CN220233179U - 散热装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种散热装置，包括：依次设置的底板、隔板和散热板；底板内设有相互隔开的进液槽和出液槽，底板设有与进液槽连通的进液口、以及与出液槽连通的出液口；散热板与底板相连，隔板设置于底板与散热板之间；隔板与进液槽一侧的底板侧壁之间具有进液间隙，隔板与出液槽一侧的底板侧壁之间具有出液间隙；散热板与隔板之间形成有分别与进液间隙和出液间隙连通的液体通道，以使进液槽内的液体从进液间隙流动至液体通道，液体通道内的液体从出液间隙流动至出液槽。本申请实施例提供的散热装置能够提高散热效果。

Description

散热装置

技术领域

本申请涉及液体冷却技术，尤其涉及一种散热装置。

背景技术

功率半导体器件(简称功率器件)包括功率分立器件和功率集成电路，可以实现AC/DC整流、DC/AC逆变、DC/DC斩波等功能，并能够对电能传输转换进行控制。功率器件在工作时会产生热量，若热量不能及时散发出去会导致功率器件温度升高，从而影响器件本身的性能及可靠性，甚至会导致功率器件发生损毁。

为了将功率器件的温度控制在合理的范围内，必须采用适当的冷却方式来对功率器件进行降温。常见的冷却方式有自然冷却、风冷、液冷等，其中液冷是一种最高效的散热方式，快速散热能进一步提高功率器件的可靠性和性能。目前大多数的功率器件采用pin-fin结构的散热板，其上设置有直进直出的流道，散热效果不能够满足功率器件日益增长的散热要求。

发明内容

为了解决上述技术缺陷之一，本申请实施例中提供了一种散热装置。

根据本申请实施例提供了一种散热装置，包括：依次设置的底板、隔板和散热板；

底板内设有相互隔开的进液槽和出液槽，底板设有与进液槽连通的进液口、以及与出液槽连通的出液口；

散热板与底板相连，隔板设置于底板与散热板之间；隔板与进液槽一侧的底板侧壁之间具有进液间隙，隔板与出液槽一侧的底板侧壁之间具有出液间隙；

散热板与隔板之间形成有分别与进液间隙和出液间隙连通的液体通道，以使进液槽内的液体从进液间隙流动至液体通道，液体通道内的液体从出液间隙流动至出液槽。

本申请实施例所提供的技术方案，采用依次设置的底板、隔板和散热板，其中，底板内设有相互隔开的进液槽和出液槽，底板设有与进液槽连通的进液口、以及与出液槽连通的出液口；散热板与底板相连，隔板设置于底板与散热板之间；隔板与进液槽一侧的底板侧壁之间具有进液间隙，隔板与出液槽一侧的底板侧壁之间具有出液间隙；散热板与隔板之间形成有分别与进液间隙和出液间隙连通的液体通道，以使进液槽内的液体从进液间隙流动至液体通道，液体通道内的液体从出液间隙流动至出液槽，使液体单向流动，经过散热板吸收能量后排出，具有较好的散热效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施例提供的散热装置的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的散热装置的爆炸视图；

图3为本申请实施例提供的散热装置的另一角度爆炸视图；

图4为本申请实施例提供的散热装置的二维爆炸视图；

图5为本申请实施例提供的散热装置中底板的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的散热装置中隔板的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的散热装置中散热板的结构示意图；

图8为本申请实施例提供的散热装置中翅片的局部放大视图。

附图标记：

1-底板；11-进液槽；12-出液槽；13-进液口；14-出液口；15-凸柱；16-底壁；17-侧壁；18-挡板；19-引流板；

2-隔板；21-缺口；22-挡块；

3-散热板；31-翅片。

具体实施方式

为了使本申请实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本实施例提供一种散热装置，用于对电子器件进行散热，尤其是对功率半导体器件进行液冷散热，具有较好的散热效果。

如图1至图5所示，本实施例提供的散热装置包括：依次设置的底板1、隔板2和散热板3。底板1与散热板3相连，围成一个用于容纳冷却液体的空腔，散热板3的外表面与功率器件贴紧，功率器件的热量传导给散热板3。底板1设有进液口和出液口，液体从进液口进入空腔，吸收散热板3的热量后从出液口排出，实现对功率器件进行散热。

其中，底板1内形成有相互隔开的进液槽11和出液槽12。底板1还设有进液口13，与进液槽11连通，通过进液口13向进液槽11内注入冷却液体。底板1还设有出液口14，与出液槽12连通，出液槽12内的冷却液体从出液口14排出。

另外，隔板2设置于底板1与散热板3之间。隔板2与进液槽11一侧的底板侧壁之间留有间隙，称为进液间隙；隔板2与出液槽一侧的底板侧壁之间留有间隙，称为出液间隙。

散热板3与隔板2之间形成有分别与进液间隙和出液间隙连通的液体通道，相当于隔板2将散热装置内的空腔进行分层，分为上下两个流动层。当底板1在下方时，冷却液体从进液口13向上注入浸液槽11内。从进液口13注入进液槽11内的液体从进液间隙向上流动至上层的液体通道，液体通道内的液体从出液间隙向下流动至出液槽12，并从出液口14排出，使液体在散热装置内形成单向流动，在与散热板13接触的过程中吸收热量。

冷却液体在进液槽11内不断分流到液体通道内，使得浸液槽11中的水流量不断减少，而当水流量越小时水流压力越小，这样会造成浸液槽前后段水流压力分布不均匀，从而影响分流流量不均匀。

本实施例所提供的技术方案，采用依次设置的底板、隔板和散热板，其中，底板内设有相互隔开的进液槽和出液槽，底板设有与进液槽连通的进液口、以及与出液槽连通的出液口；散热板与底板相连，隔板设置于底板与散热板之间；隔板与进液槽一侧的底板侧壁之间具有进液间隙，隔板与出液槽一侧的底板侧壁之间具有出液间隙；散热板与隔板之间形成有分别与进液间隙和出液间隙连通的液体通道，以使进液槽内的液体从进液间隙流动至液体通道，液体通道内的液体从出液间隙流动至出液槽，使液体单向流动，经过散热板吸收能量后排出，具有较好的散热效果。

进一步的，在进液槽11内设有多个凸柱15，对液体流动产生阻力，以平衡进液槽11前后段的水流压力，从而实现均匀分流。

还可以在出液槽12内还设有多个凸柱15，能够平衡出液槽前后段的水流压力，提高整体散热效果。

在上述技术方案的基础上，本实施例还提供一种底板1的具体实现方式：底板1具体包括：底壁16和侧壁17，底壁16与侧壁17围成溶液槽。溶液槽内设有挡板18，将溶液槽分隔为进液槽11和出液槽12，液体在浸液槽11和出液槽12之间不能直接流动。底壁16中与进液槽11对应的位置开设进液口13，与出液槽12对应的位置开设出液口14。

具体的，底壁16为长方形板。侧壁17的数量为四个，垂直设置于底壁16的四个边缘。挡板18沿底壁16的长度方向延伸，且挡板18位于溶液槽的中间位置，将溶液槽分隔为面积大致相等的进液槽11和出液槽12。

挡板18固定于底壁16的内表面，挡板18的两端固定于侧壁17的内表面。以底壁16的内表面为参考基准，挡板18的高度小于侧壁17的高度。隔板2固定于挡板18上，例如可通过焊接、胶接、螺栓连接等方式进行固定，并可以施加适当的密封胶、密封胶条进行密封。

隔板2与底壁16平行，隔板2的宽度小于底板1中相对两侧壁17之间的距离，以使隔板2的两侧边与这两个侧壁17之间分别形成进液间隙和出液间隙。

进一步的，如图6所示，还可以在隔板2的两侧边开设缺口21，以增大进液间隙、出液间隙。例如：隔板2的一端宽度较大，另一端宽度较小，较小宽度相比于较大宽度缺少的部分作为缺口21。

对于长方形的底壁16，将进液口13设置于底壁16沿长度方向的一端，出液口14设置于底壁16沿长度方向的另一端。则冷却液体从进液口13进入浸液槽11之后，部分液体通过进液口13附近的进液间隙流向隔板2与散热板3之间的液体流道，然后从出液间隙流入出液槽12，再沿出液槽12的长度方向流动至从出液口14排出。

从进液口13进入的另外部分液体在浸液槽11内沿底壁16的长度方向流动，同时再从进液间隙流向液体流道，最终汇集到出液口14排出。

两部分液体均能沿着底壁的长度方向流动，从散热装置的一端流向另一端，增大冷却液体与散热板3的接触面积，冷却液体与散热板3的各部分均接触吸收热量，提高散热效果。

凸柱15的数量为多个，凸柱15的形状可以为圆柱形、椭圆柱、或棱柱。凸柱15的数量及排布可根据液体的密度、粘性等特性进行设定。

凸柱15可以固定于侧壁17上，也可以设置于底壁16上。本实施例中，多个凸柱设置于底壁16的内表面，朝向远离底壁16的方向延伸。

进一步的，在进液槽11中，远离进液口13的凸柱排布密度大于靠近进液口13的凸柱排布密度。在靠近进液口13的区域，凸柱15排布密度小。而在远离进液口13的另一端，凸柱15的排布密度较大，增大液体的阻力，使液体在进液槽11的前后段均匀分流，提高散热装置整体的散热效果。

和/或，在出液槽12中，靠近出液口14的凸柱排布密度大于远离出液口14的凸柱排布密度。在远离出液口14的端部，凸柱15的排布密度小。而在靠近出液口14的部分(也即：散热装置的中部位置)，凸柱15的排布密度稍微大一点，能够提高散热效果。

进一步的，底壁16的内表面还设有引流板19，引流板19分别围设于进液口13的周围和/或出液口14的周围，引流板19之间围成液体流动通道。

以进液口13为例，从进液口13注入的液体从引流板19之间的液体流动通道流向浸液槽11，或从隔板2两侧流向散热板3。对于底壁为长方形的散热装置，进液口13设置在其一端，液体从进液口13注入后，一小部分液体从隔板2侧面间隙流向散热板3，而大部分液体要从液体流动通道向散热装置的另一端流动，引流板19起到了对这部分液体进行导向的作用，避免液体都聚集在进液口处并直接从隔板侧面间隙流向散热板。

一种具体方案为：进液口13的周围设有四个引流板19，排布成“十”字形，形成四个液体流动通道；其中一个液体流动通道朝向凸柱15所在的区域，以使液体从该液体流动通道向散热装置的另一端流动，并流经各凸柱形成湍流。

在出液口14周围也设置有四个引流板19，排布成“十”字形，形成四个液体流动通道。便于各处液体从液体流动通道汇流至出液口14。

对于散热板3，本实施例也提供一种具体方案：如图7和图8所示，散热板3的内表面设有至少两组翅片31，各组翅片31之间留有间隙。每一组包含多个翅片31，呈阵列排布。翅片31垂直于散热板3的表面。液体从翅片31之间流过，与翅片31之间具有较大的接触面积，从而增大导热面积，提高散热效果。

或者，每一组的每一行中相邻的翅片不对齐，错开一点，也可以使翅片之间不等间距，能够引起液体产生湍流，从而延长液体在翅片之间停留的时间，增大吸热量。

或者，每一组中相邻行的翅片相互错开，例如：第一行的某翅片对应第二行相邻两个翅片之间的区域，也能够使液体产生湍流。

隔板2中朝向散热板3的表面设有挡块22，挡块22嵌入相邻两组翅片31之间的间隙内，以使液体只能从挡块22两边流过，即从每组翅片31之间通过。

一种应用场景为：将功率器件贴于散热板3的外表面，在一组翅片31对应的位置，则功率器件的热量经散热板3传导给翅片31。冷却液体与翅片31接触的过程中吸收热量。

本实施例中，散热板3上设有三组翅片31，隔板2上设有两个挡块22，一个挡块22嵌入两组翅片31之间的间隙中。以使浸液槽11中的液体分三路从三组翅片31中穿过，进入出液槽12。每组翅片31的位置对应设置一个功率器件，则该散热装置能够同时对三个功率器件进行散热。

上述底板1、散热板3可采用金属制成，尤其是导热性能较好的金属，能够提高散热效果。隔板2可采用金属制成，也可以采用塑料等其他材质。

本实施例所提供的上述方案，将传统方案中液体直进直出的方案改为分层及分流+汇流的方式，能够延长冷却液体在散热装置中停留的时间，并且采用凸柱使进液槽前后段的水流压力保持平衡，从而增大散热量，提高散热效果。

与常见的pin-fin板桥模块使用的散热器相比，在同等条件下，本实施例所提供的散热装置能够将功率器件芯片的最高结温下降10％，温度降低引发的压降下降30％。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“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申请和简化描述，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申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗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地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；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。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申请中的具体含义。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种散热装置，其特征在于，包括：依次设置的底板、隔板和散热板；

底板内设有相互隔开的进液槽和出液槽，底板设有与进液槽连通的进液口、以及与出液槽连通的出液口；

散热板与底板相连，隔板设置于底板与散热板之间；隔板与进液槽一侧的底板侧壁之间具有进液间隙，隔板与出液槽一侧的底板侧壁之间具有出液间隙；

散热板与隔板之间形成有分别与进液间隙和出液间隙连通的液体通道，以使进液槽内的液体从进液间隙流动至液体通道，液体通道内的液体从出液间隙流动至出液槽。

2.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述底板包括：底壁和侧壁，底壁与侧壁围成溶液槽；

溶液槽内设有挡板，将溶液槽分隔为进液槽和出液槽；底壁中与出液槽对应的位置开设出液口，与进液槽对应的位置开设进液口。

3.根据权利要求2所述的散热装置，其特征在于，所述挡板固定于底壁的内表面，挡板的两端固定于侧壁的内表面；

以底壁的内表面为参考基准，挡板的高度小于侧壁的高度；所述隔板固定于挡板上，隔板的宽度小于底板中相对两侧壁之间的距离。

4.根据权利要求2所述的散热装置，其特征在于，进液槽和/或出液槽内还设有多个凸柱。

5.根据权利要求4所述的散热装置，其特征在于，多个凸柱设置于底壁的内表面，朝向远离底壁的方向延伸。

6.根据权利要求5所述的散热装置，其特征在于，所述进液口设置于底壁沿长度方向的一端，出液口设置于底壁沿长度方向的另一端。

7.根据权利要求6所述的散热装置，其特征在于，进液槽中，远离进液口的凸柱排布密度大于靠近进液口的凸柱排布密度；和/或，

出液槽中，靠近出液口的凸柱排布密度大于远离出液口的凸柱排布密度。

8.根据权利要求2所述的散热装置，其特征在于，所述底壁的内表面还设有引流板，引流板分别围设于进液口的周围和/或出液口的周围，引流板之间围成液体流动通道。

9.根据权利要求8所述的散热装置，其特征在于，进液口的周围设有四个引流板，排布成“十”字形，形成四个液体流动通道；其中一个液体流动通道朝向凸柱所在的区域。

10.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述散热板的内表面设有至少两组翅片，各组翅片之间留有间隙；

隔板中朝向散热板的表面设有挡块，挡块嵌入相邻两组翅片之间的间隙内，以使液体从翅片之间通过。