CN215345579U - 一种相变散热器以及电子器件 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种相变散热器以及电子器件，相变散热器包括基板、均温板和集液腔，所述基板的第一侧表面为发热器件安装面，基板的第二侧表面与所述均温板的第一端连接，均温板的第二端与所述集液腔连通；所述基板内设有密闭的容置腔，所述容置腔内填充有相变工质；所述散热通道分别与所述容置腔以及所述集液腔连通形成一密闭的散热空间。通过在均温板中设置散热通道引导相变介质循环回流，可避免冷凝的相变介质沿容置腔内壁回流，有效改善气堵，提升散热性能。

Description

一种相变散热器以及电子器件

技术领域

本实用新型涉及散热技术领域，特别涉及一种相变散热器以及电子器件。

背景技术

在散热领域中，散热器主要是针对热损耗较大的器件进行散热，将器件的热量快速传递至散热器，保证器件能够正常稳定工作，因此，如何能够快速将热量从散热器快速传递至环境就显得即为重要。现有技术中一般在器件的表面安装散热板，并在散热板上焊接若干铜板或铝板作为散热翅片，由散热翅片进行散热。铜的导热系数大约在400W/m.K左右，铝的导热系数大约在200W/m.K左右，热扩散性能差，散热器的整体温差较大，往往表现出靠近器件的一端温度高，而远离器件的一端温度低，温度的均匀性差，针对这种现象，市场上设计出一种利用相变工质进行散热的散热器，当器件的温度升高时相变工质蒸发吸热带走器件的热量，散热后气态相变工质再冷凝回流。目前，这种内含相变工质的冷凝回流需依靠相变工质冷凝成液态后的自身重力实现回流，因此，用于容纳相变工质的腔体必需沿重力方向延伸使相变工质冷凝后自然回流，这样会导致冷凝的相变介质沿腔体内壁回流，造成气堵。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提供一种相变散热器，旨在解决现有技术中冷凝的相变介质沿腔体内壁回流，造成气堵的问题。

为实现上述目的，本实用新型提出一种相变散热器，所述相变散热器包括：基板、均温板和集液腔，所述基板的第一侧表面为发热器件安装面，所述基板的第二侧表面与所述均温板的第一端连接，所述均温板的第二端与所述集液腔连通；所述基板内设有容置腔，所述容置腔内填充有相变工质；所述均温板内设有散热通道，所述散热通道分别与所述容置腔以及所述集液腔连通形成一密闭的散热空间。

可选地，所述均温板包括并行设置的第一均温板以及第二均温板，所述第一均温板以及所述第二均温板均连通所述容置腔，且所述第一均温板与第二均温板在远离所述基板的一端连通所述集液腔，且所述第二均温板的安装高度大于所述第一均温板的安装高度。

可选地，所述第一均温板和/或所述第二均温板的延伸方向与水平面形成大于零度的夹角，且所述第一均温板的第一端的高度低于所述第一均温板的第二端的高度，且所述第二均温板的第一端的高度低于所述第二均温板的第二端的高度；

或，所述第一均温板与所述第二均温板水平设置。

可选地，所述基板包括底板和倾斜板，所述底板的外表面为发热器件安装面，所述底板和所述倾斜板密闭连接形成所述容置腔；

所述倾斜板上开设有通孔，所述第一均温板与所述第二均温板的连通所述容置腔的一端均穿过所述通孔以连通所述容置腔。

可选地，所述散热通道的内壁上开设有多道吸引槽，所述吸引槽对液态所述相变工质存在毛细力。

可选地，所述散热通道的内壁上开设有多道吸引槽，所述吸引槽对液态所述相变工质存在毛细力。

可选地，所述均温板与所述第二侧表面通过连续式氮气保护焊接成一体。

可选地，所述相变散热器还包括散热翅片，所述散热翅片装设在所述第一均温板和/或所述第二均温板上。

可选地，所述容置腔所述容置腔中设有一层或多层金属网，所述金属网接触所述均温管，或，所述容置腔中设有金属泡沫板，所述金属泡沫板接触所述均温管。

本实用新型还提出一种电子器件，所述电子器件包括待散热器件以及如上任一项所述的相变散热器，所述待散热器件固定在所述相变散热器的基板上。

本实用新型技术方案通过在基板内设密闭的容置腔，基板的第二侧表面与均温板的第一端连接，均温板的第二端与集液腔连通；基板内设有的容置腔，容置腔内填充有相变工质；所述均温板内设有散热通道，所述散热通道与所述容置腔以及所述集液腔连通形成一密闭的散热空间。通过在均温板中设置散热通道引导相变介质循环回流，可避免冷凝的相变介质沿容置腔内壁回流，有效改善气堵，提升散热性能。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型相变散热器的一实施例的结构示意图；

图2为本实用新型相变散热器的基板的结构示意图；

图3为图2中的基板沿B-B的剖面示意图；

图4为本实用新型相变散热器在一实施例中均温板内设置的散热通道的微观示意图；

图5为图4中A处的放大示意图；

图6为本实用新型相变散热器的又一实施例的结构示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				10	基板	17	容置腔
11	安装面	20	均温板
				111	第一板面	23	第一均温板
112	第二板面	24	第二均温板
				12	螺纹孔	25	散热通道
131	槽	251	吸引槽
				132	隔片	30	集液器
16	倾斜板	31	集液腔

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

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的一部分实施例，而不是全部的实施例。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，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

如图1所示，为实现上述目的，本实用新型提出一种相变散热器，相变散热器包括：相变散热器包括基板10、均温板20和集液腔31，基板10的第一侧表面为发热器件安装面11，基板10的第二侧表面与均温板20的第一端连接，均温板20的第二端与集液腔31连通；

基板10内设有容置腔17，容置腔17内填充有相变工质；

所述均温板20内设有散热通道25，所述散热通道25分别与所述容置腔17以及所述集液腔31连通形成一密闭的散热空间。

基板10，基板10内设有容置腔17(如图6所示)，其内填充有相变工质，相变工质在容置腔17中以液态以及气态存在；均温板20内开设有散热通道25，这里的散热通道可以为一条或多条，当具有多条散热通道25时，多条散热通道25相互间隔(如图4、5所示)，并连通容置腔17，与容置腔17、集液腔31形成一密封空间(图中未标示)。本实用新型提出的相变散热器可应用于需要散热的电子器件中，如，控制板或是控制板上装设的晶体管集成模块等。本实施例中，基板10内开设容置腔17用于容置相变工质，待散热器件安装在基板10上，待散热器件产生的热量传递给基板10，由相变介质带走基板10上的热量。相变介质具体可以为散热冷媒，如空调器中的冷媒或是其他更加优质的冷媒介质。本实施例中相变工质所在的空腔为容置腔17，具备一定的真空度，该真空度可处于0.2PA以下，在该真空度下，相变工质能够以液态以及气态两种状态存在，容置腔17中的盛装有液态相变工质的部分为容置腔17的液态相变工质区，容置腔17中的盛装有气态相变工质的部分为容置腔17的气态相变工质区。液态相变工质与气态相变工质的温度一致，同时，相变工质在低于大气压的环境中沸点降低，使得容置腔17中的相变工质在低于沸点的温度环境中就能从液态蒸发成气态，这一过程会吸收周围环境的热量。相变工质由液态蒸发成气态的临界温度由容置腔17的真空度决定，真空度越低，临界温度越低。本实施例中，基板10上设有螺纹孔12用于固定待散热器件(其他方式，如卡接或插接亦可)，待散热器件与基板10连接的面为安装面11，待散热器件与安装面11的接触面积可以小于液态相变工质区对应于安装面11的面积，也即，此时液态相变介质并非覆盖整个安装面11(当然，液态相变介质全部覆盖安装面11也能达到良好的散热效果)，

待散热器件(图中未标示)安装于基板10上，具体可位于安装面11上，从而待散热器件发出的热量会被相变工质充分吸收，相变工质吸热蒸发后成为气态，通过散热通道25在远离待散热器件的一端冷凝，如，在经过散热通道25以及进入集液腔31中后，再汇合到空置腔中的液态相变介质中，达到为待散热器件散热的目的。此外，在实际应用中，由于待散热器件持续散热，容置腔17中的液态相变介质会源源不断地吸热蒸发，容置腔17内的空间有限，气态相变介质往往会对沿容置腔171壁冷凝回流的液态相变介质产生气堵现象，影响相变散热装置的散热性能，在均温板20中设置散热通道引导相变介质循环回流，可避免冷凝的相变介质沿容置腔17内壁回流，有效改善气堵，提升散热性能。且由于容置腔17存在一定的真空度，在低于临界温度时，容置腔17内的液态相变工质与气态相变工质处于平衡状态，一旦达到临界温度，容置腔17内的液态相变介质受热蒸发成气态，因此，本实施例提出的相变散热装置保证温度更加均匀，可大幅提升散热效果。在实际应用中，可结合相变散热装置以及普通散热板使用，如，对发热量大的待散热器件装设相变散热装置，其他位置装设普通散热板，以提高成本优势，又能保证良好的散热效果。

在进一步的实施例中，散热通道25的内壁上设有吸引槽251(如图4、5所示)，吸引槽251足够小时对液态相变工质存在毛细力，从而可将在均温管中冷却的相变工质吸引到容置腔17中。

作为一种实施例，容置腔17中设置有散热槽131，散热槽131的宽度应当足够细，如，本实施例中，散热槽131的宽度均小于或等于3mm，散热槽131的宽度越小，对液体工质的吸引力越大，从而可将液态工质吸引到散热槽131内，散热通道的出口与散热槽的槽口对接，液态工质流出散热通道的出口后可进入到散热槽131中，使液态工质充斥到整个散热槽131中，增加了散热面积，使得散热更加均匀。在较佳实施例中，散热槽131的宽度处于0.1mm-0.2mm之间。在该尺寸结构下，散热槽131对液体产生毛细力，使得液体沿散热槽131流动，以引导冷凝成液态的相变介质流入散热槽131。作为一种实施例，散热槽131内可设置间距很小的毛刺(毛刺间距小于0.2mm)以增加毛细力，避免受液态的相变介质受重力影响过多地集中在下方。

在另一实施例中，容置腔17中设置有一层或多层金属网(图中未标示)。，金属网上的网孔的孔径小于或等于1mm，且金属网可设置多层，所述金属网接触所述均温管20，液态工质流出散热通道的出口后可进入到金属网的网孔中，网孔对液态工质的毛细力使得液态工质被保留在网孔中，避免受液态的相变介质受重力影响过多地集中在下方。作为一种实施例，如图6所示，容置腔17中设置有多片间隔设置的隔片132，多片隔片132固定在容置腔17的内壁上，相邻隔片132之间形成散热槽131，散热槽131的宽度小于或等于1mm时。间隔片132为可以为散热性能良好的金属，如铜片或铝片。

在一可选实施例中，容置腔17中设置有金属泡沫板(图中未标示)，如铝质泡沫板，在熔化的铝中充入气体后，在将熔化的铝在凝固的过程中使用高温将气体排出，从而形成具有孔状结构的泡沫铝，这种泡沫铝中的孔结构具有很小的孔径，一般在1mm以下，对液态相变介质存在毛细力，金属泡沫板接触所述均温管20，可将液态工质吸引到孔结构内，避免受液态的相变介质受重力影响过多地集中在下方。上述几个方式使相变散热装置可水平放置也可竖直放置，也即，由于不需要依靠重力使冷凝的液态相变工质沿容置腔17的内壁回流，其安装方向不用考虑重力的因素对冷凝的液态相变工质的影响，在实际应用中，即使因安装角度变化导致存在部分待散热器件未被液态相变介质覆盖，也可由毛细力将液态相变介质吸引到未被液态相变介质覆盖的区域对待散热器件进行蒸发吸热，因此，可以任意角度安装。

在进一步的实施例中，均温板20包括并行设置的第一均温板23以及第二均温板24，第一均温板23以及第二均温板24均连通容置腔17，且第一均温板23的远离基板10的第二端连通第二均温板24的远离基板10的第二端，从而集液腔31、第一均温板23、第二均温板24、容置腔17形成一密闭空腔，且密闭空腔具有一定的真空度。本实施例中，第二均温板24的安装高度大于第一均温板23的安装高度，从而受热气化的相变工质可从第二均温板24流入集液腔30再进入第一均温板23回流至容置腔17，相变工质在第二均温板24中会部分冷却，但由于第二均温板24的气压原因，在第二均温板24中冷却的相变工质依然会进入到集液腔31，进而进入第一均温板23再回流至容置腔。

在一可选实施中，可将第二均温板24与基板10的连接部位设置在容置腔17的气态相变工质区，第一均温板23与基板10的连接部位设置在容置腔17的液态相变工质区，相变工质吸热蒸发后进入第二均温板24，并向第一均温板23流动，在流动的过程中逐渐冷凝。

在进一步的实施例中，还可在第一均温板23与第二均温板24之间连接集液器30，集液腔31位于该集液器30中，使得冷凝成液态的相变介质由集液器30汇合到第一均温板23中回流到容置腔17中。可以理解的是，均温板20并不仅限于上述的包括第一均温板23与第二均温板24这两条均温板的形式，在实际应用中，也可仅设置一条均温板，除此之后、三条或三条以上也可达到引导相变介质回流的目的，具体可根据待散热器件的形态进行设置。

相变散热器还包括散热翅片，散热翅片装设在第一均温板23和/或第二均温板24上。

散热翅片用于加快吸热蒸发后的气态冷媒快速降温，散热翅片固定在均温板20的表面，均温板20内的相变工质吸收待散热器件发出的热量传递至散热翅片，以实现快速降低待散热器件的温度。本实施例中，散热翅片为多片，相互间隔设置，以增加散热面积，加强散热效果。在进一步的实施例中，还可在散热翅片内设密封腔用于容纳相变介质，提升散热翅片的散热性能。在进一步的实施例中，可设置风机加速相变工质冷却，风机装设在靠近第一均温板23的一侧，从而第一均温板23内的相变工质能够快速变成液态，第二均温板24位于远离风机的一侧。

本实用新型中的基板10、均温板20可以为铝质材料或铜质材料，其中，铝质材料更轻，更具重量优势。散热翅片与均温板20的连接、均温板20与基板10的连接或金属网与散热通道内壁的连接可以为焊接，如，采用连续式氮气保护焊进行一次性焊接成型，成本低廉，批量生产优势明显。

作为一种实施例，如图6所示，所述基板10包括底板和倾斜板16，所述底板的外表面为发热器件安装面11，所述底板和所述倾斜板16密闭连接形成所述容置腔17；安装面11包括第一板面111、第二板面112，第一板面111与第二板面112垂直，整个基板10呈直角三角形状，均温板20连接在倾斜板16上，待散热器件连接在第一板面111和/或第二板面112。所述倾斜板16上开设有通孔(图中未标示)，所述第一均温板23与所述第二均温板24的连通所述容置腔17的一端均穿过所述通孔以连通所述容置腔17。

本实施例中，由于均温板20连接在倾斜板16上，均温板20的延伸方向与倾斜板16的延伸方向相互垂直，此时第一均温板23和/或第二均温板24从靠近基板10的一端向远离基板10的一端向上延伸，与水平面形成大于零度的夹角(均温板20与水平方向的夹角等于第二板面112与倾斜板16的夹角)，此种方式可使得冷凝后的液态相变介质在重力的作用下沿第一均温板23流下，回流到容置腔17更加顺畅。当然，在其他实施例中，第一板面111、第二板面112的夹角可以大于90度，如100度、110度等。

本实用新型还提出一种电子器件，电子器件包括待散热器件以及如上的相变散热器，待散热器件固定在相变散热器的基板10上。

以上所述仅为本实用新型的可选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种相变散热器，其特征在于，所述相变散热器包括基板、均温板和集液腔，所述基板的第一侧表面为发热器件安装面，所述基板的第二侧表面与所述均温板的第一端连接，所述均温板的第二端与所述集液腔连通；

所述基板内设有容置腔，所述容置腔内填充有相变工质；

所述均温板内设有散热通道，所述散热通道分别与所述容置腔以及所述集液腔连通形成一密闭的散热空间。

2.根据权利要求1所述的相变散热器，其特征在于，所述均温板包括并行设置的第一均温板以及第二均温板，所述第一均温板以及所述第二均温板均连通所述容置腔，且所述第一均温板与第二均温板在远离所述基板的一端连通所述集液腔，且所述第二均温板的安装高度大于所述第一均温板的安装高度。

3.根据权利要求2所述的相变散热器，其特征在于，所述第一均温板和/或所述第二均温板的延伸方向与水平面形成大于零度的夹角，且所述第一均温板的第一端的高度低于所述第一均温板的第二端的高度，且所述第二均温板的第一端的高度低于所述第二均温板的第二端的高度；

或，所述第一均温板与所述第二均温板水平设置。

4.根据权利要求2所述的相变散热器，其特征在于，所述基板包括底板和倾斜板，所述底板的外表面为发热器件安装面，所述底板和所述倾斜板密闭连接形成所述容置腔；

所述倾斜板上开设有通孔，所述第一均温板与所述第二均温板的连通所述容置腔的一端均穿过所述通孔以连通所述容置腔。

5.根据权利要求1所述的相变散热器，其特征在于，所述容置腔中设有多片间隔设置的隔片，多片所述隔片固定在所述容置腔的内壁上，相邻所述隔片之间形成吸引液态相变工质的散热槽，所述散热通道的出口与所述散热槽的槽口对接。

6.根据权利要求1-5任一项所述的相变散热器，其特征在于，所述散热通道的内壁上开设有多道吸引槽，所述吸引槽对液态所述相变工质存在毛细力。

7.根据权利要求6所述的相变散热器，其特征在于，所述均温板与所述第二侧表面通过连续式氮气保护焊接成一体。

8.根据权利要求7所述的相变散热器，其特征在于，所述相变散热器还包括散热翅片，所述散热翅片装设在所述第一均温板和/或所述第二均温板上。

9.根据权利要求1所述的相变散热器，其特征在于，所述容置腔所述容置腔中设有一层或多层金属网，所述金属网接触所述均温管，或，所述容置腔中设有金属泡沫板，所述金属泡沫板接触所述均温管。

10.一种电子器件，其特征在于，所述电子器件包括待散热器件以及如权利要求1-9任一项所述的相变散热器，所述待散热器件固定在所述相变散热器的基板上。

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