CN205864929U - 一种电子元件用散热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种电子元件用散热器，包括底座和热管，所述底座与热管固定连接，所述热管周围设置有散热气流间隙，所述散热气流间隙与热管固定连接，所述散热气流间隙为聚合材料散热气流间隙；所述热管包括热管壳体、吸液芯、端盖和填充介质，所述吸液芯位于热管壳体的内壁并与其固定连接，所述端盖位于热管壳体的两端并与其固定连接，所述填充介质位于热管壳体的内部；所述填充介质由纳米氧化铝和氧化硅复合颗粒和去离子水组成。本实用新型的散热效果好，其热管的传热系数是普通散热器的2倍。

Description

一种电子元件用散热器

技术领域

本实用新型涉及散热器结构设计技术领域，尤其涉及一种电子元件用散热器。

背景技术

近年来，随着电子技术的发展，电子器件向着小型化、紧凑化、高性能的方向发展，导致发热量增加。同时，由于使用了这些小型化部件，电子设备趋向于高密度装配，因此，单位容积的发热量逐年增大。由此可知，电子元器件的冷却技术是未来电子技术发展需要解决的一项关键技术。并且，随着高热流密度高功率仪器的发展，热流密度高、体积小、高温失效率高等问题阻碍着高功率电子元件的发展，从而热能的高效输运越来越受到人们的重视，热管理问题已成为大功率、高热流密度LED技术及产业发展的主要瓶颈。传统的主动式散热不仅体积庞大无法适应小空间的密集型高精尖设备，其额外消耗的能源也违背了高效环保节能的理念。然而被动式两相换热装置，由于其汽化潜热作用的发挥，其高效性能也在很多方面得到了广泛的应用。然而现有技术中的散热管散热器，其在结构上具有诸多待改进的地方，散热性能依然不能满足现有技术中的电子元件的散热需求。

例如中国专利CN101742892A公开的一种热管散热器，其包括一第一散热板、第二散热板及夹设与第一散热板与第二散热板之间的热管组合，所述热管组合包括由至少两个热管围绕形成一封闭区域，所述封闭区域封闭于第一散热板与第二散热板之间，所述第一散热板与第二散热板中至少一个开设有与封闭区域连通的通孔。该热管散热器与设备安装之间没有形成气流的装置，散热效果差。

又例如中国专利CN101873784A公开的了一种电子元件的散热模块及其组装方法，其中电子元件的散热模块包含：散热装置；电子元件，其具有多个导接脚；导热黏着界面，其设置于散热装置与电子元件之间，用以使电子元件固定于散热装置上；电路板，其具有多个孔洞，用以供电子元件的多个导接脚插设连接。该散热模块采用普通的热传方式进行散热，散热效果差。

实用新型内容

为克服现有技术中存在的电子元件散热器散热效果差的问题，本实用新型提供了一种电子元件用散热器。

一种电子元件用散热器，包括底座和热管，所述底座与热管固定连接，所述热管周围设置有散热气流间隙，所述散热气流间隙与热管固定连接，所述散热气流间隙为聚合材料散热气流间隙；所述热管包括热管壳体、吸液芯、端盖和填充介质，所述吸液芯位于热管壳体的内壁并与其固定连接，所述端盖位于热管壳体的两端并与其固定连接，所述填充介质位于热管壳体的内部。

进一步的，所述填充介质由质量分数为5％-10％的纳米氧化铝和氧化硅复合颗粒和质量分数为90％-95％的去离子水组成。

进一步的，所述填充介质由质量分数为8％的纳米氧化铝和氧化硅复合颗粒和质量分数为92％的去离子水组成。

进一步的，所述纳米氧化铝和氧化硅复合颗粒由质量分数为30％-60％的氧化铝和质量分数为40％-70％的氧化硅组成。

进一步的，所述纳米氧化铝和氧化硅复合颗粒由质量分数为40％的氧化铝和质量分数为60％的氧化硅组成。

进一步的，所述吸液芯由毛细吸液管组成，所述毛细吸液管与热管壳体的内壁固定连接。

进一步的，所述毛细吸液管由排列成型的碳纤维丝与泡沫金属混合烧结而成。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型通过在热管周围设置散热气流间隙，使得在散热过程中空气在散热气流间隙内形成气流，使得电子元件表面与气流有足够的时间产生热传递，从而增强散热效果。

(2)本实用新型通过使用纳米氧化铝和氧化硅复合颗粒和去离子水组成的填充介质，利用纳米氧化铝和氧化硅复合颗粒容易在吸液芯表面形成沉积层的原理，使得蒸发和沸腾的过程得到强化，从而增强热管的传热系数，使得散热性得到有效的提升。

(3)本实用新型通过使用泡沫金属和碳纤维丝作为烧结材料进行烧结吸液 管，使得吸液管的比表面积增大，增强热管的散热性能，并且由于泡沫金属的比重较小，从而使得热管的重量得到有效的减轻。

(4)本实用新型通过在泡沫技术表面烧结碳纤维丝使其形成微细纹路的结构表面，从而使得吸液管表面的阻力变大，比表面积增大，有效增强热管的散热性能。

附图说明

图1是本实用新型的电子元件用散热器的结构示意图；

图2是本实用新型的热管结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1和图2，本具体实施方式披露了一种电子元件用散热器，包括底座1和热管2，所述底座1与热管2通过密封焊接固定连接，通过热管2进行换热散热，底座1对热管2进行固定，并且通过底座1能够将其固定在电子元件的散热部位。

优选的，底座1采用铜板作为底座，由于铜具有较强的硬度和极其良好的散热性能，采用铜板作为底座，一方面能够进一步优化散热性能，另一方面能够使得散热器具有很好的强度。为确保底座1与热管2之间紧密接触从而保证散热效果，在底座1与热管2的位置设置有凹槽，凹槽呈与热管曲率相同的弯折状，在安装过程中，将热管置于凹槽内，并通过压紧螺钉进行固定，为防止安装过程中损伤热管，压紧螺钉的下端设置有弹性垫，其可以是一个套在螺钉下端的弹簧。在拧紧螺钉的过程中，弹簧会给螺钉一个反向的弹性力，从而防止螺钉压坏热管。

此外，所述热管2周围设置有散热气流间隙3，所述散热气流间隙3与热管2通过粘连连接，优选的，所述散热气流间隙3为聚合材料散热气流间隙；所述散热气流间隙3为带有孔隙的散热气流间隙，具体的，其位于热管2的散热端的周围，使用过程中，通过散热风扇通过使气流通过散热气流间隙3形成气流从而 确保气流与电子元件之间能够有足够的时间发生热传递，从而确保了散热器的散热效果。

此外，所述热管2包括热管壳体21、吸液芯22、端盖23和填充介质24，所述吸液芯22位于热管壳体21的内壁并与其通过烧结固定连接，所述端盖23位于热管壳体21的两端并与其通过焊接连接，通过端盖23将填充介质24密封在热管壳体21内。优选的，热管壳体21和端盖23均采用红铜材料制作，由于红铜的可塑性强，且硬度较大，并且其具有优异的热传导性能，因而将其作为热管壳体21和端盖23的制作材料，能够有效的确保热管的热交换效率。并且采用红铜，焊接的密封效果好，且能够塑造成需要的形状。在本实用新型的另一个实施例中，热管壳体21还可以是扁平状的热管壳体，采用扁平状的设计，可以有效的增加填充介质流动的阻力，从而减缓其循环的速度，提高热交换利用率。

所述填充介质24位于热管壳体21的内部，优选的，所述填充介质24由纳米氧化铝和氧化硅复合颗粒和去离子水组成。纳米是一个尺度，为10^-9米，纳米材料是指在三维空间中，至少有一维处于纳米尺寸的范围，也即1-100纳米的范围。纳米材料具有小尺寸效应、表面效应和宏观量子随药效应。纳米尺寸的氧化铝和氧化硅复合颗粒一方面可以保留纳米氧化铝的分散性，使得其容易在填充介质中充分的进行分散。此外，由于纳米二氧化硅具有的絮凝结网的特点，使得其可以在填充介质中形成一层网状结构。由于纳米氧化铝和氧化硅复合颗粒会在热管内附着在吸液芯22的表面形成沉积层，从而强化蒸发和沸腾的过程，使得填充介质24的传热系数增大。优选的，纳米氧化铝和氧化硅复合颗粒的粒径为35-50纳米之间，在这个范围内的纳米氧化铝和氧化硅复合颗粒能够使得填充介质24的传热系数达到最大。

优选的，所述填充介质24由质量分数为5％-10％的纳米氧化铝和氧化硅复合颗粒和质量分数为90％-95％的去离子水组成。其中当所述填充介质24由质量分数为8％的纳米氧化铝和氧化硅复合颗粒和质量分数为92％的去离子水组成时，填充介质24的传热系数达到最大。由上述可知，纳米氧化铝和氧化硅复合颗粒会在吸液芯22的表面形成沉积层从而强化蒸发和沸腾的过程。因而纳米氧化铝和氧化硅复合颗粒比重的增加，传热系数会增加，然而沉积层太厚会影响填充介质24的流动性，因此沉积层存在一个最佳的厚度，即纳米氧化铝和氧化硅复合颗 粒存在一个最优质量分数。在本实用新型的另一个实施例中，填充介质也可以由纳米氧化铝和氧化硅复合颗粒和其他溶剂组成，溶剂可以是甲醇、乙醇或者其他溶剂。

优选的，所述纳米氧化铝和氧化硅复合颗粒由质量分数为30％-60％的氧化铝和质量分数为40％-70％的氧化硅组成。将氧化铝和氧化硅复合是结合了其二者的优点。优选的，其中氧化铝的占比应当小于氧化硅，因为当氧化铝比重较大时，颗粒比较容易形成沉积层，容易使得沉积层的厚度过大，导致传热系数变小。在本实施例中，采用最优的比例，其中所述纳米氧化铝和氧化硅复合颗粒由质量分数为40％的氧化铝和质量分数为60％的氧化硅组成。

此外，所述吸液芯22由毛细吸液管221组成，所述毛细吸液管221与热管壳体21的内壁通过烧结固定连接。所述毛细吸液管221孔径为1000到10000纳米之间。优选的，所述毛细吸液管221由排列成型的碳纤维丝与泡沫金属混合烧结而成。泡沫金属是通过将金属中的低熔点的物质气化而得到的一种材料，其质量小，比重小，仅为同体积金属的五十分之一，采用泡沫金属作为毛细吸液管221的原材料可以大大减小热管的重量。并且泡沫金属的比表面积大，能够有效的增强填充介质的传热性能。并且泡沫金属中的孔隙能够增强纳米颗粒的吸附性，使得纳米氧化铝和氧化硅复合颗粒容易沉积，从而提高热管的传热系数。而碳纤维丝则在泡沫金属的表面形成极其细的纹路，从而对填充介质的流动起到一定的阻力作用，并且可以有效的增大毛细吸液管221的比表面积。

本实施例中的电子元件用散热器的散热系数是普通散热器的2倍以上，具有极好的散热性能，适用于高密度散热电子元件。

上述说明示出并描述了本实用新型的优选实施例，如前所述，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述实用新型构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。

Claims (3)

1.一种电子元件用散热器，包括底座(1)和热管(2)，所述底座(1)与热管(2)固定连接，其特征在于：所述热管(2)周围设置有散热气流间隙(3)，所述散热气流间隙(3)与热管(2)固定连接，所述散热气流间隙(3)为聚合材料散热气流间隙；所述热管(2)包括热管壳体(21)、吸液芯(22)、端盖(23)和填充介质(24)，所述吸液芯(22)位于热管壳体(21)的内壁并与其固定连接，所述端盖(23)位于热管壳体(21)的两端并与其固定连接，所述填充介质(24)位于热管壳体(21)的内部。

2.根据权利要求1所述的一种电子元件用散热器，其特征在于：所述吸液芯(22)由毛细吸液管(221)组成，所述毛细吸液管(221)与热管壳体(21)的内壁固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种电子元件用散热器，其特征在于：所述毛细吸液管(221)由排列成型的碳纤维丝与泡沫金属混合烧结而成。