CN109103158A - 新型便携式电子产品高效散热器 - Google Patents

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徐海
龚振兴
黄明彬
何克峰
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Abstract

本发明公开一种新型便携式电子产品高效散热器，包括铜质管道环路、铜金属块和散热片，所述铜质管道环路上具有热端区和冷端区，所述铜质管道环路的热端区焊接有一铜金属块，所述铜质管道环路的冷端区焊接有一散热片，所述铜质管道环路中填充有能够流动的液体金属，所述液体金属为室温下能呈现液态的金属，还包括电磁泵，所述电磁泵设置于铜质管道环路上并且用于驱动铜质管道环路内的液体金属流动，所述液体金属为液态铅铋合金或者液态镓基合金。本发明具有较高的导热系数，使得对流换热的强度高达20000~100000W/m2K，从而产生非常小的对流换热热阻，使得闭合液态金属环路具有较低的热阻，可有效解决便携式电子产品的散热或均温难题。

Description

新型便携式电子产品高效散热器
技术领域
本发明专利涉及电子器件散热领域，该技术可用于手机、平板电脑、笔记本电脑发热器件的散热，具体涉及一种电子产品高效散热器。
背景技术
电子产品尤其是消费类电子产品，小型化、轻薄化和节能是设计的热点，也是不同厂商间的竞争亮点。
小型化、轻薄化与电子产品的散热始终是相互矛盾的两个方向。电子产品体积越来越小，相应的集成密度大大增加，热流密度（单位面积发热量）不断提升，散热面临严重挑战；降低电子产品的热流密度，势必会使得体积增加（或性能降低，概率较小），有悖于小型化和轻薄化的发展趋势。
另一方面，节能是各类电子产品追逐的方向，当前节能的手段较多，如风扇PWM调速，显示屏的亮度自动调节，自动待机等措施，但这些措施无法实现对散热过程节能的无级调节。
高效散热技术是解决小型化、轻薄化和节能设计问题的有效方法，特别在便携式电子产品中，热管（单向热管、环路热管）、VC等高效散热技术被广泛应用，但随着设备热流密度的增大，热管、VC等技术也面临很大的挑战。因此，急需更高效的散热技术解决当前面临的难题。
发明内容
本发明目的是提供一种新型便携式电子产品高效散热器，此便携式电子产品高效散热器具有较高的导热系数，使得对流换热的强度高达20000~100000W/m2K，从而产生非常小的对流换热热阻，使得闭合液态金属环路具有较低的热阻，可有效解决便携式电子产品的散热或均温难题。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种新型便携式电子产品高效散热器，包括铜质管道环路、铜金属块和散热片，所述铜质管道环路上具有热端区和冷端区，所述铜质管道环路的热端区焊接有一铜金属块，所述铜质管道环路的冷端区焊接有一散热片，所述铜质管道环路中填充有能够流动的液体金属，所述液体金属为室温下能呈现液态的金属。
上述技术方案中进一步改进方案如下：
1、上述方案中，还包括电磁泵，所述电磁泵设置于铜质管道环路上并且用于驱动铜质管道环路内的液体金属流动。
2、上述方案中，所述液体金属为液态铅铋合金或者液态镓基合金。
3、上述方案中，还包括一用于对散热片进行降温的风扇，此风扇设置于靠近散热片的一侧。
4、上述方案中，所述铜金属块通过回流焊方式与铜质管道环路焊接。
5、上述方案中，所述铜质管道环路形状为扁铜管。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点和效果：
1. 本发明新型便携式电子产品高效散热器，其铜质管道环路的冷端区焊接有一散热片，所述铜质管道环路中填充有能够流动的液体金属，所述液体金属为室温下能呈现液态的金属，液态金属具有较高的导热系数，使得对流换热的强度高达20000~100000W/m2K，从而产生非常小的对流换热热阻，该对流换热热阻小于热管或VC的当量导热热阻，使得闭合液态金属环路具有较低的热阻，可有效解决便携式电子产品的散热或均温难题。
2. 本发明新型便携式电子产品高效散热器，当芯片功耗较低时，如平板电脑，***为被动散热的方式，被动散热的效率较低，为避免发热芯片区域出现局部高温，则采用液态金属环路强化热量的传输，使得热量在散热面（机壳）上均匀分布，进而降低发热芯片区域的温度，实现液态金属环路的均温作用。
3. 本发明新型便携式电子产品高效散热器，其通过控制电磁泵的启动与关停，可实现便携式电子产品的节能设计。通常在电子产品热功耗较低时（待机或运行小程序），电磁泵关停，依靠液态金属的导热传导热量；电子产品热功耗较高时（运行游戏或高清视频），电磁泵启动，依靠液态金属与闭合环路管壁的对流换热传递热，并可通过控制电磁泵输入电流的大小调节液态金属的流速，实现节能的无级调节。
附图说明
附图1为本发明便携式电子产品高效散热器结构示意图一；
附图2为附图1的A-A剖视结构示意图；
附图3为附图2的局部结构示意图；
附图4为本发明便携式电子产品高效散热器结构示意图二；
附图5为附图4的仰视结构示意图。
以上附图中：1、铜质管道环路；101、热端区；102、冷端区；2、铜金属块；3、散热片；4、电磁泵；5、风扇。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
实施例1：一种新型便携式电子产品高效散热器，包括铜质管道环路1、铜金属块2和散热片3，所述铜质管道环路1上具有热端区101和冷端区102，所述铜质管道环路1的热端区101焊接有一铜金属块2，所述铜质管道环路1的冷端区102焊接有一散热片3，所述铜质管道环路1中填充有能够流动的液体金属，所述液体金属为室温下能呈现液态的金属。
上述液体金属为液态铅铋合金。
还包括一用于对散热片3进行降温的风扇5，此风扇5设置于靠近散热片3的一侧。
上述铜金属块2通过回流焊方式与铜质管道环路1焊接，上述铜质管道环路1形状为扁铜管。
本实施例的便携式电子产品高效散热器，将液态金属（铅铋合金、镓基合金等，不限于所罗列的液态金属种类，可扩展至常温下呈液态的所有金属）灌装至闭合铜质环路内，并由电磁泵驱动液态金属流动，闭合环路特定区域（由热源位置决定）焊接铜金属块，铜金属块与热源接触，作为液态金属环路的热端，在环路上与热端非重合的区域焊接散热片（扣齿型、铲齿型或铣加工型等）或不焊接散热片。焊接散热片的环路以散热片作为液态金属环路的冷端；不焊接散热片的环路则以非热源区为冷端，实现热量的均匀分布。
实施例2：一种新型便携式电子产品高效散热器，包括铜质管道环路1、铜金属块2和散热片3，所述铜质管道环路1上具有热端区101和冷端区102，所述铜质管道环路1的热端区101焊接有一铜金属块2，所述铜质管道环路1的冷端区102焊接有一散热片3，所述铜质管道环路1中填充有能够流动的液体金属，所述液体金属为室温下能呈现液态的金属。
还包括电磁泵4，所述电磁泵4设置于铜质管道环路1上并且用于驱动铜质管道环路1内的液体金属流动。
上述液体金属为液态镓基合金。
还包括一用于对散热片3进行降温的风扇5，此风扇5设置于靠近散热片3的一侧。
上述铜金属块2通过回流焊方式与铜质管道环路1焊接，上述铜质管道环路1形状为扁铜管。
本实施例的便携式电子产品高效散热器，将液态金属（铅铋合金、镓基合金等，不限于所罗列的液态金属种类，可扩展至常温下呈液态的所有金属）灌装至闭合铜质环路内，并由电磁泵驱动液态金属流动，闭合环路特定区域（由热源位置决定）焊接铜金属块，铜金属块与热源接触，作为液态金属环路的热端，在环路上与热端非重合的区域焊接散热片（扣齿型、铲齿型或铣加工型等）或不焊接散热片。焊接散热片的环路以散热片作为液态金属环路的冷端；不焊接散热片的环路则以非热源区为冷端，实现热量的均匀分布。
液态金属作为传热介质用于强迫风冷散热***时。热源功耗较高时，驱动液态金属流动的电磁泵启动，液态金属快速流动，热源产生的热量以导热的方式传导至液态金属环路热端的铜金属块，并由铜金属块传导至铜质环路的管壁，再由管壁与液态金属间发生对流换热，借助液态金属具有高对流换热强度的特点，将热量由环路热端传递至环路冷端，再由冷端的散热片与空气间的对流换热将热量散失至大气环境。同时，可通过调节电磁泵的输入电流大小，实现对液态金属流速的无级控制，这也是节能的设计之一。
液态金属环路用作均温作用时。当芯片功耗较低时，如平板电脑，***为被动散热的方式，被动散热的效率较低，为避免发热芯片区域出现局部高温，则采用液态金属环路强化热量的传输，使得热量在散热面（机壳）上均匀分布， 进而降低发热芯片区域的温度。
热源功耗较小时，电磁泵不启动，液态金属处于静止状态，热源产生的热量以导热的方式传导至液态金属环路热端的铜金属块，由铜金属块传导至铜质环路的管壁，并由管壁传导至液态金属，再由液态金属（借助液态金属高导热性能的特点，导热系数约为水的15-50倍）将热量由热端传导至环路的冷端，并由冷端散热片与空气间的对流换热将热量散失至大气环境。热源低功耗下，依靠液态金属的导热是液态金属用于散热的又一节能设计。
采用上述新型便携式电子产品高效散热器时，其液态金属具有较高的导热系数，使得对流换热的强度高达20000~100000W/m2K，从而产生非常小的对流换热热阻，该对流换热热阻小于热管或VC的当量导热热阻，使得闭合液态金属环路具有较低的热阻，可有效解决便携式电子产品的散热或均温难题；还有，其通过控制电磁泵的启动与关停，可实现便携式电子产品的节能设计。通常在电子产品热功耗较低时（待机或运行小程序），电磁泵关停，依靠液态金属的导热传导热量；电子产品热功耗较高时（运行游戏或高清视频），电磁泵启动，依靠液态金属与闭合环路管壁的对流换热传递热，并可通过控制电磁泵输入电流的大小调节液态金属的流速，实现节能的无级调节。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种新型便携式电子产品高效散热器，其特征在于：包括铜质管道环路（1）、至少一个铜金属块（2）和散热片（3），所述铜质管道环路（1）上具有热端区（101）和冷端区（102），所述铜质管道环路（1）的热端区（101）焊接有一铜金属块（2），所述铜质管道环路（1）的冷端区（102）焊接有一散热片（3），所述铜质管道环路（1）中填充有能够流动的液体金属，所述液体金属为室温下能呈现液态的金属。
2.根据权利要求1所述的新型便携式电子产品高效散热器，其特征在于：还包括电磁泵（4），所述电磁泵（4）设置于铜质管道环路（1）上并且用于驱动铜质管道环路（1）内的液体金属流动。
3.根据权利要求1所述的新型便携式电子产品高效散热器，其特征在于：所述液体金属为液态铅铋合金或者液态镓基合金。
4.根据权利要求1所述的新型便携式电子产品高效散热器，其特征在于：还包括一用于对散热片（3）进行降温的风扇（5），此风扇（5）设置于靠近散热片（3）的一侧。
5.根据权利要求1所述的新型便携式电子产品高效散热器，其特征在于：所述铜金属块（2）通过回流焊方式与铜质管道环路（1）焊接。
6.根据权利要求1所述的新型便携式电子产品高效散热器，其特征在于：所述铜质管道环路（1）形状为扁铜管。
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