CN220545341U - 一种散热结构及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种散热结构及电子设备，涉及电子设备技术领域。其中，散热结构包括至少一个冷却单元，用于与电子模块接触并利用流体将电子模块的温度冷却，电子模块承载于电路载体，冷却单元设置于电子模块背离电路载体的一侧；散热单元，与冷却单元连接，用于对流体进行散热；其中，散热单元背离电路载体的一端设有第一腔室，散热单元靠近电路载体的一端设有第二腔室和第三腔室，第二腔室和第三腔室分别与第一腔室连通，每个冷却单元的出口连通于第二腔室，每个冷却单元的进口连通于第三腔室，流体能够从冷却单元流出后依次流入第二腔室、第一腔室和第三腔室，再流回至冷却单元。

Description

一种散热结构及电子设备

技术领域

本申请涉及电子设备技术领域，尤其涉及一种散热结构及电子设备。

背景技术

目前CPU的功耗越来越高，有些产品CPU的功耗可以高达350～400W，因此，对于CPU的散热要求也越来越高。电子设备常用的散热方式主要采用风冷，无法满足大功耗的散热需求，因此，通常采用闭环水冷的散热方式对等功耗大的产品进行散热。闭环水冷的散热方式主要包括冷板和换热器，冷板分别设置在CPU的上方，风扇向换热器提供冷风，换热器中的冷却液流经冷板后再回到换热器进行换热，从而形成闭环循环。针对于2个CPU的配置通常设置有两个相互串联的冷板，导致冷却液经过不同位置的冷板时存在温度差，温度高的CPU需要更高的风扇转速来进行冷却，从而导致系统功耗偏高；另外，换热器具有一个进口和一个出口，以及连通于进口和出口的多个换热腔体，两个冷板的冷却液先后进入换热器，因其具有温度差，导致换热器的换热效果，使出口流出冷却液的温度易产生波动，影响系统冷却效果。

因此，需要一种散热结构，以至少解决上述问题。

实用新型内容

本申请实施例的目的是提供一种散热结构及电子设备。

为解决上述技术问题，本申请实施例提供如下技术方案：

本申请的第一方面提供一种散热结构，包括：至少一个冷却单元，用于与电子模块接触并利用流体将所述电子模块的温度冷却，所述电子模块承载于电路载体，所述冷却单元设置于所述电子模块背离所述电路载体的一侧；散热单元，与所述冷却单元连接，用于对所述流体进行散热；其中，所述散热单元背离所述电路载体的一端设有第一腔室，所述散热单元靠近所述电路载体的一端设有第二腔室和第三腔室，所述第二腔室和所述第三腔室分别与所述第一腔室连通，每个所述冷却单元的出口连通于所述第二腔室，每个所述冷却单元的进口连通于所述第三腔室，所述流体能够从所述冷却单元流出后依次流入所述第二腔室、所述第一腔室和所述第三腔室，再流回至所述冷却单元。

在本申请的一些实施例中，所述散热结构包括至少两个所述冷却单元；所述第二腔室设有至少两个输入口，每个所述输入口与一个所述冷却单元的所述出口连通；所述第三腔室设有至少两个输出口，每个所述输出口与一个所述冷却单元的所述进口连通。

在本申请的一些实施例中，所述第二腔室与所述第一腔室之间设有第一通道，所述流体经过所述第一通道从所述第二腔室向所述第一腔室流通，所述第三腔室与所述第一腔室之间设有第二通道，所述流体经过所述第二通道从所述第一腔室向所述第三腔室流通；其中，所述第二通道沿第一方向的表面积大于所述第二通道沿第二方向的表面积，所述第一方向为所述散热单元的进风方向，所述第二方向与所述第一方向满足垂直条件。

在本申请的一些实施例中，所述第二通道为多个，多个所述第二通道沿所述第二方向排布并间隔设置；相邻的两个所述第二通道之间设有增大接触部，所述增大接触部用于增大所述第二通道与空气的接触面积以增强散热功能。

在本申请的一些实施例中，所述增大接触部为弯折状薄片，所述弯折状薄片具有多个弯折局部。

在本申请的一些实施例中，所述散热结构还包括驱动部，所述驱动部用于驱动所述流体沿从所述第二腔室向所述第一腔室的方向流动，所述驱动部与所述第一通道连通。

在本申请的一些实施例中，所述驱动部设置于所述散热单元的周侧，所述散热单元的周侧不同于所述散热单元朝向所述电路载体的一侧和背向所述电路载体的一侧。

在本申请的一些实施例中，所述散热单元位于所述冷却单元背离所述电子模块的一侧。

在本申请的一些实施例中，所述散热单元与所述冷却单元在所述电路载体上的投影至少部分重合。

本申请第二方面提供一种电子设备，包括本申请第一方面提供的散热结构。

附图说明

通过参考附图阅读下文的详细描述，本申请示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本申请的若干实施方式，相同或对应的标号表示相同或对应的部分，其中：

图1示出了本申请的一个示例性实施例的散热结构的结构示意图；

图2示出了本申请的一个示例性实施例的散热结构的正视图；

图3示出了本申请的一个示例性实施例的散热结构的侧向剖视图；

图4示出了本申请的一个示例性实施例的散热结构中第二通道相对于第一方向的结构示意图；

图5示出了本申请的一个示例性实施例的散热结构中第二通道的沿排布方向局部示意图；

图6示出了本申请的一个示例性实施例的散热结构的俯视图。

附图标号说明：

1、冷却单元；101、腔体；102、连接部；2、散热单元；201、第一腔室；202、第二腔室；203、第三腔室；204、第二通道；205、第一管路；206、第二管路；第二通道；207、增大接触部；208、通孔；3、驱动部。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域技术人员所理解的通常意义。

实施例1

为了解决现有技术存在的问题，本申请的实施例提供一种散热结构，如图1所示，包括：至少一个冷却单元1，用于与电子模块接触并利用流体将电子模块的温度冷却，电子模块承载于电路载体，冷却单元1设置于电子模块背离电路载体的一侧；散热单元2，与冷却单元1连接，用于对流体进行散热；其中，散热单元2背离电路载体的一端设有第一腔室201，散热单元2靠近电路载体的一端设有第二腔室202和第三腔室203，第二腔室202和第三腔室203分别与第一腔室201连通，每个冷却单元的出口102连通于第二腔室202，每个冷却单元的进口101连通于第三腔室203，流体能够从冷却单元1流出后依次流入第二腔室202、第一腔室201和第三腔室203，再流回至冷却单元1。

本申请的实施例提供的散热结构，可以适用于电子设备，电子设备可以为服务器、主机、笔记本电脑、终端等产品。其中，电子模块可以为CPU、GPU等需要散热的功能模块，也可以为其他根据不同的使用需求进行不同配置的功能模块。电路载体可以是电路板或其他具有电路的载体。

冷却单元1与电子模块贴合设置，通过流体对电子模块进行降温，冷却单元具有设有进口和出口，具有冷却特性的流体通过冷却单元1的进口101流入冷却单元1内，对电子模块换热降温后，通过冷却单元1的出口102流出，并进入散热单元2的第二腔室202，流体自第二腔室202进入第一腔室201，再流入第三腔室203，并在此过程中进行换热，之后再返回冷却单元1，形成冷却循环回路。其中，流体自第一腔室201流入第三腔室203过程中进行换热，可以利用电子设备内的散热模组实现，例如，可以利用风扇模组提供的冷风进行降温换热，以保证提供给冷却单元1的流体具有较低的温度。用于冷却循环的流体可以为水、相变流体或其他可吸放热的流体。

本申请的实施例，通过冷却单元1与电子模块接触以对其降温散热，如图1、图2所示，散热单元具有三个腔室，第二腔室202与至少一个冷却单元1的出口连通，用作热腔室，第三腔室203与至少一个冷却单元1的入口连通，用作冷腔室，第二腔室202和第三腔室203分别与第一腔室201连通，从而能够在并在散热单元1内部形成了供流体流动的回路，通过热腔室和冷腔室可以分别对冷却单元1的出口端流出和进口端的流入的流体形成汇聚的作用，从而保证流体温度的均衡，减小温度差，进而降低系统功耗。

本申请的实施例中，电子模块设置于电路载体上，冷却单元1设置于电子模块背离电路载体的一端，散热单元2设置于电路载体的连接有电子模块的一侧，以电路载体作为水平方向的参照，沿重力方向，第一腔室201位于顶部，第二腔室202和第三腔室203位于底部，流体能够通过重力自第一腔室201流入第三腔室203内。

其中，冷却单元1包括腔体101和连接部102，连接部102用于与电子模块接触，腔体101设置于连接部102背离电子模块的表面，连接部102可由导热材料制成，且连接部102可以通过如螺栓等连接件连接于电路载体。

散热单元2可以连接于电子设备壳体，或者连接于电子设备内部的支撑部分，并可以采用已有的连接方式。如图5、图6所示，散热单元2的中部沿重力方向具有贯穿的通孔208，用于提供对冷却单元1安装时的操作空间。

在本申请的实施例中，如图1至图3所示，散热结构包括至少两个冷却单元1，第二腔室202设有至少两个输入口，每个输入口与一个冷却单元1的出口连通；第三腔室203设有至少两个输出口，每个输出口与一个冷却单元1的进口连通。第二腔室202和第三腔室203并排设置且相互独立，且为封闭腔室，第二腔室202的输入口与至少两个冷却单元1的出口通过第一管路205连通，第三腔室203的输出口与至少两个冷却单元1的进口通过第二管路206连通，且腔室与管路连接处采用密封结构连接。

针对于不同的电子模块的配置，可以设置不同的冷却单元1的数量，每个冷却单元1设置于一个电子模块上，冷却单元1可以为冷板，用于通过冷却流体对电子模块降温。

相较于已有的闭环水冷散热方案中，针对2个CPU的配置，2个冷板依次连接，导致CPU之前存在温度差的方式，本申请的实施例中，每个冷却单元1的进口和出口分别于连通第二腔室202，每个冷却单元1的出口分别连接于第三腔室203，不同的冷却单元1的流体在第二腔室202中汇聚混合，然后流入第一腔室201中，再通过重力的作用流向第三腔室203，位于第三腔室203的流体有相同的温度，从而在流体分别返回到不同的冷却单元1时，具有相同的冷却温度，实现对电子模块同样的降温效果，确保冷却的均衡性，使电子设备中提供对流体降温的冷风的风扇模组具有稳定的较低的功耗，避免因温差导致的功耗较高的情况。

在本申请的实施例中，如图3所示，第二腔室202与第一腔室201之间设有第一通道，流体经过第一通道从第二腔室202向第一腔室201流通，第三腔室203与第一腔室201之间设有第二通道204，流体经过第二通道204从第一腔室201向第三腔室203流通；其中，第二通道204沿第一方向的表面积大于第二通道204沿第二方向的表面积，第一方向为散热单元2的进风方向，第二方向与第一方向满足垂直条件。

第一腔室201、第二腔室202和第三腔室203可以为矩形腔体，第一通道用于将第二腔室202的流体通入第一腔室201内，第二通道204用于将第一腔室201的流体通入第一腔室201内。

其中，由于流体在第二通道204内散热，因此，第二通道204沿第一方向的表面积S1，大于第二通道204沿第二方向的表面积S2，从而使用于冷却的风沿第一方向流动时，与第二通道204保持较大的接触面积，有利于提高降温效果。

冷却单元1升温后的流体通过设置在第一腔室201和第三腔室203之间的通道进行降温。第二通道204可以为矩形、大致矩形或条形的腔体，分别具有相对的一对第一表面和相对的一对第二表面，且第一表面大于第一表面。

如图4所示，设第一表面的面积为S，第一表面与第一方向x之间形成夹角θ，因此第二通道204沿第一方向x的表面积S1＝S*cosθ，第二通道204沿第二方向y的表面积S2＝S*sinθ，当S1大于S2时，可以得出0≤θ＜π/4。即第二通道204的第一表面与第一方向大致平行。

本申请的实施例中，第二通道204沿第一方向的表面积大于第二通道204沿第二方向的表面积，从而使第二通道204与沿第一方向吹出的冷风之间的接触面积较大，从而保证散热效果。

为了保证散热效果，第二通道204沿第一方向的表面积越大越好，且第二方向的表面积越小越好，以保证对冷风的阻挡作用越小。

在本申请的实施例中，如图2、图5所示，第二通道204为多个，多个第二通道204沿第二方向排布并间隔设置；相邻的两个第二通道204之间设有增大接触部207，增大接触部207用于增大第二通道204与空气的接触面积以增强散热功能。

每个第二通道204可制作成矩形扁管结构，通过多个矩形扁管沿第二方向排布并间隔设置，且扁管的面积较大的表面沿第一方向设置，从而增加了第二通道204沿与冷风的接触面积，风扇模组提供的冷风沿第一方向穿过各个第二通道204之间的间隙，并对第二通道204内的流体进行降温，相邻的两个第二通道204之间设有增大接触部207，进一步增大第二通道204与空气的接触面积以增强降温效果。

在本申请的实施例中，如图5所示，第二通道204沿第一方向可以为连通的独立通道，也可以包括第一通道单元和第二通道单元，第一通道单元和第二通道单元分别沿第一方向设置，并相互靠近，且第一通道单元和第二通道单元相互独立，并分别连通于第一腔室201和第三腔室203。如图5所示，第一通道单元和第二通道单元的外形尺寸可以根据实际情况而调整，例如避让位于散热单元2的中部沿重力方向贯穿的通孔208。

第二通道204的采用独立通道或采用沿第一方向依次设置的两个通道单元具有相同或相似的效果，具体可以根据实际工艺情况而定。

为了进一步提高散热面积，散热单元2可以为矩形结构，具有沿第二方向的第一长度和沿第一方向的第二长度，且第一长度大于第二长度，从而保证沿第二方向的第二通道204的数量较多，使冷风沿第一方向吹过时，更多的第二通道204的较大的表面与冷风接触，从而进一步提高散热面积。

在本申请的实施例中，如图2、图5所示，增大接触部207为弯折状薄片，弯折状薄片具有多个弯折局部，弯折状薄片可由导热材料制成。

增大接触部207通过多个弯折局部用于提高第二通道204与冷风的接触面积，从而提高散热效果。增大接触部207可以通过多个弯折局部形成波形结构，且波峰和波谷分别能够接触于第二通道204，以对相邻的第二通道204之间进行导热，辅助降温散热。

在本申请的实施例中，如图1所示，散热结构还包括驱动部3，驱动部3用于驱动流体沿从第二腔室202向第一腔室201的方向流动，驱动部3与第一通道连通。

作为优选，驱动部3可以为水泵，驱动部3的进口与第二腔室202通过第三管路连通，驱动部3的出口与第一腔室201通过第四管路连通，第三管路与第四管路形成第一通道(附图未示出)，并通过驱动部3能够使第二腔室202中的温度较高的流体泵入第一腔室201中，再通过第二通道204通过重力作用流入第三腔室203，并提供给冷却单元1，形成循环。

本申请的实施例中，驱动部3设置于散热单元2的周侧，散热单元2的周侧不同于散热单元2朝向电路载体的一侧和背向电路载体的一侧。

其中，驱动部3可以为一个或多个，散热单元2包括沿第二方向相对设置的第一侧和第二侧，驱动部3可以设置在第一侧和/或第二侧。

例如，驱动部3为一个，连通于第二腔室202和第一腔室201之间，用于提供流体的驱动力，该驱动部3可设置在散热单元2的第一侧或第二侧。

或者，驱动部3为一对，分别连通于第二腔室202和第一腔室201之间，用于提供流体的驱动力，一对驱动部3分别设置在散热单元2的第一侧和第二侧。

或者，如图1所示，驱动部3为一对，分别连通于第二腔室202和第一腔室201之间，用于提供流体的驱动力，一对驱动部3并排设置在散热单元2的第一侧或第二侧。

或者，驱动部3为两对，分别连通于第二腔室202和第一腔室201之间，用于提供流体的驱动力，每对驱动部3并排设置，两对驱动部3分别设置在散热单元2的第一侧和第二侧。

驱动部3的数量不同，提供的驱动力大小不同，当驱动部3设置的数量较多时，对于流体的驱动力大，一方面能够快速的将第二腔室202的流体吸取到第一腔室201内，另一方面在第一腔室201的流体通过重力流入第三腔室203，也能够提供一定的吸取作用，从而加快整个流体的循环速度，提高散热效果，同时也应注意功耗问题，因此可以根据实际需求设定驱动部3的数量，以平衡驱动力和功耗。

本申请的实施例提供的散热结构工作过程如下：至少两个冷却单元1的进口分别与第三腔室203的至少两个输出口连通，至少两个冷却单元1的出口分别与第二强势202的至少两个输入口连通，第二腔室202和第一腔室201通过第一通道和驱动部3连通，第一腔室201和第三腔室203通过多个第二通道204连通，流体从每个冷却单元1的出口流入第二腔室202，在第二腔室202中汇聚，并在驱动部3的作用下通过第一通道流入第一腔室201中，第一腔室201中的流体在重力的作用下流入第三腔室203中，然后通过输出口返回冷却单元1中，形成闭环散热结构。

本申请的实施例提供的散热结构，至少两个冷却单元1采用并列设计，使输出至冷却单元1的流体温差更加均衡，电子模块的温差更小，因此使得电子设备的风扇模组转速更低，具有更低的功耗。

实施例2

本申请的实施例2提供的散热结构与实施例1的区别在于，

本申请的实施例中，电路载体上的电子模块为1个，接触于电子模块的冷却单元为1个，散热单元2相对于电路载体的远端设有第一腔室201，近端设有第二腔室202和第三腔室203，且第二腔室202和第三腔室203并排设置并相互独立。第二腔室202具有一个输入口，第三腔室203具有一个输出口，冷却单元1的进口与输出口连通，冷却单元1的出口与输入口连通，第二腔室202和第一腔室201通过第一通道和驱动部3连通，第一腔室201和第三腔室203通过多个第二通道204连通，流体从冷却单元1的出口流入第二腔室202，并在驱动部3的作用下通过第一通道流入第一腔室201中，并在重力的作用下流入第三腔室203中，然后通过输出口返回冷却单元1中，形成独立的闭环散热结构。

本申请的实施例采用独立的闭环散热结构，能够灵活用于1P/2P的CPU配置，支持单路CPU配置。

实施例3

本申请的实施例3提供的散热结构与实施例1或2的区别在于，本申请的实施例进一步提供了散热单元2的设置位置。

在本申请的实施例中，散热单元2位于冷却单元1背离电子模块的一侧。

对于1U系统，由于其安装空间紧张，已有的散热方案只能安装于风扇模组和存储模组之间，对于2U系统甚至多U系统，风扇模组和存储模组之间更是几乎无空间可利用，难以设置闭环水冷散热结构，且散热方案中的散热器与冷板之间存在一定的距离，循环管路长，导致闭环回路内部流阻很大，压降也很大，水泵需要较高的转速，管路结构强度不够，运输过程中需要辅助支架保护，避免变形；散热器放在风扇模组前，对于风扇模组和下游的所有元件都有级联散热的危害，减少风扇模组使用寿命。

本申请的实施例，利用如CPU等电子模块上方的空间，将散热单元2设置在1U系统或2U系统的高度区间内，可以充分利用空间，能够避免散热单元2设置在如风扇模组和存储模组之间的窄小区域导致线束插拔困难，不利于布局的情况，同时也能够避免热风直吹电子模块，同时也能够避免对风扇模组和存储模块产生预热，且散热单元2和冷却单元1之间距离较近，从而能够去掉多余管路，减小流阻和压降，减小驱动部3的负荷，节约驱动部3产生的功耗。

实施例4

本申请的实施例4提供的散热结构与实施例3的区别在于，本申请的实施例进一步提供了散热单元2的设置位置。

在本申请的实施例中，如图3所示，散热单元2与冷却单元1在电路载体上的投影至少部分重合，即散热单元2可以设置在冷却单元1的上方，进一步地，可以在冷却单元1的斜上方或正上方，具体可以根据实际安装空间情况调整。

本申请的实施例中，在CPU等电子模块的上方的空间设置散热单元2，一方面可以充分利用电子模块的上的高度取件，以获取散热单元2的安装空间，另一方面可以减小连接于冷却单元1和散热单元2的管路长度，减少驱动部3的负荷，降低驱动部3的功耗。

实施列5

本申请的实施例5提供一种电子设备，包括本申请的实施例1-4中任一实施例提供的散热结构。

本申请提供的电子设备，可以为计算机领域使用的服务器、电脑、以及其他移动终端，包括设置在电路载体上的电子模块，电子模块可以为CPU、GPU、存储设备或者其他需要散热的功能模块。

本申请提供的电子设备，具有上述散热结构，设置在风扇模组的下游，能够适用1U、2U或者多U的系统，且灵活适用1P或2P的CPU配置，把散热单元2设置在CPU上方，可以充分利用空间，且减少管路长度，降低驱动部3功耗；风扇模组提供第一方向的冷风，冷风吹过散热单元2的第二通道204之间的间隙，对流体降温，冷却单元1采用并联形式，平衡CPU温差，减小所需的风扇模组的转速，降低风扇模组的功耗，从而降低电子设备的功耗。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种散热结构，其特征在于，所述散热结构包括：

至少一个冷却单元，用于与电子模块接触并利用流体将所述电子模块的温度冷却，所述电子模块承载于电路载体，所述冷却单元设置于所述电子模块背离所述电路载体的一侧；

散热单元，与所述冷却单元连接，用于对所述流体进行散热；

其中，所述散热单元背离所述电路载体的一端设有第一腔室，所述散热单元靠近所述电路载体的一端设有第二腔室和第三腔室，所述第二腔室和所述第三腔室分别与所述第一腔室连通，每个所述冷却单元的出口连通于所述第二腔室，每个所述冷却单元的进口连通于所述第三腔室，所述流体能够从所述冷却单元流出后依次流入所述第二腔室、所述第一腔室和所述第三腔室，再流回至所述冷却单元。

2.根据权利要求1所述的散热结构，其特征在于，

包括至少两个所述冷却单元；

所述第二腔室设有至少两个输入口，每个所述输入口与一个所述冷却单元的所述出口连通；

所述第三腔室设有至少两个输出口，每个所述输出口与一个所述冷却单元的所述进口连通。

3.根据权利要求1所述的散热结构，其特征在于，

所述第二腔室与所述第一腔室之间设有第一通道，所述流体经过所述第一通道从所述第二腔室向所述第一腔室流通，所述第三腔室与所述第一腔室之间设有第二通道，所述流体经过所述第二通道从所述第一腔室向所述第三腔室流通；

其中，所述第二通道沿第一方向的表面积大于所述第二通道沿第二方向的表面积，所述第一方向为所述散热单元的进风方向，所述第二方向与所述第一方向满足垂直条件。

4.根据权利要求3所述的散热结构，其特征在于，

所述第二通道为多个，多个所述第二通道沿所述第二方向排布并间隔设置；

相邻的两个所述第二通道之间设有增大接触部，所述增大接触部用于增大所述第二通道与空气的接触面积以增强散热功能。

5.根据权利要求4所述的散热结构，其特征在于，

所述增大接触部为弯折状薄片，所述弯折状薄片具有多个弯折局部。

6.根据权利要求3所述的散热结构，其特征在于，

还包括驱动部，所述驱动部用于驱动所述流体沿从所述第二腔室向所述第一腔室的方向流动，所述驱动部与所述第一通道连通。

7.根据权利要求6所述的散热结构，其特征在于，

所述驱动部设置于所述散热单元的周侧，所述散热单元的周侧不同于所述散热单元朝向所述电路载体的一侧和背向所述电路载体的一侧。

8.根据权利要求1所述的散热结构，其特征在于，

所述散热单元位于所述冷却单元背离所述电子模块的一侧。

9.根据权利要求8所述的散热结构，其特征在于，

所述散热单元与所述冷却单元在所述电路载体上的投影至少部分重合。

10.一种电子设备，其特征在于，包括根据权利要求1至9中任一项所述的散热结构。