一种吹胀型相变器件、散热系统及电子设备

本发明涉及电子散热领域，尤其涉及一种吹胀型相变器件、散热系统及电子设备。

背景技术：

1、随着芯片的集成度不断提高，对处理能力、通讯网络能力等的要求提高，功耗也相应的剧增，导致发热功率不断提高，根据芯片的温升特性，其失效的概率会随着温度增加呈几何级数增长。为了解决因散热局限导致的降速问题，普遍采用增加外壳开孔数量及增加机身厚度两种途径，但这两种途径，带来的都是在外观设计上的牺牲，使得路由器产品外观比较厚重，不够精致美观；另外，产品上表面的开孔会使得灰尘容易进入其内部，日积月累的灰尘脏污可能会影响产品的使用寿命。由此可见，散热效率高的散热器使得在路由器狭小的空间小将芯片的温度降低是研究的重点。

2、传统的电子产品，如路由器的散热系统通常依靠铝板散热。铝板的导热系数只有222w/(m·k)左右，吹胀型相变器件的导热系数为5000w/(m·k)左右，吹胀型相变器件的导热系数是铝板的22倍左右，具有更好的均热作用；吹胀型相变器件的小凹槽可以重新诱发边界层以及扰乱边界层，提高了对流换热系数，有利于芯片的散热；在吹胀型相变器件上合理的进行开孔设计，使得路由器内部形成较优的空气流道，让外部冷空气能进入路由器内部，冷空气能与内部器件进行对流换热，内部的热量导出外界空气，达到散热的效果。鉴于以上优点，让芯片温度通过热传导传递到散热器件，空气流道的合理设计使得散热器件的热量通过对流换热传递外界，达到路由器芯片温度有效的降低。

3、目前市面上主流的路由器产品，为了解决因散热局限导致的降速问题，普遍采用增加机身厚度两种途径带来的都是在外观设计上的牺牲，使得路由器产品外观比较厚重，不够精致美观。

技术实现思路

1、为了克服以上一个或多个技术问题，本发明目的是提供一种吹胀型相变器件、散热系统及电子设备，从电子产品整体设计角度出发，采用气液相变器件的均热板，在保持轻、薄、小的路由器结构的情况下，大大有效的提高了电子产品的散热效率。

2、本发明提供了如下的技术方案：

3、第一方面

4、本发明提供了一种吹胀型相变器件，其包括基板(207)，所述基板(207)内部吹胀形成扁平的空腔；所述基板(207)的空腔上下壁间设有多个内凹的支撑柱，支撑柱的上下外表面形成孤岛(203)，所述孤岛(203)四周的空腔形成流道(204)，所述流道(204)经真空处理后充入冷媒用于散热；所述流道(204)与所述孤岛(203)形成凹凸不平的表面热功能结构，所述基板(207)四周设有用于固定的螺纹孔(206)；所述基板(207)的吹胀高度不超过1mm；所述流道(204)的尺寸不超过6mm；所述孤岛(203)的尺寸不超过6mm；在所述吹胀型相变器件与需要散热的pcb板(106)之间，设有用于导热的导热垫片；位于所述pcb板(106)上部的所述吹胀形变器件上方设有屏罩(103)，在其所述孤岛(203)中、所述屏罩(103)与所述孤岛(203)在所述基板(27)所处平面上的投影不重合的位置开设孤岛通孔(202)；位于所述pcb板(106)下部的所述吹胀形变器件的所述孤岛(203)中、与所述导热垫片不接触的位置开设孤岛通孔(202)。

5、在上述实施方式中，流道与孤岛形成的凹凸不平的表面热功能结构，表面热功能结构可以增加散热器与空气的自然对流换热；吹胀型相变器件内部为真空状态，作为工作介质的冷媒在热源位置汽化吸收热量，在热源外区域液化释放热量，实现了气液相变的过程。吹胀型相变器件导热系数比铝板高几十倍，有效提高了均温以及导热的效果，避免了热点集中现象；吹胀型相变器件在吹胀的一侧具有表面热功能结构，此结构在理论上具有诱发湍流效能，能扰动流动边界层，并重新触发边界层，由于流体的边界层起始位置具有较高的对流换热系数，在壁面流体起始位置的对流换热系数最高，并且表面热功能结构增大比表面积具有增强散热效果的作用，因此有利于芯片温度降低。孤岛与流道之间存有液状冷媒，即工质，孤岛与流道较小，吹胀型相变器件在逆重力下也有利于气液相变进而达到均热的作用。

6、而位于pcb板上部的所述吹胀形相变器件的孤岛中间、屏罩和孤岛在基板的平面上投影不重合的位置开设若干孤岛通孔；位于pcb下部的所述吹胀形变器件的孤岛中心在与所述导热垫片不接触的位置进行开设孤岛通孔，这样的构造，可以使的空气从下吹胀型相变器件通孔处直接流入pcb板增大了换热系数；芯片的温度升高气体受热膨胀气体可以直接从上吹胀形相变器件流出；基于以上情况使得吹胀形变器件的内部形成优化散热的空气流道，提高对流换热效果。

7、根据一些实施方式，所述基板(207)四周边缘设有若干凸起，形成加强筋(205)。

8、在上述实施方式中，加强筋是为了防止吹胀型相变器件与电子器件接触损坏电子器件。

9、根据一些实施方式，所述基板(207)的螺纹孔(206)采用翻边工艺。

10、在上述实施方式中，螺纹孔采用翻边工艺，有利于用螺钉稳固固定pcb板与吹胀型相变器件。

11、根据一些实施方式，所述基板(207)的侧边边缘设有用于卡合定位的定位件(201)。

12、根据一些实施方式，所述基板(207)的上壁和下壁的厚度之和不超过1.5mm。

13、根据一些实施方式，每一排的支撑柱的阵列构成一组，相邻两组支撑柱的阵列交错排布，相邻所述孤岛(203)之间交错的夹角为60°。

14、在上述实施方式中，60°的夹角相对于90°的夹角，支撑柱的流阻系数较大，更有利于加强换热。

15、第二方面

16、本发明还提供了一种包括任一上述吹胀型相变器件的散热系统，还包括所述导热垫片，设于所述吹胀型相变器件与需要散热的pcb板(106)之间。

17、在上述实施方式中，导热垫片起到pcb板与第二均热板之间的热传导作用；第二导热垫片使得pcb板与第二均热板之间有一定距离，不仅起到对pcb板下面电子器件一定的保护作用，还可以使得pcb板以及第二均热板之间直接接触有一定的对流换热作用，进一步对电子芯片的散热启到良好的效果。

18、第三方面

19、本发明还提供了一种包括上述散热系统的电子设备，其包括从上而下依次设置的第一外壳(101)、屏罩(103)、所述pcb板(106)和第二外壳(109)；所述吹胀型相变器件设于所述第一外壳(101)和所述pcb板(106)之间和/或所述pcb板(106)和第二外壳(109)之间。

20、根据一些实施方式，所述吹胀型相变器件为均热板，所述均热板位于芯片位于pcb板(106)上方时为第一均热板(102)，芯片位于pcb板(106)下方时为第二均热板(108)；所述第一均热板(102)设置于第一外壳(101)下方，并位于所述屏罩(103)上，在所述屏罩(103)下方设置用于导热的第一导热垫片(104)，所述第一导热垫片(104)下方所述pcb板(106)；所述第二均热板(108)设置于第二外壳(109)上方，其上覆盖第二导热垫片(107)，第二导热垫片(107)位于所述pcb板(106)的下方。

21、上述实施方式中，pcb板下方的吹胀型相变器件，即第二均热板，若电子器件如芯片，大部分都位于pcb板上面，吹胀型相变器件有吹胀结构形状不易做的那么复杂，pcb板下面电子器件较少，pcb板下部分导热采用吹胀型相变器件，因此下方的吹胀型相变器件结构较易于制造。而上方的吹胀型相变器件相变器件，即第一均热板，冷空气循环较多从下第二外壳下表面流入，为了达到更优的对流传热效果，上方的吹胀型相变器件整体结构较下面器件大。

22、第二均热板与pcb板是采用导热垫片连接并进行传热，导热垫片与第二均热板接触的对应另一侧设置孤岛，孤岛为实体结构，传热系数高，因此更有利于传热。第二均热板上设有孤岛以及流道的一侧向下放置即逆重力放置，由于重力的作用液体更多的在空腔的下面，因此吹胀的高度不宜太高，更易达到气液相变的效果，下方的吹胀型相变器件吹胀高度为1mm较为适宜。

23、相比于现有技术，本发明具备以下有益效果：

24、本发明提供了一种吹胀型相变器件、散热系统及电子设备。该吹胀型相变器件相比于现有技术均温效果更优，散热系统的自然对流散热效果更好，而本发明提供的电子设备使用该吹胀型相变器件进行散热，因吹胀型相变器件的导热系数是铝板的多倍，具有更好的均热作用；吹胀型相变器件的凹陷的孤岛可以重新诱发边界层以及扰乱边界层，边界层起始位置最小，此处的材料与空气的换热能力最高，凹陷的孤岛可以重新触发边界层，提高了对流换热系数，有利于芯片的散热；在吹胀型相变器件上合理的进行开孔设计，使得路由器内部形成较优的空气流道，让外部冷空气能进入路由器内部，冷空气能与内部器件进行对流换热，内部的热量导出外界空气，达到散热的效果。因此，电子设备pcb板上的芯片的热量通过热传导传递到散热系统，空气流道的设置使得吹胀型相变器件的热量通过对流换热传递外界，达到芯片温度有效降低效果。