CN212116028U - 一种用于高功耗单板的铜铝复合材料散热结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于高功耗单板的铜铝复合材料散热结构，属于高功耗单板散热的技术领域，包括高功耗单板PCB和设于该高功耗单板PCB上的芯片组，还包括装于高功耗单板PCB上的铜铝复合散热体，该铜铝复合散热体一侧面设有散热风扇，另一侧面通过导热介质贴附于所述芯片组的表面上，以达到能够同时兼顾满足其自身高功耗且符合使用环境尺寸的严格要求的目的。

Description

一种用于高功耗单板的铜铝复合材料散热结构

技术领域

本实用新型属于高功耗单板散热的技术领域，具体而言，涉及一种用于高功耗单板的铜铝复合材料散热结构。

背景技术

高功耗单板，也称为高功耗嵌入式单板，其得以广泛应用，在应用过程中，解决高功耗单板的散热问题作为高功耗单板的发展和应用的一大障碍。

当作为模块的高功耗单板工作时，由于其自身高功耗且使用环境尺寸要求严格的特性，往往不能够实现高效的散热，无法同时兼顾高功耗运行和使用环境的尺寸要求，在现有技术应用中，一方面，在大功耗下使用全铜散热器会造成的重量和成本增加；另一方面，在使用全铝散热器的情况下且在尺寸要求严格的条件下无法解决散热的状况出现，导致芯片的热量堆积，进而最终无法正常运行的情况发生。

针对上述，目前的高功耗单板在使用中无法同时兼顾满足其自身高功耗且符合使用环境尺寸的严格要求。

实用新型内容

鉴于此，为了解决现有技术存在的上述问题，本实用新型的目的在于提供一种用于高功耗单板的铜铝复合材料散热结构以达到能够同时兼顾满足其自身高功耗且符合使用环境尺寸的严格要求的目的。

本实用新型所采用的技术方案为：一种用于高功耗单板的铜铝复合材料散热结构，包括高功耗单板PCB和设于该高功耗单板PCB上的芯片组，还包括装于高功耗单板PCB上的铜铝复合散热体，该铜铝复合散热体一侧面设有散热风扇，另一侧面通过导热介质贴附于所述芯片组的表面上。

进一步地，所述高功耗单板PCB通过多个支撑柱连接于所述铜铝复合散热体上，以实现将高功耗单板PCB紧固连接于铜铝复合散热体上，进而确保导热介质与芯片组中的各个芯片进行良好接触。

进一步地，所述铜铝复合散热体包括铜基底和通过焊接工艺成型于该铜基底上的铝散热翅片，铝散热翅片朝向所述散热风扇，以通过散热风扇加速对热量的散发。

进一步地，所述铜基底与铝散热翅片之间通过摩擦焊接工艺成型，相比铜铝之间采用传统焊接工艺的方式不会导致铜铝之间热阻较大影响散热效率的问题。

进一步地，所述铝散热翅片上安装有防尘护盖，防尘护盖内装有所述散热风扇，保护后期散热风扇在调试过程中划伤手指以及具有良好的防尘效果。

进一步地，所述铜基底的侧面上一体成型有凸台，凸台通过导热介质贴附于所述芯片组的表面上，以由芯片组、导热介质、凸台以及铜基底构成散热通道。

进一步地，所述芯片组包括CPU芯片和北桥芯片，所述CPU芯片和北桥芯片均设于高功耗单板PCB上，以对高功耗的CPU芯片和北桥芯片进行有效散热，同时，能够满足对外形尺寸的限制。

本实用新型的有益效果为：

1.采用本实用新型所提供的用于高功耗单板的铜铝复合材料散热结构，主要利用不同金属材料的热特性，通过使用铜铝复合材料设计了针对高功耗单板的铜铝复合散热体，以解决尺寸限制严格且功耗高的单板，尤其像单板同时存在CPU、南北桥芯片的情况。整个高功耗单板PCB通过芯片到铝散热翅片的散热路径实现高功耗单板PCB的热量释放，避免了芯片因热量堆积而造成温度过高而无法工作的情况；利用铜铝复合散热体中铜铝复合金属材料导热系数之间的差异，以小体积、低成本解决高功耗单板PCB的散热需求，特别适用于类似高功耗单板对体积尺寸要求严格的使用场合。

附图说明

图1是本实用新型提供的用于高功耗单板的铜铝复合材料散热结构的整体剖视示意图；

图2是本实用新型提供的用于高功耗单板的铜铝复合材料散热结构的整体结构示意图；

附图中标注如下：

1-高功耗单板PCB，2-CPU芯片，3-导热介质，4-凸台，5-铜基底，6-北桥芯片，7-铝散热翅片，8-防尘护盖，9-散热风扇，10-支撑柱。

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。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

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。

在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，指示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，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，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。此外，术语“第一”、“第二”仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型实施例的描述中，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；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接。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；实施例中的附图用以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。

实施例1

如图1、图2所示，在本实施例中具体提供了一种用于高功耗单板的铜铝复合材料散热结构，该散热结构主要是利用铜铝复合材料不同的金属热特性设计满足高功耗单板的散热需求，其包括高功耗单板PCB1和设于该高功耗单板PCB1上的芯片组，在本实施例中所采用的高功耗单板PCB1中主要为设于高功耗单板PCB1上的CPU芯片2和北桥芯片6，CPU芯片2和北桥芯片6为高功耗芯片，在运行过程中会产生大量的热量。还包括装于高功耗单板PCB1上的铜铝复合散热体，所述高功耗单板PCB1通过多个支撑柱10连接于所述铜铝复合散热体上，在各个支撑柱10上设有PCB安装孔，通过PCB安装孔将铜铝复合散热体和高功耗单板PCB1相互紧固。

该铜铝复合散热体一侧面设有散热风扇9，另一侧面通过导热介质3贴附于所述芯片组的表面上，芯片组所产生的热量会及时通过导热介质3传输至铜铝复合散热体，而铜铝复合散热体所堆积的热量在散热风扇9的作用下快速散热，以确保模块的正常运行。在本实施例中，所述铜铝复合散热体包括铜基底5和通过焊接工艺成型于该铜基底5上的铝散热翅片7，铝散热翅片7朝向所述散热风扇9，其中，所述铜基底5与铝散热翅片7之间通过摩擦焊接工艺成型，其材质的特殊性决定了其高效的导热能力。相比一般的散热结构中，采用铜基板作为热沉而铝制材质作为散热翅片，铜铝之间采用传统焊接工艺的方式导致铜铝之间热阻较大影响散热效率。

为进一步确保散热风扇9在运行过程中具备防护和防尘的作用，所述铝散热翅片7上安装有防尘护盖8，防尘护盖8内装有所述散热风扇9，利用固定螺钉将散热风扇9固定在散热端的铝散热翅片7上，为了保护后期风扇在调试过程中划伤手指以及防尘的考虑。防尘护盖8的周围布置有多个安装孔，各个安装孔通过穿过固定螺钉将防尘护盖8固定装配在高功耗单板PCB1上，且在防尘护盖8上开设有若干个小孔，该区域与所述散热风扇9相对应，以确保散热风扇9具备良好的散热通风性。

所述铜基底5的侧面上一体成型有凸台4，凸台4通过导热介质3贴附于所述芯片组的表面上，通过导热介质3以在凸台4与芯片组(即CPU芯片2和北桥芯片6)之间形成散热通道，以将CPU芯片2和北桥芯片6所产生的热量快速传递至凸台4，由凸台4传递至铜基底5。

本实施例中所提供的用于高功耗单板的铜铝复合材料散热结构，其工作原理如下：

当作为模块的高功耗单板PCB1工作时，由于其自身高功耗且使用环境尺寸要求严格的特性，利用铜铝复合材料能够兼具满足其这两方面的要求，模块的传热路径主要是CPU芯片2、北桥芯片6到导热介质3，导热介质3再到凸台4，凸台4到铜基底5，铜基底5到铝散热翅片7，铝散热翅片7在散热风扇9的作用下加速散热，此传热过程中铜基底5作为热沉能够短时间内将导热介质3传递过来的大量热量进行存储后传递给铝散热翅片7进行散热，减少各个芯片的热量堆积，避免了在大功耗下使用全铜散热器所造成的重量和成本增加，同时也避免了在使用全铝散热器在尺寸要求严格的条件下无法解决散热的状况出现。

在本实施例中，对于该散热结构的安装方法如下：

(1)通过焊接工艺制备铜铝复合散热体，铜铝复合散热体由铜基底5与铝散热翅片7通过摩擦焊接工艺成型而成，之所以采用摩擦焊接工艺成型，其相比较一般散热结构采用铜基板作为热沉而铝制材质作为散热翅片，铜铝之间采用传统焊接工艺的方式导致铜铝之间热阻较大影响散热效率；

(2)将高功耗单板PCB1安装于铜铝复合散热体上，并在铜铝复合散热体的一侧通过导热介质3贴附在高功耗单板PCB1的各个芯片表面上；在安装时，先将导热介质3粘贴于铜基底5的凸台4表面上，之后利用各个支撑柱10将高功耗单板PCB1固定在散热端的铝散热翅片7上，随着高功耗单板PCB1与铜铝复合散热体之间相互紧固，能够促使各个芯片的表面与凸台4之间在导热介质3的作用下进行良好的接触；

(3)在铜铝复合散热体的另一侧安装散热风扇9，散热风扇9安装在铝散热翅片7上且散热风扇9与铝散热翅片7正对，而铝散热翅片7作为散热端，能够对铝散热翅片7所传递的热量进行快速散除；

(4)在铜铝复合散热体的铝散热翅片7上安装防尘护盖8，完成整个散热结构的组装，以通过防尘护盖8保护后期散热风扇9在调试过程中划伤手指以及达到良好的防尘的效果。其中，在散热结构中应当保证各个芯片的表面和凸台4之间连接可靠且贴附紧密，以进行良好的传热、导热。

采用本实施例所提供的安装方法，能够实现对散热结构的快速安装和组装，以进一步解决在尺寸限制严格且功耗高的单板的散热问题，利用铜铝复合金属材料导热系数之间的差异，以小体积、低成本解决高功耗单板的散热需求，特别针类似高功耗单板对体积尺寸要求严格的使用场合。采用本实施例中的散热结构，其散热效率较高，在单板功耗高且空间尺寸要求严格的使用环境下优势较大，且具备结构上更加紧凑、重量更小等优点。

本实用新型不局限于上述可选实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本实用新型权利要求界定范围内的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于高功耗单板的铜铝复合材料散热结构，包括高功耗单板PCB和设于该高功耗单板PCB上的芯片组，其特征在于，还包括装于高功耗单板PCB上的铜铝复合散热体，该铜铝复合散热体一侧面设有散热风扇，另一侧面通过导热介质贴附于所述芯片组的表面上。

2.根据权利要求1所述的用于高功耗单板的铜铝复合材料散热结构，其特征在于，所述高功耗单板PCB通过多个支撑柱连接于所述铜铝复合散热体上。

3.根据权利要求1所述的用于高功耗单板的铜铝复合材料散热结构，其特征在于，所述铜铝复合散热体包括铜基底和通过焊接工艺成型于该铜基底上的铝散热翅片，铝散热翅片朝向所述散热风扇。

4.根据权利要求3所述的用于高功耗单板的铜铝复合材料散热结构，其特征在于，所述铜基底与铝散热翅片之间通过摩擦焊接工艺成型。

5.根据权利要求3所述的用于高功耗单板的铜铝复合材料散热结构，其特征在于，所述铝散热翅片上安装有防尘护盖，防尘护盖内装有所述散热风扇。

6.根据权利要求3所述的用于高功耗单板的铜铝复合材料散热结构，其特征在于，所述铜基底的侧面上一体成型有凸台，凸台通过导热介质贴附于所述芯片组的表面上。

7.根据权利要求1所述的用于高功耗单板的铜铝复合材料散热结构，其特征在于，所述芯片组包括CPU芯片和北桥芯片，所述CPU芯片和北桥芯片均设于高功耗单板PCB上。

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