也将第二发热芯片3的热量吸收至制冷片5的热面并通过外壳1将热量散发，这样即实现对第一发热芯片和第二发热芯片的同时散热。其中为了提高外壳1的散热效果，外壳1为金属件，且外壳1上可设有散热翅片进一步提高散热效果。

本实施例中的散热方式尤其适用于第一、第二发热芯片的许可温度低于周围环境温度要求，或者第一、第二发热芯片的许可温度虽然高于周围环境温度，但和环境温度接近，而常规散热措施无法大幅度降低第一、第二发热芯片的温度的情况。相比于常规方案缺陷，本实施例的技术方案能快速解决这两类情况中发热芯片的散热难题。

对于该类散热模块由于高可靠性要求，另外一实施例中可以为第一、第二发热芯片上加装散热器，并采用风扇对散热器散热，预计可以做到和环境温度接近。但该种设备由于高可靠性要求，风扇属于运转件，存在易损坏、可靠性低事实。一旦风扇失效，带来整机过热、可靠性降低。因此常规设计中不考虑风扇散热方案。

实施例二

请参阅图4所示，为本实用新型提供的电子设备散热模块的第二种实施例，该实施例中包括外壳1、位于外壳1内的发热芯片2。所述外壳1内还设有制冷片5、导热件6。制冷片5与外壳1内壁面贴合。所述导热件6的一端与发热芯片2贴合，导热件6的另一端与制冷片5接触而形成热传导。本实施例中，制冷片5与导热件6之间夹有单板4。制冷片5与单板4的底面贴合，而导热件6与单板4的顶面贴合，且制冷片5与单板4贴合的位置与导热件6与单板4贴合的位置相对从而通过导热件6能够也将发热芯片2的热量吸收至制冷片5的热面并通过外壳1将热量散发。本实施例中发热芯片2与制冷片5分别位于单板的两侧，适用于要求发热芯片2安装在单板4的顶面上的情况。

本实施例中的散热方式尤其适用于发热芯片的许可温度低于周围环境温度要求，或者发热芯片的许可温度虽然高于周围环境温度，但和环境温度接近，而常规散热措施无法大幅度降低发热芯片的温度的情况。相比于常规方案缺陷，本实施例的技术方案能快速解决这两类情况中发热芯片的散热难题。

实施例三

请参阅图5所示，为本实用新型提供的电子设备散热模块的第二种实施例，该实施例中包括外壳1、位于外壳1内的发热芯片2。所述外壳1内还设有制冷片5、导热件6。制冷片5与外壳1内壁面贴合。所述导热件6的一端与发热芯片2贴合，导热件6的另一端与制冷片5接触而形成热传导。本实施例中外壳1内还设有单板4，且制冷片5、导热件6、发热芯片2均位于单板4的同一侧，发热芯片2贴合在单板4上。导热件6与单板4之间夹有导热界面材料层8；制冷片5与单板4之间夹有导热界面材料层8。所述制冷片5与导热件6通过导热界面材料层8贴合。

本实施例中的散热方式尤其适用于发热芯片的许可温度低于周围环境温度要求，或者发热芯片的许可温度虽然高于周围环境温度，但和环境温度接近，而常规散热措施无法大幅度降低发热芯片的温度的情况。相比于常规方案缺陷，本实施例的技术方案能快速解决这两类情况中发热芯片的散热难题。

本实用新型背景为自然散热设备，但不限于自然散热设备，也可以应用于强制风冷设备。

综上所述，本实用新型所述冷量传导方案能解决常规散热措施无法解决的设备散热难题；尤其适用于单板布局限制、设计限制、芯片许可温度低于所处周围环境温度，且制冷片与发热芯片之间有较长距离工况场景。与常规制冷片散热相比，由于种种原因非直接与所需发热芯片接触。而是通过导冷散热措施将制冷量间接传导到发热芯片上。从而降低发热芯片温度。该方案能使电子设备散热实现高效、不受空间限制；能保证电子元器件的安全、稳定、高效工作。

以上仅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原理的前提下，还可以对各设施位置进行调整，这些调整也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种电子设备散热模块，包括外壳、位于外壳内的第一发热芯片、第二发热芯片，其特征在于：所述外壳内还设有单板、制冷片、导热件；制冷片与外壳内壁面贴合；所述第一发热芯片安装于单板的底面，所述第二发热芯片安装于单板的顶面，制冷片的热面与外壳内壁面贴合，制冷片的冷面与第一发热芯片贴合；所述导热件的一端与第二发热芯片贴合，导热件的另一端直接与单板的顶面贴合，且导热件和单板顶面贴合的位置与第一发热芯片与单板贴合的位置相对。

2.根据权利要求1所述的电子设备散热模块，其特征在于：制冷片的冷面与第一发热芯片之间夹有导热界面材料层；导热件与第二发热芯片直接夹有导热界面材料层；导热件间接与单板的顶面贴合时，导热件与单板之间夹有导热界面材料层；制冷片与外壳内壁面之间夹有导热界面材料层。

3.根据权利要求1所述的电子设备散热模块，其特征在于：所述外壳向内突出有凸台，制冷片与该凸台的表面贴合。

4.根据权利要求3所述的电子设备散热模块，其特征在于：所述外壳为金属件，且外壳上设有散热翅片。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的电子设备散热模块，其特征在于：该电子设备散热模块应用于自然散热设备或者强制风冷设备。

6.一种电子设备散热模块，包括外壳、位于外壳内的发热芯片，其特征在于：所述外壳内还设有制冷片、导热件；制冷片与外壳内壁面贴合；所述导热件的一端与发热芯片贴合，导热件的另一端与制冷片接触而形成热传导。

7.如权利要求6所述的电子设备散热模块，其特征在于：所述制冷片与导热件通过导热界面材料层贴合。

8.如权利要求7所述的电子设备散热模块，其特征在于：外壳内还设有单板，且制冷片、导热件、发热芯片均位于单板的同一侧，发热芯片贴合在单板上。

9.如权利要求6所述的电子设备散热模块，其特征在于：所述制冷片与导热件之间夹有单板，制冷片与单板的底面贴合，而导热件与单板的顶面贴合，且制冷片与单板贴合的位置与导热件与单板贴合的位置相对；发热芯片与制冷片分别位于单板的两侧，发热芯片安装在单板的顶面上。

10.如权利要求9所述的电子设备散热模块，其特征在于：导热件与单板之间夹有导热界面材料层；制冷片与单板之间夹有导热界面材料层。