CN112672605B - 一种基于tec制冷的风冷板 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于TEC制冷的风冷板，TEC制冷片嵌入于风冷板散热翅片中，其通过压块与风冷板散热翅片固定。TEC制冷片冷端与发热元器件表面接触为其降温，热端与散热翅片接触，将热量传导至高温环境中，为加强热端散热效果，制冷片热端与冷板散热翅片之间增加热管，强化TEC制冷片热端与冷板散热翅片之间的传热。同时为防止冷端与热端之间热流短路，风冷板基板与散热翅片之间增加隔热垫片，压块与散热翅片之间增加隔热压块。
Description
技术领域
本发明属于适用于电子设备热设计技术，具体涉及一种基于TEC制冷的风冷板。
背景技术
强迫风冷正广泛应用于各类电子设备降温冷却，风冷板作为电子设备常用的散热热沉，其承担着电子设备安装载体及风冷散热的功能。但常规风冷冷板具有一定的局限性，其无法将电子设备温度降低至低于环境温度。而目前越来越多的电子设备特别是军用电子设备高温环境工作需求越来越多，电子设备中一些热耗高、热流密度大的器件采用常规风冷冷板已无法满足其散热需求。而采用压缩机制冷的方式，需要额外增加大量设备，导致整机尺寸大、重量大，无法满足电子设备小型化要求。
TEC制冷又称为热电制冷，该制冷方式结构简单，集成度高，排布灵活；***无运动部件，可靠性高，噪声小；整机启动快，控制灵活，可正向制冷，反向加热，同时满足电子设备高低温使用要求。因此，将热电制冷应用于风冷冷板中，既可满足电子设备高温环境下的散热需求，特别是一些热耗高、热流密度大的元器件，同时又可满足电子设备小型化设计要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于TEC制冷的风冷板，针对高温环境下高热耗、高热流密度的电子设备散热需求，结合TEC制冷的特点，设计一种既可满足电子设备高温环境散热需求，又能满足小型化设计的风冷冷板。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于TEC制冷的风冷板，在散热翅片和风冷板基板之间设置相变均温层和若干TEC制冷组件，为与贴装的发热元件进行散热，所述风冷板基板用于为发热元件和TEC制冷组件提供安装固定空间；TEC制冷组件嵌于散热翅片底面。
所述TEC制冷组件包括压块、隔热压块、TEC制冷片，TEC制冷片通过压块固定于散热翅片底面，并保证TEC制冷片的热端与散热翅片紧贴，散热翅片底面与压块之间设有环状的隔热压块，用于防止散热翅片与压块之间热流短路，发热元件位于压块下方。
所述相变均温层采用热管，热管嵌入散热翅片，且靠近散热翅片底面，且位于TEC制冷片的热端上方。
进一步地，热管采用导热胶粘接、回流焊或压接的方式嵌入散热翅片，从而强化TEC制冷片热端与散热翅片之间的传热，增强TEC制冷片热端散热效果。
进一步地，压块既具有固定TEC制冷片的功能，又具有将发热元件热量传递至TEC制冷片冷端的功能；为降低热阻，压块与发热元件之间还设有导热衬垫。
进一步地，所述压块的材料选择具有高导热率的材料。
进一步地，隔热压块采用低导热率材料。
进一步地，所述相变均温层采用VC腔，即相变均温层外壳上直接加工散热翅片，进一步增强TEC制冷片热端与散热翅片之间的传热效果。
进一步地，散热翅片与风冷板基板之间设有隔热垫，防止散热翅片与风冷板基板之间热流短路。
本发明与现有技术相比，其显著优点在于：
（1）采用TEC制冷，满足了电子设备高温环境下散热需求。
（2）利用相变传热，增强了制冷片热端散热效果。
（3）利用隔热片将压块、风冷板基板和散热翅片隔离，防止热流短路。
附图说明
图1为本发明基于TEC制冷的风冷板结构布局图一。
图2为图1的局部放大图。
图3为本发明基于TEC制冷的风冷板结构布局图二。
图4为图2的局部放大图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
实施例1：结合图1和图2，本发明的一种基于TEC制冷的风冷板包括散热翅片1、风冷板基板2、发热元件3、压块4、隔热压块5、热管6（或VC腔相变均温层10）、TEC制冷片7、隔热垫8和导热衬垫9。其中TEC制冷片7嵌于风冷板散热翅片1中，其通过压块4与风冷板散热翅片1固定。TEC制冷片7冷端与发热元件3表面接触为其降温，热端与散热翅片1接触，将热量传导至高温环境中。为加强热端散热效果，TEC制冷片7热端与冷板散热翅片1之间增加热管6，形成相变均温层，从而强化TEC制冷片7热端与冷板散热翅片1之间的传热。同时为防止冷端与热端之间热流短路，风冷板基板2与散热翅片1之间增加隔热垫8，压块4与散热翅片1之间增加隔热压块4。该风冷板具备结构简单，集成度高，排布灵活，在整机结构小型化设计的前提下可满足电子元器件的散热需求，特别是高温环境下可有效控制元器件工作温度。同时结合相变传热技术，在制冷片热端与散热翅片之间增加一层相变均温层，增强制冷片热端与散热翅片之间的传热效果，可以防止制冷片热端热量过于集中，解决了散热不均匀的问题，提高了整机散热效果。
实施例2：结合图3和图4，在实施例1基础上，将风冷散热翅片1内嵌热管6的结构形式更改为VC腔均热板顶部加工散热翅片，从而强化TEC制冷片7热端与散热翅片1之间的传热，增强TEC制冷片热端散热效果。该风冷板结构简单，集成度高，排布灵活，在整机结构小型化设计的前提下可满足电子元器件的散热需求，特别是高温环境下可有效控制元器件工作温度。同时结合相变传热技术，在制冷片7热端与散热翅片1之间增加一层相变均温层，增强TEC制冷片7热端与散热翅片1之间的传热效果，可以防止TEC制冷片7热端热量过于集中，解决了散热不均匀的问题，提高了整机散热效果。
压块4的材料选择具有高导热率的材料，例如紫铜、6063铝合金等。
隔热压块5采用低导热率材料，例如聚四氟乙烯、环氧树脂等。
Claims (5)
1.一种基于TEC制冷的风冷板，其特征在于：在散热翅片（1）和风冷板基板（2）之间设置相变均温层（10）和若干TEC制冷组件，所述风冷板基板（2）用于为发热元件（3）和TEC制冷组件提供安装固定空间；TEC制冷组件嵌于散热翅片（1）底面；
所述TEC制冷组件包括压块（4）、隔热压块（5）、TEC制冷片（7），TEC制冷片（7）通过压块（4）固定于散热翅片（1）底面，并保证TEC制冷片（7）的热端与散热翅片（1）紧贴，散热翅片（1）底面与压块（4）之间设有环状的隔热压块（5），用于防止散热翅片（1）与压块（4）之间热流短路，发热元件（3）位于压块（4）下方；
所述相变均温层（10）采用热管（6），热管（6）嵌入散热翅片（1），且靠近散热翅片（1）底面，且位于TEC制冷片（7）的热端上方；
热管（6）采用导热胶粘接、回流焊或压接的方式嵌入散热翅片（1），从而强化TEC制冷片（7）热端与散热翅片（1）之间的传热，增强TEC制冷片（7）热端散热效果；
压块（4）既具有固定TEC制冷片的功能，又具有将发热元件（3）热量传递至TEC制冷片（7）冷端的功能；为降低热阻，压块（4）与发热元件（3）之间还设有导热衬垫（9）。
2.根据权利要求1所述的基于TEC制冷的风冷板，其特征在于：所述压块（4）的材料选择具有高导热率的材料。
3.根据权利要求1所述的基于TEC制冷的风冷板，其特征在于：隔热压块（5）采用低导热率材料。
4.根据权利要求1所述的基于TEC制冷的风冷板，其特征在于：所述相变均温层（10）采用VC腔，即相变均温层（10）外壳上直接加工散热翅片（1），进一步增强TEC制冷片（7）热端与散热翅片（1）之间的传热效果。
5.根据权利要求1所述的基于TEC制冷的风冷板，其特征在于：散热翅片（1）与风冷板基板（2）之间设有隔热垫（8），防止散热翅片（1）与风冷板基板（2）之间热流短路。
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