一种集成式大功率散热模组的制作方法

1.本发明涉及电子设备的散热技术领域，具体涉及一种集成式大功率散热模组。


背景技术：

2.随着电子元器件结构尺寸不断减小、功率不断提高和电子设备集成度越来越高，导致电子元器件及装置体积功率密度或面积功率密度越来越大，如果其内部的热量无法通过有效热路径散发出去，元器件结温就会急剧升高，当元器件实际工作结温超出了其最大允许结温时，元器件性能就会降低甚至失效损坏。电子元器件性能的降低或损坏将会导致电路中参数变动或各种各样的干扰，如电源纹波变大、电路自激振荡、电压变动、热电势变化、集成电路的传输延迟时间变化等等。
3.大功率电子元器件通常用热管(heatpipe)，均热板(vc，vapor chamber)，散热片进行散热，一般是直接将热管、均热板或散热片安装于元器件正上方。这样当系统有多个需要散热的元器件时，造成散热模块分散，系统风扇数量多，元器件浪费，散热效率低，散热效果差，存在局部热点，空间浪费，系统的体积大，因此集成散热技术对于大功率设备至关重要。


技术实现要素：

4.本发明针对现有技术中存在的问题，提供了一种集热管、均热板、散热片一体的集成式大功率散热模组，具有结构体积小，传热效率高、散热效果好，效果稳定可靠等特点。
5.为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种集成式大功率散热模组，用于对大功率元器件和进行散热，所述大功率元器件安装于底板上，包括设于所述底板其中一条侧边的散热片，以及其中一端固定于所述散热片上，另一端向大功率元器件一侧延伸的l型均热板、直接散热模块、水平面热管散热模块和垂直面热管散热模块，所述l型均热板的竖直边贴设于所述散热片上，水平边位于所述大功率元器件和底板之间，所述散热片上还设有散热风扇，所述底板远离散热片的一侧设有前板，所述前板上设有系统风扇和出风口，还包括套设于所述散热片、底板和前板外周的钣金盖，所述钣金盖上设有进风口。
6.进一步的，所述底板上还设有用于固定所述大功率元器件的固定板，所述l型均热板的水平边限位于所述固定板和大功率元器件之间。
7.进一步的，所述l型均热板与散热片对应的竖直边为冷凝段，所述散热片上设有与所述冷凝段相适配的第一凹槽，所述冷凝段限位于所述第一凹槽中，所述l型均热板与大功率元器件对应的水平边为蒸发段，所述固定板上设有与所述蒸发段相适配的第二凹槽，所述蒸发段限位于所述第二凹槽中。
8.进一步的，所述直接散热模块、水平面热管散热模块、垂直面热管散热模块与所述散热片之间设有导热片。
9.进一步的，所述l型均热板分别与所述散热片、所述固定板及所述大功率元器件之间设有导热片。
10.进一步的，所述导热片可以是导热银胶层、导热硅脂或铟箔。
11.进一步的，所述水平面热管散热模块包括依次连接的散热面、热管和水平导热面，所述垂直面热管散热模块包括依次连接的散热面、热管和垂直导热面，所述散热面均固定于所述散热片上，所述水平导热面和垂直导热面的数量为至少2个。
12.进一步的，所述水平面热管散热模块、垂直面散热模块及l型均热板制作材质是紫铜。
13.进一步的，所述散热片中设有若干鳍片，所述鳍片平行于底板，所述鳍片上开设有若干垂直于鳍片的豁口。
14.进一步的，所述进风口和出风口上都安装有防尘网。
15.本发明提供的一种集成式大功率散热模组，包括设于所述底板其中一条侧边的散热片，以及其中一端固定于所述散热片上，另一端向大功率元器件一侧延伸的l型均热板、直接散热模块、水平面热管散热模块和垂直面热管散热模块，所述l型均热板的竖直边贴设于所述散热片上，水平边位于所述大功率元器件和底板之间，所述散热片上还设有散热风扇，所述底板远离散热片的一侧设有前板，所述前板上设有系统风扇和出风口，还包括套设于所述散热片、底板和前板外周的钣金盖，所述钣金盖上设有进风口。通过l型均热板将大功率元器件的热量导出至散热片上，直接散热模块将散热片附近的元器件的热量直接导出至散热片上，热管散热模块将距离散热片位置较远的元器件热量导出至散热片上。所述散热片上的热量将由固定在其上面的散热风扇对其进行强迫风冷。系统风扇固定于前板上，并开有出风口，钣金盖上开有进风口，风扇从内部抽风，将系统内部热量带走。水平面热管散热模块、垂直面热管散热模块、l型均热板三者是相变传热，所以导热效率高，通过三者与散热片、散热风扇和系统风扇的相互配合使系统维持相对稳定的工作温度，避免热量过高而影响正常工作，该集成式散热模组传热效率高，散热效果好，效果稳定可靠，提高了系统的工作稳定性和使用寿命。
附图说明
16.图1是本发明一具体实施例1中集成式大功率散热模组整体装配图；
17.图2是本发明一具体实施例1中集成式大功率散热模组内部装配图；
18.图3是本发明一具体实施例1中l型均热板结构示意图；
19.图4是本发明一具体实施例1中钣金盖的结构示意图；
20.图5是本发明一具体实施例1中水平面热管散热模块的结构示意图；
21.图6是本发明一具体实施例1中垂直面热管散热模块的结构示意图；
22.图7本发明一具体实施例2中集成式大功率散热模组内部装配图；
23.图中所示：1、大功率元器件；101、大功率小型设备；102、大功率电路板；2、固定板；3、底板；4、垂直面热管散热模块；401、散热面；402、热管；403、垂直导热面；404、水平导热面；5、散热片；6、l型均热板；7、散热风扇；8、水平面热管散热模块；9、直接散热模块；10、系统风扇；11、前板；12、钣金盖；1201、进风口。
具体实施方式
24.下面结合附图对本发明作详细描述：
25.实施例1
26.如图1、2、3所示，本发明提供的一种集成式大功率散热模组，用于对大功率元器件1进行散热，所述大功率元器件1安装于底板3上，该散热模组包括设于所述底板3其中一条侧边的散热片5，以及其中一端固定于所述散热片5上，另一端向大功率元器件1一侧延伸的l型均热板6、直接散热模块9、水平面热管散热模块8和垂直面热管散热模块4，所述l型均热板6的竖直边贴设于所述散热片5上，水平边位于所述大功率元器件1和底板3之间，所述散热片5上还设有散热风扇7对其进行强迫风冷，所述底板3远离散热片5的一侧设有前板11，所述前板11上设有系统风扇10和出风口，还包括套设于所述散热片5、底板3和前板11外周的钣金盖12，通过钣金盖12将散热片5、底板3和前板11封装在一起，避免外界环境影响大功率元器件1的散热效果。所述钣金盖上设有进风口1201，系统风扇10从内部抽风，将系统内部热量带走，通过各模块的相互配合使系统维持相对稳定的工作温度，避免热量过高而影响正常工作，该集成式散热模组传热效率高，散热效果好，效果稳定可靠，提高了系统的工作稳定性和使用寿命。
27.优选的，如图5、6所示，所述垂直面热管散热模块4包括依次连接的散热面401、热管402和垂直导热面403，所述水平面热管散热模块8包括依次连接的散热面401、热管402和水平导热面404，所述散热面401均固定于所述散热片5上，所述水平导热面404和垂直导热面403的数量为至少2个。所述水平导热面404、垂直导热面403分别与对应热管402的蒸发端焊接，所述散热面401与对应热管402的冷凝端焊接，当所述水平导热面404或垂直导热面403的温度达到热管402内部填充液体的汽化温度时，所述热管402的蒸发端液体迅速汽化，蒸汽顺着管壁的毛细结构流向冷凝端，经过所述散热面401降温液化后，又顺着毛细结构流回到蒸发端，循环不止地将热量从所述水平导热面404或垂直导热面403导到所述散热面401，直到热管两端温度相等。本实施例中，热管402、述水平导热面404、垂直导热面403及散热面401都是用导热性能好的紫铜制成。热管402多以圆形为主，管内芯的毛细结构主要包括单层及多层网芯、轴向槽道式管芯和烧结粉末管芯等等。本发明中热管402是先将热管压扁再折弯，方便与水平导热面404、垂直导热面403和散热面401焊接。本实施例中，水平导热面404设有三个，垂直导热面403分别设有2个，当然在实际应用过程中可以根据实际系统内部元器件数量多少增加或者减少水平导热面404、垂直导热面403和热管402的数量。
28.优选的，如图3所示，所述l型均热板6与散热片5对应的竖直边为冷凝段，所述散热片5上设有与所述冷凝段相适配的第一凹槽，所述冷凝段限位于所述第一凹槽中，所述l型均热板6与大功率元器件1对应的水平边为蒸发段，所述固定板2上设有与所述蒸发段相适配的第二凹槽，所述蒸发段限位于所述第二凹槽中。在固定板2上开设第二凹槽，这样大功率元器件1在与固定板2压紧固定时，l型均热板6不会承受太大的压力，保证了其不会塌陷变形。同时固定板2与底板3紧密接触，通过螺钉固定，这样也增加了散热面积。如图1所示，所述大功率元器件1包含大功率小型设备101、大功率电路板102。所述大功率元器件1的热量传递给l型均热板6蒸发段，当蒸发段温度达到填充液体的汽化温度时，内部液体迅速汽化，蒸汽沿多孔吸液芯向上运动到冷凝段经过散热片5冷却液化，又顺着多孔吸液芯流回蒸发段，循环不止地将热量蒸发端导到冷凝段，直到两段温度相等。同时l型均热板6可以消除局部热点，温度比较均匀，保证了大功率元器件1的性能，提高了设备的使用寿命。本实施例中，l型均热板6是用平板均热板折弯成l型的，这样在重力和多孔吸液芯提供的毛细吸力联
合作用下，辅助冷凝段的液体工质回流，这样蒸发段有足够的液体工质相变，从而l型均热板的传热性能提升，l型均热板的启动时间缩短。
29.优选的，所述热管402、l型均热板内部是被抽成负压状态，充入适当的液体，这种液体沸点低，容易挥发，其利用热传导原理与相变介质的快速热传递性质，通过所述热管402、l型均热板将发热物体的热量迅速传递到散热端，其导热能力超过任何已知金属的导热能力。
30.优选的，所述直接散热模块9、水平面热管散热模块8、垂直面热管散热模块4适合发热面积较小元器件表面，像电容、芯片、电感等。所述l型均热板6适用于大功率、大面积发热元器件，可以是激光器，泵浦模块，光电二极管封装散热、多个大功率led散热、igbt模块等。
31.优选的，所述直接散热模块9、水平面热管散热模块8、垂直面热管散热模块4与散热片5、元器件之间可以用导热硅脂或导热银胶，导热率高，导热速度快，由于散热面和导热面面积较小，方便涂抹。l型均热板6与散热片5、大功率元器件1之间选用铟箔，其导热系数高，由于l型均热板6的面积较大，这样方便安装。
32.优选的，所述散热片5的鳍片平行于底板宽度方向，有利于散热片两端的散热，同时在鳍片上开若干个垂直于鳍片的豁口，将鳍片切成多个短的部分，这样虽然会减少散热面积，但是增加了鳍片的热传导系数，同时也增加了风压，增加了流体的扰动，提高了散热齿间的对流换热系数。本案例中将散热风扇7垂直散热片的导热面安装，这样风压大，也提高了散热齿间的对流换热系数。
33.优选的，本案例在系统的前板11上开有系统风扇10出风口，系统钣金盖12上开有进风口1201，系统风扇10从内部抽风，将系统内部热量带走，也可以防止系统内部出现由于系统风扇10向内部吹风而产生的涡流区域。可以根据散热需要增加进风口数量。所述进风口1201和出风口上都安装有防尘网，可防止尘土进入而影响大功率元器件正常工作和使用寿命。
34.优选的，本案例将大功率元器件1的热量通过直接散热模块9、水平面热管散热模块8、垂直面热管散热模块4、l型均热板6传递到一个散热片5上，减少了散热风扇数量，系统的整体高度大幅度降低，整体体积减小，系统结构更加紧凑，同时散热集中，散热效率提升，散热效果好。
35.实施例2
36.与实施例1不同的是，如图7所示，本案例中将散热片5固定在平行于底板3的上部，通过4个前板11将散热片5和底板3连接固定。均热板是平板型不用折弯，均热板安装在散热片5的凹槽里。大功率元器件1直接跟均热板的热面紧密接触，散热片与均热板冷面紧密接触。其他元器件的热量由直接散热模块9、水平面热管散热模块8、垂直面热管散热模块4导到平板均热板上。本案例中，当均热板热面受热后，温度达到均热板内部液体的汽化温度时，液体汽化，蒸汽向上运动到均热板冷面，通过散热片5冷却液化，在重力和多孔吸液芯提供的毛细吸力联合作用下，回流到热面。这样循环的路径很短，传热效率很高，散热效果很好。
37.虽然说明书中对本发明的实施方式进行了说明，但这些实施方式只是作为提示，不应限定本发明的保护范围。在不脱离本发明宗旨的范围内进行各种省略、置换和变更均
应包含在本发明的保护范围内。