本公開(kāi)涉及一種散熱裝置，尤其涉及一種采用液態(tài)金屬的散熱裝置。

背景技術(shù)：

在電子設(shè)備系統(tǒng)中，通常發(fā)熱量較大的只有少數(shù)幾個(gè)芯片，其溫度最高，而其他大部分空間的溫度都很低。若將熱源處的熱量擴(kuò)展到更大的面積，就可有效地降低熱源溫度，提高系統(tǒng)散熱性能。熱管和均溫板技術(shù)就是基于以上的原理來(lái)提高散熱系統(tǒng)性能。

但是熱管和均溫板產(chǎn)品的原理都是基于真空腔體內(nèi)傳導(dǎo)液的氣液相變傳熱，其傳熱量受控于腔體空間、灌液量等因素，一旦熱源的發(fā)熱量大于產(chǎn)品的最大傳熱量，則會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品失效，熱源溫度迅速上升，嚴(yán)重時(shí)可能造成系統(tǒng)癱瘓、期間損壞。

為此，人們提出了一種整體式液態(tài)金屬傳熱板，由于液態(tài)金屬優(yōu)秀的物理性質(zhì)和高對(duì)流換熱系數(shù)，通過(guò)封閉的流體回路，將熱源處產(chǎn)生的熱量帶到整個(gè)傳熱板，從而提高系統(tǒng)散熱性能。這種種整體式液態(tài)金屬傳熱板，由于采用液態(tài)金屬循環(huán)傳熱技術(shù)，沒(méi)有明顯的最大傳熱量的限制，特別適合局部熱流密度高的散熱系統(tǒng)，大大提高了系統(tǒng)的傳熱性能和系統(tǒng)可靠性。但是，這種傳熱板由于液態(tài)金屬在回路中流動(dòng)的過(guò)程與熱源接觸時(shí)間短，因此，在流過(guò)熱源時(shí)帶走的熱量存在不足的問(wèn)題。此外，由于通常電子設(shè)備中的回路的尺寸受到限制，因此，回路與熱源的接觸面積也不足。尤其是在特定情況下，熱源會(huì)由于突發(fā)原因而發(fā)熱量劇增時(shí)，管路內(nèi)液態(tài)金屬的流動(dòng)可能不足以將熱源的溫度控制在極限溫度以下。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本公開(kāi)提出了一種利用液態(tài)金屬進(jìn)行散熱的散熱裝置，所述散熱裝置包括：散熱板和電磁泵，所述散熱板內(nèi)形成有至少一個(gè)用于安裝電磁泵的容納腔和至少一條穿過(guò)所述電磁泵并經(jīng)過(guò)至少一個(gè)熱源的封閉的液態(tài)金屬流道，其特征在于所述液態(tài)金屬流道的與熱源對(duì)應(yīng)的部分由多個(gè)并行的小流道構(gòu)成。

根據(jù)本公開(kāi)液態(tài)金屬散熱器，所述散熱板上在所述熱源對(duì)應(yīng)的部分還形成有相變儲(chǔ)能材料的容納腔。

根據(jù)本公開(kāi)液態(tài)金屬散熱器，所述相變儲(chǔ)能材料的熔點(diǎn)不高于熱源的最高規(guī)定溫度。

根據(jù)本公開(kāi)液態(tài)金屬散熱器，所述液態(tài)金屬流道的與熱源對(duì)應(yīng)的部分的流道的寬度大于所述液態(tài)金屬流道的其部分的寬度。

根據(jù)本公開(kāi)液態(tài)金屬散熱器，所述液態(tài)金屬流道通過(guò)散熱板一體鑄造形成在散熱板內(nèi)。

根據(jù)本公開(kāi)液態(tài)金屬散熱器，所述散熱板由第一塊板和第二塊板密封合并構(gòu)成，其中所述液態(tài)金屬流道形成于第一塊板的其中一面，第二塊板蓋裝在第一塊板的具有所述液態(tài)金屬流道的一面。

根據(jù)本公開(kāi)液態(tài)金屬散熱器，所述容納有相變儲(chǔ)能材料的容納腔形成于第二塊板中。

根據(jù)本公開(kāi)液態(tài)金屬散熱器，所述小流道通過(guò)在所述液態(tài)金屬流道中設(shè)置多個(gè)分割該流道的傳熱翅片而形成。

根據(jù)本公開(kāi)液態(tài)金屬散熱器，所述容納有相變儲(chǔ)能材料的容納腔由多個(gè)形成陣列的微小容納腔組成。

根據(jù)本公開(kāi)液態(tài)金屬散熱器，所述至少一個(gè)液態(tài)金屬流道包括兩條以上的液態(tài)金屬流道。

根據(jù)本公開(kāi)液態(tài)金屬散熱器，所述兩條以上的液態(tài)金屬流道彼此并聯(lián)穿過(guò)所述電磁泵。

根據(jù)本公開(kāi)液態(tài)金屬散熱器，所述兩條以上的液態(tài)金屬流道各自穿過(guò)該流道所屬的電磁泵。

根據(jù)本公開(kāi)液態(tài)金屬散熱器，所述散熱板與熱源相背的一面上的散熱翅片通過(guò)在該面上直接刨鏟直立形成。

附圖說(shuō)明

此處的附圖被并入說(shuō)明書(shū)中并構(gòu)成本說(shuō)明書(shū)的一部分，示出了符合本公開(kāi)的實(shí)施例，并與說(shuō)明書(shū)一起用于解釋本公開(kāi)的原理。

圖1所示為根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例的液態(tài)金屬散熱器的分解示意圖。

圖2所示為根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例的液態(tài)金屬散熱器的散熱板的相對(duì)面的示意圖。

圖3所示為根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例的液態(tài)金屬散熱器的流道結(jié)構(gòu)的截面示意圖。

圖4所示為根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例的液態(tài)金屬散熱器的流道結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5所示為根據(jù)本公開(kāi)的另一個(gè)實(shí)施例的液態(tài)金屬散熱器的流道結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6所示為根據(jù)本公開(kāi)的又一個(gè)實(shí)施例的液態(tài)金屬散熱器的流道結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

這里將詳細(xì)地對(duì)示例性實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明，其示例表示在附圖中。下面的描述涉及附圖時(shí)，除非另有表示，不同附圖中的相同數(shù)字表示相同或相似的要素。以下示例性實(shí)施例中所描述的實(shí)施方式并不代表與本公開(kāi)相一致的所有實(shí)施方式。相反，它們僅是與如所附權(quán)利要求書(shū)中所詳述的、本公開(kāi)的一些方面相一致的裝置和方法的例子。

在本公開(kāi)使用的術(shù)語(yǔ)是僅僅出于描述特定實(shí)施例的目的，而非旨在限制本開(kāi)。在本公開(kāi)和所附權(quán)利要求書(shū)中所使用的單數(shù)形式的“一種”、“所述”和“該”也旨在包括多數(shù)形式，除非上下文清楚地表示其他含義。還應(yīng)當(dāng)理解，本文中使用的術(shù)語(yǔ)“和/或”是指并包含一個(gè)或多個(gè)相關(guān)聯(lián)的列出項(xiàng)目的任何或所有可能組合。

應(yīng)當(dāng)理解，盡管在本公開(kāi)可能采用術(shù)語(yǔ)第一、第二、第三等來(lái)描述各種信息，例如，第一塊板也可以被稱(chēng)為第二塊板，反之亦然，但這些信息不應(yīng)限于這些術(shù)語(yǔ)。這些術(shù)語(yǔ)僅用來(lái)將同一類(lèi)型的信息彼此區(qū)分開(kāi)。取決于語(yǔ)境，如在此所使用的詞語(yǔ)“如果”可以被解釋成為“在……時(shí)”或“當(dāng)……時(shí)”。

為了使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本公開(kāi)，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本公開(kāi)作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

圖1所示為根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例的液態(tài)金屬散熱器的分解示意圖。如圖1所示，散熱器100包括散熱板110和電磁泵120，所述散熱板110由第一蓋板111和第二蓋板112通過(guò)焊接或連接螺栓113緊固而拼合而成，在第一蓋板111和第二蓋板112的其中一個(gè)中，形成有內(nèi)形成有液態(tài)金屬流道 130(參見(jiàn)后面的附圖)，并且在第一蓋板111和第二蓋板112的同一位置，形成有至少一個(gè)用于安裝電磁泵120的容納腔140。盡管此處以?xún)蓧K蓋板111 和112拼合成的散熱板110作為例子顯示在附圖中，但是，散熱板110可以通過(guò)一體鑄造而成，并且容納腔140和液態(tài)金屬流道130被一體鑄造形成。在散熱板110由兩塊蓋板111和112拼合成的情況下，在拼合安裝時(shí)會(huì)采用耐高溫的密封條114進(jìn)行密封，以防止液態(tài)金屬泄漏。密封條114根據(jù)散熱器的工作溫度選擇不同的材質(zhì)，散熱器最高工作溫度小于100℃時(shí)，密封條可以使用硅橡膠材質(zhì)，散熱器最高工作溫度大于100℃小于200℃時(shí)，密封條可以使用聚四氟材質(zhì)。

如圖1所示，在散熱板120背離熱源的一面，例如，在第二蓋板112的下表面，形成有散熱翅片115，這些散熱翅片115通過(guò)在該表面上直接刨鏟直立形成。這種形成方式與焊接方式形成翅片相比，由于不具有焊接節(jié)點(diǎn)，因此，熱量傳遞的熱阻更小，具有更好的傳熱效果。

圖2所示為根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例的液態(tài)金屬散熱器100的散熱板110 的相對(duì)面111和112的示意圖。如圖2所示，液態(tài)金屬流道130形成于蓋板 112的上表面，該流道可以通過(guò)鑄造形成，也可以通過(guò)機(jī)械加工在表面上剔出而形成。液態(tài)金屬流道130是一條穿過(guò)電磁泵120的容納腔140的封閉流道。在散熱板運(yùn)行時(shí)，其中填充有液態(tài)金屬133(參見(jiàn)圖3所示)。在所述液態(tài)金屬流道130的與熱源(未示出)對(duì)應(yīng)的部分，該流道被一些小翅片131 分隔成多個(gè)并行的小流道。通過(guò)這種方式，使得液態(tài)金屬在流過(guò)這部分時(shí)能夠通過(guò)這些小翅片131間接增加與熱源的熱接觸片面積，從而能夠在流過(guò)流道的熱源部分時(shí)獲取更多的熱量。由此，增加了散熱器的散熱效率。

此外，為了增加液態(tài)金屬在熱源部分的熱量吸收量，液態(tài)金屬流道130 的與熱源(未示出)對(duì)應(yīng)的部分的寬度可以比其他部分的寬度大一些，例如該部分的寬度可以是該流道的其他部分的寬度的1.1-1.5倍，比較好的是1.2 倍，從而增加了與熱源間接接觸的液態(tài)金屬的體積，由此提高流過(guò)一次傳遞的熱量的總量。

在電子設(shè)備中，通常某些芯片會(huì)出現(xiàn)在某些時(shí)間被頻繁使用的情況，由此會(huì)導(dǎo)致芯片發(fā)熱量瞬間急劇上升，甚至?xí)黄菩酒臉O限溫度，導(dǎo)致芯片燒毀的現(xiàn)象。為此，本公開(kāi)在上述散熱器結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，提供了一種相變散熱結(jié)構(gòu)。圖3所示為根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例的液態(tài)金屬散熱器的流道結(jié)構(gòu)的截面示意圖。如圖3所示，所述散熱板110的第一蓋板111的與熱源接觸進(jìn)部位，形成有相變儲(chǔ)能材料的容納腔150。在該腔體內(nèi)存放有相變儲(chǔ)能材料151。相變儲(chǔ)能材料151的構(gòu)成以及用量可以根據(jù)熱源的最高極限溫度進(jìn)行選擇以保證熱源在急劇發(fā)熱時(shí)保持在極限溫度之下。例如，可選擇鉍銦錫 (質(zhì)量分?jǐn)?shù)：32.5％Bi，51％In，16.5％Sn)，其安全無(wú)毒，熔點(diǎn)為62℃。當(dāng)熱源在急劇發(fā)熱時(shí)，熱源處的大量熱量傳遞至所述第一蓋板111，并經(jīng)所述第一蓋板111的傳遞至所述相變材料151，熱量到達(dá)所述相變材料151，以潛熱形式被相變過(guò)程吸收。盡管這里給出了一種相變材料的例子，但這僅僅是一個(gè)實(shí)例，人們可以根據(jù)自己的需要選擇現(xiàn)有的各種熔點(diǎn)和用量的相變材料來(lái)填充到上述相變儲(chǔ)能材料的容納腔150中。

此外，在相變儲(chǔ)能材料的容納腔150中設(shè)置有一個(gè)溫度傳感器161，檢測(cè)相變儲(chǔ)能材料151的即時(shí)溫度，并將檢測(cè)信號(hào)發(fā)送到電磁泵120的比較單元160。該比較單元160在所接收到的溫度信號(hào)高于或等于相變儲(chǔ)能材料151 的熔點(diǎn)的90％時(shí)，向電磁泵120發(fā)出啟動(dòng)信號(hào)，由此啟動(dòng)電磁泵120，使得液態(tài)金屬133在液態(tài)金屬流道130中流動(dòng)，從而進(jìn)一步帶走熱源產(chǎn)生的熱量。為更安全期間起見(jiàn)，可以在該比較單元160在所接收到的溫度信號(hào)高于或等于相變儲(chǔ)能材料151的熔點(diǎn)的80％時(shí)，向電磁泵120發(fā)出啟動(dòng)信號(hào)。需要指出的是，液態(tài)金屬流道130中的液態(tài)金屬133的熔點(diǎn)在該散熱器100所使用的設(shè)備的熱源的常規(guī)工作溫度之下。

盡管圖3中所示的容納腔150為一個(gè)整體容納腔，但是該容納腔150也可以設(shè)置成多個(gè)小容納腔的集合。這些小容納腔可形成陣列結(jié)構(gòu)，由此增加了與第一蓋板111之間的接觸面積，從而能夠加速熱源的熱量向相變材料的傳遞，而相變材料能夠在相同時(shí)間內(nèi)獲得更多潛熱，進(jìn)一步降低了熱源溫度急劇上升的風(fēng)險(xiǎn)。

盡管圖3中顯示的是相變儲(chǔ)能材料的容納腔150與液態(tài)金屬流道130布置同一蓋板111中。但是相變儲(chǔ)能材料的容納腔150也可以布置在第二蓋板 112中與熱源對(duì)應(yīng)的位置，這樣，就不需要在相變儲(chǔ)能材料的容納腔150中布置溫度傳感器161。因?yàn)樵诔Ｒ?guī)狀況下，通過(guò)液態(tài)金屬流道130中的液態(tài)金屬133的流動(dòng)就可以直接對(duì)熱源起到散熱作用。當(dāng)液態(tài)金屬133的流動(dòng)不足以在熱源溫度急劇上升的情況下進(jìn)行充分散熱時(shí)，可以通過(guò)對(duì)應(yīng)位置的相變儲(chǔ)能材料的容納腔150中的相變儲(chǔ)能材料的巨大潛熱吸收能力將熱源的溫度維持在其常規(guī)的極限溫度之下。

圖4所示為根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例的液態(tài)金屬散熱器的流道結(jié)構(gòu)示意圖。如圖4所示，在第二蓋板112上開(kāi)有兩條液態(tài)金屬流道130，這兩條液態(tài)金屬流道130各自穿過(guò)電磁泵120，并各自經(jīng)過(guò)一個(gè)熱源。由此，可以通過(guò)一個(gè)電磁泵作為壓力源泵送兩條液態(tài)金屬流道130中的液態(tài)金屬，因此，節(jié)約了散熱器的尺寸。如圖4所示，該散熱器100還可以在所述液態(tài)金屬流道130遠(yuǎn)離熱源的部分，即冷端開(kāi)鑿出一些微型支流132以便從熱源帶來(lái)的熱量盡可能充分地均勻地傳遞到蓋板上，并由此更均勻地傳遞到背面的散熱翅片115。

圖5所示為根據(jù)本公開(kāi)的另一個(gè)實(shí)施例的液態(tài)金屬散熱器的流道結(jié)構(gòu)示意圖。如圖5所示，在第二蓋板112上開(kāi)有兩條液態(tài)金屬流道130，這兩條液態(tài)金屬流道130各自穿過(guò)電磁泵120，并各自經(jīng)過(guò)兩個(gè)熱源。由此，可以通過(guò)一個(gè)電磁泵作為壓力源泵送兩條液態(tài)金屬流道130中的液態(tài)金屬并且每條液態(tài)金屬流道的液態(tài)金屬可以通過(guò)一次循環(huán)為兩個(gè)獨(dú)立的熱源進(jìn)行散熱，因此，節(jié)約了散熱器的尺寸。

圖6所示為根據(jù)本公開(kāi)的又一個(gè)實(shí)施例的液態(tài)金屬散熱器的流道結(jié)構(gòu)示意圖。如圖6所示，在第二蓋板112上開(kāi)有四條液態(tài)金屬流道130，這四條液態(tài)金屬流道130各自穿過(guò)電磁泵120，并各自經(jīng)過(guò)一個(gè)熱源。由此，可以通過(guò)一個(gè)電磁泵作為壓力源泵送四條液態(tài)金屬流道130中的液態(tài)金屬并且每條液態(tài)金屬流道的液態(tài)金屬可以通過(guò)一次循環(huán)為四個(gè)獨(dú)立的熱源進(jìn)行散熱，因此，節(jié)約了散熱器的尺寸。

在實(shí)際使用過(guò)程中，液態(tài)金屬133在電磁泵120的驅(qū)動(dòng)下沿液態(tài)金屬流道130循環(huán)流動(dòng)，從而將熱源處產(chǎn)生的熱量傳遞至整個(gè)散熱器100的散熱板，再由散熱翅片115將熱量散到所在設(shè)備的外圍空間。

此外，所述液態(tài)金屬流道130通常為平滑曲線(xiàn)管道。所述液態(tài)金屬流道 130截面為帶倒角的長(zhǎng)方形、圓形或橢圓形。所述液態(tài)金屬流道130當(dāng)量直徑范圍為1mm～20mm的常規(guī)尺寸或?yàn)?.1mm～1mm的微通道尺寸。盡管此處描述散熱器為常規(guī)的電子設(shè)備使用，但是根據(jù)實(shí)際需要，在尺寸同比放大的情況下也可以用于大型散熱設(shè)備。

根據(jù)上述說(shuō)明可知，本公開(kāi)的散熱器提供了一種高效散熱的手段，尤其是提供了針對(duì)不同情況的散熱手段。一方面通過(guò)將液態(tài)金屬流道在于熱源對(duì)應(yīng)的位置通過(guò)強(qiáng)化散熱翅片將流道分割成多個(gè)更小的流道來(lái)增強(qiáng)熱源向液態(tài)金屬的傳熱速度，另一方面，在熱源部分布置了相變儲(chǔ)能材料容納腔來(lái)防止熱源出現(xiàn)發(fā)熱量急劇上升而導(dǎo)致溫度瞬間升高的情況。并且通過(guò)檢測(cè)相變儲(chǔ)能材料的容納腔中的溫度來(lái)控制電磁泵的運(yùn)轉(zhuǎn)和停止，從而節(jié)省了電能消耗。

上述具體實(shí)施方式，并不構(gòu)成對(duì)本公開(kāi)保護(hù)范圍的限制。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白的是，取決于設(shè)計(jì)要求和其他因素，可以發(fā)生各種各樣的修改、組合、子組合和替代。任何在本公開(kāi)的精神和原則之內(nèi)所作的修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本公開(kāi)保護(hù)范圍之內(nèi)。