本發(fā)明涉及一種液冷均溫板復(fù)合散熱器。

背景技術(shù)：

運(yùn)算、網(wǎng)絡(luò)以及數(shù)據(jù)中心等服務(wù)器由于芯片發(fā)熱量高，目前普遍采用的均溫板結(jié)合風(fēng)冷散熱以及循環(huán)液冷兩種技術(shù)。

服務(wù)器采用的強(qiáng)迫對(duì)流風(fēng)冷技術(shù)是將小面積芯片的熱量先由均熱板迅速擴(kuò)散至大的散熱面積上，再通過(guò)風(fēng)扇強(qiáng)迫空氣對(duì)流將熱量帶走。該方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安全可靠，但是其缺陷在于：由于空氣的熱容低，此方式的散熱效率較低并且噪音大，難以適應(yīng)性能和功耗越來(lái)越高的芯片散熱需求。

液冷技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心等高發(fā)熱電子產(chǎn)品的熱管理。其原理是，發(fā)熱量大的芯片與銅質(zhì)熱沉緊密接觸，熱沉中包含液體流動(dòng)的管道，芯片熱量經(jīng)由熱沉傳遞到制冷液(水或油)，制冷液通過(guò)循環(huán)系統(tǒng)不斷流動(dòng)，將熱量帶出。由于液體的熱容高于空氣上千倍，因此可以輕松帶走大量熱量，所以液冷效率遠(yuǎn)高于風(fēng)冷，但是其缺陷在于：由于芯片面積小，如何將大量熱量迅速傳遞到液體當(dāng)中成為液冷散熱的主要瓶頸。通常采用的做法是在芯片接觸面附近制造高密度的翅片，以增加冷卻液與導(dǎo)熱面的接觸面積，然而，翅片的擾流作用不僅增加了水冷散熱器的功耗，而且也會(huì)產(chǎn)生較高的噪音。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低、制造工藝簡(jiǎn)單、換熱效率高、體積小、生產(chǎn)效率高、可量產(chǎn)的液冷均溫板復(fù)合散熱器。

本發(fā)明的目的通過(guò)以下的技術(shù)措施來(lái)實(shí)現(xiàn)：一種液冷均溫板復(fù)合散熱器，其特征在于：它包括殼體、隔板、支撐結(jié)構(gòu)和多孔毛細(xì)結(jié)構(gòu)，所述隔板將殼體的內(nèi)部空間分隔成用于盛裝液態(tài)冷卻工質(zhì)的上部腔室和用于盛裝蒸發(fā)換熱工質(zhì)的下部腔室，其中，所述下部腔室封閉且其內(nèi)部處于低真空狀態(tài)，所述下部腔室內(nèi)的真空度小于或等于1torr，所述隔板呈彎折起伏狀形成數(shù)個(gè)間隔排布的空心凸條壓緊在上部腔室的內(nèi)頂面上，從而在隔板和上部腔室的內(nèi)頂面之間構(gòu)成數(shù)條間隔排布的液冷通道，即全部的液冷通道構(gòu)成所述上部腔室，每條液冷通道均具有用于液態(tài)冷卻工質(zhì)循環(huán)流動(dòng)的進(jìn)液口和出液口，所述支撐結(jié)構(gòu)支撐在所述隔板與下部腔室的內(nèi)底面之間，所述下部腔室的內(nèi)壁上以及支撐結(jié)構(gòu)的外壁圓周上設(shè)有多孔毛細(xì)結(jié)構(gòu)，所述液冷通道中的液態(tài)冷卻工質(zhì)與多孔毛細(xì)結(jié)構(gòu)中的氣態(tài)蒸發(fā)換熱工質(zhì)進(jìn)行熱交換將氣態(tài)蒸發(fā)換熱工質(zhì)帶來(lái)的熱量傳遞出去。

本發(fā)明的工作原理是：殼體底面為受熱面，下部腔室內(nèi)的蒸發(fā)換熱工質(zhì)受熱后由液態(tài)轉(zhuǎn)換成氣態(tài)上升至下部腔室頂部的多孔毛細(xì)結(jié)構(gòu)中，液冷通道中的液態(tài)冷卻工質(zhì)與該多孔毛細(xì)結(jié)構(gòu)中的氣態(tài)蒸發(fā)換熱工質(zhì)進(jìn)行熱交換將氣態(tài)蒸發(fā)換熱工質(zhì)帶來(lái)的熱量傳遞出去，與此同時(shí)，氣態(tài)蒸發(fā)換熱工質(zhì)則遇冷變成液體沿著下部腔室內(nèi)壁及支撐結(jié)構(gòu)側(cè)壁上的多孔毛細(xì)結(jié)構(gòu)回流到下部腔室底面上的毛細(xì)結(jié)構(gòu)中，從而完成一個(gè)循環(huán)過(guò)程，如此循環(huán)下去，熱源產(chǎn)生的熱量會(huì)迅速被傳播出去。

本發(fā)明既利用了均溫板的高效熱擴(kuò)散能力，也利用了液體的高攜熱特性，可將二維小面積的熱源熱量迅速擴(kuò)展至三維大面積換熱空間中，大大增加了換熱面積，因此換熱效率極高，并且可以有效減小換熱器的體積。另外，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低、制造工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)效率高、可直接量產(chǎn)，適于廣泛推廣和適用。

作為本發(fā)明的一種實(shí)施方式，所述殼體主要由下蓋、上蓋、前蓋和后蓋組成，所述上蓋和下蓋分別具有縱向貫通的凹槽，所述上蓋和下蓋于二者的兩側(cè)連接為一體以使凹槽對(duì)合形成殼體的內(nèi)部空間，所述前蓋和后蓋分別在殼體的前端和后端與隔板、下蓋相連而將下部腔室封閉。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式，所述支撐結(jié)構(gòu)為銅柱，所述銅柱支撐在所述隔板和下蓋之間，設(shè)于所述銅柱的外壁圓周上的多孔毛細(xì)結(jié)構(gòu)是銅粉環(huán)，所述銅粉環(huán)與上蓋和下蓋上的多孔毛細(xì)結(jié)構(gòu)連接成一體。銅粉環(huán)是銅粉燒結(jié)的環(huán)狀的多孔毛細(xì)結(jié)構(gòu)，銅粉環(huán)增加多孔毛細(xì)結(jié)構(gòu)的表面積，使氣態(tài)轉(zhuǎn)化成液態(tài)的蒸發(fā)換熱工質(zhì)可以迅速回流至受熱面。銅柱起到支撐腔體的作用，有效的防止真空腔室變形，避免散熱器發(fā)生形變。

作為本發(fā)明的一種實(shí)施方式，所述銅柱位于所述液冷通道的底面與下蓋之間。

本發(fā)明還具有以下實(shí)施方式：

所述液態(tài)冷卻工質(zhì)采用水、或乙二醇、或水和乙二醇的混合物。

所述蒸發(fā)換熱工質(zhì)采用水、或甲醇、或水和甲醇的混合物。

所述下部腔室的內(nèi)壁上的多孔毛細(xì)結(jié)構(gòu)是銅粉或銅網(wǎng)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下顯著的效果：

⑴本發(fā)明既利用了均溫板的高效熱擴(kuò)散能力，也利用了液體的高攜熱特性，可將二維小面積的熱源熱量迅速擴(kuò)展至三維大面積換熱空間中，大大增加了換熱面積，因此換熱效率極高，并且可以有效減小換熱器的體積。

⑵本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低、制造工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)效率高、可直接量產(chǎn)，適于廣泛推廣和適用。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。

圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)爆炸示意圖(未畫(huà)出多孔毛細(xì)結(jié)構(gòu)和支撐結(jié)構(gòu))；

圖2是本發(fā)明的俯視透視圖(顯示液態(tài)冷卻工質(zhì)在液冷通道中的流動(dòng)情況)；

圖3是本發(fā)明的工作原理圖；

圖4是圖3中C局部放大示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1～4所示，是本發(fā)明一種液冷均溫板復(fù)合散熱器，它包括殼體1、隔板2、支撐結(jié)構(gòu)和多孔毛細(xì)結(jié)構(gòu)，殼體1主要由下蓋11、上蓋12、前蓋13和后蓋14組成，上蓋12和下蓋11分別具有縱向貫通的凹槽，上蓋12和下蓋11于二者的兩側(cè)連接為一體以使凹槽對(duì)合形成殼體1的內(nèi)部空間，隔板2將殼體1的內(nèi)部空間分隔成用于盛裝液態(tài)冷卻工質(zhì)A的上部腔室和用于盛裝蒸發(fā)換熱工質(zhì)B的下部腔室4，在本實(shí)施例中，液態(tài)冷卻工質(zhì)A采用水，在其它實(shí)施例中，液態(tài)冷卻工質(zhì)A還可以采用乙二醇或水和乙二醇的混合物，蒸發(fā)換熱工質(zhì)B采用水，在其它實(shí)施例中，蒸發(fā)換熱工質(zhì)B還可以采用甲醇或水和甲醇的混合物。前蓋13和后蓋14分別在殼體1的前端和后端與隔板2、下蓋11相連而將下部腔室4封閉，下部腔室4的內(nèi)部處于低真空狀態(tài)，下部腔室4內(nèi)的真空度小于或等于1torr，隔板2呈彎折起伏狀形成數(shù)個(gè)間隔排布的空心凸條21壓緊在上部腔室的內(nèi)頂面上，從而在隔板2和上部腔室的內(nèi)頂面之間構(gòu)成數(shù)條間隔排布的液冷通道5，即全部的液冷通道5構(gòu)成上部腔室，每條液冷通道5均具有用于液態(tài)冷卻工質(zhì)A循環(huán)流動(dòng)的進(jìn)液口51和出液口52，支撐結(jié)構(gòu)支撐在隔板2與下部腔室4的內(nèi)底面之間，下部腔室4的內(nèi)壁上以及支撐結(jié)構(gòu)的外壁圓周上設(shè)有多孔毛細(xì)結(jié)構(gòu)，液冷通道5中的液態(tài)冷卻工質(zhì)A與多孔毛細(xì)結(jié)構(gòu)中的氣態(tài)的蒸發(fā)換熱工質(zhì)B進(jìn)行熱交換將氣態(tài)的蒸發(fā)換熱工質(zhì)B帶來(lái)的熱量傳遞出去。

在本實(shí)施例中，支撐結(jié)構(gòu)為銅柱6，銅柱6支撐在隔板2和下蓋11之間，具體是位于液冷通道5的底面與下蓋11之間。設(shè)于銅柱6的外壁圓周上的多孔毛細(xì)結(jié)構(gòu)是銅粉環(huán)7，銅粉環(huán)7與上蓋12和下蓋11上的多孔毛細(xì)結(jié)構(gòu)8連接成一體。銅粉環(huán)7是銅粉燒結(jié)的環(huán)狀的多孔毛細(xì)結(jié)構(gòu)。下部腔室4的內(nèi)壁上的多孔毛細(xì)結(jié)構(gòu)8是銅粉或銅網(wǎng)。具體是：隔板2和下蓋11相配合的內(nèi)表面上燒結(jié)一層銅粉，其中，隔板2和下蓋11內(nèi)表面上的銅粉不是整面燒結(jié)的，而是與銅柱6相配合的地方留有銅柱6外徑大小的未燒結(jié)銅粉大小的面積。銅柱6套于銅粉環(huán)7之后，安放在預(yù)留的位置，同時(shí)與下蓋11和隔板2焊接在一起即可。

本發(fā)明的工作原理是：熱源9安裝在下蓋11的底面上，下蓋11的底面為受熱面，下部腔室4內(nèi)的蒸發(fā)換熱工質(zhì)B受熱后由液態(tài)轉(zhuǎn)換成氣態(tài)上升至下部腔室4頂部(即隔板2)的多孔毛細(xì)結(jié)構(gòu)8中，液冷通道5中的液態(tài)冷卻工質(zhì)A與該多孔毛細(xì)結(jié)構(gòu)8中的氣態(tài)的蒸發(fā)換熱工質(zhì)B進(jìn)行熱交換將氣態(tài)的蒸發(fā)換熱工質(zhì)B帶來(lái)的熱量傳遞出去，與此同時(shí)，氣態(tài)的蒸發(fā)換熱工質(zhì)B則遇冷變成液體沿著下部腔室4內(nèi)壁上的多孔毛細(xì)結(jié)構(gòu)8和銅粉環(huán)7回流到下部腔室4底面上的毛細(xì)結(jié)構(gòu)8中，從而完成整個(gè)流體循環(huán)和熱量交換過(guò)程，如此循環(huán)下去，熱源9產(chǎn)生的熱量會(huì)迅速被傳播出去。

本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此，根據(jù)本發(fā)明的上述內(nèi)容，按照本領(lǐng)域的普通技術(shù)知識(shí)和慣用手段，在不脫離本發(fā)明上述基本技術(shù)思想前提下，本發(fā)明的液態(tài)冷卻工質(zhì)、蒸發(fā)換熱工質(zhì)、多孔毛細(xì)結(jié)構(gòu)、支撐結(jié)構(gòu)等還具有其它的實(shí)施方式。因此，本發(fā)明還可以做出其它多種形式的修改、替換或變更，均落在本發(fā)明權(quán)利保護(hù)范圍之內(nèi)。