CN108598050A - 电子芯片散热装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电子芯片散热装置，包括卡槽、数个散热肋片和风扇，每一个散热肋片的下端固定于卡槽的顶部，且每一个散热肋片互相间隔排列，每一个散热肋片的上端固定风扇；卡槽内设有若干个空腔结构，空腔结构的上端与散热肋片的下端相抵接，每一个空腔结构相互间隔分布，且每一个空腔结构中填充有相变储能材料；卡槽的侧壁上开设有第一通孔，卡槽的内侧壁涂有吸热涂层，卡槽的底部用于固定电子芯片的中央处理器模组件。上述的散热装置在电子芯片的中央处理器模组件产生大量热量时，相变储能材料和吸热涂层能快速吸附热量，并利用热传导通道以及风道，风道与风扇相配合能及时将热量排除，最大程度地减少中央处理器模组件产生的热量。

Description

电子芯片散热装置
技术领域
本发明涉及散热装置技术领域，特别是涉及一种电子芯片散热装置。
背景技术
随着电子信息产业的快速发展，电子设备(例如电脑等)已成为人们日常生活中必不可少的设备之一。现如今电子设备越来越智能化，其内部的电气元件也日益增多，例如芯片、电源供电器、磁盘机、光盘机等，每个电气元件在运作过程都会产生大量热量，热量会导致电气元件运行的稳定性以及质量，若热量无法及时排除将导致电子设备运行速度变慢，甚至出现卡顿以及死机现象，及时有效的排除热量(即散热)就显得尤为重要。
对于电子设备中的各种电气元件而言，中央处理器(CPU)芯片所产生的热量最多，在电子设备运行过程中，CPU芯片产生的热量可高达四十瓦以上，CPU芯片是电子设备的核心部件，CPU芯片的散热是保障电子设备运行的关键因素。目前，通常采用在电子设备内部安装风扇或者散热器来对CPU芯片进行散热，但散热效果不佳。
发明内容
基于此，有必要针对现有的在电子设备内部安装风扇或者散热器散热效果不佳的问题，提供一种电子芯片散热装置。
一种电子芯片散热装置，包括卡槽、数个散热肋片和风扇，每一个所述散热肋片的下端固定于所述卡槽的顶部，且每一个所述散热肋片互相间隔排列，每一个所述散热肋片的上端固定所述风扇；
所述卡槽内设有若干个空腔结构，所述空腔结构的上端与所述散热肋片的下端相抵接，每一个所述空腔结构相互间隔分布，且每一个所述空腔结构中填充有相变储能材料；
所述卡槽的侧壁上开设有第一通孔，所述卡槽的内侧壁涂有吸热涂层，所述卡槽的底部用于固定电子芯片的中央处理器模组件。
上述的电子芯片散热装置包括卡槽、数个散热肋片和风扇，其中每一个散热肋片的下端固定在卡槽的顶部，每一个散热肋片之间间隔排列，每一个散热肋片的上端组成一个整体用来安装固定风扇；卡槽内设有若干个空腔结构，空腔结构中填充有相变储能材料，卡槽的侧壁上设有第一通孔，卡槽的内侧壁涂有吸热涂层，卡槽的底部用于与电子芯片的中央处理器模组件连接(即利用卡槽的底部来将电子芯片散热装置安装在中央处理器模组件上)；上述的电子芯片散热装置中的卡槽的内侧壁(即卡槽内部整个表面)都涂有吸热涂层，在电子芯片的中央处理器模组件产生大量热量时，相变储能材料和吸热涂层能快速吸附热量，减少热量对中央处理器模组件产生的影响；并且散热装置中各个散热肋片互相之间形成热传导通道，各热传导通道与第一通孔相配合形成风道，风道与风扇相配合能及时将热量排除，最大程度地减少中央处理器模组件产生的热量。
在其中一个实施例中，还包括：所述卡槽的底部侧壁设有卡扣部件，所述卡扣部件与所述中央处理器模组件的扣合部卡接。
在其中一个实施例中，各个所述散热肋片等间距地平行设置。
在其中一个实施例中，所述吸热涂层为黑铬吸热涂层、黑镍吸热涂层以及黑钴吸热涂层。
在其中一个实施例中，所述卡槽为凹型卡槽，所述凹型卡槽的内侧壁呈平面、弧面或锥面中的任意一种。
在其中一个实施例中，所述卡槽的顶部侧壁开设有数个固定槽，每一个所述散热肋片的下端分别插接在对应的所述固定槽中。
在其中一个实施例中，每一个所述散热肋片与所述卡槽的顶部侧壁一体成型。
在其中一个实施例中，所述第一通孔的数量为多个，均匀分布在所述卡槽的侧壁上。
在其中一个实施例中，每一个所述散热肋片的底部开设有多个第二通孔。
在其中一个实施例中，所述风扇上设有若干个供螺丝锁固并将与所述散热肋片组合的螺合孔。
附图说明
图1为一个实施例中电子芯片散热装置的立体结构示意图；
图2为一个实施例中电子芯片散热装置的剖面结构示意图；
图3为一个实施例中电子芯片散热装置的剖面结构示意图；
图4为一个实施例中电子芯片散热装置的剖面结构示意图；
图5为一个实施例中电子芯片散热装置的剖面结构示意图。
具体实施方式
下面将结合较佳实施例及附图对本发明的内容作进一步详细描述。显然，下文所描述的实施例仅解释本发明，而非对本发明的限定。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。应当说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本进行更全面的描述。需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件并与之结合为一体，或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“安装”、“一端”、“另一端”以及类似的表述只是为了说明的目的。
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技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中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，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。另外，本文中“第一”、“第二”、“第三”、“第四”只是为了区分所描述的对象，并不是对对象的限定。
文中提到的“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
如图1至图5所示，一种电子芯片散热装置，包括卡槽10、数个散热肋片20和风扇30，每一个散热肋片20的下端固定于卡槽10的顶部，且每一个散热肋片30互相间隔排列，每一个散热肋片20的上端固定风扇30；卡槽10内设有若干个空腔结构40，空腔结构40的上端与散热肋片20的下端相抵接，每一个空腔结构40相互间隔分布，且每一个空腔结构中填充有相变储能材料50；卡槽10的侧壁上开设有第一通孔60，卡槽10的内侧壁涂有吸热涂层70，卡槽10的底部用于固定电子芯片的中央处理器模组件200。
散热肋片30也称为鳍片或是翅片，常用于换热设备中，肋片可以增大传热面积、降低对流换热的热阻、增强设备传热能力。可选地，散热肋片的形状可以是平面板、曲面板(例如波浪线的曲面板)等。在本实施例中，散热肋片20的数量可以是一个或多个，可以根据实际中散热装置的大小以及散热效率的要求，选择合适数量的散热肋片20，各个散热肋片20之间要间隔分布，即两两散热肋片20之间要形成缝隙，以便于快速散热。可选地，每一个散热肋片20之间可以均匀分布，也可以不均匀设置。在本实施例中，每一个散热肋片的大小可以相同，亦可以不同。
卡槽10是电子芯片散热装置的基体结构，一方面用于安装固定散热肋片，另一方面用于固定安装电子芯片的中央处理器模组件(即通过卡槽10将散热装置与电子芯片进行连接，把散热装置安装在靠近电子芯片的中央处理器模组件的位置)，在本实施例中，将散热肋片20固定在卡槽的顶部，中央处理器模组件200固定在卡槽10的底部。
相变储能材料50是一种可以将暂时不用的能量存储起来，在需要时再释放能量的材料，即在其物相变化过程中，可以从环境中吸收热(冷)或向环境放出热(冷)量，从而达到能量存储和释放的目的。其中，相变储能材料包括有机储能材料：例如石蜡类、脂肪酸类、多元醇类等有机相变储能材料；
无机储能材料：例如Na2SO4·10H2O、CaCl2·6H2O、Na2HPO4·12H2O等无机盐结晶水合盐类；复合相变储能材料：例如石蜡基/膨胀石墨、CaCl2·6H2O/膨胀石墨、石蜡/石墨烯纳米颗粒、CaCl2·6H2O/多孔Al2O3等复合相变储能材料。在本实施例中可以选择上述任意一种或多种相变储能材料,当芯片温度突然升高且无法及时排出时，相变储能材料可以将热量吸收并存储，起到抵抗热冲的作用，从而保护芯片。相变储能材料的相变温度差异较大，即相变温度变化范围较大，其中可达30～120℃。散热器设计者或加工人员可以根据不同的需求选择相变温度不同的相变储能材料，例如若散热器针对军用，其材料的相变温度为30～120℃；若散热器针对民用，其材料的相变温度为30～50℃。另外，在本实施例中，空腔结构40的形状可以是矩形、正方形等。
吸热涂层70其主要成分是一些吸热材料，能快速吸收大量的热量。在本实施例中，在卡槽10内侧壁(即内表面)都涂上吸热涂层70，当中央处理器模组件在运行过程中产生大量的热量时，吸热涂层70能快速吸收热量，并通过散热肋片将热量导出。
本实施例中电子芯片散热装置包括卡槽10、数个散热肋片20和风扇30，其中每一个散热肋片20的下端固定在卡槽10的顶部，每一个散热肋片20之间间隔排列，每一个散热肋片20的上端组成一个整体用来安装固定风扇；卡槽内设有若干个空腔结构40，空腔结构40中填充有相变储能材料50，卡槽10的侧壁上设有第一通孔60，卡槽10的内侧壁涂有吸热涂层70，卡槽10的底部用于与电子芯片的中央处理器模组件连接；上述的电子芯片散热装置中的卡槽10的内侧壁都涂有吸热涂层70，在电子芯片的中央处理器模组件产生大量热量时，相变储能材料50和吸热涂层70能快速吸附热量，减少热量对中央处理器模组件产生的影响，另外，在卡槽10的侧壁开设第一通孔60，各散热肋片20之间互相间隔形成导热通道以及在散热肋片20上部安装风扇，即各热传导通道与第一通孔60相配合形成风道，风道与风扇相配合能及时将热量排除，上述这些设备之间共同作用而能形成强制对流换热效果，进一步通过热传导、热对流和热辐射的协同作用加快中央处理器模组件的散热(详细请见图5所示)。
在其中一个实施例中，如图1所示，还包括卡槽10的底部侧壁设有卡扣部件80，卡扣部件8080与中央处理器模组件200的扣合部卡接。
卡扣部件80用于与中央处理器模组件的卡合部卡接，从而将卡槽10(实际上是散热器)固定在中央处理器模组件上，避免出现滑动。其中卡合部件60可以是U型卡扣、长城卡扣等任意类型；卡合部可以是卡合孔、槽沟等，只要能与卡扣部件80相配合将卡槽固定即可。
在其中一个实施例中，各个散热肋片20等间距地平行设置。
在本实施例中，各个散热肋片20采用等间距平行设置，即每一个散热肋片20之间等间距，且各散热肋片20平行排布；上述的设置方式一方面安装过程方便简单，也便于对散热器进行清理维修；另一方面也能保证散热均匀，避免因局部散热效果差对中央处理器模组件造成影响。
在其中一个实施例中，吸热涂层70为黑铬吸热涂层、黑镍吸热涂层以及黑钴吸热涂层。
具体地，吸热涂层70的种类较多，包括电镀涂层、电化学表面转化涂层、真空镀涂层以及涂料型涂层。在本实施例中，采用电镀涂层，因其具有良好吸收比。其中电镀涂层通常包括黑铬涂层、黑镍涂层和黑钴涂层。黑铬涂层的吸收比α和发射比ε分别为0.93-0.97和0.07-0.15，α/ε为6～13，具有优良的光谱选择性。黑铬涂层的热稳定性和抗高温性能也很好，适用于高温条件，在300℃能长期稳定工作。此外，黑铬涂层还具有较好的耐候性和耐蚀性。黑镍涂层大都是镍合金涂层，其组成随电镀液成份和沉积条件变化。黑镍的电镀液分为两类，即硫酸锌电镀液和含钼酸盐类电镀液。由第一类镀液获得的黑镍涂层，含镍40％～60％，含锌约为20％～30％。黑镍涂层的吸收比α可达0.93～0.96，热发射比ε为0.08～0.15,α/ε接近6～12，其吸收性能较好。黑镍涂层很薄，为了提高涂层与基体的结合力和耐蚀性，常采用中间涂层(如Ni，Cu，Cd)或双层镍涂层。黑钴涂层的主要成分是CoS，具有蜂窝型网状结构，其吸收比α可达0.94～0.96，发射比ε为0.12～0.14，α/ε为6.7～8。
在其中一个实施例中，如图1，图3至图4所示，卡槽10为凹型卡槽，凹型卡槽的内侧壁呈平面、弧面或锥面中的任意一种。
具体而言，卡槽10为凹型卡槽，其中卡槽10内表面(即内侧壁)通常不是平滑结构，具有一定的粗糙度，增加卡槽10内表面面积，从而增加吸热涂层70的涂抹面积，进而更大程度地吸收中央处理器模组件产生的热量。其中如图3所示，卡槽10内侧壁可以呈平面形；如图4所示，卡槽10内侧壁也可以呈弧面、锥面(图中未示出)、倒V形(图中未示出)等，从而进一步增加卡槽内表面面积。
另外，凹型卡槽通常为金属材质。可选地，金属材料可以为铜、铝等导热系数较高的金属。
在其中一个实施例中，卡槽10的顶部侧壁开设有数个固定槽，每一个散热肋片的下端分别插接在对应的固定槽中。
在本实施例中，卡槽10的顶部侧壁开设有多个固定槽(图中未示出)，其中固定槽用于安装散热肋片20，即散热肋片20的下端通过插接在固定槽中使得散热肋片20固定在卡槽的顶部。通常情况下，固定槽在卡槽的两侧壁(从图1看在卡槽的正面和后面的侧壁上)上对称设置，即一对固定槽用于固定一个散热肋片。另外，固定槽数量为若干个。
应当理解上述的固定槽仅只是散热肋片固定的一种方式，并不限定只可采用上述的方式，本领域技术人员也可以采用其他的方式，只要能将散热肋片固定在卡槽的顶部即可。
在其中一个实施例中，每一个散热肋片与卡槽的顶部侧壁一体成型。
在本实施例中，散热肋片与卡槽的顶部侧壁是一体的，并不需要通过其他结构(例如固定槽等)将散热肋片固定在卡槽上。散热肋片与卡槽呈一体结构，一方面方便散热器安装制造，另一方面避免在使用过程中散热肋片的滑落，从而影响散热效果。
在其中一个实施例中，如图3至图4所示，第一通孔60的数量为多个，均匀分布在卡槽的侧壁上。
具体地，卡槽10的侧壁上设有多个第一通孔60，增加热量的交换，进一步提高散热器的散热效率。
在其中一个实施例中，如图3至图5所示，每一个散热肋片20的底部开设有多个第二通孔90。
在本实施例中，在每一个散热肋片20靠近底部的位置开设多个第二通孔90，其中第一通孔60与第二通孔90之间形成强对流，增加热量的交换，进一步提高散热器的散热效率。
在其中一个实施例中，如图1所示，风扇30上设有若干个供螺丝锁固并将与散热肋片组合的螺合孔100。
在本实施例中，在风扇30上设有若干螺合孔100，其中螺合孔100用于锁固螺丝，螺丝通过螺合孔100将风扇30固定在散热肋片的顶部。可选地，在风扇30的四个角分别设置一个螺合孔100，一方面可以保证风扇30安装的稳固性，另一方在需要对散热器进行维修时方便拆卸。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电子芯片散热装置，其特征在于，包括卡槽、数个散热肋片和风扇，每一个所述散热肋片的下端固定于所述卡槽的顶部，且每一个所述散热肋片互相间隔排列，每一个所述散热肋片的上端固定所述风扇；
所述卡槽内设有若干个空腔结构，所述空腔结构的上端与所述散热肋片的下端相抵接，每一个所述空腔结构相互间隔分布，且每一个所述空腔结构中填充有相变储能材料；
所述卡槽的侧壁上开设有第一通孔，所述卡槽的内侧壁涂有吸热涂层，所述卡槽的底部用于固定电子芯片的中央处理器模组件。
2.根据权利要求1所述的电子芯片散热装置，其特征在于，还包括：所述卡槽的底部侧壁设有卡扣部件，所述卡扣部件与所述中央处理器模组件的扣合部卡接。
3.根据权利要求1所述的电子芯片散热装置，其特征在于，各个所述散热肋片等间距地平行设置。
4.根据权利要求1所述的电子芯片散热装置，其特征在于，所述吸热涂层为黑铬吸热涂层、黑镍吸热涂层以及黑钴吸热涂层。
5.根据权利要求1所述的电子芯片散热装置，其特征在于，所述卡槽为凹型卡槽，所述凹型卡槽的内侧壁呈平面、弧面或锥面中的任意一种。
6.根据权利要求1-5任一项所述的电子芯片散热装置，其特征在于，所述卡槽的顶部侧壁开设有数个固定槽，每一个所述散热肋片的下端分别插接在对应的所述固定槽中。
7.根据权利要求1-5任一项所述的电子芯片散热装置，其特征在于，每一个所述散热肋片与所述卡槽的顶部侧壁一体成型。
8.根据权利要求6的电子芯片散热装置，其特征在于，所述第一通孔的数量为多个，均匀分布在所述卡槽的侧壁上。
9.根据权利要求7所述的电子芯片散热装置，其特征在于，每一个所述散热肋片的底部开设有多个第二通孔。
10.根据权利要求8或9所述的电子芯片散热装置，其特征在于，所述风扇上设有若干个供螺丝锁固并将与所述散热肋片组合的螺合孔。
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