CN211376630U - 一种散热装置及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种散热装置及电子设备，其中散热装置包括底壳，相变材料层和金属导热层。相变材料层设置在底壳上，金属导热层密封设置在相变材料层上，其中，金属导热层用于与欲进行散热的功能芯片紧密接触。本实用新型通过在电子设备的底壳上设置具有较大潜热的相变材料层，再通过导热层将功能芯片的热量传导至相变材料层，提高了芯片的散热效率，同时降低了电子设备的外壳温升，相比于现有技术，不会增加电子设备的功耗以及厚度，大大提高了用户的手感体验。
Description
技术领域
本实用新型涉及芯片散热设计领域，尤其涉及一种散热装置及电子设备。
背景技术
近年来，随着用于平面显示的电子设备，例如手机、平板电脑、笔记型电脑、或伺服器，的制程技术的发展，其元件集成化的程度也越来越高，因此，“散热”已经是这些元件或装置不可或缺的需求功能。特别是电子设备在高负载运转时，热能大幅增加，使得电子装置的底壳的温度急速上升，容易给用户造成不好的使用体验甚至伤害，且很容易造成元件或装置的永久性损坏。
为了避免电子装置过热，现有技术一般都会装设散热装置，例如安装在手机背面的散热器，并使用风扇和半导体制冷来散热，以通过传导、对流与辐射等方式将电子装置所产生的热能散逸出。然而现有技术的散热装置存在两个缺点：一是极大增大了电子设备本身的厚度，影响用户手感体验，二是会额外增加一定的功耗，使得电子设备的续航能力下降。
发明内容
本实用新型的目的在于，针对上述问题，提供一种散热装置及电子设备，提高了芯片的散热效率，同时降低了电子设备的外壳温升，相比于现有技术，不会增加电子设备的功耗以及厚度，大大提高了用户的手感体验。
为解决上述技术问题，本实用新型基于以下技术方案进行实施：
一种散热装置，包括底壳，相变材料层和金属导热层，所述相变材料层设置在所述底壳上，所述金属导热层密封设置在所述相变材料层上，所述金属导热层用于与欲进行散热的功能芯片紧密接触。
进一步的，所述相变材料层为单一相变材料或复合相变材料。
进一步的，所述复合相变材料为泡沫金属-石墨烯复合材料，石墨烯-石蜡复合材料或泡沫金属-石墨烯-石蜡复合材料。
进一步的，所述金属导热层上设置有凸起，所述凸起的位置与所述功能芯片的位置相对应，所述凸起用于与所述功能芯片紧密接触。
进一步的，所述金属导热层密封焊接设置在所述相变材料层上。
进一步的，所述底壳为导热金属材质。
进一步的，所述底壳为铝材质。
进一步的，所述金属导热层为铜片。
本实用新型还公开了一种电子设备，设置有一种散热装置，所述散热装置包括底壳，相变材料层和金属导热层，所述相变材料层设置在所述底壳上，所述金属导热层密封设置在所述相变材料层上，所述金属导热层用于与欲进行散热的功能芯片紧密接触。
进一步的，所述相变材料层为单一相变材料或复合相变材料。
进一步的，所述复合相变材料为泡沫金属-石墨烯复合材料，石墨烯-石蜡复合材料或泡沫金属-石墨烯-石蜡复合材料。
进一步的，所述金属导热层上设置有凸起，所述凸起的位置与所述功能芯片的位置相对应，所述凸起用于与所述功能芯片紧密接触。
进一步的，所述金属导热层密封焊接设置在所述相变材料层上。
进一步的，所述底壳为导热金属材质。
进一步的，所述底壳为铝材质。
进一步的，所述金属导热层为铜片。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
本实用新型公开了一种散热装置及电子设备，通过在电子设备的底壳上设置具有较大潜热的相变材料层，再通过导热层将功能芯片的热量传导至相变材料层，提高了芯片的散热效率，同时降低了电子设备的外壳温升，相比于现有技术，不会增加电子设备的功耗以及厚度，大大提高了用户的手感体验。
应理解，在本实用新型范围内中，本实用新型的上述各技术特征和在下文 (如实施例)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一一累述。
附图说明
图1是本实用新型实施例1和2中所述的散热装置的结构示意图。
图2是本实用新型实施例1和2中所述的散热装置的剖视结构图。
图中标记为：
底壳-1；相变材料层-2；金属导电层-3；凸起-31。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
实施例1
如图1-2所示，本实施例公开了一种散热装置，包括底壳1，相变材料层2 和金属导热层3。具体的，相变材料层2设置在底壳1上，金属导热层3密封设置在相变材料层2上，其中，金属导热层3用于与欲进行散热的功能芯片紧密接触。通过这样设置，芯片的热量通过金属导热层3传送到相变材料层2，相变材料层2再将热量传送到底壳1，实现散热，同时相变材料层2较大的潜热可有效降低底壳1瞬间的温升，有效提高用户的手感体验。
具体的，本散热装置所适用的进行散热的功能芯片，一般指具有一定运算能力或信号处理能力的芯片，例如处理器芯片、单片机芯片或通信芯片，但有些情况下也包括储存芯片，在理解本实施例中的功能芯片时，应将所有在运行时可能会产生大量热量的芯片都包括在本申请所保护的功能芯片的范围内，不应该将其局限于传统的功能芯片的定义。
具体的，相变材料层2可以由单一的相变材料制备而成，相变材料(PCM- PhaseChange Material)是指温度不变的情况下而改变物质状态并能提供潜热的物质，转变物理性质的过程称为相变过程，这时相变材料将吸收或释放大量的潜热。单一的相变材料例如无机相变材料或有机相变材料，优选的，可采用有机的相变材料例如但不限于石蜡和其他有机物。
优选的，相变材料层2由复合的相变材料制备而成，复合的相变材料为导热材料与相变材料的复合，其中，导热材料例如但不限于包括石墨烯、碳、人造石墨、天然石墨、奈米碳管、或氮化硼等有机或无机材料，或泡沫金属。而相变材料例如但不限于为石蜡(paraffinwax)，其具有无毒性、化学安定性佳、价格低廉等优点。石蜡具有大量的潜热(latentheat)，但其导热性差，使其本身蕴含的大量潜热不易运用，通过将石蜡与导热材料进行复合制备可得到良好的吸热相变材料。
可选的，相变材料层2为石墨烯-石蜡复合材料，参见公开号为CN103131395A 的专利文件或公开号为CN104357021A的专利文件所公开的内容，这一现有的复合材料具有良好的吸热储能效果。
可选的，相变材料层2为泡沫金属-石墨烯复合材料，其中，泡沫金属可为例如但不限于泡沫铜、泡沫镍或泡沫铝，参见作者为徐众、侯静等的论文【金属泡沫/石蜡复合相变材料的制备及热性能研究】，这一现有的复合材料良好的吸热储能效果。(徐众,侯静,万书权,李军,吴恩辉,刘黔蜀,甘鑫.金属泡沫/石蜡复合相变材料的制备及热性能研究[J].储能科学与技术.2020(01))
优选的，相变材料层2为泡沫金属-石墨烯-石蜡复合材料。具体的，制备过程为在底壳1的内侧先放置一片超薄的泡沫金属，如泡沫镍，然后浇灌搅拌均匀的石墨烯-石蜡混合物，直到刚好覆盖泡沫金属并待其凝固完成。具体的，这一复合材料的技术细节可参见香港科技大学Abid Hussain等人2018年发表在“International Journal of ThermalSciences”杂志的论文“Thermal management of lithium ion batteries usinggraphene coated nickel foam saturated with phase change materials”，论文中公开了与纯石蜡材料的潜热相比，饱和石墨烯涂覆泡沫镍石蜡复合材料的潜热降低了30％，足以说明泡沫金属-石墨烯-石蜡复合材料的材料优势。
具体的在本实施例中，金属导热层3上设置有凸起31，凸起31的位置与功能芯片的位置相对应，凸起31用于在安装时与功能芯片紧密接触，将功能芯片的热量传导至相变材料层2进行吸热。
具体的在本实施例中，金属导热层3密封焊接设置在相变材料层2上，这是由于采用复合相变材料的相变材料层2吸收热能的过程中，如果热源的操作温度高于相变材料层2的熔滴点温度时，相变化吸热层12会有熔化现象，此时则可通过密封的金属导热层3进行封止，避免熔化的相变材料层2产生泄漏。
具体的，底壳为导热金属材质，优选地，采用材质较轻且导热性能较好的铝材质。
具体的，金属导热层为例如但不限于包括铜、铝、铁、银、金等高导热金属材料。优选的，金属导热层3为铜片，其韧性好，延展性佳，弯折不易断裂，且能有效与复合的相变材料结合，达到有效的密封效果。
本实施例公开了一种散热装置，通过在电子设备的底壳上设置具有较大潜热的相变材料层，再通过导热层将功能芯片的热量传导至相变材料层，提高了芯片的散热效率，同时降低了电子设备的外壳温升，相比于现有技术，不会增加电子设备的功耗以及厚度，大大提高了用户的手感体验。
实施例2
本实用新型还公开了一种电子设备，其内设置有散热装置，散热装置的结构如图1-2所示，包括底壳1，相变材料层2和金属导热层3。具体的，相变材料层2设置在底壳1上，金属导热层3密封设置在相变材料层2上，其中，金属导热层3用于与欲进行散热的功能芯片紧密接触。通过这样设置，芯片的热量通过金属导热层3传送到相变材料层2，相变材料层2再将热量传送到底壳1，实现散热，同时相变材料层2较大的潜热可有效降低底壳1瞬间的温升，有效提高用户的手感体验。
具体的，本散热装置所适用的进行散热的功能芯片，一般指具有一定运算能力或信号处理能力的芯片，例如处理器芯片、单片机芯片或通信芯片，但有些情况下也包括储存芯片，在理解本实施例中的功能芯片时，应将所有在运行时可能会产生大量热量的芯片都包括在本申请所保护的功能芯片的范围内，不应该将其局限于传统的功能芯片的定义。
具体的，相变材料层2可以由单一的相变材料制备而成，相变材料(PCM- PhaseChange Material)是指温度不变的情况下而改变物质状态并能提供潜热的物质，转变物理性质的过程称为相变过程，这时相变材料将吸收或释放大量的潜热。单一的相变材料例如无机相变材料或有机相变材料，优选的，可采用有机的相变材料例如但不限于石蜡和其他有机物。
优选的，相变材料层2由复合的相变材料制备而成，复合的相变材料为导热材料与相变材料的复合，其中，导热材料例如但不限于包括石墨烯、碳、人造石墨、天然石墨、奈米碳管、或氮化硼等有机或无机材料，或泡沫金属。而相变材料例如但不限于为石蜡(paraffinwax)，其具有无毒性、化学安定性佳、价格低廉等优点。石蜡具有大量的潜热(latentheat)，但其导热性差，使其本身蕴含的大量潜热不易运用，通过将石蜡与导热材料进行复合制备可得到良好的吸热相变材料。
可选的，相变材料层2为石墨烯-石蜡复合材料，参见公开号为CN103131395A 的专利文件或公开号为CN104357021A的专利文件所公开的内容，这一现有的复合材料具有良好的吸热储能效果。
可选的，相变材料层2为泡沫金属-石墨烯复合材料，其中，泡沫金属可为例如但不限于泡沫铜、泡沫镍或泡沫铝，参见作者为徐众、侯静等的论文【金属泡沫/石蜡复合相变材料的制备及热性能研究】，这一现有的复合材料良好的吸热储能效果。(徐众,侯静,万书权,李军,吴恩辉,刘黔蜀,甘鑫.金属泡沫/石蜡复合相变材料的制备及热性能研究[J].储能科学与技术.2020(01))
优选的，相变材料层2为泡沫金属-石墨烯-石蜡复合材料。具体的，制备过程为在底壳1的内侧先放置一片超薄的泡沫金属，如泡沫镍，然后浇灌搅拌均匀的石墨烯-石蜡混合物，直到刚好覆盖泡沫金属并待其凝固完成。具体的，这一复合材料的技术细节可参见香港科技大学Abid Hussain等人2018年发表在“International Journal of ThermalSciences”杂志的论文“Thermal management of lithium ion batteries usinggraphene coated nickel foam saturated with phase change materials”，论文中公开了与纯石蜡材料的潜热相比，饱和石墨烯涂覆泡沫镍石蜡复合材料的潜热降低了30％，足以说明泡沫金属-石墨烯-石蜡复合材料的材料优势。
具体的在本实施例中，金属导热层3上设置有凸起31，凸起31的位置与功能芯片的位置相对应，凸起31用于在安装时与功能芯片紧密接触，将功能芯片的热量传导至相变材料层2进行吸热。
具体的在本实施例中，金属导热层3密封焊接设置在相变材料层2上，这是由于采用复合相变材料的相变材料层2吸收热能的过程中，如果热源的操作温度高于相变材料层2的熔滴点温度时，相变化吸热层12会有熔化现象，此时则可通过密封的金属导热层3进行封止，避免熔化的相变材料层2产生泄漏。
具体的，底壳为导热金属材质，优选地，采用材质较轻且导热性能较好的铝材质。
具体的，金属导热层为例如但不限于包括铜、铝、铁、银、金等高导热金属材料。优选的，金属导热层3为铜片，其韧性好，延展性佳，弯折不易断裂，且能有效与复合的相变材料结合，达到有效的密封效果。
本实施例公开了一种电子设备，通过在电子设备的底壳上设置具有较大潜热的相变材料层，再通过导热层将功能芯片的热量传导至相变材料层，提高了芯片的散热效率，同时降低了电子设备的外壳温升，相比于现有技术，不会增加电子设备的功耗以及厚度，大大提高了用户的手感体验。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型做任何形式上的限制，故凡未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
Claims (9)
1.一种散热装置，其特征在于，包括：
底壳；
相变材料层，设置在所述底壳上；
金属导热层，密封设置在所述相变材料层上，用于与欲进行散热的功能芯片紧密接触。
2.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述相变材料层为单一相变材料或复合相变材料。
3.根据权利要求2所述的散热装置，其特征在于，所述复合相变材料为泡沫金属-石墨烯复合材料，石墨烯-石蜡复合材料或泡沫金属-石墨烯-石蜡复合材料。
4.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述金属导热层上设置有凸起，所述凸起的位置与所述功能芯片的位置相对应，所述凸起用于与所述功能芯片紧密接触。
5.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述金属导热层密封焊接设置在所述相变材料层上。
6.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述底壳为导热金属材质。
7.根据权利要求6所述的散热装置，其特征在于，所述底壳为铝材质。
8.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述金属导热层为铜片。
9.一种电子设备，其特征在于，设置有如权利要求1-8任一项所述的散热装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202020209251.1U CN211376630U (zh) | 2020-02-25 | 2020-02-25 | 一种散热装置及电子设备 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202020209251.1U CN211376630U (zh) | 2020-02-25 | 2020-02-25 | 一种散热装置及电子设备 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN211376630U true CN211376630U (zh) | 2020-08-28 |
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ID=72153309
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202020209251.1U Active CN211376630U (zh) | 2020-02-25 | 2020-02-25 | 一种散热装置及电子设备 |
Country Status (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN211376630U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113207271A (zh) * | 2021-06-15 | 2021-08-03 | 中国石油大学(华东) | 一种相变储能式散热器 |
| CN113851923A (zh) * | 2021-10-19 | 2021-12-28 | 北京大学东莞光电研究院 | 激光器to封装结构 |
-
2020
- 2020-02-25 CN CN202020209251.1U patent/CN211376630U/zh active Active
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