CN112762744A - 电子元器件脉动与整体型热管耦合式风冷散热器及方法 - Google Patents

电子元器件脉动与整体型热管耦合式风冷散热器及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种电子元器件脉动与整体型热管耦合式风冷散热器及方法，包括电子元器件、脉动与整体型热管耦合式散热器、风扇。脉动与整体型热管耦合式风冷散热器将传统脉动式热管与整体式热管结合，兼具结构简单、热流密度大、当量传热系数高等优点；并利用半圆截面作为热管蒸发段并与电子元器件直接贴合，扩大换热面积并降低热管与电子元器件之间的热阻。本发明将两种不同类型热管结合并与散热器融为一体，利用不同热管传热模式，加强内部传热，并减小散热器体积。

Description

电子元器件脉动与整体型热管耦合式风冷散热器及方法
技术领域
本发明属于电子元器件散热技术领域，具体涉及一种新型热管散热器的应用。
背景技术
随着集成技术和微电子封装技术的发展，电子元器件的总功率密度不断增长，而电子元器件和电子设备的物理尺寸却逐渐趋向于小型、微型化，所产生的热量迅速积累，导致集成器件周围的热流密度也在增加。当前有自然散热或冷却方式、强制散热或冷却方法、液体冷却散热方法、散热或冷却方法的制冷方法、散热或冷却中的能量疏导方式、热隔离散热方法等方法。
采用热管与翅片结合的方法是比较主流的散热方式，但热管多采用圆型整体式热管，此种结构具有结构部件多、接触热阻高等缺点。所以研发传热效率高、换热热阻小的热管型换热装置具有较好的发展潜力。
发明内容
针对现有热管与热源接触热阻大、热管类型单一、散热装置体积大等问题，本发明提出了一种电子元器件脉动与整体型热管耦合式风冷散热器。电子元器件脉动与整体型热管耦合式风冷散热器将传统脉动式热管与整体式热管结合，兼具结构简单、热流密度大、当量传热系数高等优点；并利用半圆截面作为热管蒸发段并与电子元器件直接贴合，扩大换热面积并降低热管与电子元器件之间的热阻。
为实现上述发明目的，本发明技术方案如下：
一种电子元器件脉动与整体型热管耦合式风冷散热器，包括电子元器件1、脉动与整体型热管耦合式散热器3、脉动与整体型热管耦合式散热器3上方的风扇5；
电子元器件1作为热源在最底部，其上表面涂有一层导热硅脂2，用于减少电子元器件1与脉动与整体型热管耦合式散热器3之间接触热阻；
脉动与整体型热管耦合式散热器3包括若干个单元散热器，每个单元散热器包括半圆形蒸发器31，单个半圆形蒸发器31上设置的第一微通道扁管冷凝器32、第二微通道扁管冷凝器33和第三微通道扁管冷凝器34；第一微通道扁管冷凝器32、第二微通道扁管冷凝器33和第三微通道扁管冷凝器34的底部都和半圆形蒸发器31连通，第三微通道扁管冷凝器34的高度大于第二微通道扁管冷凝器33，第二微通道扁管冷凝器33的高度大于第一微通道扁管冷凝器32，横向上相邻半圆形蒸发器31之间通过焊点35固定连接；若干半圆形蒸发器31平铺相连排列，其底面平滑并与导热硅脂2相接触；横向上第一单元散热器与第二单元散热器上的第三微通道扁管冷凝器34通过拱形扁管接通，第二单元散热器与第三单元散热器上的第二微通道扁管冷凝器33通过拱形扁管接通，第三单元散热器与第四单元散热器上的第三微通道扁管冷凝器34通过拱形扁管接通，第一单元散热器与第四单元散热器上的第一微通道扁管冷凝器32通过拱形扁管接通，此时构成闭式脉动与整体型热管耦合式散热器，而第一单元散热器与第四单元散热器上的第一微通道扁管冷凝器32不接通时，构成开式脉动与整体型热管耦合式散热器。
作为优选方式，脉动与整体型热管耦合式风冷散热器3封闭在固定边框4内。
本发明还提供一种所述的电子元器件脉动与整体型热管耦合式风冷散热器的工作方法，其为：
当***工作时，电子元器件1的热量通过导热硅脂2传递到半圆形蒸发器31，蒸发器内的液态冷媒吸收热量并相变为气态，气态冷媒上升流入第一微通道扁管冷凝器32、第二微通道扁管冷凝器33和第三微通道扁管冷凝器34内；风扇5驱动冷空气吹过冷凝器表面并吸收热量；整体型热管耦合式散热器内气态冷媒被冷却后相变为液态在重力作用下重新流回半圆形蒸发器31完成一次热量传递，而因串联形成的脉动型热管耦合式散热器内的冷媒气体放热冷凝为液体，由于脉动型热管耦合式散热器两端间存在压差以及相邻单元散热器之间存在的压力不平衡，使得工质在蒸发端和冷凝端之间振荡流动传热。
脉动与整体型热管耦合式风冷散热器3融合了脉动型热管与整体型热管，单一换热器耦合两种不同热管散热方式。
脉动与整体型热管耦合式散热器3通过若干单元散热器的相连可构成开式或闭式热管换热器。
脉动与整体型热管耦合式风冷散热器3融合了传统整体性热管、脉动热管与散热器的优点，具有外部换热面积大，当量传热系数高、内部传热能力强等特点。
热管蒸发器为半圆形，其平滑的切面除换热面积大外，还有助于与热源相结合。热管冷凝器为高度不同的微通道扁管冷凝器，具有换热面积大，内部两相流换热能力强等优点；同时，相邻的热管部分冷凝器通过联通形成脉动热管，前后高低错落，有助于绕乱空气流动状态，提升冷凝器表面换热能力。
相比现有技术，本发明的有益效果如下：
1、本发明将热管和散热器融为一体，保证表面换热面积的前提下，增强内部换热能力。
2、***将整体式热管与脉动热管结合，兼具两种热管换热优势。
3、冷凝器高度错落配置，扰乱空气流动，提升冷凝器外表面强迫对流换热能力。
附图说明
图1为本发明实施例1提供的一种电子元器件脉动与整体型热管耦合式风冷散热器结构的正视图；
图2为本发明实施例1提供的一种电子元器件脉动与整体型热管耦合式风冷散热器的俯视图；
图中，1为电子元器件，2为导热硅脂，3为脉动与整体型热管耦合式散热器，4为固定边框，5为风扇，31为半圆形蒸发器，32为第一微通道扁管冷凝器，33为第二微通道扁管冷凝器，34为第三微通道扁管冷凝器，35为焊点。
具体实施方式
实施例1
如图1和图2所示，一种电子元器件脉动与整体型热管耦合式风冷散热器，包括电子元器件1、脉动与整体型热管耦合式散热器3、脉动与整体型热管耦合式散热器3上方的风扇5；
电子元器件1作为热源在最底部，其上表面涂有一层导热硅脂2，用于减少电子元器件1与脉动与整体型热管耦合式散热器3之间接触热阻；
脉动与整体型热管耦合式散热器3包括若干个单元散热器，从左至右依次为第一单元散热器至第四单元散热器。每个单元散热器包括半圆形蒸发器31，单个半圆形蒸发器31上设置的第一微通道扁管冷凝器32、第二微通道扁管冷凝器33和第三微通道扁管冷凝器34；第一微通道扁管冷凝器32、第二微通道扁管冷凝器33和第三微通道扁管冷凝器34的底部都和半圆形蒸发器31连通，第三微通道扁管冷凝器34的高度大于第二微通道扁管冷凝器33，第二微通道扁管冷凝器33的高度大于第一微通道扁管冷凝器32，横向上相邻半圆形蒸发器31之间通过焊点35固定连接；若干半圆形蒸发器31平铺相连排列，其底面平滑并与导热硅脂2相接触；横向上第一单元散热器与第二单元散热器上的第三微通道扁管冷凝器34通过拱形扁管接通，第二单元散热器与第三单元散热器上的第二微通道扁管冷凝器33通过拱形扁管接通，第三单元散热器与第四单元散热器上的第三微通道扁管冷凝器34通过拱形扁管接通，第一单元散热器与第四单元散热器上的第一微通道扁管冷凝器32通过拱形扁管接通，此时构成闭式脉动与整体型热管耦合式散热器，而第一单元散热器与第四单元散热器上的第一微通道扁管冷凝器32不接通时，构成开式脉动与整体型热管耦合式散热器。
脉动与整体型热管耦合式风冷散热器3封闭在固定边框4内。
本实施例还提供一种所述的电子元器件脉动与整体型热管耦合式风冷散热器的工作方法，其为：
当***工作时，电子元器件1的热量通过导热硅脂2传递到半圆形蒸发器31，蒸发器内的液态冷媒吸收热量并相变为气态，气态冷媒上升流入第一微通道扁管冷凝器32、第二微通道扁管冷凝器33和第三微通道扁管冷凝器34内；风扇5驱动冷空气吹过冷凝器表面并吸收热量；整体型热管耦合式散热器内气态冷媒被冷却后相变为液态在重力作用下重新流回半圆形蒸发器31完成一次热量传递，而因串联形成的脉动型热管耦合式散热器内的冷媒气体放热冷凝为液体，由于脉动型热管耦合式散热器两端间存在压差以及相邻单元散热器之间存在的压力不平衡，使得工质在蒸发端和冷凝端之间振荡流动传热。
脉动与整体型热管耦合式风冷散热器3融合了脉动型热管与整体型热管，单一换热器耦合两种不同热管散热方式。
脉动与整体型热管耦合式散热器3通过若干单元散热器的相连可构成开式或闭式热管换热器。
脉动与整体型热管耦合式风冷散热器3融合了传统整体性热管、脉动热管与散热器的优点，具有外部换热面积大，当量传热系数高、内部传热能力强等特点。
热管蒸发器为半圆形，其平滑的切面除换热面积大外，还有助于与热源相结合。热管冷凝器为高度不同的微通道扁管冷凝器，具有换热面积大，内部两相流换热能力强等优点；同时，相邻的热管部分冷凝器通过联通形成脉动热管，前后高低错落，有助于绕乱空气流动状态，提升冷凝器表面换热能力。
以上结合附图对本发明的实施例进行了详细阐述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，不脱离本发明宗旨和权利要求所保护范围的情况下还可以做出很多变形，这些均属于本发明的保护。

Claims (3)

1.一种电子元器件脉动与整体型热管耦合式风冷散热器，其特征在于：包括电子元器件(1)、脉动与整体型热管耦合式散热器(3)、脉动与整体型热管耦合式散热器(3)上方的风扇(5)；
电子元器件(1)作为热源在最底部，其上表面涂有一层导热硅脂(2)，用于减少电子元器件(1)与脉动与整体型热管耦合式散热器(3)之间接触热阻；
脉动与整体型热管耦合式散热器(3)包括若干个单元散热器，每个单元散热器包括半圆形蒸发器(31)，单个半圆形蒸发器(31)上设置的第一微通道扁管冷凝器(32)、第二微通道扁管冷凝器(33)和第三微通道扁管冷凝器(34)；第一微通道扁管冷凝器(32)、第二微通道扁管冷凝器(33)和第三微通道扁管冷凝器(34)的底部都和半圆形蒸发器(31)连通，第三微通道扁管冷凝器(34)的高度大于第二微通道扁管冷凝器(33)，第二微通道扁管冷凝器(33)的高度大于第一微通道扁管冷凝器(32)，横向上相邻半圆形蒸发器(31)之间通过焊点(35)固定连接；若干半圆形蒸发器(31)平铺相连排列，其底面平滑并与导热硅脂(2)相接触；横向上第一单元散热器与第二单元散热器上的第三微通道扁管冷凝器(34)通过拱形扁管接通，第二单元散热器与第三单元散热器上的第二微通道扁管冷凝器(33)通过拱形扁管接通，第三单元散热器与第四单元散热器上的第三微通道扁管冷凝器(34)通过拱形扁管接通，第一单元散热器与第四单元散热器上的第一微通道扁管冷凝器(32)通过拱形扁管接通，此时构成闭式脉动与整体型热管耦合式散热器，而第一单元散热器与第四单元散热器上的第一微通道扁管冷凝器(32)不接通时，构成开式脉动与整体型热管耦合式散热器。
2.根据权利要求1所述的电子元器件脉动与整体型热管耦合式风冷散热器，其特征在于：脉动与整体型热管耦合式风冷散热器(3)封闭在固定边框(4)内。
3.权利要求1或2所述的电子元器件脉动与整体型热管耦合式风冷散热器的工作方法，其特征在于：
当***工作时，电子元器件(1)的热量通过导热硅脂(2)传递到半圆形蒸发器(31)，蒸发器内的液态冷媒吸收热量并相变为气态，气态冷媒上升流入第一微通道扁管冷凝器(32)、第二微通道扁管冷凝器(33)和第三微通道扁管冷凝器(34)内；风扇(5)驱动冷空气吹过冷凝器表面并吸收热量；整体型热管耦合式散热器内气态冷媒被冷却后相变为液态在重力作用下重新流回半圆形蒸发器(31)完成一次热量传递，而因串联形成的脉动型热管耦合式散热器内的冷媒气体放热冷凝为液体，由于脉动型热管耦合式散热器两端间存在压差以及相邻单元散热器之间存在的压力不平衡，使得工质在蒸发端和冷凝端之间振荡流动传热。
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