CN218764059U - 一种散热结构及具有其的半导体制冷系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种散热结构，包括散热底座、散热导管以及若干散热钢丝，该散热底座的一侧与半导体制冷组的热端相接触，其另一侧内部设有空腔，该空腔内填充有制冷剂；该散热底座内还设有用于将空腔沿上下方向依次分隔成第一腔体以及第二腔体的横筋；该散热导管的两端均设置在散热底座的一侧且其一端连通第一腔体，其另一端连通第二腔体；该制冷剂可在散热导管内流动；若干散热钢丝并列间隔布置在散热导管上并与其相接触以形成散热网。由此，通过在散热底座的空腔内设置横筋，使得进入到空腔内的液态制冷剂与气态制冷剂相互之间不会发生串流，从而保证了制冷剂的稳定循环。另外，本实用新型还提供具有该散热结构的半导体制冷系统。

Description

一种散热结构及具有其的半导体制冷系统

技术领域

本实用新型涉及半导体制冷技术领域，具体涉及一种散热结构及具有其的半导体制冷系统。

背景技术

目前的半导体制冷系统，其散热结构通常由散热风扇以及散热铝片组成，该散热铝片与半导体芯片的热端接触以进行热交换，随后通过散热风扇带动风流以对散热铝片进行散热。在该类散热结构中，当散热风扇转动时，其内部结构如扇叶、驱动电机等会产生振动，且由于内部结构相互之间均为硬连接，故该振动将引起风扇内部结构发生碰撞从而产生噪音。当将该半导体制冷系统安装到制冷设备上时，其将导致散热风扇与柜体之间发生碰撞而产生大量噪音，从而对工作和生活带来较大影响。

为了解决上述噪音问题，有部分商家采用静音工作的散热导管和散热钢丝进行散热，通过散热导管内的制冷剂吸热气化，遇冷液化的循环以吸收半导体芯片的热端热量，再通过散热导管传递至散热钢丝进行散热，从而达到整个散热过程低噪音的效果。目前，该散热导管通过铝盒与半导体芯片的热端接触固定，该铝盒的内部开设有空腔，该空腔内填充有制冷剂且该散热导管连通该空腔。然而，由于该空腔内无设置任何遮挡，故进入到空腔内的气态制冷剂与液态制冷剂将相互串流，从而扰乱了制冷剂的循环，进而降低了散热底座的散热效果。

实用新型内容

为了克服上述现有技术所述的缺陷，本实用新型提供了一种散热结构及具有其的半导体制冷系统，通过在散热底座的空腔内设置横筋，使得进入到空腔内的液态制冷剂与气态制冷剂相互之间不会发生串流，从而保证了制冷剂的稳定循环，提高了散热底座的散热效果。

本实用新型为解决其问题所采用的技术方案是：

一种散热结构，包括：

散热底座，其一侧用于与半导体制冷组的热端相接触，其另一侧内部设有空腔，所述空腔内填充有制冷剂；所述散热底座内还设有用于将所述空腔沿上下方向依次分隔成第一腔体以及第二腔体的横筋，所述第一腔体与所述第二腔体的左右两侧相互连通；

散热导管，其两端均设置在所述散热底座的一侧且其一端连通所述第一腔体，其另一端连通所述第二腔体；所述制冷剂可在所述散热导管内流动；

若干散热钢丝，其并列间隔布置在所述散热导管上并与其相接触以形成散热网。

本实用新型的散热底座，该半导体制冷组的热端通过热传导的形式，将热量传递至散热底座的空腔内，位于第二腔体内的液态制冷剂吸热气化并上升至第一腔体内，随后第一腔体内的气态制冷剂将进入到散热导管内流动并将热量传递至散热钢丝，随后气态制冷剂遇冷液化，并通过散热导管回流至第二腔体内，从而通过吸热气化、遇冷液化的循环过程以达到散热效果。由此，通过在散热底座的空腔内设置横筋，使得进入到空腔内的液态制冷剂与气态制冷剂相互之间不会发生串流，从而保证了制冷剂的稳定循环，提高了散热底座的散热效果。

进一步地，所述散热底座包括底座本体以及两侧板，所述底座本体内开设有具有左右两侧开口的槽体，两所述侧板分别设置在所述底座本体的左右两侧开口处以将所述槽体密封并形成所述空腔。

进一步地，所述槽体的内壁上间隔布置有若干散热凸条，若干所述散热凸条沿左右方向延伸设置。

由此，通过在槽体的内壁上设置若干散热凸条，从而增大了空腔内的散热面积，进而提高了散热效果。

进一步地，所述底座本体上开设有分别连通所述第一腔体以及所述第二腔体的第一安装孔以及第二安装孔，所述散热导管的一端穿设在所述第一安装孔上，另一端穿设在所述第二安装孔上。

进一步地，所述底座本体上还开设有连通所述第二腔体的第三安装孔，所述制冷剂通过所述第三安装孔填充至所述空腔内。

另外，本实用新型还提供了一种半导体制冷系统，包括半导体制冷组、与所述半导体制冷组的冷端相接触的散冷结构以及上述散热结构，其中：

所述半导体制冷组包括两间隔布置的半导体芯片，所述散热底座的一侧沿左右方向间隔布置的两凸台，两所述半导体芯片的制热端面分别与两所述凸台的端面相贴合。

进一步地，所述散冷结构包括导冷块以及连接所述导冷块的散冷板，所述导冷块与两所述半导体芯片的制冷端面相贴合。

进一步地，所述散热底座上开设有若干第一通孔，所述导冷块上开设有若干第一螺纹孔，其中：

还包括分别穿设在若干所述第一通孔内的若干隔热件，所述隔热件内开设有沉孔；所述散热底座与所述导冷块之间通过螺钉穿过所述沉孔并螺纹连接在所述第一螺纹孔内以实现固定连接。

进一步地，所述导冷块上与所述半导体芯片制冷端面相贴合的端面的中部还开设有凹槽，所述凹槽将端面沿左右方向依次分隔成第一接触面以及第二接触面。

由此，通过在导冷块的端面设置凹槽，从而给导冷块的端面两侧提供了一定的形变空间，保证了当导冷块与散热底座通过螺钉连接后，该导冷块的端面两侧均能与两半导体芯片的制冷端面紧密贴合，从而保证了制冷效果。

进一步地，所述散冷板上还间隔布置有若干散冷翅片，所述散冷翅片上设有若干凸筋，若干所述凸筋沿所述散冷翅片的长度方向延伸设置。

由此，通过在散冷翅片上设置若干凸筋，从而可增加该散冷翅片的散冷面积，进而促进了制冷效果。

综上所述，本实用新型提供的一种散热结构及具有其的半导体制冷系统，具有以下有益效果：

(1)本实用新型的散热结构，通过在散热底座的空腔内设置横筋，使得进入到空腔内的液态制冷剂与气态制冷剂相互之间不会发生串流，从而保证了制冷剂的稳定循环，提高了散热底座的散热效果。

(2)本实用新型的散热结构，通过在槽体的内壁上设置若干散热凸条，从而增大了空腔内的散热面积，进而提高了散热效果。

(3)本实用新型的半导体制冷系统，通过在导冷块的端面设置凹槽，从而给导冷块的端面两侧提供了一定的形变空间，保证了当导冷块与散热底座通过螺钉连接后，该导冷块的端面两侧均能与两半导体芯片的制冷端面紧密贴合，从而保证了制冷效果。

(4)本实用新型的半导体制冷系统，通过在散冷翅片上设置若干凸筋，从而可增加该散冷翅片的散冷面积，进而促进了制冷效果。

附图说明

图1为本实用新型散热结构中散热底座的爆炸示意图；

图2为本实用新型散热底座中底座本体的结构示意图；

图3为本实用新型散热底座的结构示意图；

图4为图3另一视角的结构示意图；

图5为本实用新型散热结构的爆炸示意图；

图6为本实用新型散热结构的结构示意图；

图7为本实用新型半导体制冷系统的爆炸示意图；

图8为本实用新型半导体制冷系统中导冷块的结构示意图；

图9为本实用新型半导体制冷系统中散冷板的结构示意图；

图10为本实用新型半导体制冷系统中第一泡棉板的结构示意图；

图11为本实用新型半导体制冷系统中第二泡棉板的结构示意图；

图12为本实用新型半导体制冷系统中部分结构的结构示意图；

图13为图12的第一剖面示意图；

图14为图12的第二剖面示意图；

图15为本实用新型半导体制冷系统的结构示意图。

其中，附图标记含义如下：

1、散热结构；11、散热底座；111、底座本体；1111、横筋；1112、散热凸条；112、侧板；1113、第一安装孔；1114、第二安装孔；1115、第三安装孔；1116、第一通孔；1117、凸台；12、散热导管；13、散热钢丝；2、半导体制冷组；21、半导体芯片；211、芯片本体；212、电源线；3、散冷结构；31、导冷块；311、第一螺纹孔；312、第二螺纹孔；313、凹槽；314、第一接触面；315、第二接触面；32、散冷板；321、散冷翅片；3211、凸筋；322、第二通孔；4、隔热结构；41、第一泡棉板；411、第一避让槽；412、第一避让孔；42、第二泡棉板；421、第二避让槽；422、第二避让孔；5、隔热件；6、螺钉。

具体实施方式

为了更好地理解和实施，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。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“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，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模块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。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本实用新型。

实施例一

参阅图1-6，本实用新型首先提供了一种散热结构1，包括散热底座11、散热导管12以及若干散热钢丝13，该散热底座11的一侧与半导体制冷组2的热端相接触，其另一侧内部设有空腔，该空腔内填充有制冷剂；该散热底座11内还设有用于将空腔沿上下方向依次分隔成第一腔体以及第二腔体的横筋1111，该第一腔体与第二腔体的左右两侧相互连通；该散热导管12的两端均设置在散热底座11的一侧且其一端连通该第一腔体，其另一端连通第二腔体，该制冷剂可在散热导管12内流动；若干散热钢丝13并列间隔布置在散热导管12上并与其相接触以形成散热网。

由此，半导体制冷组2的热端通过热传导的形式，将热量传递至散热底座11的空腔内，位于第二腔体内的液态制冷剂吸热气化并上升至第一腔体内，随后第一腔体内的气态制冷剂将进入到散热导管内流动并将热量传递至散热钢丝13，随后气态制冷剂遇冷液化，并通过散热导管12回流至第二腔体内，从而通过吸热气化、遇冷液化的循环过程以达到散热效果。优选的，该散热导管12为盘旋设置或迂回设置，从而可增加制冷剂在散热导管12内的运动行程，促进气态的制冷剂遇冷液化，进而促进了散热；另外，该散热钢丝13呈倒U型状且其均匀间隔排布在散热导管12上并与散热导管12接触，从而可通过热传导的方式进行热交换，进而促进了散热。

由此，通过在散热底座11的空腔内设置横筋1111，使得进入到空腔内的液态制冷剂与气态制冷剂相互之间不会发生串流，从而保证了制冷剂的稳定循环，提高了散热底座的散热效果。

参阅图1-2，具体地，该散热底座11包括底座本体111以及两侧板112，该底座本体111内开设有具有左右两侧开口的槽体，两侧板112分别设置在底座本体111的左右两侧开口处以将槽体密封并形成该空腔。另外，该底座本体111上开设有分别连通该第一腔体以及第二腔体的第一安装孔1113以及第二安装孔1114，该散热导管12的一端穿设在第一安装孔1113上以连通第一腔体，另一端穿设在第二安装孔1114上以连通第二腔体。

优选的，该槽体的内壁上还间隔布置有若干散热凸条1112，若干散热凸条1112沿左右方向延伸设置。由此，通过设置若干散热凸条1112，从而增大了空腔内的散热面积，提高了散热效果。

在本实施例中，该底座本体111以及两侧板112均采用铝材质制成，且两侧板112通过焊接固定在底座本体111的左右两侧；该散热导管12为铜管；该制冷剂可以采用现有技术中的制冷剂，比如环保制冷剂R600A或R134A等。

另外，该底座本体111上还开设有连通第二腔体的第三安装孔1115，制冷剂可通过第三安装孔1115填充至空腔内。

实施例二

再参阅图1-15，另外，本实用新型还提供了一种半导体制冷系统，包括半导体制冷组2、与半导体制冷组2的冷端相接触的散冷结构3以及上述散热结构1。其中，该半导体制冷组2包括两间隔布置的半导体芯片21，该散热底座11的一侧沿左右方向间隔布置的两凸台1117，两半导体芯片21的制热端面分别与两凸台1117的端面相贴合。

由此，通过设置两横向间隔设置的半导体芯片21，从而增大了制冷量；通过在散热底座11的一侧设置两凸台1117并且使两半导体芯片21的制热端面分别贴合两凸台1117的端面，从而可将两半导体芯片21分隔开来，进而保证了半导体芯片21的工作性能。

再参阅图8-9，具体地，该散冷结构3包括导冷块31以及连接该导冷块31的散冷板32，该导冷块31与两半导体芯片21的制冷端面相贴合。优选的，该散冷板32的一侧设有若干间隔排布的散冷翅片321，该散冷翅片321上设有若干凸筋3211，从而可增加该散冷翅片321的散冷面积，进而提高制冷效果；该散冷板32的另一侧直接与导冷块31接触以进行热传递。另外，该散冷板32的中部还开设有若干第二通孔322，该导冷块31上对应开设有若干第二螺纹孔312，该散冷板32与导冷块31之间通过螺钉6穿过该第二通孔322并螺纹连接在第二螺纹孔312内以实现固定连接。

在本实施例中，该导冷块31以及散冷板32均采用现有技术中能够进行热传导的材质，比如该导冷块31采用铝块，该散冷板32采用铝板。

由此，半导体芯片21的冷端产生的冷量经过导冷块31传递至散冷板32后，该散冷板32通过若干散冷翅片321与空气接触并进行热交换，从而达到制冷的效果。

再参阅图3-4以及图7，该底座本体111的两侧还开设有若干第一通孔1116以及分别穿设在若干第一通孔1116内的若干隔热件5，该隔热件5开设有沉孔，该导冷块31对应开设有若干第一螺纹孔311。由此，该散热底座11与导冷块31之间可通过螺钉6穿过该沉孔并螺纹连接在第一螺纹孔311内以实现固定连接。优选的，该隔热件5可以采用现有技术的塑料帽。

由此，通过设置隔热件5，可将螺钉6与散热底座11分隔开以避免两者之间直接接触而导致热传递，从而防止散热底座11产生的热量通过螺钉6传递至导冷块31上，进而保证了导冷块31的制冷效果。

另外，当通过螺钉6将散热底座11与导冷块31进行固定连接时，该导冷块31端面的一侧容易翘起，从而出现该导冷块31的端面与两半导体芯片21中的一个半导体芯片21的制冷端面不相贴合的情况。为此，本申请通过在导冷块31的端面中部开设呈条状的凹槽313，该凹槽313将端面沿左右方向依次分隔成第一接触面314以及第二接触面315。由此，该凹槽313给导冷块31的第一接触面314与第二接触面315提供了一定的形变空间，保证了当导冷块31与散热底座11通过螺钉6进行连接后，该导冷块31上的第一接触面314与第二接触面315分别能与两半导体芯片21的制冷端面紧密贴合，从而保证了制冷效果。

参阅图10-14，该半导体制冷系统还包括设置在散热结构1与散冷结构3之间的隔热结构。具体地，该隔热结构4包括相互抵接且厚度不一的第一泡棉板41以及第二泡棉板42，该第一泡棉板41的厚度较大且其另一端与散热底座11相抵接，该第二泡棉板42的厚度较薄且其另一端与导冷块31相抵接。进一步地，该第一泡棉板41上开设有间隔设置且可供散热底座11凸台1117穿过的两第一避让槽411，该第二泡棉板42上开设有间隔设置且可供半导体芯片21穿过的第二避让槽421；另外，该第一泡棉板41与第二泡棉板42上还分别开设有可供螺钉6穿过的第一避让孔412以及第二避让孔422。优选的，该该第一泡棉板41与第二泡棉板42均采用现有技术中的EVA泡棉板制成。

由此，通过在第一泡棉板41上开设有可供凸台1117穿过的第一避让槽411，通过在第二泡棉板42上开设可供半导体芯片21穿过的第二避让槽421，从而可将两半导体芯片21之间的间隙填充，实现将两半导体芯片21完全分隔开来，从而避免两半导体芯片21之间的冷热量相互传递，进而保证了半导体芯片21的散热效果和制冷效果。

进一步地，该半导体芯片21包括芯片本体211以及连接该芯片本体211的电源线212，该第一泡棉板41上与第二泡棉板42相抵接的端面和/或该第二泡棉板42上与第一泡棉板41相抵接的端面上设有黏胶层(图中未示出)，该第一泡棉板41与第二泡棉板42相互抵接并通过该黏胶层将电源线212压紧密封，从而防止冷气泄漏。

综上所述，本实用新型提供的一种散热结构及具有其的半导体制冷系统，具有以下有益效果：

(一)本实用新型的散热结构1，通过在散热底座11的空腔内设置横筋1111，使得进入到空腔内的液态制冷剂与气态制冷剂相互之间不会发生串流，从而保证了制冷剂的稳定循环，提高了散热底座的散热效果。

(二)本实用新型的散热结构1，通过在槽体的内壁上设置若干散热凸条1112，从而增大了空腔内的散热面积，进而提高了散热效果。

(三)本实用新型的半导体制冷系统，通过在导冷块31的端面设置凹槽313，从而给导冷块31的端面两侧提供了一定的形变空间，保证了当导冷块31与散热底座11通过螺钉6连接后，该导冷块31的端面两侧均能与两半导体芯片21的制冷端面紧密贴合，从而保证了制冷效果。

(四)本实用新型的半导体制冷系统，通过在散冷翅片321上设置若干凸筋3211，从而可增加该散冷翅片321的散冷面积，进而促进了制冷效果。

需要说明的是，当一个元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是与另一个元件“相连接”，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“顶”、“底”、“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，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模块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发明的限制。

此外，在本实用新型的描述中，“多个”、“若干个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

本实用新型方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种散热结构，其特征在于，包括：

散热底座，其一侧用于与半导体制冷组的热端相接触，其另一侧内部设有空腔，所述空腔内填充有制冷剂；所述散热底座内还设有用于将所述空腔沿上下方向依次分隔成第一腔体以及第二腔体的横筋，所述第一腔体与所述第二腔体的左右两侧相互连通；

散热导管，其两端均设置在所述散热底座的一侧且其一端连通所述第一腔体，其另一端连通所述第二腔体；所述制冷剂可在所述散热导管内流动；

若干散热钢丝，其并列间隔布置在所述散热导管上并与其相接触以形成散热网。

2.根据权利要求1所述的散热结构，其特征在于，所述散热底座包括底座本体以及两侧板，所述底座本体内开设有具有左右两侧开口的槽体，两所述侧板分别设置在所述底座本体的左右两侧开口处以将所述槽体密封并形成所述空腔。

3.根据权利要求2所述的散热结构，其特征在于，所述槽体的内壁上间隔布置有若干散热凸条，若干所述散热凸条沿左右方向延伸设置。

4.根据权利要求2所述的散热结构，其特征在于，所述底座本体上开设有分别连通所述第一腔体以及所述第二腔体的第一安装孔以及第二安装孔，所述散热导管的一端穿设在所述第一安装孔上，另一端穿设在所述第二安装孔上。

5.根据权利要求2所述的散热结构，其特征在于，所述底座本体上还开设有连通所述第二腔体的第三安装孔，所述制冷剂通过所述第三安装孔填充至所述空腔内。

6.一种半导体制冷系统，其特征在于，包括半导体制冷组、与所述半导体制冷组的冷端相接触的散冷结构以及如权利要求1-5中任一项所述的散热结构，其中：

所述半导体制冷组包括两间隔布置的半导体芯片，所述散热底座的一侧沿左右方向间隔布置的两凸台，两所述半导体芯片的制热端面分别与两所述凸台的端面相贴合。

7.根据权利要求6所述的半导体制冷系统，其特征在于，所述散冷结构包括导冷块以及连接所述导冷块的散冷板，所述导冷块与两所述半导体芯片的制冷端面相贴合。

8.根据权利要求7所述的半导体制冷系统，其特征在于，所述散热底座上开设有若干第一通孔，所述导冷块上开设有若干第一螺纹孔，其中：

还包括分别穿设在若干所述第一通孔内的若干隔热件，所述隔热件内开设有沉孔；所述散热底座与所述导冷块之间通过螺钉穿过所述沉孔并螺纹连接在所述第一螺纹孔内以实现固定连接。

9.根据权利要求8所述的半导体制冷系统，其特征在于，所述导冷块上与所述半导体芯片制冷端面相贴合的端面的中部还开设有凹槽，所述凹槽将端面沿左右方向依次分隔成第一接触面以及第二接触面。

10.根据权利要求7所述的半导体制冷系统，其特征在于，所述散冷板上还间隔布置有若干散冷翅片，所述散冷翅片上设有若干凸筋，若干所述凸筋沿所述散冷翅片的长度方向延伸设置。

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