[发明专利]一种电子器件自然散热装置

说明书

技术领域

本发明属于散热技术领域，具体涉及一种适用于化工、冶金、空调、电子通讯等各行业需要强化散热的设备中的高热流密度下的电子器件自然散热装置。

背景技术

随着电子及通讯技术的迅速发展，高性能芯片和集成电路的使用越来越广泛。电子产业的发展一直遵循着摩尔定律：当价格不变时，集成电路上可容纳的晶体管数目，约每隔18～24个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。因此电子器件芯片的功率不断增大，加之设备体积日益减小，导致设备单位表面热流密度不断增大，温度不断上升。随着温度的升高，当超过其额定值时，电子元件的失效率呈指数增长，相应地降低了设备的可靠性。为保证电子设备系统参数的稳定性，提高电子设备的工作性能和可靠性，就必需对设备进行热设计，使其工作温度低于额定温度。目前电子器件主要的冷却方式有主动式和被动式。一般来说，主动式散热量远大于被动式散热量，但是由于被动式散热具有无需供给能源、性能可靠稳定、安全性高、无噪音且制造成本较低等优点，越来越受到关注。并且，由于环境适应性要求，一些产品内部不允许安装风扇，且其外壳相对密封，通常是将集中热源安装在设备底部或机壳内侧，并借助散热肋片或翅片来增大散热面积，通过自然散热方式进行散热。

对于广泛用于通信、网络行业的自然散热模块，分析其从模块内部热源(发热元件)到外界环境的散热过程可知，模块外壳侧的散热热阻远大于模块内部的接触热阻以及导热、对流等环节热阻。外壳侧的散热则包括了自然对流散热和辐射散热，特别是其中的自然对流热阻极高(约占整个模块热阻的50％以上)，是制约模块散热能力提高的关键之所在。随着自然散热模块功耗水平的不断增加，如何充分降低自然散热模块外壳侧的热阻、增强模块散热能力，是降低模块温度水平的必然要求，也是保证自然散热模块正常稳定运行的前提。考虑到模块表面情况和温度水平限制，其辐射换热的强化和优化空间有限，所以自然散热模块的强化传热主要是要强化其外壳侧的自然对流散热能力，因此以往的研究者对此进行了大量的实验与数值模拟研究。目前应用于自然对流散热模块的翅片结构主要有平板翅片、波纹翅片以及百叶窗翅片。平板翅片具有加工方便，制造成本低，便于规模化生产等优点，但是对于生产实际中经常用到的竖直平板翅片而言，其上部分由于气流温度较高，换热温差变小，所以其散热能力也相应地恶化。波纹翅片与百叶窗翅片结构复杂、加工困难，流动阻力较大，且在实际生产中用到的竖直波纹翅片和百叶窗翅片的上部分也存在类似于竖直平板翅片中流场速度矢量和温度梯度之间协同性较差的缺点。鉴于此，目前设备的热设计已经成为制约电子通信等行业新技术发展的关键问题。因此，亟需开发一种能够显著降低高热流密度下电子设备内部温度，提高设备可靠性的高效散热器。

发明内容

针对上述提出的竖直平板翅片上部气流温度较高，流速较小导致自然对流传热效果恶化的技术问题，本发明提供一种能有效降低自然散热条件下散热设备中发热元件的温度，从而达到延长寿命，提高设备可靠性的电子器件自然散热装置。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：包括自下而上依次设置的绝热后壳、热源铝板、基板和W型散热翅片，所述W型散热翅片拐角处断开，对称布置在基板上；所述热源铝板设置在绝热后壳中，并紧贴在基板背面。

所述的W型散热翅片的开口角度a为45°～90°。

所述的W型散热翅片断开部位尺寸d与基板宽度尺寸L之比d/L＝0.03～0.10。

所述的W型散热翅片翅片厚度l与翅片间距p宽度尺寸L之比l/p＝0.05～0.10。

所述的W型散热翅片在基板上均匀布置。所述的后壳绝热处理。

电子器件工作时产生的热量经由热管传递到热源铝板上，热源铝板再与所述散热器基板贴合，最后通过W型散热翅片将热量散失到环境中去。与竖直平板翅片底部进气相比，W型散热翅片改变了空气的进气方式，使得更多的空气从水平方向进气，增大了换热温差，增大了换热面积，从而大大提高了换热效率。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

1)增大了换热面积。W型散热翅片倾斜的翅片布置方式，相对于传统竖直平板翅片，更加高效的利用了散热空间，在保证翅片散热效率的同时，增大了换热面积，强化换热效果。