CN110267497B - 一种电子设备散热方法及散热器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电子设备散热方法及散热器，散热器包括至少两块金属板；金属板平行间隔设置，相邻金属板之间为翅片，位于左、右两端的金属板外侧与侧板相连；翅片沿着冷却介质流动方向的两个外端面设置有封条。本发明将电子设备发出的热量通过封条、金属板和翅片三条不同路径传递到冷却介质，以最轻的结构重量满足电子设备的散热需求，传热效率高，可根据电子设备的不同安装需求，设计不同的安装结构，结构重量低，力学结构性能好。

Description

一种电子设备散热方法及散热器

技术领域

本发明涉及电子设备散热器设计技术领域，具体是一种新型高效换热的散热方法及散热器。

背景技术

自从硅集成电路问世以来，电子设备在军用、民用领域的应用大大增加。随着电子设备的发热功率越来越大，而体积越来越小，发热密度急剧上升，电子设备的温度迅速升高，从而使电子设备的故障越来越多，对***或设备可靠性影响尤为巨大，甚至造成灾难性后果，电子设备的散热问题已成为电子设备微型化的关键所在。因此，为适应现代电子设备的冷却需要，开发新型高效散热器，用于提高电子设备的可靠性、降低电子设备全寿命费用等方面，显得尤为重要。

如图5所示，为一种现有的电子设备散热器，该散热器为挤压型材，仅仅适合于小发热功率的电子设备。图6所示，为另一种电子设备散热器，该散热器依靠内部的翅片，增大散热器与冷却介质的传热面积，来达到电子设备的散热需求。如图7所示，该电子设备散热器依靠肋片，来达到增大散热器与冷却介质的传热面积，来达到电子设备的散热需求。当电子设备发热功率较高时，图5、图6和图7所示的散热器就也无法满足电子设备散热需求。

发明内容

本发明旨在设计一种新型高效的电子设备散热方法及散热器，以最轻的结构重量满足电子设备的散热需求，传热效率高，可根据电子设备的不同安装需求，设计不同的安装结构，结构重量低，力学结构性能好。

本发明是通过如下技术方案予以实现的：

一种电子设备散热器，包括至少两块金属板；所述金属板平行间隔设置，相邻金属板之间为翅片，位于左、右两端的金属板外侧与侧板相连；

所述翅片沿着冷却介质流动方向的两个外端面设置有封条。

进一步，所述金属板与侧板、翅片通过焊接连接。

进一步，所述金属板为等厚或不等厚的平板（这里的等厚或不等厚是指多块金属板厚度均相等或不等，厚度的变化主要是为了适应远距离传热），其形状根据需求设计。

进一步，相邻金属板的间隔距离相等或不等（间隔的变化是为了适应热量的远距离传递）。

进一步，位于不同金属板之间的翅片包括三角形翅片、锯齿形翅片、直通形翅片、波纹形翅片、百叶窗形翅片等传热结构。

进一步，金属板的厚度远远大于翅片的厚度（例如金属板的厚度是翅片厚度的数倍）。

进一步，所述封条表面设置有凸起或下沉孔。凸起结构是通过机械加工方式加工而成，与凸起相对，本发明可根据需要，在产品表面加工下沉孔，具体根据电子设备的安装条件而定。

进一步，所述侧板表面设置有与电子设备连接的安装结构。例如，电子设备的安装面（传热面）在封条侧，可以在翅片侧大的基准面上，可以在封头侧的凸起结构上，也可以在翅片侧的下沉结构上。同样地，散热器的安装形式、位置和大小，可根据需要散热器的安装结构而定，其由机加工序完成，可以在翅片侧大的基准面上，可以在封头侧的凸起结构上，也可以在翅片侧的下沉结构上。

一种电子设备散热方法，将电子设备发出的热量通过封条、金属板和翅片三条不同路径传递到冷却介质。

进一步，所述电子设备发出的热量依次通过封条、金属板和翅片与冷却介质进行热交换。

与现有散热器相比，本发明具有以下优点：

（1）传热效率高；

（2）可根据电子设备的不同安装需求，设计不同的安装结构，安装方式包括散热器本身的安装方式和散热器表面上需要冷却的电子元器件的安装方式，具体来说，产品所有零件经过焊接工序后，成为一个整体，根据散热器安装结构和电子元器件安装结构的不同，设计不同的结构外形，经过机加工序后，加工成所需的外形结构，如凸台结构，如下沉孔结构，如安装孔位的大小及方位；

（3）结构重量低；

（4）力学结构性能好。

本发明通过焊接工艺方式，将侧板、封条、金属板、翅片等零件焊接在一起，最后通过机械加工的方式加工成电子设备的散热器。相比板翅式散热器，本发明的主要区别如下：板翅式换热器涉及2种或2种以上流动介质之间的换热，热量从高温流动介质转移到低温介质中，而本发明的出发点是：改善传统电子设备散热器的散热能力，在相对较小的电子设备传热面上，通过使用翅片等增加换热面积的方式，极大提高电子设备散热能力，将电子设备发出的热量通过本发明极大地将热量转移到流动冷却介质中。

本发明可根据电子设备发热量的高低，合理选择封条、翅片、金属板的参数，合理设计结构，以最轻的结构重量满足电子设备的散热需求，不仅对民用领域有巨大的作用，而且对于有重量要求严格的航空航天领域，意义更加明显。

附图说明

图1是本发明的高效电子设备散热器结构示意图；

图2是本发明的高效电子设备散热器的零件组成示意图；

图3是本发明中散热器的散热原理整体示意图；

图4是本发明中散热器的散热原理局部示意图（传热路径示意图）；

图5～图7是三种不同的传统电子设备散热器示意图；

图8和图9是两种传统的错流式板翅散热器形式；

图10是图8和图9对应的传统的错流式板翅散热器局部传热路径。

图中：1-侧板、2-金属板、3-翅片、4-封条。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步说明，但所要求的保护范围并不局限于所述。

如图8～10所示，在传统散热器中，热量在两热流体之间仅热量从热流体传递到冷流体，一部分热量通过金属板（一次传热路径），将热流体的热量传递给冷流体，一部分热量通过金属板和翅片（二次传热路径），将热流体的热量传递给冷流体，较薄的翅片通过增大传热面积的方式，提供传热量，较薄的翅片只能对热量进行近距离的传递，离开金属板的距离越大，翅片的传热效率越低。

本实施例中，散热器主要由侧板1、金属板2、翅片3和封条4四部分组成，各零件经过装配、焊接、机加等工序，得到最终散热器状态。如图1和图2所示，散热器包括至多块金属板2，多块金属板2平行间隔设置，相邻金属板2之间为翅片3，位于左、右两端的金属板2外侧各与一块侧板1相连；翅片3沿着冷却介质流动方向的两个外端面设置有封条4。金属板2与侧板1、翅片3和封条4焊接连接。金属板2为等厚的平板，相邻金属板2的间隔距离不等。根据不同的散热需求，位于不同金属板2之间的翅片3的类型可以不同，也可以相同。封条4表面设置有凸起或下沉孔。

各组成部分的作用如下：

（1）侧板1，其主要作用是：

a.连接封条4和金属板2，使各零件焊接过后为一个整体；

b.作为散热器的主承力结构；

（2）金属板2，其主要作用是：

a、连接并支撑封条4、翅片2和侧板1等零件，使其构成一个整体；

b、作为散热器的主体，将电子设备发出的热量传导给冷却介质；

c.散热器的承力零件。

金属板2的材质可选用铝合金或者铜等高导热率的金属材料。

（3）翅片3，其主要作用是：

a、连接并支撑金属板2；

b、作为散热器的主体，增大散热器的散热面积，将电子设备发出的热量传导给空气；

c.散热器的承力零件。

本发明高效散热器工作原理是：

如图3和图4所示，当电子设备工作时，电子设备发热，有空气等冷却介质流过散热器时，封条4、金属板2和翅片3与冷却介质（例如空气）接触，电子设备的总热量通过一次、二次和三次传热路径，全部传递给冷却介质。一次传热路径是电子设备的热量直接通过封条4传给冷却介质的路径，二次和三次传热路径是电子设备发出的热量通过金属板2和翅片3传递的冷却介质的路径。

其中，较厚的金属板2有利于热量的较远距离传递，由于翅片3与冷却介质的巨大接触面积，二次和三次传热路径传递了大部分热量，完成了散热器的较高的换热能力。

具体来说，如图4，一部分热量通过一次传热路径，将热量从热流体传递给冷流体，与传统的散热器传热情况相同，一部分热量通过二次传热路径，将热量从热流体传递给冷流体，在二次传热路径中，虽然与传统散热器的翅片传热效率类似，随着远离热源的距离越大，金属板2的传热效率越低，但是，金属板2的厚度大于翅片3厚度数倍，金属板2的传热路程大于传统散热器翅片的传热路径（仅比较二次传热路径），在远离热源的地方还可以通过三次传热路径将热量传递给冷空气。二次传热路径的最大作用是将热量进行远距离传递，配合三次传热路径，在靠近热源和远离热源的地方，都可以最大化将热量传递出去。三次传热面积，本发明中的主要传热路径，三次传热路径的传热面积大，有利于热量的传递。

传统散热器中，热源可以通过翅片等结构，增大传热面积，将热量传递给冷流体。在电子器件的散热应用中，无法像传统散热器这样，能无限大的利用翅片等结构件热量传递出去，电子设备仅在传热面进行了传递，它的传热面积有限，传统的电子设备散热器的传热量非常有限。（电子设备虽然也可以使用液冷方式，利用散热器，增大传热面积，但是，相比起本发明，需要借助冷却***，增加了***的负债程度。可能在某些场合还不能使用液冷***）。

在本发明中，主要利用二次传热路径的远距离传热，配合翅片等三次传热路径，增大传热面积（传统电子设备的传热面积有限），高效地把热量传递出去。

Claims (5)

1.一种电子设备散热方法，其特征在于：将电子设备发出的热量通过封条、金属板和翅片三条不同路径传递到冷却介质，且电子设备发出的热量依次通过封条、金属板和翅片与冷却介质进行热交换；

采用的电子设备散热器包括至少两块金属板，所述金属板平行间隔设置，相邻金属板之间为翅片，位于左、右两端的金属板外侧与侧板相连，所述翅片沿着冷却介质流动方向的两个外端面设置有封条。

2.根据权利要求1所述的一种电子设备散热方法，其特征在于：所述金属板与侧板、翅片通过焊接连接。

3.根据权利要求1所述的一种电子设备散热方法，其特征在于：所述金属板为等厚或不等厚的平板。

4.根据权利要求1所述的一种电子设备散热方法，其特征在于：相邻金属板的间隔距离相等或不等。

5.根据权利要求1所述的一种电子设备散热方法，其特征在于：位于不同金属板之间的翅片类型包括三角形翅片、锯齿形翅片、直通形翅片、波纹形翅片、百叶窗形翅片。

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