CN110494016B - 一种散热装置及终端电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种散热装置及终端电子设备，涉及散热技术领域，散热装置用于对终端电子设备的发热源进行散热，散热装置包括：水合盐相变材料，以及与所述水合盐相变材料接触，并对所述水合盐相变材料进行制冷的制冷单元；传热单元，所述传热单元用于将所述发热源的热量传导至所述水合盐相变材料。

Description

一种散热装置及终端电子设备

技术领域

本申请涉及散热技术领域，尤其涉及一种散热装置及终端电子设备。

背景技术

当今终端电子设备朝着高功率及轻薄化方向迅速发展，热设计已成为制约其发展的瓶颈之一。在提升终端电子设备稳态散热能力的同时，利用电子设备间歇性工作或间歇性高功耗的特点，相变材料(Phase Change Material，PCM)也被应用于电子设备的热管理。其技术思路为：当终端电子设备在短时间高功耗下工作时，利用相变材料将过多的热量储存起来；当终端电子设备降低至较低稳定功耗时，储存在相变材料中的热量再散到环境中去。这种“削峰填谷”的相变储热方式，具有以下优点：(a)提升短时间高功率运行的性能或时长；(b)有效控制终端电子设备的外壳温度；(c)***热响应更平缓，利于精确开展***级智能温控。

参照图1和图2，现有技术中具有一种应用于终端电子设备的散热装置，包括用于与处理器001接触的均温板002，以及PCM模组003，其具体工作原理为：在散热装置中通过均温板002将处理器001所散发的热量快速扩展至均温板002的整个表面，PCM模组003从均温板002的表面吸收热量，传递给PCM模组003内部的相变材料004，通过相变材料004进行储热，以延缓处理器001升温时间，延长工作在高功耗模式下的运行时间，进而提升处理器001的工作性能。

由于相变材料004可选用蜡质相变材料或水合盐相变材料，蜡质相变材料的储能密度小，储热能量最高只有约为105J/cc，以使整个PCM模组003的焓值较小，影响散热效果，水合盐相变材料相比蜡质相变材料，虽然储能密度增加，但水合盐相变材料存在较大的过冷度(15℃～20℃)，即水合盐相变材料熔化后需要冷却至低于熔化点温度15℃～20℃才能再次使用，所以在常温下无法实现凝固以再次储热，进而在常温下无法重复应用。

发明内容

本申请的实施例提供一种散热装置及终端电子设备，主要提供一种具有高焓值且在常温下可重复利用的散热装置。

为达到上述目的，本申请的实施例采用如下技术方案：

第一方面，本申请提供了一种散热装置，所述散热装置用于对终端电子设备的发热源进行散热，包括：

水合盐相变材料，以及与所述水合盐相变材料接触，并对所述水合盐相变材料进行制冷的制冷单元；

传热单元，所述传热单元用于将所述发热源的热量传导至所述水合盐相变材料。

本申请实施例提供的散热装置，通过传热单元将发热源的热量传导至水合盐相变材料，再通过水合盐相变材料的相变过程，吸收发热源所扩散的热量，以达到对发热源进行散热的目的。由于相变材料选用水合盐相变材料，相比蜡质相变材料，水合盐相变材料的储能密度较大，可有效提高所储蓄的能量，储热能量较高，这样会有效提高散热效果，同时由于本申请实施例包括制冷单元，虽然水合盐具有较大的过冷度，即熔化降低至熔点温度后，很难冷却、凝固，以无法再熔化吸热，但是通过制冷单元的设置，能够对水合盐相变材料进行制冷，抑制水合盐相变材料的过冷现象，以刺激水合盐相变材料凝固为下次熔化储热做好准备，进而实现水合盐变相材料在常温下的循环储热放热，所以，本申请实施例提供的散热装置既具有高焓值，也能够在常温下可重复、高效的对发热源进行散热。

在第一方面可能的实现方式中，所述制冷单元包括相对布设的冷端基板和热端基板，所述冷端基板和所述热端基板之间具有多组并列布设的半导体热电偶对，所述半导体热电偶对的两端均通过导电电极设置在相对应的所述冷端基板和所述热端基板上，所述冷端基板和所述热端基板均与所述水合盐相变材料接触。采用热电制冷的制冷单元对水合盐变相材料进行制冷，该制冷单元的结构简单，可连续工作，功耗小于1w，通电几秒钟，该制冷单元就可达到最大温差，且工作时没有震动，不会产生噪音。

在第一方面可能的实现方式中，所述传热单元包括用于将所述发热源的热量导入的导入端和用于将导入的热量传导至所述水合盐相变材料的导出端，所述热端基板靠近所述导出端，所述冷端基板远离所述导出端。通过将冷端基板远离导出端设置，传热单元上吸收的发热源的热量就不会容易的传导至冷端基板上，进而防止传导至冷端基板上的热量影响冷端基板对水合盐变相材料的制冷效果。

在第一方面可能的实现方式中，所述热端基板上设置有散热结构，所述散热结构用于扩散所述热端基板上的热量。通过在热端基板上设置散热结构，以将热端基板上的热量及时扩散，进而使冷端基板的热量顺畅的传入热端基板，以提高制冷单元的制冷效果。

在第一方面可能的实现方式中，所述散热结构包括设置在所述热端基板表面上的金属散热片，且所述金属散热片的表面积大于所述热端基板的表面积。采用金属散热片作为散热结构，结构简单，实施方便，且由于金属散热片的表面积大于热端基板的表面积，即通过扩大散热面积的方式，加速热端基板上的热量的扩散速度，以尽快降低热端基板上的温度，提高制冷单元的制冷效果。

在第一方面可能的实现方式中，所述冷端基板上设置有隔热结构，所述隔热结构用于阻止外界热量扩散至所述冷端基板上，所述冷端基板上设置有传热结构，所述传热结构用于将所述冷端基板上的冷量传导至所述水合盐相变材料。通过在冷端基板上设置隔热结构，防止外界的热量传递至冷端基板上，以增加冷端基板上的温度，影响制冷效果，通过传热结构将冷端基板上的冷量传导至水合盐相变材料内，以使熔化的水合盐相变材料成核，随后晶核生长，进而凝固区域扩展至整个水合盐相变材料区域，抑制水合盐相变材料的过冷现象，这样可降低制冷单元的能耗。

在第一方面可能的实现方式中，所述传热结构包括金属传热件，所述金属传热件的一端与所述冷端基板连接，另一端穿过所述隔热结构延伸至所述水合盐相变材料内。采用金属传热件作为传热结构，结构简单，实施方便，且传热效果较好。

在第一方面可能的实现方式中，所述传热结构包括开设在所述隔热结构上的传热孔，所述传热孔内填充有所述水合盐变相材料。通过在隔热结构上开设传热孔，且水合盐变相材料填充在所述传热孔内，这样也使水合盐变相材料与冷端基板直接接触，更快的刺激水合盐相变材料结晶凝固，提高凝固效率。

在第一方面可能的实现方式中，所述散热装置还包括设置在所述传热单元的一侧的散热盒和设置在所述散热盒内的骨架，所述水合盐相变材料填充在所述骨架上，所述制冷单元安装在填充有所述水合盐相变材料的所述骨架上，所述骨架靠近所述传热单元的一侧通过第一导热结构与所述散热盒连接，所述散热盒和所述骨架均为导热材料制成。由于在骨架的靠近传热单元的一侧通过第一导热结构与散热盒连接，以减小骨架与散热盒之间的接触热阻，提高通过传热单元传导至散热盒上的热量与水合盐相变材料的热交换效率，进而提高整个散热装置的散热效果。

在第一方面可能的实现方式中，所述第一导热结构包括焊接层。通过焊接层形成的第一导热结构，既保障了导热效率，也提高了骨架与散热盒的连接强度。

在第一方面可能的实现方式中，所述散热盒与所述传热单元之间设置有第二导热结构。通过设置第二导热结构，以减小散热盒与传热单元之间的接触热阻，提高传热单元与散热盒的热交换效率，进而提高整个散热装置的散热效果。

在第一方面可能的实现方式中，所述第二导热结构包括导热硅脂层。采用导热硅脂层作为第二导热结构，在实现导热的基础上，还便于对储能模块与传热单元进行快速分离，以对需要维护的储能模块进行维护。

在第一方面可能的实现方式中，所述传热单元包括均温板，所述散热盒和所述发热源设置在所述均温板上，且所述散热盒和所述发热源设置在所述均温板的同侧，或所述散热盒和所述发热源设置在所述均温板的相对的两侧。采用均温板作为传热单元，结构简单，安装方便。且当散热盒和发热源设置在均温板的同侧时，会减小整个散热装置的厚度尺寸，满足小型化设计需要。

在第一方面可能的实现方式中，所述传热单元包括第一热管，所述传热单元包括第一热管，所述散热装置还包括均温金属板、第二热管和与所述发热源连接的热源均温片，所述发热源和所述散热盒设置在所述均温金属板的同侧，且所述热源均温片设置在所述均温金属板上，所述热源均温片通过所述第二热管与所述均温金属板连接，所述热源均温片还通过所述第一热管与所述散热盒连接。发热源和散热盒在均温金属板的同侧，这样也会减小整个散热装置的厚度尺寸，满足小型化设计需要，同时，由于均温金属板和第二热管的设计，能够增加散热装置的均温效果，提高降温速度。

在第一方面可能的实现方式中，所述热源均温片的至少部分镶嵌在所述均温均属板内。通过将热源均温片的至少部分镶嵌在均温均属板内，以进一步减小整个散热装置的厚度尺寸。

在第一方面可能的实现方式中，所述水合盐相变材料中填充有导热材料。通过增加导热材料，提高与导热材料混合后的水合盐相变材料的导热系数，实现高导热能力。

在第一方面可能的实现方式中，所述导热材料选用石墨烯或者泡沫铜。

在第一方面可能的实现方式中，所述水合盐相变材料的体积分数大于或等于90％。这样在保障与导热材料混合后的水合盐相变材料具有较大的焓值的情况下，也具有高导热能力。

在第一方面可能的实现方式中，所述水合盐相变材料的体积分数大于或等于95％。

在第一方面可能的实现方式中，所述散热装置还包括：温度检测模块，所述温度检测模块设置在所述水合盐相变材料内，且用于检测所述水合盐相变材料的温度。通过温度检测模块对水合盐相变材料的温度实时检测，以使制冷单元对水合盐相变材料进行有效的制冷，保障水合盐相变材料具有较好的使用性能。

在第一方面可能的实现方式中，所述水合盐相变材料的相变点温度为35°℃～65°℃。

在第一方面可能的实现方式中，所述水合盐相变材料的相变点温度为40°℃～58°℃。

在第一方面可能的实现方式中，所述水合盐相变材料的储能密度大于300J/cc。

在第一方面可能的实现方式中，所述水合盐相变材料的储能密度大于320J/cc。在第一方面可能的实现方式中，所述水合盐相变材料选用CH₃COONa·3H₂O，Na₂S₂O₃·5H₂O-CH₃COONa·3H₂O共晶或Na₂HPO₄·12H₂O。该三种水合盐相变材料具有较大的相变潜热，且是蜡质相变材料的相变潜热的2倍至2.5倍。

第二方面，本申请还提供了一种终端电子设备，包括：机壳、处理器和散热装置，所述散热装置为上述第一方面或第一方面的任一实现方式中的散热装置，所述处理器和所述散热装置均设置在所述机壳内，且所述散热装置用于对所述处理器进行散热。

本申请实施例提供的终端电子设备，由于散热装置采用了上述第一方面的任一实施例中所述的散热装置，散热装置中的储能模块中采用水合盐相变材料作为储能介质，水合盐相变材料相比蜡质相变材料具有较高的储能密度，这样会提高散热装置的散热效果，且由于制冷单元的设置，能够抑制水合盐相变材料的过冷现象，以使水合盐相变材料凝固，为下次熔化储热做好准备，进而实现水合盐变相材料在常温下的循环储热放热，所以，本申请实施例提供的终端电子设备既具有高焓值，也能够在常温下可重复、高效的对处理器进行散热。

附图说明

图1为现有技术中一种散热装置的结构示意图；

图2为图1的***图；

图3为本申请实施例散热装置的结构示意图；

图4为本申请实施例散热装置的结构示意图；

图5为图4的A处放大图；

图6为本申请实施例散热装置的结构示意图；

图7为本申请实施例制冷单元的结构示意图；

图8为本申请实施例制冷单元的结构示意图；

图9为本申请实施例散热装置的结构示意图；

图10为图9的B向视图；

图11为图9的C向视图。

具体实施方式

本申请实施例涉及散热装置及终端电子设备，下面结合附图对散热装置及终端电子设备进行详细描述。以下对上述实施例涉及到的概念进行简单说明：

相变材料(Phase Change Material，PCM)：相变材料是指温度不变或温度维持在较小的区间范围的情况下，而改变物质状态并能提供潜热的物质，转变物理性质的过程称为相变过程，此相变材料会吸收或释放大量的潜热。

热电制冷(Thermoelectric Cooler，TEC)：热电制冷是以温差电现象为基础的制冷方法，电荷载体在导体中运动形成电流，由于电荷载体在不同的材料中处于不同的能级，当它从高能级向低能级运动时，就会释放热量，反之，需要从外界吸收热量。

热敏电阻(Negative Temperature Coefficient，NTC)。

中央处理器(Central Processing Unit，CPU)。

图形处理器(Graphics Processing Unit，GPU)。

均温板(Vapour Chamber，VC)。

一方面，参照图3和图4，本申请实施例提供一种散热装置，该散热装置用于对终端电子设备的发热源1进行散热，其中，该散热装置包括水合盐相变材料32和传热单元2，以及制冷单元4，制冷单元4与水合盐相变材料32接触，并可对水合盐相变材料32进行制冷；传热单元2用于将发热源1的热量传导至水合盐相变材料32。

本申请实施例提供的散热装置的工作原理为：发热源1在运行时散发热量，传热单元2将发热源1散发的热量传导至水合盐相变材料32，水合盐相变材料32在相变的过程中温度不变或温度维持在较小的区间范围，在吸收热量的同时不会造成散热装置的温度过高，即通过水合盐相变材料32吸收热量以对发热源1进行散热。

需要说明的是：发热源1可以是中央处理器、图形处理器，因为中央处理器和图形处理器是终端电子设备热量的主要来源，但是，本申请的发热源1也可以是其他发热组件，在此对发热源1不做限定。

由于相变材料采用的是水合盐相变材料，水合盐相变材料具有较高的储能密度，相比储热密度只有约105J/cc的蜡质相变材料，水合盐相变材料的储热密度可以达到300J/cc，是蜡质相变材料的储热密度的2倍至2.5倍，所以，采用水合盐相变材料可吸收更多的热量，进而提高散热装置的散热效果。且水合盐相变材料的相变点相比蜡质相变材料的相变点高，水合盐相变材料具有合适的相变温度，适于对终端电子产品进行储热。

虽然水合盐相变材料具有较大的过冷度，一般过冷度为15°～20°，也就是说，当水合盐相变材料吸收热量熔化后，需要冷却至低于熔点温度15°～20°才能凝固，即在常温下无法凝固，无法再重复利用，本申请实施例通过制冷单元4与水合盐相变材料接触，以对水合盐相变材料进行制冷，当水合盐相变材料熔化后温度降至相变点温度或接近相变点温度时，通过制冷单元4对水合盐相变材料进行制冷，抑制水合盐相变材料过冷，水合盐相变材料凝固后以备下次熔化储热，从而消除过冷度的影响，实现水合盐相变材料在常温下的循环储热放热。所以，本申请实施例提供的散热装置不仅具有较高的储热能力，且实现了在常温下重复、高效散热。

为了提高制冷效果，制冷单元4位于水合盐相变材料形成的材料堆的中心区域。

参照图3和图7，制冷单元4包括相对布设的冷端基板41和热端基板42，冷端基板41和热端基板42之间具有多组并列布设的半导体热电偶对(N型半导体45和P型半导体46)，半导体热电偶对的两端均通过导电电极设置在相对应的冷端基板41和热端基板42上，冷端基板41和热端基板42均与水合盐相变材料接触。具体的，半导体热电偶对的一端通过第一导电电极43设置在冷端基板41上，半导体热电偶对的另一端通过第二导电电极44设置在热端基板42上。工作时，对导电电极通电就可对水合盐相变材料进行制冷，刺激冷端基板41周边的水合盐相变材料达到凝固点，出现熔化的水合盐相变材料成核结晶，且凝固区域扩展到整个水合盐相变材料区域，这样凝固的水合盐相变材料为下次熔化储热准备，消除过冷度的影响，以实现水合盐相变材料在常温下的循环储热放热，保障整个散热装置具有可长期重复使用的性能。同时，本申请实施例提供的制冷单元4为热电制冷，不仅无污染，可连续工作，且制冷时不会产生震动，进而防止噪音的产生。

另外，制冷单元4也可以采用通过制冷剂进行制冷的制冷结构，当然，也可以采用其他制冷方式的制冷单元。

为了保障制冷单元4的制冷效果，在一些实施方式中，传热单元2包括用于将发热源1的热量导入的导入端和用于将导入的热量传导至水合盐相变材料的导出端，热端基板靠近导出端，冷端基板远离导出端。通过将热端基板靠近导出端，冷端基板远离导出端设置，传热单元2吸收的发热源1的热量不容易传导至冷端基板，进而保障冷端基板对水合盐相变材料的制冷效果。

制冷单元4通电对水合盐相变材料进行制冷时，热端基板42上的温度也较高，为了将热端基板42上的热量尽快扩散掉，以提高冷端基板41与热端基板42的热传递效率，参照图7和图8，热端基板42上设置有散热结构49，散热结构49用于扩散热端基板42上的热量。利用散热结构以对热端基板42上的热量驱散，降低热端基板42的温度，以提高制冷单元4的制冷效果。

散热结构49具有多种实现方式，示例的，参照图7和图8，散热结构49包括设置在热端基板42表面上的金属散热片，通过金属散热片对热端基板42上的热量进行吸收，以实现热量的扩散；再示例的，散热结构49包括设置在热端基板42上的风扇，利用风扇驱散热端基板42上的热量，但是，相比如图7和图8所示的散热结构，风扇的运转需要消耗能耗，这样就会整个散热装置的能耗，且风扇相比金属散热片结构复杂，尤其是沿厚度方向上所占用的空间较大，对于目前终端电子设备轻薄化的小型化设计要求相悖离，所以，本申请实施例优选于采用金属散热片作为散热结构。

金属散热片可以是铜片，也可以是铝片，当然，也可以是其他金属材质。金属散热片可以是呈片状的金属片或者微型翅片。

为了进一步提高热端基板42上的热量的扩散效率，参照图7和图8，金属散热片的表面积大于热端基板42的表面积。由于金属散热片的表面积大于热端基板的表面积，即热端基板42传导至金属散热片上的热量可通过较大的散热面积扩散，加快热端基板上的热量的扩散速度，以尽快降低热端基板上的温度，提高制冷单元的制冷效果。在一些实施方式中，金属散热片的表面积至少为热端基板42的表面积的1.5倍，且金属散热片相对于热端基板42对称设置，这样可保障金属散热片上的热量的扩散均匀性。金属散热片与热端基板42的连接方式具有多种，例如，通过粘结层连接、焊接、螺栓、铆接等，在此对金属散热片与热端基板42的连接方式不做限定。通常，热端基板42的材质采用导热不导电的Al₂O₃或AlN陶瓷基板，为了方便拆装，可以优选采用粘结层连接。

本申请实施例采用与水合盐相变材料接触的冷端基板41直接对水合盐相变材料进行制冷，为了保障冷端基板41上的温度，防止外界热量传导至冷端基板41上，以影响对水合盐相变材料的制冷效果，参照图7和图8，冷端基板41上设置有隔热结构47，隔热结构47用于阻止外界热量扩散至冷端基板41上，若未设置隔热结构47，外界温度传导至冷端基板41上，就会减小冷端基板41与水合盐相变材料的温差，进而影响对水合盐相变材料的制冷效果。

隔热结构47可以为隔热材料制成的隔热层，例如，采用石棉层、岩棉层、硅酸盐层等，也可以采用气凝胶毡层或真空板等。为了减少整个制冷单元4的质量，隔热结构47可以优选于真空板。除此之外，隔热结构47也可以为其他结构。

为了进一步提高隔热结构47对冷端基板41的隔热效果，参照图7和图8，隔热结构47包覆在冷端基板41上的除过第一导电电极43的位置处。

当采用隔热结构47对冷端基板41隔热时，就需要设置用于将冷端基板41上的冷量传导至水合盐相变材料的传热结构，通过设置传热结构，以将冷端基板41上的冷量传递至水合盐相变材料内，刺激冷端基板41周边的水合盐相变材料的温度达到水合盐相变材料的凝固点(一般低于熔点温度15℃)，呈液态的水合盐相变材料成核，开始凝固，凝固区不断的扩展以使整个水合盐相变材料凝固，这样通过抑制水合盐相变材料的过冷度，凝固的水合盐相变材料以备下次熔化储热，实现了水合盐相变材料在常温下循环储热放热。

传热结构具有多种情况，在一些实施方式中，参照图7，传热结构包括金属传热件48，金属传热件48的一端与冷端基板41连接，另一端穿过隔热结构47延伸至水合盐相变材料内。采用金属传热件48作为传热结构，结构简单，实施方便，且传热效果较好；在另外一些实施方式中，参照图8，传热结构包括开设在隔热结构47上的传热孔471，传热孔471内填充有水合盐变相材料。该传热结构的结构也较简单，实施也方便，具有很好的可操作性。

当采用如图7所示的金属传热件48作为传热结构时，冷端基板41上的冷量通过金属传热件48导入水合盐相变材料内，与金属传热件48接触的水合盐相变材料为触发点，首先是该触发点成核结晶，随后晶核生长扩展，最终整个熔化的水合盐相变材料凝固。

为了防止冷量在金属传热件48上损耗过多，金属传热件48的长度不应该过长，示例的，金属传热件48的长度尺寸为隔热结构47的厚度的2倍至3倍。

金属传热件48在冷端基板41上的安装位置具有多种情况，例如，金属传热件48可以设置在冷端基板41的中部区域，再例如，金属传热件48可以设置在冷端基板41的端部。但是，为了提高冷端基板41对水合盐相变材料的制冷效果，金属传热件48设置在冷端基板41的中部区域，中部区域的温度相比两端的温度较低，温度更加均匀，这样可提高传导至金属传热件48的冷量，进而提高金属传热件48的制冷效果。

金属传热件48可以是金属丝、也可以是金属片，也可以是金属棒，当然，也可以为其他结构。

当采用如图8所示的传热结构时，由于传热孔471内填塞有水合盐相变材料，即填塞在传热孔471内的水合盐相变材料为触发点，该触发点成核结晶，随后晶核生长扩展，最终整个熔化的水合盐相变材料凝固。

示例的，传热孔471可以开设在冷端基板41的中部区域，再示例的，传热孔471可以设置在冷端基板41的端部，同样，为了提高冷端基板41对水合盐相变材料的制冷效果，传热孔471设置在冷端基板41的中部区域，中部区域的温度相比两端的温度较低，温度更加均匀，这样可提高传导至传热孔471内的水合盐相变材料的冷量，进而提高制冷效果。

在一些实施方式中，水合盐相变材料的相变点温度为35°℃～65°℃，水合盐相变材料的相变点温度为40°℃～58°℃。水合盐相变材料的储能密度大于300J/cc，水合盐相变材料的储能密度大于320J/cc。

在一些实施方式中，水合盐相变材料可以选择CH₃COONa·3H₂O，Na₂S₂O₃·5H₂O-CH₃COONa·3H₂O共晶或Na₂HPO₄·12H₂O，因为该三种水合盐相变材料的平均相变点为37℃～58℃，相比仅有20℃～50℃的蜡质相变材料，该三种水合盐相变材料具有更合适的相变温度，更适于对终端电子产品进行储热。同时，该三种水合盐相变材料作为储热介质，具有较高的焓值，且是蜡质相变材料的相变潜热的2倍至2.5倍，这样可储蓄更多的热量，以保障散热效果。当然，水合盐相变材料也可以选用其他。

参照图3和图4，散热装置还包括：温度检测模块5，温度检测模块5设置在水合盐相变材料32内，且用于检测水合盐相变材料的温度。具体的，当制冷单元4采用如图7和图8所示的热电制冷方式时，通过温度检测模块5实时检测水合盐相变材料32的温度，当检测到水合盐相变材料的温度处于熔点左右时(一般熔点的上下偏差3℃范围内)，制冷单元4通电以对水合盐相变材料进行制冷。

具体实施时，制冷单元4的通电时间为5秒至10秒，当水合盐相变材料出现结晶成核后，就可对制冷单元4断电，利用水合盐相变材料自身特性以使晶核不断生成，进而完成整个水合盐相变材料的凝固。

在一些实施方式中，温度检测模块5可以选用NTC，NTC属于负温度系数热面电阻器，当然，可以选用其他测温元件，在此对具有结构不做限定。

水合盐相变材料的导热系数仅为0.5W/m·K，导热性能较差，为了提高水合盐相变材料的导热性能，水合盐相变材料中填充有导热材料。通过增加导热材料，以提高与导热材料混合后的水合盐相变材料具有较大的导热系数，进而提高导热性能，最终提高散热装置的散热效率。所以，本申请实施例提供的散热装置，通过选用水合盐相变材料作为储热介质、制冷单元对水合盐相变材料的制冷，以及水合盐相变材料中增加导热材料，实现了一种具有高焓值、高导热、可长期重复使用的散热装置，相比现有技术，明显提高散热装置的使用性能。

导热材料可以选用泡沫铜，泡沫铜是一种在铜基体上均匀分布着大量连通的孔洞；导热材料可以选用石墨烯。当然，也可以选用其他导热材料。

为了保障与导热材料混合的水合盐相变材料既具有较高的焓值，也具有较高的导热性能，水合盐相变材料的体积分数大于或等于95％。例如，若采用储能密度为320J/cc，体积分数为95％的水合盐相变材料，填充体积分数为5％的泡沫铜后，混合后的水合盐相变材料的储能密度至少为320J/cc，进而保障了水合盐相变材料的储热能力。

在一些实施方式中，水合盐相变材料在填充导热材料后，会填充在为导热材料制得的骨架中，骨架可以采用孔隙率大于95％的泡沫金属，泡沫金属可以为片状、圆柱状或其他不规则形状的肋条，泡沫金属的材料可以选用铜或者铝等金属材料。

在一些实施方式中，参照图4，散热装置还包括设置在传热单元的一侧的散热盒31，骨架设置在散热盒31内，制冷单元4安装在填充有水合盐相变材料32的骨架上，参照图5，骨架靠近传热单元的一侧通过第一导热结构33与散热盒31连接，散热盒31为导热材料制成。由于在骨架的靠近传热单元的一侧通过第一导热结构33与散热盒31连接，以减小骨架与散热盒之间的接触热阻，提高通过传热单元传导至散热盒上的热量与水合盐相变材料的热交换效率，进而提高整个散热装置的散热效果。散热盒可采用铜或铝等金属材质。其中，散热盒31、骨架和水合盐相变材料组成储热模块3。

第一导热结构33具有多种结构，例如，参照图4，骨架与散热盒之间设置焊接层，焊接层形成第一导热结构33，焊接层不仅保障骨架与散热盒之间的热传递效率，也可以提高骨架与散热盒之间的连接强度；再例如，骨架与散热盒之间设置导热硅脂层。另外，第一导热结构也可以为其他结构。

在一些实施方式中，参照图4，散热盒31与传热单元之间设置有第二导热结构6。通过设置第二导热结构6，以减小散热盒31与传热单元之间的接触热阻，提高传热单元与散热盒的热交换效率，进而提高整个散热装置的散热效果。示例的，散热盒31与传热单元之间设置导热硅脂层或导热垫或导热凝胶等导热界面材料，导热界面材料形成第二导热结构6。采用导热界面材料作为第二导热结构的好处是：相比焊接等固定连接方式，便于快速的拆装散热盒，若需要对散热盒进行拆卸，以对骨架在此填充水合盐相变材料，或者维护制冷单元时，可快速的将散热盒拆下。

当水合盐相变材料选用Na₂S₂O₃·5H₂O-CH₃COONa·3H₂O共晶时，由于Na₂S₂O₃·5H₂O-CH₃COONa·3H₂O共晶具有对材质为铜的散热盒具有腐蚀性，参照图6，为了确保散热盒的使用性能，可以在骨架与散热盒相接触的位置处涂覆抗腐蚀材料，以形成抗腐蚀层34，或者在散热盒的内壁上涂覆抗腐蚀材料，以形成抗腐蚀层，或者在散热盒的内壁和骨架上均涂覆抗腐蚀材料。抗腐蚀材料可以选用镍或者其他材料。

在一些实施方式中，参照图4，传热单元包括均温板21，散热盒31和发热源1均设置在均温板21上，且散热盒31和发热源1设置在均温板21的同侧，或散热盒31和发热源1设置在均温板21的相对的两侧。具体工作原理是：发热源1产生的热量传导至均温板21上，均温板21具有二维的导热面，传递至散热盒31内的热量会通过水合盐相变材料的相变过程以吸收热量，对发热源1起到散热的作用。

若散热盒31和发热源1设置在均温板21的同侧，这样相对应的会减小这个散热装置的厚度尺寸，满足终端电子产品的轻薄化设计需求。

当发热源1所散发的热量较大时，也可以在发热源1上设置热源均温片，即发热源1发出的热量先通过热源均温片扩散，再通过均温板21扩散至散热盒31内的水合盐相变材料。这样可提高散热效果。

在另外一些实施方式中，参照图9、图10和图11，传热单元包括第一热管22，散热装置还包括均温金属板7和第二热管8，以及与发热源1连接的热源均温片9，发热源1和散热盒31设置在均温金属板7的同侧，且热源均温片9设置在均温金属板7内，热源均温片9通过第二热管8与均温金属板7连接，热源均温片9还通过第一热管22与散热盒31连接。具体工作原理是：发热源1产生的热量扩散至热源均温片9上，热源均温片9上的热量分两路进行传导，一路经第二热管8传导至均温金属板7上，通过均温金属板7进行散热，另一路经第一热管22传导至散热盒31，再经散热盒31内的水合盐相变材料的相变过程以吸收热量，对发热源1起到散热的作用。

采用如图9、图10和图11所示的结构，所达到的技术效果为：发热源1和散热盒31在均温金属板7的同侧，且热源均温片9至少部分镶嵌在均温金属板7内或与均温金属板7通过焊接相连，这样也会减小整个散热装置的厚度尺寸，满足轻薄化设计需要，同时，由于均温金属板和第二热管的设计，能够增加散热装置的均温效果，提高降温速度。对于发热量大发热源1，散热装置可通过与发热源1紧密接触的热源均温片9扩散，热源均温片9和发热源1之间可填充散热硅脂；对于发热量小的发热源1，散热装置也可以通过均温金属板7与发热源1直接接触。若发热源1的发热量大于8W以上时，就可采用如图9、图10和图11所示的散热装置，若发热源1的发热量小于5W以下时，就可采用如图4所示的散热装置。

另一方面，本申请实施例还提供一种终端电子设备，该终端电子设备包括：机壳、处理器和散热装置，散热装置为上述实施例提供的散热装置，处理器和散热装置均设置在机壳内，且散热装置用于对处理器进行散热。

处理器所散热的热量是终端电子设备的主要热源，所以，通过散热装置对处理器进行散热，就会有效了降低整个终端电子设备的温度。

由于散热装置采用上述实施例的散热装置，且该散热装置中的储热介质选用水合盐相变材料，且也设置制冷单元对水合盐相变材料进行制冷。这样会提高终端电子设备的散热效果，由于制冷单元的设置，能够抑制水合盐相变材料的过冷现象，以使水合盐相变材料凝固，为下次熔化储热做好准备，进而实现水合盐变相材料在常温下的循环储热放热，所以，本申请实施例提供的终端电子设备既具有高焓值，也能够在常温下可重复、高效的对处理器进行散热。

本申请实施例提供的终端电子设备可以是手机、平板电脑、笔记本电脑、车载电脑或者其他。

在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (21)

1.一种散热装置，所述散热装置用于对终端电子设备的发热源进行散热，其特征在于，包括：

水合盐相变材料，以及与所述水合盐相变材料接触，并对所述水合盐相变材料进行制冷的制冷单元；

传热单元，所述传热单元用于将所述发热源的热量传导至所述水合盐相变材料；

所述制冷单元包括相对布设的冷端基板和热端基板，所述冷端基板上设置有隔热结构，所述隔热结构用于阻止外界热量扩散至所述冷端基板上，所述冷端基板上设置有传热结构，所述传热结构用于将所述冷端基板上的冷量传导至所述水合盐相变材料。

2.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述冷端基板和所述热端基板之间具有多组并列布设的半导体热电偶对，所述半导体热电偶对的两端均通过导电电极设置在相对应的所述冷端基板和所述热端基板上，所述冷端基板和所述热端基板均与所述水合盐相变材料接触。

3.根据权利要求2所述的散热装置，其特征在于，所述传热单元包括用于将所述发热源的热量导入的导入端和用于将导入的热量传导至所述水合盐相变材料的导出端，所述热端基板靠近所述导出端，所述冷端基板远离所述导出端。

4.根据权利要求2所述的散热装置，其特征在于，所述热端基板上设置有散热结构，所述散热结构用于扩散所述热端基板上的热量。

5.根据权利要求3所述的散热装置，其特征在于，所述热端基板上设置有散热结构，所述散热结构用于扩散所述热端基板上的热量。

6.根据权利要求4所述的散热装置，其特征在于，所述散热结构包括设置在所述热端基板表面上的金属散热片，且所述金属散热片的表面积大于所述热端基板的表面积。

7.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述传热结构包括金属传热件，所述金属传热件的一端与所述冷端基板连接，另一端穿过所述隔热结构延伸至所述水合盐相变材料内。

8.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述传热结构包括开设在所述隔热结构上的传热孔，所述传热孔内填充有所述水合盐相变材料。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的散热装置，其特征在于，所述散热装置还包括设置在所述传热单元的一侧的散热盒和设置在所述散热盒内的骨架，所述水合盐相变材料填充在所述骨架上，所述制冷单元安装在填充有所述水合盐相变材料的所述骨架上，所述骨架靠近所述传热单元的一侧通过第一导热结构与所述散热盒连接，所述散热盒和所述骨架均为导热材料制成。

10.根据权利要求9所述的散热装置，其特征在于，所述第一导热结构包括焊接层。

11.根据权利要求10所述的散热装置，其特征在于，所述散热盒与所述传热单元之间设置有第二导热结构。

12.根据权利要求11所述的散热装置，其特征在于，所述第二导热结构包括导热硅脂层。

13.根据权利要求9所述的散热装置，其特征在于，所述传热单元包括均温板，所述散热盒和所述发热源均设置在所述均温板上，且所述散热盒和所述发热源设置在所述均温板的同侧，或所述散热盒和所述发热源设置在所述均温板的相对的两侧。

14.根据权利要求9所述的散热装置，其特征在于，所述传热单元包括第一热管，所述散热装置还包括均温金属板、第二热管和与所述发热源连接的热源均温片，所述发热源和所述散热盒设置在所述均温金属板的同侧，且所述热源均温片设置在所述均温金属板上，所述热源均温片通过所述第二热管与所述均温金属板连接，所述热源均温片还通过所述第一热管与所述散热盒连接。

15.根据权利要求14所述的散热装置，其特征在于，所述热源均温片的至少部分镶嵌在所述均温金属板内。

16.根据权利要求1或15所述的散热装置，其特征在于，所述水合盐相变材料中填充有导热材料。

17.根据权利要求16所述的散热装置，其特征在于，所述水合盐相变材料的体积分数大于或等于90％。

18.根据权利要求1或17所述的散热装置，其特征在于，所述散热装置还包括：温度检测模块，所述温度检测模块设置在所述水合盐相变材料内，且用于检测所述水合盐相变材料的温度。

19.根据权利要求18所述的散热装置，其特征在于，所述水合盐相变材料的相变点温度为35℃～65℃。

20.根据权利要求1或19所述的散热装置，其特征在于，所述水合盐相变材料的储能密度大于300J/cc。

21.一种终端电子设备，其特征在于，包括：

机壳；

处理器；

散热装置，所述处理器和所述散热装置均设置在所述机壳内，且所述散热装置用于对所述处理器进行散热，所述散热装置为权利要求1-20中任一项所述的散热装置。

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