CN101363696A - 一种用于电子器件冷却的平板热管及其加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于大功率电子器件冷却的平板热管，包括平板热管框架，所述框架的上端面为冷却面，其特征在于：所述平板式热管的框架内设置有内翅片，所述内翅片位于框架的上下端面之间，所述内翅片将框架的内部空间分隔成若干孔状通道，框架内部为真空结构，并灌装有液体工质，平板式热管下端面直接与电子器件的发热面相连，平板上端面上方设置有风扇，以强制对流的方式将热量散发至大气中。本发明的平板热管具有超薄、高效、热输运量大的特点，可取代振荡热管、普通热管。
Description
技术领域
本发明涉及电子器件的冷却技术，特别涉及一种用于集成度高的大功率电子器件在高热流密度条件下散热的平板热管及其加工工艺。
背景技术
随着电子器件的高频、高速以及集成电路技术的迅速发展和MEMS(MicroElectronic Mechanical System)技术的进步，使得单位容积电子器件的发热量和热流密度大幅度增加，散热装置的布置和设计遇到的约束越来越多。以微电子芯片的设计为例，目前一般已达(60～100)W/cm2，最高达到200W/cm2以上。传统的散热方式如风冷(强制对流)，由于其冷却效率与风扇的速度成正比。当热流密度达到一定的数值时，这种冷却方式显得力不从心。基于电子器件要求的散热热流密度越来越大，中国专利99253842.4提出了水冷技术，水冷的优点是冷却效果突出，但是水冷***的结构非常复杂，按照冷却要求，***中水筒的容量至少在20升以上，并且它本身还有致命的缺点-安全问题，一旦水冷***出现泄露，将会导致计算机损坏。由于相变换热的方式传热效率很高，利用相变换热技术对CPU进行冷却的产品也已经出现，在此类传热技术中，最典型的要属热管技术，它的主要传热方式为蒸发和冷凝，具有传热能力大、温度控制能力强.传热效率高的特点，但热管的制作工艺如毛细芯材料的制备、真空的抽取、工质的封装及维护过程非常复杂，这使得其应用受到很大的限制。普通热管与元件冷却面接触面积小，导致等效热阻大。且单根热管热输送能力有限。振荡热管无法实现全面积接触，从而也导致等效热阻大，且需要起振温差。
中国专利03137561.8提出一种新型的冷却技术：利用微型制冷***对计算机CPU进行冷却，该技术具有可对CPU进行主动降温冷却，具有结构紧凑、可靠性高、操作简单的特点。但是该种技术造价高、***复杂。
发明内容
针对现有大功率电子器件冷却技术存在的缺陷和不足，本发明的目的在于提供一种可适用于冷却高热流密度的集成度高的大功率电子器件的平板热管，以及该平板热管的加工工艺。
本发明的技术方案如下：
一种用于电子器件冷却的平板热管，包括平板热管框架，所述框架的上端面为冷却面，其特征在于：所述平板式热管的框架内设置有内翅片，所述翅片位于框架的上下端面之间，所述翅片将框架的内部空间分隔成若干孔状通道，框架内部为真空结构，并灌装有液体工质，平板式热管下端面部分或全部直接与电子器件的发热面相连。
所述内翅片为由硬质材料制成的、其内具有若干整体通透孔的、具有有平板框架内部形状相适配轮廓的网状结构，平板框形成整体平板型热管。
所述翅片为W形波纹状板片结构，各W形峰谷部位与框架内壁相接，形成交替设置的孔道。
所述孔道的横截面为非圆形孔截面。
所述孔道的横截面为三角形。
所述翅片形成的各孔道通路为一端在框架内腔开放便于一次性抽真空灌液，另一端与框架内壁相接封闭，各孔道通路均为独立热管结构。
所述翅片形成的各孔道通路其两端均在框架内腔中开放，各孔道通路在框架内腔中相通形成一体并列热管结构。
所述翅片与框架相连接处均通过钎焊炉内整体钎焊为一体结构。
所述框架的外侧设置有能增大散热面积以强化传热的外翅片，和/或以强制对流的方式将热量散发至大气中的风扇。
一种如前所述的新型平板式热管的加工工艺，其特征在于：所述平板式热管的波纹状板片结构的翅片的各峰谷部位与框架内壁相连接，并在钎焊炉内通过整体钎焊加工为一体结构。
本发明的技术效果：
本发明通过在平板式框架内设置具有若干同向排列孔道或槽道的翅片，平板框架内经真空处理后灌装液体工质，液体工质在翅片形成的孔道或槽道中，自然形成热管效应，热管可单独使用，也可将热管的冷凝面部分设置外翅片及风扇。主要以自然对流或强制对流的方式将热量传递至大气中。这种平板热管一方面具有全平板面吸热的高效性，内部热管高效热输运的特性，使得该平板热管具有高效率，超薄，且平板热管内翅具有强化传热及强化平板热管承压强度等优良特性，该平板式热管具有结构强度高、免维护的优点。
通过内翅片可将框架内空腔分隔成若干大量的通透型孔道结构，通过真空处理后灌装液体工质，从而使得内腔中的各孔道均形成热管结构，这种热管结构则具备了热管式传热效率高的特性，消除了普通热管和振荡热管与被冷却面接触面积小，等效热阻大的特点，同时克服了振荡热管需要起振温差的缺点。具有结构简单、工作可靠、成本低廉、免维护、散热效率高的特点。
采用框架中内置翅片，内翅片可以对框架起到支撑加强的作用，能进一步提高框架结构的强度，反过来说，采用本发明的平板式结构，可以进一步降低框架结构的板材厚度，也就是降低框架的材料消耗，降低产品的材料成本。
本发明的平板热管具有超薄、高效、热输运量大的特点，可取代振荡热管、普通热管。
附图说明
图1所示是本发明平板热管的一种实施例结构示意图；
图2所示是本发明的平板热管外翅片结构示意图；
图3所示是本发明平板热管两端开放的结构示意图；
图4所示是本发明平板热管一端开放的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做进一步说明。
如图1所示为本发明的平板热管的结构示意图。
吸热板1的吸热段与电子元器件的发热面通过导热硅胶紧密贴合，风扇3设置于平板热管外翅片5的上部，风扇3以对流换热的方式将平板热管吸热板吸收的热量散失于大气中。
吸热板1的平板框架内设置有内翅片4，内翅片4位于框架的上下端面之间，图中所示内翅片4为具有W形波纹结构的板片，内翅片4的波纹结构的峰谷部位分别与吸热板1的板内壁相接，内翅片4上的每一相邻的峰谷均与板壁之间均形成一孔状管路，整个内翅片4将框架的内部空间分隔成若干孔状管路，框架内部为真空结构，并灌装有液体工质，工质分别充填于各孔状通道的一端，这些孔状通道就相应成为热管。外翅片5也为W型翅片。
本实施例的工作原理：吸热板1吸收电子元器件产生的热量，热管内工质吸热蒸发，高温蒸气分别通过框架及布置于其上的外翅片5向外界散热，外翅片5上部设置有风扇3，在风扇3强制对流作用下，蒸汽冷凝为液体流回至板1，液体吸热再蒸发...，如此周而复始，就可以将吸热板1所吸收的热量源源不断地传递给外界，从而达到将电子元器件产生的热量快速传递到外界的目的。
内翅片4也可以制成具有通孔结构的网状体，其与吸热板1的内壁相接，其内部和与板壁相邻处分别形成若干通道管路，灌装工质后可形成整体热管结构。
一种实施例是：对于内翅片4所形成的各管路而言，如果在形成各管路的管壁上开有大量通孔，则各管路相互连通，整个吸热板1的内腔形成为一个总的热管结构。
另一种实施例是：内翅片4在吸热板1内所形成的各相互隔离的热管6，热管6两端与吸热板1板壁之间可以封闭一端而保留另一端开放，即热管端8封闭，热管端7相互连通，从而形成各热管之间相互独立(如图3)；也可以采用各热管两端7、8均开放，从而各热管6的两端均相互连通，从而各热管6之间又可以作为一个总的热管结构(如图4)。
吸热板1可采用铝质材料，吸热板1的工作液体为适当的工质。
这种内部具有多个微细槽道的吸热板1，吸热板1可以利用毛细驱动力促使蒸发段的蒸汽更快速的向冷凝段移动，同时也可以促使冷凝液更快速的返回到蒸发段进行再次蒸发，依次循环，很明显，这种吸热板结构具有比现有普通热管和振荡热管具有更大的传热效率。
以上所述仅为本发明的优选实施方式。对于本领域的技术人员而言，依据本发明的实质还可以做出很多变型和改进，但这些变型和改进均将落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种用于电子器件冷却的平板热管，包括平板热管框架，所述框架的上端面为蒸发冷却面，其特征在于：所述平板式热管的框架内设置有内翅片，所述内翅片位于框架的上下端面之间，所述内翅片将框架的内部空间分隔成若干孔状通道，框架内部为真空结构，并灌装有液体工质，平板式热管下端面部分或全部直接与电子器件的发热面相连。
2.如权利要求1所述的一种用于电子器件冷却的平板热管，其特征在于：所述内翅片为由硬质材料制成的、其内具有若干整体通透孔的、具有有平板框架内部形状相适配轮廓的网状结构，平板框与其内的内翅片形成整体平板型热管。
3.如权利要求2所述的一种用于电子器件冷却的平板热管，其特征在于：所述内翅片为W形波纹状板片结构，各W形峰谷部位与框架内壁相接，形成交替设置的孔道。
4.如权利要求3所述的一种用于电子器件冷却的平板热管，其特征在于：所述孔道的横截面为非圆形孔截面。
5.如权利要求4所述的一种用于电子器件冷却的平板热管，其特征在于：所述孔道的横截面为三角形。
6.如权利要求3所述的一种用于电子器件冷却的平板热管，其特征在于：所述内翅片形成的各孔道通路为一端在框架内腔开放便于一次性抽真空灌液，另一端与框架内壁相接封闭，各孔道通路均为独立热管结构。
7.如权利要求6所述的一种用于电子器件冷却的平板热管，其特征在于：所述内翅片形成的各孔道通路其两端均在框架内腔中开放，各孔道通路在框架内腔中相通形成一体并列热管结构。
8.如权利要求7所述的一种用于电子器件冷却的平板热管，其特征在于：所述内翅片与框架相连接处均通过钎焊炉内整体钎焊为一体结构。
9.如权利要求8所述的一种用于电子器件冷却的平板热管，其特征在于：所述框架的外侧设置有能增大散热面积以强化传热的外翅片，和/或以强制对流的方式将热量散发至大气中的风扇。
10.一种如权利要求1所述的新型平板式热管的加工工艺，其特征在于：所述平板式热管的波纹状板片结构的内翅片的各峰谷部位与框架内壁相连接，并在钎焊炉内通过整体钎焊加工为一体结构。
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