本公開涉及一種散熱裝置，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，則會導(dǎo)致產(chǎn)品失效，熱源溫度迅速上升，嚴(yán)重時可能造成系統(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)和高對流換熱系數(shù)，通過封閉的流體回路，將熱源處產(chǎn)生的熱量帶到整個傳熱板，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)金屬在回路中流動的過程與熱源接觸時間短，因此，在流過熱源時帶走的熱量存在不足的問題。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，熱源會由于突發(fā)原因而發(fā)熱量劇增時，管路內(nèi)液態(tài)金屬的流動可能不足以將熱源的溫度控制在極限溫度以下。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問題，本公開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)形成有至少一個用于安裝電磁泵的容納腔和至少一條穿過所述電磁泵并經(jīng)過至少一個熱源的封閉的液態(tài)金屬流道，其特征在于所述液態(tài)金屬流道的與熱源對應(yīng)的部分由多個并行的小流道構(gòu)成。

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

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

根據(jù)本公開液態(tài)金屬散熱器，所述液態(tài)金屬流道的與熱源對應(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)本公開液態(tài)金屬散熱器，所述液態(tài)金屬流道通過散熱板一體鑄造形成在散熱板內(nèi)。

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

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

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

根據(jù)本公開液態(tài)金屬散熱器，所述至少一個液態(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)穿過所述電磁泵。

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

根據(jù)本公開液態(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在該面上直接刨鏟直立形成。

附圖說明

此處的附圖被并入說明書中并構(gòu)成本說明書的一部分，示出了符合本公開的實施例，并與說明書一起用于解釋本公開的原理。

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

圖2所示為根據(jù)本公開的一個實施例的液態(tài)金屬散熱器的散熱板的相對面的示意圖。

圖3所示為根據(jù)本公開的一個實施例的液態(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)本公開的一個實施例的液態(tài)金屬散熱器的流道結(jié)構(gòu)示意圖。

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

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

具體實施方式

這里將詳細(xì)地對示例性實施例進(jìn)行說明，其示例表示在附圖中。下面的描述涉及附圖時，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。以下示例性實施例中所描述的實施方式并不代表與本公開相一致的所有實施方式。相反，它們僅是與如所附權(quán)利要求書中所詳述的、本公開的一些方面相一致的裝置和方法的例子。

在本公開使用的術(shù)語是僅僅出于描述特定實施例的目的，而非旨在限制本開。在本公開和所附權(quán)利要求書中所使用的單數(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“和/或”是指并包含一個或多個相關(guān)聯(lián)的列出項目的任何或所有可能組合。

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

為了使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本公開，下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本公開作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

圖1所示為根據(jù)本公開的一個實施例的液態(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的其中一個中，形成有內(nèi)形成有液態(tài)金屬流道 130(參見后面的附圖)，并且在第一蓋板111和第二蓋板112的同一位置，形成有至少一個用于安裝電磁泵120的容納腔140。盡管此處以兩塊蓋板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，在拼合安裝時會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，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，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，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)本公開的一個實施例的液態(tài)金屬散熱器100的散熱板110 的相對面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，該流道可以通過鑄造形成，也可以通過機(jī)械加工在表面上剔出而形成。液態(tài)金屬流道130是一條穿過電磁泵120的容納腔140的封閉流道。在散熱板運行時，其中填充有液態(tài)金屬133(參見圖3所示)。在所述液態(tài)金屬流道130的與熱源(未示出)對應(yīng)的部分，該流道被一些小翅片131 分隔成多個并行的小流道。通過這種方式，使得液態(tài)金屬在流過這部分時能夠通過這些小翅片131間接增加與熱源的熱接觸片面積，從而能夠在流過流道的熱源部分時獲取更多的熱量。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，由此提高流過一次傳遞的熱量的總量。

在電子設(shè)備中，通常某些芯片會出現(xiàn)在某些時間被頻繁使用的情況，由此會導(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)本公開的一個實施例的液態(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，形成有相變儲能材料的容納腔150。在該腔體內(nèi)存放有相變儲能材料151。相變儲能材料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)，其安全無毒，熔點為62℃。當(dāng)熱源在急劇發(fā)熱時，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，但這僅僅是一個實例，人們可以根據(jù)自己的需要選擇現(xiàn)有的各種熔點和用量的相變材料來填充到上述相變儲能材料的容納腔150中。

此外，在相變儲能材料的容納腔150中設(shè)置有一個溫度傳感器161，檢測相變儲能材料151的即時溫度，并將檢測信號發(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高于或等于相變儲能材料151 的熔點的90％時，向電磁泵120發(fā)出啟動信號，由此啟動電磁泵120，使得液態(tài)金屬133在液態(tài)金屬流道130中流動，從而進(jìn)一步帶走熱源產(chǎn)生的熱量。為更安全期間起見，可以在該比較單元160在所接收到的溫度信號高于或等于相變儲能材料151的熔點的80％時，向電磁泵120發(fā)出啟動信號。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為一個整體容納腔，但是該容納腔150也可以設(shè)置成多個小容納腔的集合。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。

盡管圖3中顯示的是相變儲能材料的容納腔150與液態(tài)金屬流道130布置同一蓋板111中。但是相變儲能材料的容納腔150也可以布置在第二蓋板 112中與熱源對應(yīng)的位置，這樣，就不需要在相變儲能材料的容納腔150中布置溫度傳感器161。因為在常規(guī)狀況下，通過液態(tài)金屬流道130中的液態(tài)金屬133的流動就可以直接對熱源起到散熱作用。當(dāng)液態(tài)金屬133的流動不足以在熱源溫度急劇上升的情況下進(jìn)行充分散熱時，可以通過對應(yīng)位置的相變儲能材料的容納腔150中的相變儲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)本公開的一個實施例的液態(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各自穿過電磁泵120，并各自經(jīng)過一個熱源。由此，可以通過一個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，即冷端開鑿出一些微型支流132以便從熱源帶來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)本公開的另一個實施例的液態(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各自穿過電磁泵120，并各自經(jīng)過兩個熱源。由此，可以通過一個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)金屬可以通過一次循環(huán)為兩個獨立的熱源進(jìn)行散熱，因此，節(jié)約了散熱器的尺寸。

圖6所示為根據(jù)本公開的又一個實施例的液態(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各自穿過電磁泵120，并各自經(jīng)過一個熱源。由此，可以通過一個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)金屬可以通過一次循環(huán)為四個獨立的熱源進(jìn)行散熱，因此，節(jié)約了散熱器的尺寸。

在實際使用過程中，液態(tài)金屬133在電磁泵120的驅(qū)動下沿液態(tài)金屬流道130循環(huán)流動，從而將熱源處產(chǎn)生的熱量傳遞至整個散熱器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通常為平滑曲線管道。所述液態(tài)金屬流道 130截面為帶倒角的長方形、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)尺寸或為0.1mm～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)上述說明可知，本公開的散熱器提供了一種高效散熱的手段，尤其是提供了針對不同情況的散熱手段。一方面通過將液態(tài)金屬流道在于熱源對應(yīng)的位置通過強化散熱翅片將流道分割成多個更小的流道來增強熱源向液態(tài)金屬的傳熱速度，另一方面，在熱源部分布置了相變儲能材料容納腔來防止熱源出現(xiàn)發(fā)熱量急劇上升而導(dǎo)致溫度瞬間升高的情況。并且通過檢測相變儲能材料的容納腔中的溫度來控制電磁泵的運轉(zhuǎn)和停止，從而節(jié)省了電能消耗。

上述具體實施方式，并不構(gòu)成對本公開保護(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)包含在本公開保護(hù)范圍之內(nèi)。