CN221058658U - 一种印刷电路板水冷散热结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种印刷电路板水冷散热结构，包括散热箱，所述散热箱内设置有PCB板，所述散热箱包括上下布置的箱体和底板，所述箱体的底部开口，所述底板密封设置在箱体的底部，所述PCB板与底板连接，所述箱体内设置有第一冷却液，所述散热箱内设置有液体扇，所述液体扇位于PCB板和底板之间，所述液体扇固定设置在底板的顶部，所述底板内设置有冷却流道，所述冷却流道的两端均延伸至底板的外侧壁，所述冷却流道内设置有第二冷却液；本散热结构在PCB板工作期间，芯片产生大量的热量，通过氟化液吸收芯片上的热量后，氟化液中的热量传递至冷却流道内的水中，通过水的流道将热量排出，实现了二次液冷，提高了散热效率。

Description

一种印刷电路板水冷散热结构

技术领域

本实用新型涉及一种印刷电路板水冷散热结构，属于散热技术领域。

背景技术

印制电路板(Printed circuit boards，简称PCB板)，又称印刷电路板，是电子元器件电气连接的提供者，印制电路板在工作期间，印制电路板上的芯片等元器件会产生大量的热量，印制电路板长期处于高温环境下，会影响其使用寿命。

申请号为CN202222355093.2的实用新型专利公开了一种散热性PCB板结构，包括PCB板，所述PCB板的顶面抵接有上层散热腔，所述PCB板的底面抵接有下层散热腔，所述上层散热腔与所述下层散热腔连通；所述上层散热腔的顶面设有循环泵，所述循环泵的输出端连通有进水管，所述进水管的下端与所述上层散热腔连通，所述循环泵的输入端连通有出水管，所述出水管的下端与所述上层散热腔连通；所述上层散热腔和所述下层散热腔之间设有连接板，所述连接板设置于所述上层散热腔和所述下层散热腔的两端，所述连接板的内壁均固定连接有固定机构，所述固定机构远离所述连接板的一端抵接所述PCB板；该实用新型可保证PCB板在高温环境下进行工作，有效保证PCB板的性能。但是，现有技术中，芯片产生的热量由导热片传递给散热片，所述散热片对导热片传导的热量进行散发，由于芯片本身体积较小，导致芯片与散热片之间的导热面积较小，芯片与导热片之间的热传递效率较低，从而影响芯片散热效率。

因此，需要有一种印刷电路板水冷散热结构，提高散热效率。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：为了克服现有技术的不足，提供提高散热效率的一种印刷电路板水冷散热结构。

本实用新型解决上述问题所采用的技术方案为：一种印刷电路板水冷散热结构，包括散热箱，所述散热箱内设置有PCB板，所述散热箱包括上下布置的箱体和底板，所述箱体的底部开口，所述底板密封设置在箱体的底部，所述PCB板与底板连接，所述箱体内设置有第一冷却液，所述散热箱内设置有液体扇，所述液体扇位于PCB板和底板之间，所述液体扇固定设置在底板的顶部，所述底板内设置有冷却流道，所述冷却流道的两端均延伸至底板的外侧壁，所述冷却流道内设置有第二冷却液；

所述箱体的外侧壁上固定设置有多个导热板，多个导热板分别设置在箱体的前后、左右侧壁上，所述导热板与底板的外侧壁贴合；

所述箱体上套设有环形管，所述环形管依次穿过导热板，所述环形管的两侧分别连接有输入管和输出管。

作为优选，所述第一冷却液为氟化液。

作为优选，所述氟化液的密度1600千克每立方米，动力粘度为0.0025帕秒，比热为1100焦耳每千克开尔文，导热系数为0.1瓦每米每开。

作为优选，所述第二冷却液为水。

作为优选，所述水的密度为1000千克每立方米，动力粘度为0.000089帕秒，比热为4181.72J焦耳每千克开尔文，导热系数0.620271瓦每米每开。

作为优选，所述箱体内设置有弹性连接组件，所述弹性连接组件包括支架、升降杆和弹簧，所述支架固定设置在底板上，所述升降杆竖向穿过支架，所述升降杆的顶端固定设置在PCB板的底部，所述支架和PCB板之间设置有弹簧，所述弹簧的两端分别与支架和PCB板连接。

作为优选，所述升降杆的底端设置有限位块，所述限位块为橡胶材质。

作为优选，所述底板的外侧壁设置有多个锁紧块，所述锁紧块与导热板一一对应，所述锁紧块的顶部设置有锁紧槽，所述锁紧槽与导热板匹配，所述导热板的底部插入锁紧槽。

作为优选，所述环形管设置有多个，多个环形管自上而下分布。

作为优选，所述冷却流道呈S型分布。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

1、PCB板工作期间，芯片产生大量的热量，通过氟化液吸收芯片上的热量后，氟化液中的热量传递至冷却流道内的水中，通过水的流道将热量排出，实现了二次液冷，提高了散热效率；

2、氟化液内的热量还通过箱体传递至导热板上，通过导热板增加散热面积，再次提高散热效率；

3、导热板上的热量还可以传递至环形管内的水中，通过水的流动将热量排出，进一步提高了散热效率；

4、通过导热板与锁紧块之间的配合，减小箱体和底板向侧面膨胀的幅度差，提高箱体与底板之间密封的可靠性，防止氟化液发生泄漏。

附图说明

图1为本实用新型一种印刷电路板水冷散热结构的立体图；

图2为本实用新型一种印刷电路板水冷散热结构的主视图；

图3为本实用新型一种印刷电路板水冷散热结构的左视图；

图4为本实用新型一种印刷电路板水冷散热结构的俯视图；

图5为底板与PCB板的连接结构示意图；

图6为底板的剖视图；

图7为液体扇流线及风速的仿真图；

图8为PCB板的温度云图；

图9为导热板与环形管的连接结构示意图；

图10为锁紧块的立体图；

图11为图1的A部放大图；

图12为弹性连接组件的立体图。

其中：

散热箱1，PCB板2，液体扇3，导热板4，环形管5，锁紧块6，弹性连接组件7；

箱体11，底板12，第一螺栓13；

芯片21；

第二螺栓31

冷却流道41；

输入管51，输出管52；

锁紧槽61；

支架71，升降杆72，弹簧73，限位块74。

具体实施方式

如图1-6所示，本实施例中的一种印刷电路板水冷散热结构，包括散热箱1，所述散热箱1包括上下布置的箱体11和底板12，所述箱体11的底部开口，所述底板12密封设置在箱体11的底部，所述底板12与箱体11通过第一螺栓13实现可拆卸固定连接，所述箱体11内设置有第一冷却液，所述第一冷却液为氟化液，所述氟化液的密度1600千克每立方米，动力粘度为0.0025帕秒，比热为1100焦耳每千克开尔文，导热系数为0.1瓦每米每开，所述散热箱1内设置有四个液体扇3，四个液体扇3自左至右均匀设置在底板12的顶部，所述液体扇3通过第二螺栓31与底板12可拆卸固定连接，所述底板12内设置有冷却流道41，所述冷却流道41的两端均延伸至底板12的外侧壁，所述冷却流道41呈S型分布，所述冷却流道41内设置有第二冷却液，所述第二冷却液为水，所述水的密度为1000千克每立方米，动力粘度为0.000089帕秒，比热为4181.72J焦耳每千克开尔文，导热系数0.620271瓦每米每开；

工作期间，将PCB板2放置在散热箱1内且浸没在氟化液中，PCB板2位于液体扇3的上方，PCB板2与底板12弹性连接，PLC板的底部连接有多个芯片21，芯片21功率为20瓦，芯片21产生热量并传递至氟化液内，氟化液内的热量再通过底板12传递至冷却流道41内的水中，实际上，冷却流道41的一端连接驱动源，驱动源可以为水泵，通过水泵将水从冷却流道41的一端输入，并从冷却流道41的另一端排出，如此，则将芯片21产生的热量排出，实现散热；

散热过程中，液体扇3启动，使氟化液在箱体11流动，从而实现氟化液的搅拌，提高温度分布在氟化液内的均匀度，从而提高芯片21散热效率；

如图7-8所示，对该结构的仿真试验，初始环境温度为38摄氏度，通过流体仿真软件对该装置进行瞬态计算，PCB板2正常工作两小时后，液体扇3流速约为0.5米每秒，芯片21温度均控制在40摄氏度以下，散热效果良好；

其中，Velocity为速度，Magnitude为震级，Temperature为温度；

如图9-11所示，所述箱体11的前后、左右侧壁上均固定设置有导热板4，所述导热板4与底板12的外侧壁贴合，氟化液内的热量还传递至箱体11上，通过导热板4增加箱体11的散热面积，从而提高散热效果，而且，通过导热板4与底板12的外侧壁贴合，还可以实现箱体11与底板12之间水平方向的定位，提高箱体11与底板12之间连接的精确度；

所述箱体11上套设有环形管5，所述环形管5为金属材质，所述环形管5依次穿过导热板4，所述环形管5的两侧分别连接有输入管51和输出管52，输入管51外接供水装置，供水装置可以为水泵，通过供水装置使水从输入管51输送至环形管5后再从输出管52排出，导热板4上的热量传递至环形管5内水中后排出，进一步提高了散热效果，当然，环形管5内也可输入空气，实现风冷；

所述环形管5设置有多个，多个环形管5自上而下分布；

所述底板12的外侧壁设置有多个锁紧块6，所述锁紧块6与导热板4一一对应，所述锁紧块6的顶部设置有锁紧槽61，所述锁紧槽61与导热板4匹配，所述导热板4的底部插入锁紧槽61；

因氟化液优先与芯片21接触，箱体11氟化液吸收热量后的温度高于底板12未吸收热量时的高度，导致箱体11的热膨胀幅度大于底板12的热膨胀幅度，而通过锁紧槽61与导热板4之间的配合，减小箱体11和底板12向侧面膨胀的幅度差，从而可以提高箱体11与底板12之间密封的可靠性，防止氟化液发生泄漏；

另外，通过环形管5与导热板4之间的配合，实现各导热板4之间相对位置的固定，从而进一步减小箱体11和底板12向侧面膨胀的幅度差。

如图12所示，所述箱体11内设置有四个弹性连接组件7，四个连接组件呈矩阵分布在PCB板2和底板12之间；

所述弹性连接组件7包括支架71、升降杆72和弹簧73，所述支架71固定设置在底板12上，所述升降杆72竖向穿过支架71，所述升降杆72的顶端固定设置在PCB板2的底部，所述支架71和PCB板2之间设置有弹簧73，所述弹簧73的两端分别与支架71和PCB板2连接，所述升降杆72的底端设置有限位块74，所述限位块74为橡胶材质，箱体11产生振动时，PCB板2产生上下晃动，通过弹簧73的弹性作用力，实现缓冲，避免PCB板2产生刚性冲击，起到了保护PCB板2的效果；

综上所述，PCB板2工作期间，芯片21产生大量的热量，通过氟化液吸收芯片21上的热量后，氟化液中的热量传递至冷却流道41内的水中，通过水的流道将热量排出，实现了二次液冷，提高了散热效率，另外，氟化液内的热量还通过箱体11传递至导热板4上，通过导热板4增加散热面积，再次提高散热效率，而且，导热板4上的热量还可以传递至环形管5内的水中，通过水的流动将热量排出，进一步提高了散热效率，其次，通过导热板4与锁紧块6之间的配合，减小箱体11和底板12向侧面膨胀的幅度差，提高箱体11与底板12之间密封的可靠性，防止氟化液发生泄漏。

除上述实施例外，本实用新型还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种印刷电路板水冷散热结构，包括散热箱(1)，所述散热箱(1)内设置有PCB板(2)，其特征在于：所述散热箱(1)包括上下布置的箱体(11)和底板(12)，所述箱体(11)的底部开口，所述底板(12)密封设置在箱体(11)的底部，所述PCB板(2)与底板(12)连接，所述箱体(11)内设置有第一冷却液，所述散热箱(1)内设置有液体扇(3)，所述液体扇(3)位于PCB板(2)和底板(12)之间，所述液体扇(3)固定设置在底板(12)的顶部，所述底板(12)内设置有冷却流道(41)，所述冷却流道(41)的两端均延伸至底板(12)的外侧壁，所述冷却流道(41)内设置有第二冷却液；

所述箱体(11)的外侧壁上固定设置有多个导热板(4)，多个导热板(4)分别设置在箱体(11)的前后、左右侧壁上，所述导热板(4)与底板(12)的外侧壁贴合；

所述箱体(11)上套设有环形管(5)，所述环形管(5)依次穿过导热板(4)，所述环形管(5)的两侧分别连接有输入管(51)和输出管(52)。

2.根据权利要求1所述的一种印刷电路板水冷散热结构，其特征在于：所述第一冷却液为氟化液。

3.根据权利要求2所述的一种印刷电路板水冷散热结构，其特征在于：所述氟化液的密度1600千克每立方米，动力粘度为0.0025帕秒，比热为1100焦耳每千克开尔文，导热系数为0.1瓦每米每开。

4.根据权利要求1所述的一种印刷电路板水冷散热结构，其特征在于：所述第二冷却液为水。

5.根据权利要求4所述的一种印刷电路板水冷散热结构，其特征在于：所述水的密度为1000千克每立方米，动力粘度为0.000089帕秒，比热为4181.72J焦耳每千克开尔文，导热系数0.620271瓦每米每开。

6.根据权利要求1所述的一种印刷电路板水冷散热结构，其特征在于：所述箱体(11)内设置有弹性连接组件(7)，所述弹性连接组件(7)包括支架(71)、升降杆(72)和弹簧(73)，所述支架(71)固定设置在底板(12)上，所述升降杆(72)竖向穿过支架(71)，所述升降杆(72)的顶端固定设置在PCB板(2)的底部，所述支架(71)和PCB板(2)之间设置有弹簧(73)，所述弹簧(73)的两端分别与支架(71)和PCB板(2)连接。

7.根据权利要求6所述的一种印刷电路板水冷散热结构，其特征在于：所述升降杆(72)的底端设置有限位块(74)，所述限位块(74)为橡胶材质。

8.根据权利要求1所述的一种印刷电路板水冷散热结构，其特征在于：所述底板(12)的外侧壁设置有多个锁紧块(6)，所述锁紧块(6)与导热板(4)一一对应，所述锁紧块(6)的顶部设置有锁紧槽(61)，所述锁紧槽(61)与导热板(4)匹配，所述导热板(4)的底部插入锁紧槽(61)。

9.根据权利要求1所述的一种印刷电路板水冷散热结构，其特征在于：所述环形管(5)设置有多个，多个环形管(5)自上而下分布。

10.根据权利要求1所述的一种印刷电路板水冷散热结构，其特征在于：所述冷却流道(41)呈S型分布。