CN114430647A - 铲齿相变散热器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铲齿相变散热器，包括散热基座、铲齿散热单元以及散热盖板；散热基座内设有冷媒腔室；散热基座的第一表面上设有发热区域，铲齿散热单元设置在散热基座的第二表面上，散热盖板设置在铲齿散热单元上；铲齿散热单元包括至少一扁平管、设置在扁平管至少一表面上的多个铲齿；扁平管垂直连接在散热基座和散热盖板之间并与冷媒腔室相连通；扁平管内设有多个隔板，将扁平管的内部通道分成多个流道；散热盖板设有导流槽，扁平管内的流道通过导流槽相连通。本发明的铲齿相变散热器，通过将扁平管内分隔为多个流道的设置，结合散热盖板上导流槽将各流道相连通，实现冷凝的自循环，提高散热器的散热效果及散热效率。

Description

铲齿相变散热器

技术领域

本发明涉及散热技术领域，尤其涉及一种铲齿相变散热器。

背景技术

随着芯片技术的飞速发展，高集成高精度高频率的芯片相序问世，随着芯片性能的提升而为之带来的是更高的发热量。为保证CPU在适应的温度区间正常运算，而在其外部对其进行强制降温保证元器件不致过热失效，目前市场上存在的各式风冷、水冷式散热器均难以满足结构轻巧且高效散热的客户需求。

为满足需求，市场上出现了相变散热器，利用相变工质的受热汽化以及冷凝液化带走热量。而现有的相变散热器，主要以竖管连接在底座上，底座内的相变工质汽化后向上流至竖管内，再传热至竖管外部的翅片，以此带走热量，汽化后的相变工质再冷凝液化从竖管向下回流。上述的相变散热器，相变工质的汽化和液化均在竖管一个流道内流动，散热效果不佳。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种实现冷媒自循环的铲齿相变散热器。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种铲齿相变散热器，包括具有相对的第一表面和第二表面的散热基座、铲齿散热单元以及散热盖板；

所述散热基座内设有冷媒腔室；所述散热基座的第一表面上设有用于与发热器件贴合的发热区域，所述铲齿散热单元设置在所述散热基座的第二表面上，所述散热盖板设置在所述铲齿散热单元上；

所述铲齿散热单元包括至少一扁平管、设置在所述扁平管至少一表面上的多个铲齿；所述扁平管垂直连接在所述散热基座和散热盖板之间并与所述冷媒腔室相连通；所述扁平管内设有多个隔板，所述隔板将所述扁平管的内部通道分成多个流道；所述散热盖板朝向所述散热基座的表面设有与所述扁平管的管口相配合的导流槽，所述扁平管内的流道通过所述导流槽相连通。

优选地，在所述扁平管内，正对在所述发热区域上方的流道形成冷媒受热向上流动的传热流道，位于所述传热流道两侧的其他所述流道形成冷媒冷凝向下流动的回流流道；所述传热流道、导流槽、回流流道和冷媒腔室依次相连通，形成冷媒散热循环回路。

优选地，所述散热盖板朝向所述散热基座的表面设有与所述扁平管的管端相适配的限位槽，并且所述限位槽位于所述导流槽的***；所述扁平管朝向所述散热盖板的管端配合在所述限位槽内。

优选地，所述散热基座的第二表面对应所述扁平管设有通孔，所述通孔连通所述扁平管的流道和冷媒腔室。

优选地，所述铲齿相变散热器还包括多个相间隔平行设置在所述冷媒腔室内的支撑鳍片，每一所述支撑鳍片的上下两端分别抵接所述冷媒腔室的顶面和底面；

所述支撑鳍片上对应所述通孔的位置设有缺口。

优选地，在所述支撑鳍片的长度方向，所述支撑鳍片的相对两端与对应的所述冷媒腔室的内壁之间留有间隔。

优选地，所述铲齿散热单元包括至少三个所述扁平管；其中两个所述扁平管的一表面设有所述铲齿，形成第一铲齿管；其余的所述扁平管的相对两侧分别设有所述铲齿，形成第二铲齿管；

两个所述第一铲齿管在所述散热基座的第一表面上以所述铲齿相向并间隔设置，所述第二铲齿管间隔排布在两个所述第一铲齿管之间。

优选地，所述散热基座包括底座以及底盖；所述底座上设有容置槽，所述底盖配合并连接在所述底座上，将所述容置槽封闭形成所述冷媒腔室；

所述底座背向所述底盖的表面形成所述散热基座的第一表面，所述底盖背向所述底座的表面形成所述散热基座的第二表面。

优选地，所述铲齿相变散热器还包括用于对所述冷媒腔室抽真空以及供冷媒进出所述冷媒腔室的注入管；所述注入管设置在所述散热基座上并连通所述冷媒腔室。

优选地，所述散热基座内设有与所述冷媒腔室连通的卡槽，所述卡槽内设有与其凹凸配合的卡接头，所述卡接头内设有贯穿卡接头相对两侧的通道孔，所述注入管的一端插接在所述通道孔内，另一端向远离所述散热基座的方向延伸。

本发明的铲齿相变散热器，通过将扁平管内分隔为多个流道的设置，实现冷媒蒸发和冷凝液化在不同流道内流动，结合散热盖板上导流槽将各流道相连通，以利用各流道间压力差加快冷凝后的液态冷媒回流至散热基座内，实现冷凝的自循环，提高散热器的散热效果及散热效率。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明一实施例的铲齿相变散热器的立体结构示意图；

图2是本发明一实施例的铲齿相变散热器的俯视图；

图3是图2中沿AA线的剖面结构示意图；

图4是图2中沿BB线的剖面结构示意图；

图5是本发明一实施例的铲齿相变散热器中散热基座的结构示意图；

图6是图5所示散热基座的分解结构示意图；

图7是本发明一实施例的铲齿相变散热器中第一铲齿管的结构示意图；

图8是本发明一实施例的铲齿相变散热器中第二铲齿管的结构示意图；

图9是本发明一实施例的铲齿相变散热器中散热盖板的结构示意图；

图10是本发明一实施例的铲齿相变散热器中支撑鳍片的结构示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1-4所示，本发明一实施例的铲齿相变散热器，包括散热基座10、铲齿散热单元20以及散热盖板30，散热基座10和散热盖板30相对间隔设置，铲齿散热单元20连接在散热基座10和散热盖板30之间。散热基座10与发热器件贴合，发热器件产生的热量传递至散热基座10，最后通过铲齿散热单元20散至外部环境中。

其中，散热基座10具有相对的第一表面和第二表面。第一表面上设有用于与发热器件贴合的发热区域，发热区域优选位于第一表面的中部位置上。铲齿散热单元20设置在散热基座10的第二表面上，散热盖板30设置在铲齿散热单元20上。

散热基座10内设有冷媒腔室100，用于容纳冷媒；通过冷媒的吸热蒸发汽化以及冷凝液化将发热区域的热量传递至在铲齿散热单元20。结合第一表面上的发热区域，冷媒主要在位于发热区域上方的腔室部分内受热蒸发，在冷却降温后冷凝液化从发热区域外侧的腔室部分回流至冷媒腔室100内。

铲齿散热单元20包括至少一扁平管21、设置在扁平管21至少一表面上的多个铲齿22。扁平管21以其相对的两个管端分别朝向散热基座10和散热盖板30，垂直连接在散热基座10和散热盖板30之间。扁平管21内设有多个隔板211，隔板211将扁平管21的内部通道分成多个流道210，多个流道210分别用于冷媒向上流动和冷媒向下流动。每一流道210的延伸方向与扁平管21的内部通道延伸方向相同，均是垂直在散热基座10和散热盖板30之间。

在散热基座10上，扁平管21以其位于下端的管端连接在第二表面上，通过该管端上的管口与散热基座10内的冷媒腔室100相连通，对应每一流道也均与冷媒腔室100相连通。扁平管21以其位于上端的管端连接散热盖板30，对此，散热盖板30朝向散热基座10的表面设有与扁平管21的管口相配合的导流槽31，导流槽31处于扁平管21的上方并与扁平管21内的每一流道210相连通，扁平管21内的流道210也通过该导流槽31相连通。

在扁平管21内，正对在发热区域上方的流道210形成冷媒受热向上流动的传热流道，位于传热流道两侧的其他流道210形成冷媒冷凝向下流动的回流流道；冷媒流动方向如图3中箭头所示。传热流道、导流槽31、回流流道和冷媒腔室100依次相连通，形成冷媒自循环回路。

导流槽31在传热流道和回流流道之间的连通设置，能够利用各流道间压力差加快冷凝后的液态冷媒回流至散热基座10内；导流槽31的设置也大大增加了冷媒冷凝的散热面积，增加散热器整体散热性能。

具体地，在本实施例中，结合图3、图5及图6所示，散热基座10包括底座11以及底盖12；底座11上设有容置槽110，底盖12配合并连接在底座11上，将容置槽110封闭形成冷媒腔室100。底座11背向底盖12的表面形成散热基座10的第一表面，底盖12背向底座11的表面形成散热基座10的第二表面。

进一步地，在图6所示的散热基座10，容置槽110位于底座11的中部位置，使得底座11的相对两端留出一定宽度的边缘部，边缘部上进一步可设置安装孔111，用于将散热底座10进行安装固定。底盖12对应底座11设置，可以吻合在底座11上方。底盖12边缘部也对应设有连接孔121，与安装孔一一对应连通。

此外，对应扁平管21，散热基座10的第一表面设有通孔120，通孔120连通扁平管21的流道210和冷媒腔室100。结合散热基座10包括底座11和底盖12，通孔120主要设置在底盖12上，贯穿底盖12连通底座11内的容置槽110。

通孔120的数量与扁平管21的数量对应设置，并且每一通孔120的长度及宽度等也对应扁平管21的管口设置。在扁平管21以一管端连接在散热基座10的第一表面上后，通孔120与该管端的管口对接且相连通，从而连通扁平管21和冷媒腔室100。

铲齿散热单元20中，扁平管21与其上的铲齿22通过铝材一体制成，减少热阻。

在一优选实施方式中，铲齿散热单元20包括至少三个扁平管21。其中，两个扁平管21的一表面设有铲齿22，形成第一铲齿管，如图7所示；其余的扁平管21的相对两侧分别设有铲齿22，形成第二铲齿管，如图8所示。

结合图1及图7、图8，两个第一铲齿管在散热基座10的第一表面上以铲齿22相向并间隔设置，起到散热的同时还可形成铲齿散热单元20的侧壁；第二铲齿管间隔排布在两个第一铲齿管之间。

如图7所示，在第一铲齿管中，多个铲齿22沿着扁平管21的一表面在其高度上间隔排布。扁平管21内的多个隔板211沿着管口的长度方向间隔排布，在扁平管21内分隔出多个流道210；每一流道210均沿着扁平管21的高度方向延伸，流通至每一流道210内冷媒均可通过传热将热量传导至每一铲齿22。

如图8所示，在第二铲齿管中，扁平管21的相对两个表面分别设有多个铲齿22。在每一表面上，多个铲齿22沿着扁平管21的表面在其高度上间隔排布。扁平管21内的多个隔板211沿着管口的长度方向间隔排布，在扁平管21内分隔出多个流道210；每一流道210均沿着扁平管21的高度方向延伸，流通至每一流道210内冷媒均可通过传热将热量传导至每一表面上的每一铲齿22。

另外，在具有多个扁平管21的铲齿散热单元20中，根据实际需要，不同扁平管21上的铲齿22数量、设置角度等可相同设置，也可不同设置。例如，相邻的两个扁平管21上的铲齿22可以一一对应且相平行，也可以一一错开设置。铲齿22可以与所在扁平管21的表面相垂直，或者与扁平管21的表面之间形成锐角或钝角的夹角。铲齿22可以但不限于平面状齿片或波浪形齿片。

结合图1、图2及图9，散热盖板30主要配合在铲齿散热单元20的上方，与铲齿散热单元20、散热基座10形成一个整体散热器。散热盖板30的外周形状及尺寸主要根据铲齿散热单元20设置，以满足铲齿散热单元20的封顶即可，无需根据散热基座10设置，从而可减小整个散热器的体积，方便安装使用。

散热盖板20上的导流槽31的数量与扁平管21的数量对应设置，并且每一导流槽31的长度及宽度等也对应扁平管21的管口设置。在扁平管21以一管端连接散热盖板20后，导流槽31与该管端的管口对接且相连通。导流槽31与扁平管21的每一流道210均连通，因此也使得流道210之间通过该导流槽31实现相互连通。

为了定位连接扁平管21，散热盖板30朝向散热基座10的表面设有与扁平管21的管端相适配的限位槽32，限位槽32的数量与扁平管21的数量对应设置。并且，限位槽32位于导流槽31的***，扁平管21朝向散热盖板30的管端配合在限位槽32内的同时，导流槽31于限位槽32的内圈对应在扁平管21的上方并与其连通。

扁平管21与散热盖板20配合连接时，每一扁平管21以管端插进限位槽32内，管端上的端面抵接在限位槽32的底面上，再通过钎焊实现两者的固定连接。

进一步地，如图3、4、6所示，本发明的铲齿相变散热器还包括多个相间隔平行设置在冷媒腔室100内的支撑鳍片40，每一支撑鳍片40的上下两端分别抵接冷媒腔室100的顶面和底面，起到支撑的作用，提高散热基座10的结构强度。

为了确保冷媒在冷媒腔室100内的流通，在支撑鳍片40的长度方向上，支撑鳍片40的相对两端与对应的冷媒腔室100的内壁之间留有间隔101。

支撑鳍片40以平行扁平管21的长度方向设置在散热基座10内；或者，支撑鳍片40以与扁平管21的长度方向相垂直的方向设置在散热基座10内。

在图3、图4及图6所示实施例中，支撑鳍片40以平行扁平管21的长度方向设置在散热基座10内，因此每一支撑鳍片40均横设在多个通孔120的下方。为了避免将通孔120所对应连通的空间进行分隔，支撑鳍片40上对应通孔120的位置设有缺口41，如图10所示。

支撑鳍片40上可设有毛细结构层，增加冷媒的接触面积。

又如图3、图5及图6所示，本发明的铲齿相变散热器还包括注入管50，注入管50设置在散热基座10上并连通冷媒腔室100，用于对冷媒腔室100抽真空以及供冷媒进出冷媒腔室100。

注入管50的设置形式多样，具体可根据实际需要决定。

如图5及图6所示，在一种选择性实施方式中，散热基座10内设有与冷媒腔室100连通的卡槽112，卡槽112内设有与其凹凸配合的卡接头113，卡接头113内设有贯穿卡接头113相对两侧的通道孔，注入管50的一端插接在通道孔内，另一端向远离散热基座10的方向延伸。注入管50整体可以是直管形，或者是L形。

为了避免注入管50向散热基座10外延伸而增加整个散热器所占的侧部空间，散热基座10上可设有让位槽连通卡槽112，注入管50置于让位槽内，以一端插接在卡接头113的通道孔内，另一端在让位槽内弯折后向上延伸，整个不凸出散热基座10的侧面，并且使得注入管50的管口朝上，冷媒不会在重力作用下流出。

本发明的铲齿相变散热器中，散热基座10、铲齿散热单元20、散热盖板30和支撑鳍片40等采用铝材制成。铲齿散热单元20通过钎焊分别与散热基座10和散热盖板30连接，支撑鳍片40通过钎焊固定在散热基座10内。

本发明的铲齿相变散热器使用时，先通过注入管50对冷媒腔室100进行抽真空，然后注入冷媒，冷媒的注入量为冷媒腔室100容积的40％-60％。

将散热基座10第一表面上的发热区域与发热器件(如发热芯片)贴合，再通过紧固件等将散热基座10安装在发热器件所在平面上。发热器件工作过程中产生的热量依次传导至发热区域、冷媒。利用冷媒的蒸发潜热在较低温度时即可沸腾蒸发，进入扁平管21内的传热流道，再通过扁平管21上的铲齿22与外部进行热量交换实现均温。蒸发上升的冷媒向上流至导流槽31内，因流道之间的压力差向回流流道方向流动，降温后的冷媒再次冷凝成为液体，在压力差和重力作用下，通过回流流道向下流至散热基座10的冷媒腔室100内；传导至扁平管21上的热量再通过其上的铲齿22散发至外部环境中。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种铲齿相变散热器，其特征在于，包括具有相对的第一表面和第二表面的散热基座、铲齿散热单元以及散热盖板；

所述散热基座内设有冷媒腔室；所述散热基座的第一表面上设有用于与发热器件贴合的发热区域，所述铲齿散热单元设置在所述散热基座的第二表面上，所述散热盖板设置在所述铲齿散热单元上；

所述铲齿散热单元包括至少一扁平管、设置在所述扁平管至少一表面上的多个铲齿；所述扁平管垂直连接在所述散热基座和散热盖板之间并与所述冷媒腔室相连通；所述扁平管内设有多个隔板，所述隔板将所述扁平管的内部通道分成多个流道；所述散热盖板朝向所述散热基座的表面设有与所述扁平管的管口相配合的导流槽，所述扁平管内的流道通过所述导流槽相连通。

2.根据权利要求1所述的铲齿相变散热器，其特征在于，在所述扁平管内，正对在所述发热区域上方的流道形成冷媒受热向上流动的传热流道，位于所述传热流道两侧的其他所述流道形成冷媒冷凝向下流动的回流流道；所述传热流道、导流槽、回流流道和冷媒腔室依次相连通，形成冷媒散热循环回路。

3.根据权利要求1所述的铲齿相变散热器，其特征在于，所述散热盖板朝向所述散热基座的表面设有与所述扁平管的管端相适配的限位槽，并且所述限位槽位于所述导流槽的***；所述扁平管朝向所述散热盖板的管端配合在所述限位槽内。

4.根据权利要求1所述的铲齿相变散热器，其特征在于，所述散热基座的第二表面对应所述扁平管设有通孔，所述通孔连通所述扁平管的流道和冷媒腔室。

5.根据权利要求4所述的铲齿相变散热器，其特征在于，所述铲齿相变散热器还包括多个相间隔平行设置在所述冷媒腔室内的支撑鳍片，每一所述支撑鳍片的上下两端分别抵接所述冷媒腔室的顶面和底面；

所述支撑鳍片上对应所述通孔的位置设有缺口。

6.根据权利要求5所述的铲齿相变散热器，其特征在于，在所述支撑鳍片的长度方向，所述支撑鳍片的相对两端与对应的所述冷媒腔室的内壁之间留有间隔。

7.根据权利要求1所述的铲齿相变散热器，其特征在于，所述铲齿散热单元包括至少三个所述扁平管；其中两个所述扁平管的一表面设有所述铲齿，形成第一铲齿管；其余的所述扁平管的相对两侧分别设有所述铲齿，形成第二铲齿管；

两个所述第一铲齿管在所述散热基座的第一表面上以所述铲齿相向并间隔设置，所述第二铲齿管间隔排布在两个所述第一铲齿管之间。

8.根据权利要求1所述的铲齿相变散热器，其特征在于，所述散热基座包括底座以及底盖；所述底座上设有容置槽，所述底盖配合并连接在所述底座上，将所述容置槽封闭形成所述冷媒腔室；

所述底座背向所述底盖的表面形成所述散热基座的第一表面，所述底盖背向所述底座的表面形成所述散热基座的第二表面。

9.根据权利要求1-8任一项所述的铲齿相变散热器，其特征在于，所述铲齿相变散热器还包括用于对所述冷媒腔室抽真空以及供冷媒进出所述冷媒腔室的注入管；所述注入管设置在所述散热基座上并连通所述冷媒腔室。

10.根据权利要求9所述的铲齿相变散热器，其特征在于，所述散热基座内设有与所述冷媒腔室连通的卡槽，所述卡槽内设有与其凹凸配合的卡接头，所述卡接头内设有贯穿卡接头相对两侧的通道孔，所述注入管的一端插接在所述通道孔内，另一端向远离所述散热基座的方向延伸。

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