CN216852886U - 散热结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及散热装置技术领域，本实用新型公开一种散热结构，该散热结构包括导热管、散热器以及多个连接块，导热管具有密闭的流通通道，流通通道内填充有以非均匀气液两相塞形式分布的相变工质；每一连接块连接导热管的外壁，并与导热管为一体成型结构；连接块用于连接电路模块；散热器设于导热管；其中，散热结构具有连接块吸收电路模块产生的热量的散热状态，在散热状态时，相变工质在热量的驱动下在流通通道内震荡或循环流动，并将热量传递至散热器进行散热。本实用新型提出的热结构的制造成本更低、散热覆盖范围更广。

Description

散热结构

技术领域

本实用新型涉及散热装置技术领域，特别涉及一种散热结构。

背景技术

随着芯片等电路模块的功率和集成度越来越高，其功率密度也在成倍增加。散热器等散热结构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热沉，保证器件能够正常稳定工作。

在相关技术中，对于空间狭窄的板级器件的散热，为保证集成度越来越高的电路模块的散热，一般采用热管和VC(Vapor Chamber，均热板)进行散热。对于热管散热方式，因为热管的结构形式较为固定，在板级器件上的电路模块热源分布不均匀时，由于热管的折弯半径受限，以及热管与电路模块之间需要焊接额外的铜板或者添加导热材料的影响，热管散热方案的加工和设计成本较高。对于VC散热方式，其制作工艺复杂，成本更高，且VC散热方式只适用于板级器件上局部空间内的电路模块的散热，而无法应用于板级器件上远端的电路模块的散热，VC散热方式散热覆盖范围有限。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提出一种散热结构，旨在降低散热结构的成本，同时提升散热结构的散热覆盖范围。

为实现上述目的，本实用新型提出了一种散热结构，用于电路模块的散热，所述散热结构包括：

导热管，所述导热管具有密闭的流通通道，所述流通通道内填充有以非均匀气液两相塞形式分布的相变工质；

多个连接块，每一所述连接块连接所述导热管的外壁，并与所述导热管为一体成型结构；所述连接块用于连接所述电路模块；及

散热器，所述散热器设于所述导热管的外侧，并与所述导热管传热连接；

其中，所述散热结构具有连接块吸收所述电路模块产生的热量的散热状态，在所述散热状态时，所述相变工质在所述热量的驱动下在流通通道内震荡循环流动，并将所述热量传递至所述散热器散热。

在本实用新型的一实施例中，所述导热管首尾相连形成封闭结构，所述流通通道沿所述导热管延伸形成闭环结构。

在本实用新型的一实施例中，所述导热管包括相连接的加热段和冷却段，所述流通通道贯通所述加热段和所述冷却段设置；

每一所述连接块连接所述加热段的外壁，并与所述加热段为一体成型结构；

所述散热器设于所述冷却段的外壁。

在本实用新型的一实施例中，所述冷却段的至少部分结构位于所述加热段的上方。

在本实用新型的一实施例中，所述流通通道的内壁设有平行延伸的多个凸棱，每一所述凸棱与所述导热管为一体成型结构，任意相邻两个所述凸棱之间形成有沟槽。

在本实用新型的一实施例中，多个所述凸棱间隔且均匀分布于所述流通通道的内壁。

在本实用新型的一实施例中，至少两个所述沟槽的底壁设有支撑棱，每一所述支撑棱与所述导热管为一体成型结构；

各所述支撑棱远离所述流通通道内壁的一端相互连接，以使各所述支撑棱将所述流通通道分隔为至少两个通道腔，每一所述通道腔内设有至少一所述凸棱，每一所述通道腔内填充有所述相变工质。

在本实用新型的一实施例中，所述流通通道内填充有烧结的金属粉末；

且/或，所述流通通道的内壁设有金属编织层，所述金属编织层为网状结构。

在本实用新型的一实施例中，所述流通通道内设有至少一个单向阀，所述单向阀用于使所述相变工质在所述流通通道内单向循环流动。

在本实用新型的一实施例中，所述导热管和所述连接块的材质均为铝材。

在本实用新型的一实施例中，所述导热管至少部分结构呈弧段或弯折段设置。

在本实用新型的一实施例中，所述连接块与所述电路模块粘接。

在本实用新型的一实施例中，所述散热器为型材散热器；

或，所述散热器包括多个散热翅片，所述导热管的部分结构穿设于每一所述散热翅片

本实用新型技术方案通过在导热管的外壁上一体成型多个连接块，每一连接块可用于与板级器件上的电路模块连接，并在导热管上设置散热器。以此，因为相变工质以非均匀的气液两相塞形式分布于流通通道内，在电路模块工作发热时，电路模块上的热量通过连接块和导热管传递至导热管的流通通道内，使流通通道内靠近连接块的相变工质受热由液态蒸发为气态，热量同时驱动气液两相相变工质在流通通道内向低温区流动，流动到远端的散热器附近的相变工质在散热器的散热作用下冷凝为液态，如此使相变工质在流通通道内震荡循环流动，从而实现与各连接块连接的电路模块的散热。本实用新型提供的散热结构包括导热管，连接块以及散热器三个结构，其整体结构简单，制作和加工容易，有利于降低散热结构的制造成本；同时，导热管可具有足够的延伸长度来覆盖板级器件上的各电路模块，通过导热管上多个连接块可相应实现每一电路模块的散热，而允许散热器远离多个连接块设置，也使得本散热结构具有了远端散热能力，如此能使本散热结构的散热覆盖范围更广。此外，连接块与导热管的一体成型设计，还有利于节省本散热结构的加工程序和成本，并且能够改善连接块和导热管连接处的界面热阻问题，提升本散热结构的散热效率。

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为本实用新型散热结构的结构示意图；

图2为图1中散热结构的爆炸结构图；

图3为图1中导热管和连接块的一种截面结构图；

图4为图1中导热管和连接块的另一种截面结构图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				1	导热管	13	加热段
11	凸棱	14	冷却段
				12	支撑棱	2	连接块
1a	流通通道	3	散热器
				1a1	通道腔	4	板级器件
1b	沟槽	5	电路模块

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。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

另外，在本实用新型中如涉及“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。全文中出现的“和/或”、“且/或”的含义相同，均表示包括三个并列的方案，以“A且/或B为例”，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。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。

本实用新型提出了一种散热结构，该散热结构用于PCB电路板类板级器件等结构的散热。

在本实用新型的一实施例中，结合图1和图2所示，该散热结构包括导热管1、散热器3以及多个连接块2，其中导热管1具有密闭的流通通道1a，流通通道1a内填充有以非均匀气液两相塞形式分布的相变工质；每一连接块2连接导热管1的外壁，并与导热管1为一体成型结构；连接块2用于连接电路模块5；及散热器3设于导热管1的外侧，并与导热管1传热连接。其中，散热结构具有连接块2吸收电路模块5产生的热量的散热状态，在散热状态时，相变工质在导热管1上热量的驱动下在流通通道1a内震荡循环流动，并将热量传递至散热器3散热。

在本实施例中，导热管1为首尾相连的封闭结构，其整体形状可为环形，该环形并非必须为常规意义上的圆形环，也可以是如图1所示的异形环，此时导热管1具有多个直线延伸的直段以及连接相邻两个直段的拐角段，该拐角段为通过弯折形成的弯折段或弧段结构，直段与弯折段或弧段交替设置并依次连接形成闭合的环形结构，以使导热管1能够根据板级器件4上各电路模块5的分布进行设计，使导热管1覆盖和满足各电路模块5的散热需求。导热管1内一体成型加工成型有流通通道1a，流通通道1a沿导热管延伸形成闭合的环状结构，流通通道1a为导热管1内密闭的空腔并不与外界连通，流通通道1a用于容纳相变工质。该相变工质包括但不限于为丙酮、水、液氨、氟烃类液体，相变工质能够在受热时蒸发为气态并吸收热量，相变工质也能够在遇冷时液化为液态并释放热量，利用相变工质在液相和气相之间的转化能够实现相应的吸热和放热过程，同时可以实现相变工质在流通通道内的流通和循环使用。

连接块2用于连接需要散热的电路模块5，连接块2可通过型材成型工艺与导热管1一体成型，以降低连接块2和导热管1连接处的界面热阻效应，提升连接块2与导热管1之间的热传导效率。连接块2和电路模块5之间可通过导热粘胶进行胶合，实现连接块2与电路模块5的连接固定。其中，板级器件4可为PCB电路板等，电路模块5可设置于板级器件4的基底上，板级器件4的各电路模块5的分布范围可以很广，通过导热管1可延伸覆盖板级器件4的各个设置有电路模块5的部位，满足各电路模块5的散热需求。导热管1和连接块2的材质可为铝材，如此可使导热管1和连接块2具有较高的结构强度和良好的导热性能，同时也有利于实现导热管1和连接块2的一体成型加工；另一方面，有利于降低导热管1和连接块2的质量和物料成本，实现导热管1和连接块2的轻量化设计，尽可能地降低本散热结构的制造成本。

散热器3用于导热管1的散热，散热器3远离多个连接块2设置，每一连接块2用于与板级器件4上的电路模块5连接，散热器3可设置于导热管1远离电路模块5的部位上，即设置于导热管1远离电路模块5的远端。散热器3可直接与导热管1的外壁连接或通过中间导热件与导热管1的外壁间接连接，以实现散热器3与导热管1之间的热传递，即散热器3与导热管1的传热连接。流通通道1a内位于散热器3附近的相变工质在散热器3的散热作用下可由气态向液态转化。本实施例中的散热器3可为型材散热器，或散热器3包括多个散热翅片，导热管1的部分结构穿设于每一散热翅片，以使散热器3能够与导热管1进行高效的换热，实现相变工质的相变。

本实施例中的散热结构在实际应用时，通过粘接等方式使每一连接块2与板级器件4上的一电路模块5连接，电路模块5工作产生的热量通过连接块2和导热管1传导至导热管1内的流通通道1a内，使流通通道1a内靠近连接块2的相变工质受热由液态蒸发为气态，热量驱动气态的相变工质在流通通道1a内向低温区流动，气态的相变工质流动到远端的散热器3附近时，在散热器3的散热作用下冷凝为液态，液态的相变工质又在流通通道1a内回流至连接块2附近，而被再次蒸发为气态，如此气态和液态的相变工质在流通通道1a内以非均匀气液两相塞的形式循环流通，带走与每一连接块2接触的电路模块5上的热量，实现各电路模块5的散热。本实用新型提供的散热结构包括导热管1，连接块2以及散热器3三个结构，其整体结构简单，制作和加工容易，有利于降低散热结构的制造成本；同时，导热管1可具有足够的延伸长度来覆盖板级器件4上的各电路模块5，通过导热管1上多个连接块2可相应实现每一电路模块5的散热，而散热器3远离多个连接块2设置，也使得本散热结构具有了远端散热能力，如此能使本散热结构的散热覆盖范围更广。此外，连接块2与导热管1的一体成型设计，还有利于节省本散热结构的加工程序和成本，并且能够改善连接块2和导热管1连接处的界面热阻问题，提升本散热结构的散热效率。

在本实用新型的一实施例中，结合图1和图3所示，导热管1包括相连接的加热段13和冷却段14，流通通道1a贯通加热段13和冷却段14设置；每一连接块2连接加热段13的外壁，并与加热段13为一体成型结构；散热器3设于冷却段14的外壁。

在本实施例中，加热段13和冷却段14均为管状结构，加热段13和冷却段14连接形成封闭环状的导热管1，流通通道1a的部分通道形成于加热段13，剩余部分形成于冷却段14，且在加热段13与冷却段14连接时位于加热段13内的通道与位于冷却段14内的通道贯通形成上述流通通道1a。通过将各连接块2设置于加热段13，而将散热器3设置于冷却段14，通过以加热段13和冷却段14的不同功能将导热管1进行分段区分，使加热段13能够吸收和传递电路模块5的热量，加热段13上的热量又可以通过冷却段14和散热器3实现散热，散热器3远离多个连接块2设置，使本导热管1的受热区和散热区相远离，便于导热管1上的热量驱动分布于流通通道1a内的气液两相相变工质振荡循环流动，实现本散热结构对各电路模块5的持续散热，同时也使得本散热结构拥有了远端散热能力，提升了本散热结构的散热覆盖范围。

可选地，冷却段13的至少部分结构位于加热段14的上方，以此冷却段14内在散热器3作用下液化为液体的相变工质，能够在重力在作用下向下回流至加热段13内，以此提升相变工质在流通通道1a内的回流效率，改善本散热结构的散热效率。

在本实用新型的一实施例中，参阅图3，并结合图1所示，流通通道1a的内壁设有平行延伸的多个凸棱11，每一凸棱11与导热管1为一体成型结构，任意相邻两个凸棱11之间形成有沟槽1b。

在本实施例中，每一凸棱11沿流通通道1a的内壁延伸成环状，凸棱11的横截面面积由凸棱11与导热管1的连接处到凸棱11远离导热管1的一端先减小后增大，比如凸棱11可为“Ω”形。任意相邻两个凸棱11之间形成有沟槽1b，相变工质可于沟槽1b内流通。每一沟槽1b成为流通通道1a内壁的一微槽结构，该薇槽结构的设置可以增强导热管1的显热和潜热的传递效率，使导热管1获得较低的热阻和蒸发段温度，同时有利于增强导热管1内壁的毛细力，提升相变工质的流通性，使相变工质在流通通道1a内充分循环和回流，提升本散热结构的散热效率。

可选地，多个凸棱11间隔且均匀分布于流通通道1a的内壁。多个凸棱11在流通通道1a的内壁上均匀分布，多个凸棱11排列形成梳齿状结构，凸棱11之间尽可能地紧密排布，以降低沟槽1b的槽宽，提升导热管1内壁的毛细力和相变工质的流通性，改善本散热结构的散热效率。

可选地，至少两个沟槽1b的底壁设有支撑棱12，每一支撑棱12与导热管1为一体成型结构；各支撑棱12远离流通通道1a内壁的一端相互连接，以使各支撑棱12将流通通道1a分隔为至少两个通道腔1a1，每一通道腔1a1内设有至少一凸棱11，每一通道腔1a1内填充有相变工质。

在本实施例中，各支撑棱12的截面形状可为矩形等，各支撑棱12所在的平面相交，每一支撑棱12沿流通通道1a的内壁延伸成环状。支撑棱12的设置，一方面可通过至少两个支撑棱12对导热管1内壁进行可靠支撑，避免导热管1可能地挤压形变而出现局部流通通道1a的空间缩窄的问题，避免出现流通通道1a内的相变介质流速和分布不均，保证本散热结构的结构稳定性和散热可靠性。另一方面，各支撑棱12将流通通道1a内的空间分隔为至少两个通道腔1a1，能够通过控制向每一流道腔内填充的相变工质的量，保证每一流道腔内相变工质的含量相当，而实现本散热结构各处更为均衡的散热效果，更小的腔体结构也更有利于提升相变工质的流通速度，提升相变工质的流通性，改善本散热结构的散热效率。

在本实用新型的一实施例中，如图3所示，流通通道1a内填充有烧结的金属粉末(图未示)。

在本实施例中，金属粉末可铺设并覆盖流通通道1a的内壁设置，以此形成覆盖流通通道1a内壁的金属粉末层，金属粉末层背向流通通道1a的内壁的一侧围合形成可流通相变工质的空腔。通过在流通通道1a内填充烧结的金属粉末，一方面可增加相变工质的潜热传递，提升导热管1的传热性能，使流通通道1a内的气塞温度和压力得到提升，并增加流通通道1a内的液塞在流通通道1a内的振荡幅度，提升气液两相塞相变工质在流通通道1a内的振荡循环流动效率，改善本散热结构的散热效率；另一方面可利用金属粉末间的间隙空间，增强导热管1内壁的毛细力，提升相变工质的流通性，使相变工质在流通通道1a内充分循环和回流，提升本散热结构的散热效率。其中，烧结的金属粉末可为烧结的铝粉或铜粉等。

在本实用新型的一实施例中，如图3所示，流通通道1a的内壁设有金属编织层(图未示)，金属编织层为网状结构。

在本实施例中，金属编织层可铺设并覆盖流通通道1a的内壁设置，金属编织层层背向流通通道1a的内壁的一侧围合形成可流通相变工质的空腔。通过在流通通道1a的内壁设置金属编织层，一方面可利用金属编织层本身的优良的导热性，实现导热管1和相变工质间的高效热传递；另一方面可利用金属编织层上存在的孔隙，增强导热管1内壁的毛细力，提升相变工质的流通性，使相变工质在流通通道1a内充分循环和回流，提升本散热结构的散热效率。其中，烧结的金属编织层可为烧结的铝粉或铜粉等。其中，金属编织层包括但不限于通过铜丝交错编织形成的致密网状结构。

在本实用新型的一实施例中，流通通道1a内设有至少一个单向阀(附图未示)，单向阀用于使相变工质在流通通道1a内单向循环流动。

在本实施例中，通过单向阀可使相变工质在流通通道1a内正向循环流动时的流动阻力低于反向流动的流动阻力，从而抑制相变工质的反向流动，促进工质在流通通道1a内单向循环流动，如此能够有效降低散热结构的运行热阻，提升相变工质的振荡循环流动效率，改善本散热结构的散热效率。其中，单向阀可为止回阀、特斯拉阀等。

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发明构思下，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 (13)

1.一种散热结构，用于电路模块的散热，其特征在于，所述散热结构包括：

导热管，所述导热管具有密闭的流通通道，所述流通通道内填充有以非均匀气液两相塞形式分布的相变工质；

多个连接块，每一所述连接块连接所述导热管的外壁，并与所述导热管为一体成型结构；所述连接块用于连接所述电路模块；及

散热器，所述散热器设于所述导热管的外侧，并与所述导热管传热连接；

其中，所述散热结构具有连接块吸收所述电路模块产生的热量的散热状态，在所述散热状态时，所述相变工质在所述热量的驱动下在流通通道内震荡循环流动，并将所述热量传递至所述散热器散热。

2.如权利要求1所述的散热结构，其特征在于，所述导热管首尾相连形成封闭结构，所述流通通道沿所述导热管延伸形成闭环结构。

3.如权利要求1所述的散热结构，其特征在于，所述导热管包括相连接的加热段和冷却段，所述流通通道贯通所述加热段和所述冷却段设置；

每一所述连接块连接所述加热段的外壁，并与所述加热段为一体成型结构；

所述散热器设于所述冷却段的外壁。

4.如权利要求3所述的散热结构，其特征在于，所述冷却段的至少部分结构位于所述加热段的上方。

5.如权利要求1所述的散热结构，其特征在于，所述流通通道的内壁设有平行延伸的多个凸棱，每一所述凸棱与所述导热管为一体成型结构，任意相邻两个所述凸棱之间形成有沟槽。

6.如权利要求5所述的散热结构，其特征在于，多个所述凸棱间隔且均匀分布于所述流通通道的内壁。

7.如权利要求5所述的散热结构，其特征在于，至少两个所述沟槽的底壁设有支撑棱，每一所述支撑棱与所述导热管为一体成型结构；

各所述支撑棱远离所述流通通道内壁的一端相互连接，以使各所述支撑棱将所述流通通道分隔为至少两个通道腔，每一所述通道腔内设有至少一所述凸棱，每一所述通道腔内填充有所述相变工质。

8.如权利要求1至7中任一项所述的散热结构，其特征在于，所述流通通道内填充有烧结的金属粉末；

且/或，所述流通通道的内壁设有金属编织层，所述金属编织层为网状结构。

9.如权利要求1至7中任一项所述的散热结构，其特征在于，所述流通通道内设有至少一个单向阀，所述单向阀用于使所述相变工质在所述流通通道内单向循环流动。

10.如权利要求1至7中任一项所述的散热结构，其特征在于，所述导热管和所述连接块的材质均为铝材。

11.如权利要求1至7中任一项所述的散热结构，其特征在于，所述导热管至少部分结构呈弧段或弯折段设置。

12.如权利要求1至7中任一项所述的散热结构，其特征在于，所述连接块与所述电路模块粘接。

13.如权利要求1至7中任一项所述的散热结构，其特征在于，所述散热器为型材散热器；

或，所述散热器包括多个散热翅片，所述导热管的部分结构穿设于每一所述散热翅片。

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