CN212324647U - 一种高热流发热元件散热冷却装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种高热流发热元件散热冷却装置，该装置由冷板、第一导热硅胶层、石墨烯导热层、第二导热硅胶层及发热元件组成，石墨烯导热层由金属外壳、若干个石墨烯及若干个金属薄片组成，石墨烯与金属薄片从左到右依次叠放，且均垂直置于冷板与发热元件之间，冷板与石墨烯导热层、石墨烯导热层与发热元件之间填充导热硅胶。本实用新型充分利用石墨烯沿平面方向的超高热导率，将发热元件产生的热量从表面积很小的发热元件上传导到面积较大的冷板上，同时导热硅胶层能有效地降低热量传递过程当中的接触热阻，发热元件产生的热量能够快速通过冷板内部的冷却介质散发至外界环境中，散热效率得到大幅度提升。

Description

一种高热流发热元件散热冷却装置

技术领域

本实用新型涉及散热冷却技术领域，具体涉及一种高热流发热元件散热冷却装置。

背景技术

新一代信息技术的高速发展对电子信息设备提出了更高的计算要求，高性能CPU/GPU等芯片中晶体管的封装数量和封装密度迅速增加，造成发热量迅速增长，在发热元件尺寸基本不变甚至减小的情况下，发热元件表面热流密度剧增。然而，现有散热冷却技术散热能力有限，取热热流密度难以满足高热流发热元件的散热冷却要求，过热宕机问题时常出现。

石墨烯具有非常好的热传导性能，导热系数高达5300W/m.K，是目前为止导热系数最高的材料，适用于高热流密度元件散热冷却。但石墨烯导热是各向异性的，垂直方向热导率远低于沿平面方向热导率。

实用新型内容

为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提出一种高热流发热元件散热冷却装置，该装置充分利用石墨烯沿平面方向的超高热导率，将发热元件产生的热量从表面积较小的发热元件上传导到面积大于发热元件面积的冷板上，同时导热硅胶层能有效地降低热量传递过程的接触热阻，发热元件产生的热量能够快速通过冷板内部的冷却介质散发至外界环境中，散热效率得到大幅度提升。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种高热流发热元件散热冷却装置，包括从上往下依次设置的冷板、第一导热硅胶层、石墨烯导热层、第二导热硅胶层和发热元件；石墨烯导热层由金属外壳、若干个石墨烯及若干个金属薄片组成，石墨烯与金属薄片从左到右依次叠放，且均垂直置于冷板与发热元件之间，冷板与石墨烯导热层、石墨烯导热层与发热元件之间填充导热硅胶。

优选地，所述冷板下表面的面积与石墨烯导热层上表面的面积相等，石墨烯导热层下表面的面积与发热元件上表面的面积相等。

优选地，所述石墨烯导热层上表面的面积大于石墨烯导热层下表面的面积。

优选地，所述石墨烯导热层上表面沿石墨烯与金属薄片依次叠放方向上的长度与下表面沿石墨烯与金属薄片依次叠放方向上的长度相等。

优选地，所述石墨烯导热层的形状为上大下小的梯形或阶梯形。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、石墨烯导热层由金属外壳、若干层石墨烯及若干个金属薄片组成，石墨烯与金属薄片从左到右依次叠放，且均垂直置于冷板与发热元件之间，石墨烯沿平面方向的超高热导率得到充分利用，石墨烯导热层导热热流得到大幅度提升。

2、石墨烯导热层将发热元件产生的热量从表面积很小的发热元件上传导到表面积大于发热元件表面积的冷板上，同时导热硅胶层能有效地降低热量传递过程的接触热阻，发热元件产生的热量能够快速通过冷板内部的冷却介质散发至外界环境中，散热效率得到大幅度提升。

附图说明

图1是实施例一的高热流发热元件散热冷却装置的主视图；

图2是实施例一的高热流发热元件散热冷却装置的侧视图；

图3是实施例一的外形为梯形体的石墨烯导热层的外观图；

图4是实施例二的高热流发热元件散热冷却装置的侧视图；

图5是实施例二的外形为阶梯形体的石墨烯导热层的外观图；

附图标记说明：1-冷板；2-第一导热硅胶层；3-石墨烯导热层；30-金属外壳；31-石墨烯；32-金属薄片；4-第二导热硅胶层；5-发热元件。

具体实施方式

为使本实用新型的实用新型目的、技术方案和有益效果更加清楚，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，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“若干”的含义是两个或两个以上。

实施例一

如图1至图3所示，本实施例的一种高热流发热元件散热冷却装置，包括冷板1、第一导热硅胶层2、石墨烯导热层3和第二导热硅胶层4。

冷板1、第一导热硅胶层2、石墨烯导热层3和第二导热硅胶层4从上到下依次设置在发热元件5上。

石墨烯导热层3主要由金属外壳30、若干层石墨烯31及若干个金属薄片32组成，石墨烯31与金属薄片32从左到右依次叠放，且均垂直置于冷板1与发热元件5之间。

优选地，冷板1下表面的面积与石墨烯导热层3上表面的面积相等，石墨烯导热层3下表面的面积与发热元件5上表面的面积相等。

为了进一步提高散热效率，石墨烯导热层3上表面的面积需大于石墨烯导热层3下表面的面积。为此，本实施例中，石墨烯31与金属薄片32采用上大下小的梯形片，依次贴合后构成一梯形体。容易理解的，由于石墨烯31与金属薄片32依次垂直叠放，因此，石墨烯导热层3上表面沿叠放方向上的长度与下表面沿叠放方向上的长度相等。

工作时，发热元件5产生的热量通过第二导热硅胶层4传递到外形为梯形体的石墨烯导热层3，外形为梯形体的石墨烯导热层3再将热量传递给第一导热硅胶层2，第一导热硅胶层2再将热量传递给冷板1，冷板1吸收的热量以强制对流方式通过冷却介质快速散发到周围的环境中，如此实现发热元件5的散热冷却。

实施例二

如图4和图5所示，本实施例的一种高热流发热元件散热冷却装置，与实施例一的不同点在于，石墨烯31与金属薄片32采用上大下小的阶梯形片，两侧呈台阶状。

工作时，发热元件5产生的热量通过第二导热硅胶层4传递到外形为阶梯形体的石墨烯导热层3，外形为阶梯形体的石墨烯导热层3再将热量传递给第一导热硅胶层2，第一导热硅胶层2再将热量传递给冷板1，冷板1吸收的热量以强制对流方式通过冷却介质快速散发到周围的环境中，如此实现发热元件5的散热冷却。

上列详细说明是针对本实用新型可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本实用新型的专利范围，凡未脱离本实用新型所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (5)

1.一种高热流发热元件散热冷却装置，其特征在于：包括从上往下依次设置的冷板、第一导热硅胶层、石墨烯导热层、第二导热硅胶层和发热元件；石墨烯导热层由金属外壳、若干个石墨烯及若干个金属薄片组成，石墨烯与金属薄片从左到右依次叠放，且均垂直置于冷板与发热元件之间，冷板与石墨烯导热层、石墨烯导热层与发热元件之间填充导热硅胶。

2.根据权利要求1所述的一种高热流发热元件散热冷却装置，其特征在于：所述冷板下表面的面积与石墨烯导热层上表面的面积相等，石墨烯导热层下表面的面积与发热元件上表面的面积相等。

3.根据权利要求1所述的一种高热流发热元件散热冷却装置，其特征在于：所述石墨烯导热层上表面的面积大于石墨烯导热层下表面的面积。

4.根据权利要求3所述的一种高热流发热元件散热冷却装置，其特征在于：所述石墨烯导热层上表面沿石墨烯与金属薄片依次叠放方向上的长度与下表面沿石墨烯与金属薄片依次叠放方向上的长度相等。

5.根据权利要求4所述的一种高热流发热元件散热冷却装置，其特征在于：所述石墨烯导热层的形状为上大下小的梯形或阶梯形。

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