一种散热结构的制作方法

本发明涉及电子元件散热，尤其涉及一种散热结构。

背景技术：

1、传统的散热柱形式的散热器设计简单粗犷，通常是在散热基板的下表面均匀排满散热柱，散热柱结构规则，容易设计和加工。然而这样通常会在热源有效的散热区域外排布过多的散热柱，进而导致散热结构的压降大。

2、而且在多热源的情况下，由于没有基于各热源的散热需求进行差异化设计，各热源温度的均匀性较差，例如串联流道散热结构通常出现下游位置热源温度偏高的问题。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提供了一种散热结构，按从热源到散热工质的热传递方向依次包括导热层、散热基板和散热柱，所述热源通过至少一层所述导热层设置在所述散热基板的上表面，所述散热基板的下表面用于与散热工质接触进行换热；基于热扩散角原理计算确定所述热源在所述散热基板下表面的散热区域，若干的所述散热柱仅排布于所述散热区域内。

2、较佳地，所述的基于热扩散角原理计算确定所述热源在所述散热基板下表面的散热区域，包括：

3、在平行于散热工质流动方向上，根据以下公式计算各层导热层的热扩散角αi：

4、

5、

6、在平行于散热工质流动方向上，根据以下公式计算各层导热层的半热源宽度li：

7、li＝li-1+wi-1·tanαi-1

8、式中，i表示第i层导热层，i大于等于1，当i为最后一层导热层时，(i+1)为所述散热基板；k表示导热层的导热系数；ρ表示当前层导热层的导热系数与下一层导热层的导热系数之比；l表示平行于散热工质流动方向上的半热源宽度，所述半热源宽度为当前层热源中心至当前层热源边缘的距离，l表示平行于散热工质流动方向上的热源中心至当前层导热层边缘的距离，w表示当前层导热层的厚度；

9、假设所述散热基板的下表面是绝热情况时，根据以下公式计算所述散热基板的最大热扩散角αh_max：

10、

11、根据以下公式计算平行于散热工质流动方向上的所述散热基板下表面的最大半热源宽度lf_max：

12、lf_max＝lh+whtanαh_max

13、式中，下标h表示散热基板；

14、在平行于散热工质流动方向上，所述散热基板下表面的散热区域至少包括顺着散热工质流动方向上的半热源宽度lf1和逆着散热工质流动方向上的半热源宽度lf2，其中，lf1小于lf1_max，lf1_max为顺着散热工质流动方向上的所述散热基板下表面的最大半热源宽度；lf2小于lf2_max，lf2_max为逆着散热工质流动方向上的所述散热基板下表面的最大半热源宽度。

15、较佳地，所述的半热源宽度lf1大于0.7lf1_max，所述的半热源宽度lf2大于0.7lf2_max。

16、较佳地，在垂直于散热工质的流动方向上，所述散热区域完全覆盖所述散热基板的流道宽度。

17、较佳地，所述散热区域内的所述散热柱密度和换热面积由对应位置的所述热源的散热需求决定。

18、较佳地，若所述热源的散热需求大，则对应的所述散热区域内的散热柱密度大或/和换热面积大；若所述热源的散热需求小，则对应的所述散热区域内的散热柱密度小或/和换热面积小。

19、较佳地，所述散热区域内的所述散热柱密度和换热面积通过改变散热柱的间距、尺寸、数量、排布方式或/和形状的方式调整。

20、较佳地，同一所述散热区域内的散热柱的形状一致。

21、较佳地，同一所述散热区域内的散热柱的间距均匀。

22、较佳地，同一所述散热区域内的散热柱的间距，在垂直于散热工质的流动方向上一致，在平行于散热工质的流动方向上递增或递减。

23、较佳地，同一所述散热区域内的散热柱，在垂直于散热工质的流动方向上形状一致，在平行于散热工质的流动方向上形状不一致。

24、较佳地，在至少一所述散热区域内设有阻流柱，所述阻流柱位于热源的间隔位置。

25、较佳地，在至少一所述散热区域的热源的间隔设置若干平行散热工质流动方向的局部散热柱。

26、较佳地，若干的所述局部散热柱位于所述散热区域之外。

27、较佳地，在至少一所述散热区域的垂直于散热工质流动方向的至少一端部边缘设有扰流柱。

28、较佳地，沿散热工质流动方向分布多组热源的情况，至少一组热源对应一个所述散热区域，每组热源均包括至少一个垂直于散热工质流动方向排布的热源。

29、与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：

30、1、本发明基于热扩散角原理，通过定量计算，确定了热源对应的散热基板下表面的散热区域，将散热柱仅排布于热源对应的散热区域内，这样可以优化散热柱的排布区域，减少散热柱数量，避免有效的散热区域外排布散热柱，实现了散热结构的精细化设计，从而减小散热结构的压降。

31、2、通过对散热区域内的散热柱结合热源的散热需求进行优化，提高热源对应散热区域的散热柱密度和散热面积，从而提高散热结构的散热能力。

32、3、根据各热源位置的散热需求来设计对应散热区域的散热柱密度和换热面积，通过改变散热柱的间距、尺寸、数量、排布方式以及形状的方式调整各散热区域的散热柱密度和换热面积，达到多热源情况下各热源的温度一致性好，散热结构的散热能力高，压降小的效果。

33、当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

技术特征：

1.一种散热结构，按从热源到散热工质的热传递方向依次包括导热层、散热基板和散热柱，所述热源通过至少一层所述导热层设置在所述散热基板的上表面，所述散热基板的下表面用于与散热工质接触进行换热；其特征在于，基于热扩散角原理计算确定所述热源在所述散热基板下表面的散热区域，若干的所述散热柱仅排布于所述散热区域内。

2.根据权利要求1所述的散热结构，其特征在于，所述的基于热扩散角原理计算确定所述热源在所述散热基板下表面的散热区域，包括：

3.根据权利要求2所述的散热结构，其特征在于，所述的半热源宽度lf1大于0.7lf1_max，所述的半热源宽度lf2大于0.7lf2_max。

4.根据权利要求1所述的散热结构，其特征在于，在垂直于散热工质的流动方向上，所述散热区域完全覆盖所述散热基板的流道宽度。

5.根据权利要求1所述的散热结构，其特征在于，所述散热区域内的所述散热柱密度和换热面积由对应位置的所述热源的散热需求决定。

6.根据权利要求5所述的散热结构，其特征在于，若所述热源的散热需求大，则对应的所述散热区域内的散热柱密度大或/和换热面积大；若所述热源的散热需求小，则对应的所述散热区域内的散热柱密度小或/和换热面积小。

7.根据权利要求5所述的散热结构，其特征在于，所述散热区域内的所述散热柱密度和换热面积通过改变散热柱的间距、尺寸、数量、排布方式或/和形状的方式调整。

8.根据权利要求1所述的散热结构，其特征在于，同一所述散热区域内的散热柱的形状一致。

9.根据权利要求8所述的散热结构，其特征在于，同一所述散热区域内的散热柱的间距均匀。

10.根据权利要求8所述的散热结构，其特征在于，同一所述散热区域内的散热柱的间距，在垂直于散热工质的流动方向上一致，在平行于散热工质的流动方向上递增或递减。

11.根据权利要求1所述的散热结构，其特征在于，同一所述散热区域内的散热柱，在垂直于散热工质的流动方向上形状一致，在平行于散热工质的流动方向上形状不一致。

12.根据权利要求1所述的散热结构，其特征在于，在至少一所述散热区域内设有阻流柱，所述阻流柱位于热源的间隔位置。

13.根据权利要求1所述的散热结构，其特征在于，在至少一所述散热区域的热源的间隔设置若干平行散热工质流动方向的局部散热柱。

14.根据权利要求13所述的散热结构，其特征在于，若干的所述局部散热柱位于所述散热区域之外。

15.根据权利要求1所述的散热结构，其特征在于，在至少一所述散热区域的垂直于散热工质流动方向的至少一端部边缘设有扰流柱。

16.根据权利要求1至15任一项所述的散热结构，其特征在于，沿散热工质流动方向分布多组热源，至少一组热源对应一个所述散热区域，每组热源均包括至少一个垂直于散热工质流动方向排布的热源。

技术总结
本发明提供了一种散热结构，按从热源到散热工质的热传递方向依次包括导热层、散热基板和散热柱，所述热源通过至少一层所述导热层设置在所述散热基板的上表面，所述散热基板的下表面用于与散热工质接触进行换热；基于热扩散角原理计算确定所述热源在所述散热基板下表面的散热区域，若干的所述散热柱仅排布于所述散热区域内。这样可以优化散热柱的排布区域，减少散热柱数量，从而减小散热结构的压降，并提高热源对应散热区域的散热柱密度和散热面积，从而提高散热结构的散热能力。

技术研发人员：孙帅杰
受保护的技术使用者：苏州悉智科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/6/18