CN111987058A

CN111987058A - 散热装置

Info

Publication number: CN111987058A
Application number: CN201910440443.5A
Authority: CN
Inventors: 雷述宇
Original assignee: Ningbo Abax Sensing Electronic Technology Co Ltd
Current assignee: Hebei Lansitek Optoelectronic Technology Co ltd
Priority date: 2019-05-24
Filing date: 2019-05-24
Publication date: 2020-11-24
Anticipated expiration: 2039-05-24
Also published as: CN111987058B

Abstract

本申请提供一种散热装置，包括：与待散热器件相连的导热介质，用于传导所述待散热器件的热量；所述导热介质内设有腔体和通道，所述通道的一端与所述腔体连通，所述通道的另一端与所述导热介质的第一表面连通，所述腔体内设置有液体，用于在受热时进入所述通道以增大所述散热装置的热导率，所述第一表面与所述待散热器件连接。本申请提供的散热装置，结构简单，易于与其他电路器件进行连接，在导热介质内设置多个腔体，使导热介质具有阶梯状的多个热导率，同时该散热装置无需与TEC连接，从而实现控温系统设计简单的技术效果。

Description

散热装置

技术领域

本发明涉及微电子技术领域，尤其涉及一种散热装置。

背景技术

芯片在工作时会产生热量，若散热不及时导致芯片在高温环境下工作时，会影响芯片工作的稳定性。

如图1所示为现有技术中一种芯片散热装置的示意图，在芯片100下依次设置有用于导热的热沉101(工业上是指微型散热片，用来冷却电子芯片的装置)、半导体致冷器102(Thermo Electric Cooler，简称为TEC)以及用于散热的散热片103，其中，TEC可以对热沉进行恒温控制，以实现芯片在恒温环境下工作。具体的，在芯片温度较高时，芯片工作产生的热量通过热沉传导至TEC，通过TEC的快速散热使得芯片的工作温度降至预设温度范围内，接着散热片对TEC传导的芯片的热量进行散热，从而避免芯片因在高温环境下工作而影响工作的稳定性。

在实现上述现有技术的过程中，由于TEC与热沉以及散热片需要焊接连接，可能导致芯片到散热片组成的可靠性降低，而为了实现TEC的控温操作，需要将TEC与电源连接，并且TEC还需要连接温度感测器以及控温系统，进而导致系统的控温系统设计相当繁琐。

发明内容

在下文中给出了关于本申请的简要概述，以便提供关于本申请的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本申请的穷举性概述。它并不是意图确定本申请的关键或重要部分，也不是意图限定本申请的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

针对现有技术存在的不足，本发明的目的之一在于，提供一种散热装置，包括：与待散热器件相连的导热介质，用于传导所述待散热器件的热量；所述导热介质内设有腔体和通道，所述通道的一端与所述腔体连通，所述通道的另一端与所述导热介质的第一表面连通，所述腔体内设置有液体，用于在受热时进入所述通道以增大所述散热装置的热导率，所述第一表面与所述待散热器件连接。

可选的，所述腔体的内壁设置有记忆合金，所述记忆合金用于在受热时向所述腔体内部凸起。

可选的，所述液体为液态导体。

可选的，所述导热介质内设置有至少两个所述腔体，以及至少两个所述通道；每个所述腔体分别通过与自身腔体连通的所述通道与所述第一表面连通。

可选的，所述导热介质内设置有至少两个所述腔体，所述通道至少包括两个子通道和一个主通道；每个所述腔体分别通过与自身腔体连通的所述子通道与所述主通道连通，所述主通道再与所述第一表面连通。

可选的，在所述导热介质内部从所述第一表面向远离所述第一表面的方向依次设置两个以上的多个所述腔体。

可选的，还包括导热腔体，所述导热腔体设置在所述第一表面；所述导热腔体与连通至所述第一表面的所述通道连通。

可选的，所述导热腔体的底部为漏斗状；所述底部的最低处与所述通道连通。

可选的，所述液态导体为汞。

可选的，还包括散热片，所述散热片设置在远离所述第一表面的一侧。

可选的，所述导热介质为铜材质。

本申请提供的散热装置，结构简单，易于与其他电路器件进行连接，在导热介质中设置有腔体和通道，实现在低温状态下，导热介质具有较低的热导率，在温度升高时，由于受热导致腔体内的液体进入通道内，导热介质的通道内填充了液体使得导热介质的热导率增加，进而提高导热介质的散热效果。在导热介质内设置多个腔体，使导热介质具有阶梯状的多个热导率，实现了待散热器件的热量较多时则导热介质的热导率高，待散热器件的热量较少时热导率低的技术效果。

附图说明

为了进一步阐述本发明的以上和其他优点和特征，下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。附图连同下面的详细说明一起包含在本说明书中并且形成本说明书的一部分。应当理解，这些附图仅描述本发明的典型示例，而不应看作是对本发明的范围的限定。在附图中：

图1为现有技术中一种芯片散热装置的示意图；

图2为根据本申请的散热装置的一种实施方式的结构示意图；

图3为根据本申请的散热装置的通道样式的一种实施方式的结构示意图；

图4为根据本申请的散热装置的通道样式的另一种实施方式的结构示意图；

图5为根据本申请的散热装置的另一种实施方式的结构示意图；

图6为根据本申请的散热装置的又一种实施方式的结构示意图；

附图中相同或对应的标号表示相同或对应的部分。

具体实施方式

下面将参考若干示例性实施方式来描述本发明的原理和精神。应当理解，给出这些实施方式仅仅是为了使本领域技术人员能够更好地理解进而实现本发明，而并非以任何方式限制本发明的范围。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。

应当理解的是，当单元/模块间被描述为“相连”时，其可以直接连接到另一单元/模块，或者可以存在中间单元/模块。与此相对，当单元/模块间被称为“直接相连”时，则不存在中间单元/模块。

根据本发明，介绍一种散热装置，包括：与待散热器件相连的导热介质，用于传导所述待散热器件的热量；所述导热介质内设有腔体和通道，所述通道的一端与所述腔体连通，所述通道的另一端与所述导热介质的第一表面连通，所述腔体内设置有液体，用于在受热时进入所述通道以增大所述散热装置的热导率，所述第一表面与所述待散热器件连接。

如图2所示为根据本申请的散热装置的一种实施方式的结构示意图。根据本申请的散热装置，可以包括与待散热器件200相连的导热介质201，待散热器件200可以是芯片等需要散热的器件，导热介质201可以是温度不随传递到它的热能的大小变化的热沉，也可以是其他能够导热的介质，例如可以是铜材质，与待散热器件200相连的目的是能够将待散热器件200的热量传导到导热介质201，如果不相连也能够实现热传导的目的则相连不是必要的。导热介质201内可以设有腔体2011和通道2012，腔体2011设在导热介质201内部。需要说明的是，与通道2012相连的第一表面可以是封闭的，举例来讲，腔体2011内可以设置有液体，在导热介质201吸收了待散热器件200的热量后，由于热胀冷缩的性质进行热胀而进入通道2012内，导热介质201的内部空间得到填充，热导率升高，吸热速度加快，一般当导热介质201的内部空间的填充率较高时，热导率升高的较多，当导热介质201的内部空间的填充率较低时，热导率升高较少。待散热器件200可以与导热介质201的第一表面相连，也可以与导热介质201的其他表面相连，只要能够实现热传导的目的即可。

腔体2011的内壁可以设置有记忆合金，所述记忆合金用于在受热时向所述腔体内部凸起，即形状记忆合金，形状记忆合金(shape memory alloys，SMA)是通过热弹性与马氏体相变及其逆变而具有形状记忆效应(shape memory effect，SME)的由两种以上金属元素所构成的材料，根据需要，可以选择的记忆合金体系有：Au-Cd、Ag-Cd、Cu-Zn、Cu-Zn-Al、Cu-Zn-Sn、Cu-Zn-Si、Cu-Sn、Cu-Zn-Ga、In-Ti、Au-Cu-Zn、NiAl、Fe-Pt、Ti-Ni、Ti-Ni-Pd、Ti-Nb、U-Nb和Fe-Mn-Si等。当导热介质201吸收热量后，腔体2011内壁的记忆合金形状改变明显，腔体2011内的液体受到记忆合金的挤压进入通道2012内部，填充导热介质201的内部空间，进而提升导热介质201的热导率。

腔体2011内的液体可以设置为液态导体。

带有腔体2011和通道2012的导热介质201相对于实心的导热介质201的热导率更低，当本申请中的导热介质201吸收热量后，腔体2011内的记忆合金受热变形，挤压液态导体，导致液态导体由腔体2011进入通道2012内，填充导热介质201内的空间，使得导热介质201的热导率上升，进而提高了导热介质201的散热效果，避免了待散热器件200在高温下工作，当待散热器件温度不很高时，导热介质201没有吸收足够的热量时，不足以使记忆合金受热变形或记忆合金的形变量不够大，不足以挤压液态导体进入通道2012，则导热介质201的热导率不会升高或升高不明显，其中液态导体可以为汞、电解质溶液等，其中，优选为汞。从而实现通过腔体内的液态导体改变散热装置的导热率，

导热介质内可以设置至少两个腔体，以及至少两个通道；每个腔体分别通过与自身腔体连通的通道与第一表面连通。

如图3所示为根据本申请的散热装置的通道样式的一种实施方式的结构示意图。作为一种可选的实施方式，导热介质301内部可以设置两个以上的多个腔体，例如可以设置三个腔体(3011-1、3011-2、3011-3)，可以设置两个以上的多个通道，例如可以设置三个通道(3012-1、3012-2、3012-3)，每个腔体可以有与自身腔体连通的通道，例如腔体3011-1与通道3012-1连通，腔体3011-2与通道3012-2连通，腔体3011-3与通道3012-3连通，分别通过通道与第一表面连通，其中，每个腔体可以有至少一个与自身腔体连通的通道与第一表面连通，腔体与通道的数量可以根据需要设定。这样在导热介质301吸收待散热器件300的热量，腔体内的液体进入通道内，每个腔体内的液体分别进入与自身腔体连通的的通道内，各通道之间相互独立，不会因为其中一条通道的堵塞而影响其他通道的畅通。

导热介质内可以设置至少两个腔体，所述通道至少包括两个子通道和一个主通道；每个所述腔体分别通过与自身腔体连通的所述子通道与所述主通道连通，所述主通道再与所述第一表面连通。

图4为根据本申请的散热装置的通道样式的另一种实施方式的结构示意图。作为一种可选的实施方式，导热介质401内部可以设置两个以上的多个腔体，例如可以设置三个腔体(4011-1、4011-2、4011-3)，每个腔体都有与自身腔体连通的至少一个子通道，例如腔体4011-1与子通道4012-1连通，腔体4011-2与子通道4012-2连通，腔体4011-3与子通道4012-3连通，每个腔体通过分别与自身腔体连通的的子通道与主通道4013连通，主通道4013再与第一表面连通，其中，主通道和子通道的数量可以根据需要进行设定。当有多个主通道和多个子通道时，通道的排布则呈树枝状发散。其中，主通道可以相较于子通道较宽，以利于各个子通道中的液体共同通过。

在导热介质内部从第一表面向远离第一表面的方向依次设置两个以上的多个腔体。如图3所示，腔体3011-1、3011-2与3011-3与第一表面的距离依次变长，如图4所示，腔体4011-1、4011-2和4011-3与第一表面的距离依次变长，在导热介质吸收待散热器件的热量最多的面为第一表面、温度升高的过程中，首先距离导热介质第一表面最近的腔体中的液体受热膨胀，首先充满通道，导热介质距离第一表面的部分热导率最高，整体的热导率可以定义为第一热导率，接着，随着第一表面吸收待散热器件的热量越来越多、导热介质的温度升高，与第一表面距离较远的腔体内部的液体慢慢充满整个导热介质，导热介质的热导率继续升高，可以将此时导热介质整体的热导率定义为第二热导率，由于此时导热介质内部的空间填充率比刚才更高，一般第二热导率高于第一热导率，因此，导热介质的热导率随着导热介质吸收待散热器件的热量的增多呈一个梯度上升的变化，能够有效达到待散热器件热量多则吸热速度越快，待散热器件热量少则吸热速度越慢的技术效果。

如图5所示为根据本申请的散热装置的另一种实施方式的结构示意图。作为一种可选的实施方式，导热腔体503为内部中空的空腔，其形状可以根据需要进行选择，材质可以与导热介质501的材质相同，导热腔体503可以设置在第一表面，导热腔体503可以与连通至第一表面的通道连通，当导热介质501受热，液体填充导热介质501的通道，当通道被填满，更多的液体可以进入导热腔体503内部。无论当通道样式为既存在主通道又存在子通道时，还是通道不分主通道和子通道时，都可以将导热腔体与连通至第一表面的主通道连通。

导热腔体的底部可以为漏斗状，底部的最低处与通道连通，方便进入导热腔体的液体回流进入通道和腔体内。当第一表面有多个通道出口时，可以将所有的通道都通向同一个与导热腔体的底部最低处连通的出口，也可以将所有的通道出口同时与导热腔体的底部最低处的一个出口连通，还可以在导热腔体的底部最低处开相应数量的出口与每个通道连通。

图6为根据本申请的散热装置的再一种实施方式的结构示意图。作为一种可选的实施方式，导热腔体603也可以嵌在导热介质601的第一表面之下，在此不作限定，其他实施方式与导热腔体在第一表面之上基本相同，在此不再赘述。

作为一种可选的实施方式，根据本申请的散热装置还可以包括散热片，散热片可以设置在远离第一表面的一侧，当导热介质个体的散热功能不足以满足待散热器件的散热需求时，待散热器件的热量则通过导热介质传导到散热片，散热片与导热介质共同传导待散热器件的热量，提高散热效率。

本申请提供的散热装置，结构简单，易于与其他电路进行连接，在导热介质中设置有腔体和通道，实现在低温状态下，导热介质具有较低的热导率，在温度升高时，由于受热导致腔体内的液体进入通道内，导热介质的通道内填充了液体使得导热介质的热导率增加，进而提高导热介质的散热效果。在导热介质内设置多个腔体，使导热介质具有阶梯状的多个热导率，实现了待散热器件的热量较多时则导热介质的热导率高，待散热器件的热量较少时热导率低的技术效果。

以上通过具体的实施例对本发明进行了说明，但本发明并不限于这些具体的实施例。本领域技术人员应该明白，还可以对本发明做各种修改、等同替换、变化等等，这些变换只要未背离本发明的精神，都应在本发明的保护范围之内。并且，在本发明的结构中，各部件是可以分解和/或重新组合的，这些分解和/或重新组合应该视为本发明的等效方案。

Claims

1.一种散热装置，包括：

与待散热器件相连的导热介质，用于传导所述待散热器件的热量；

所述导热介质内设有腔体和通道，所述通道的一端与所述腔体连通，所述通道的另一端与所述导热介质的第一表面连通，所述腔体内设置有液体，用于在受热时进入所述通道以增大所述散热装置的热导率，所述第一表面用于与所述待散热器件连接。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述腔体的内壁设置有记忆合金，所述记忆合金用于在受热时向所述腔体内部凸起。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述液体为液态导体。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述导热介质内设置有至少两个所述腔体，以及至少两个所述通道；

每个所述腔体分别通过与自身腔体连通的所述通道与所述第一表面连通。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述导热介质内设置有至少两个所述腔体，所述通道至少包括两个子通道和一个主通道；

每个所述腔体分别通过与自身腔体连通的所述子通道与所述主通道连通，所述主通道再与所述第一表面连通。

6.根据权利要求1-5任一项所述的装置，其特征在于，还包括：导热腔体，所述导热腔体设置在所述第一表面；

所述导热腔体与连通至所述第一表面的所述通道连通。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述导热腔体的底部为漏斗状；

所述底部的最低处与所述通道连通。

8.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述液态导体为汞。

9.根据权利要求1所述装置，其特征在于，还包括散热片，所述散热片设置在远离所述第一表面的一侧。

10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述导热介质为铜材质。