本發(fā)明涉及熱控技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種結(jié)構(gòu)熱控一體化散熱裝置及加工方法。

背景技術(shù)：

隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，各類芯片及模塊的集成度與功耗均有大幅提高，一方面導(dǎo)致熱流密度增大，為其安全使用的可靠性帶來風(fēng)險，另一方面則會致使不同功能芯片或模塊在同一系統(tǒng)內(nèi)的密集布局，為在狹小空間內(nèi)實現(xiàn)有效散熱帶來更大困難。

對于大功率高熱流密度的發(fā)熱元件，特別是板卡形式的信號數(shù)據(jù)處理單元，通常采用均熱板提供散熱，這是一種內(nèi)壁具有毛細(xì)結(jié)構(gòu)的平板散熱裝置，當(dāng)熱量由熱源傳導(dǎo)至蒸發(fā)區(qū)時，腔體內(nèi)的工質(zhì)開始?xì)饣?，并吸收熱量，氣相工質(zhì)在內(nèi)部溫度較低的區(qū)域凝結(jié)放熱，凝結(jié)后的液相工質(zhì)在毛細(xì)力或其他驅(qū)動力的作用下回到熱源處，從而實現(xiàn)熱量的擴散和傳遞。

整機對熱控的要求不斷提高，在不具備液冷條件的集成度更高的系統(tǒng)當(dāng)中，作為結(jié)構(gòu)支撐的機箱或框架，也需要具備散熱功能。傳統(tǒng)均熱板僅能夠在二維平面方向擴熱，需通過拼接方式才可實現(xiàn)三維方向傳熱，但會在拼接處產(chǎn)生較大的界面熱阻，并且由于蒸氣通道的阻斷而無法將過熱氣體直接輸送到溫度較低的冷端，故散熱量極為有限。此外，對于發(fā)熱面與冷卻面不在同一平面的應(yīng)用場合，傳統(tǒng)均熱板則無法實現(xiàn)空間上的變向或彎折。綜上，為適應(yīng)越來越嚴(yán)苛的熱控條件，需要一種三維連通的蒸氣腔結(jié)構(gòu)，該種散熱裝置實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)熱控一體化，擁有在三維方向上的兩相傳熱能力，在保證高效散熱水平的基礎(chǔ)上，有利于系統(tǒng)的進(jìn)一步精簡。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種結(jié)構(gòu)熱控一體化散熱裝置，能夠更加高效地散熱的同時，還能起到結(jié)構(gòu)支撐的作用。

本發(fā)明為一種結(jié)構(gòu)熱控一體化散熱裝置，所述散熱裝置為中空的長方體或圓柱體，該長方體或圓柱體內(nèi)部為封閉的空腔結(jié)構(gòu)，空腔結(jié)構(gòu)內(nèi)有呈陣列分布的支撐柱，支撐柱兩端分別與長方體或圓柱體的空腔壁面接觸，且支撐住的中心軸線垂直于長方體壁面或與圓柱體徑向一致；空腔結(jié)構(gòu)的壁面以及支撐柱表面有毛細(xì)結(jié)構(gòu)；毛細(xì)結(jié)構(gòu)內(nèi)有液體介質(zhì)。

進(jìn)一步的，所述突起是柱體或方體。

進(jìn)一步的，所述毛細(xì)結(jié)構(gòu)是燒結(jié)的金屬粉末，多層金屬絲網(wǎng)或者金屬毛氈。

本發(fā)明還設(shè)計所述的結(jié)構(gòu)熱控一體化散熱裝置的加工方法，具體包括以下步驟：

步驟1、分別機械加工成型散熱裝置的外表面帶有突起的內(nèi)殼體(1)和對應(yīng)的外殼體(2)，除二者接觸面外，各面均需留有足夠的加工余量；

步驟2、將毛細(xì)結(jié)構(gòu)燒結(jié)至外殼體(4)和內(nèi)殼體(1)的內(nèi)表面上；

步驟3、將內(nèi)殼體(1)和外殼體(4)配合拼裝在一起，在邊緣的結(jié)合處采用攪拌摩擦焊將內(nèi)殼體(1)和外殼體(4)焊合；

步驟4、采用攪拌摩擦焊將內(nèi)殼體上(1)的支撐柱(2)與外殼體(4)連接面焊合。

步驟5、在殼體上設(shè)置灌裝口；

步驟6、將液體介質(zhì)通過灌裝口進(jìn)行充裝并對灌裝孔進(jìn)行密封；

步驟7、精加工成型。

有益效果：

1、該散熱裝置在三維方向上達(dá)到無阻斷傳熱，蒸汽通道在三維方向上均連通，避免了界面導(dǎo)熱材料的使用，傳熱熱阻降低80％以上，傳熱溫差降低5℃以上，整體散熱量提高2倍以上；

2、該散熱裝置為三維一體化空間結(jié)構(gòu)，互成角度的平面在相交處為連續(xù)的結(jié)構(gòu)，不存在因拼接等裝配工序而形成的阻斷，提高了散熱裝置的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與整體強度。

附圖說明

圖1(a)為內(nèi)殼體示意圖。

圖1(b)為外殼體示意圖。

圖1(c)為內(nèi)殼體和外殼體的裝配示意圖。

圖2為一體化散熱示意圖。

其中，1-內(nèi)殼體，2-支撐柱，3-蒸汽通道，4-外殼體。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖并舉實施例，對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。

本發(fā)明提供了一種結(jié)構(gòu)熱控一體化散熱裝置及加工方法。

結(jié)構(gòu)熱控一體化散熱裝置應(yīng)至少包含2個互成角度且有拼接關(guān)系的均熱板，此處以包含4個面均熱版的框架為例說明。

如圖1所示，是該裝置的加工方法，具體步驟如下：

步驟1、分別機械加工成型散熱裝置的如圖1(a)所示的帶有支撐柱2的內(nèi)殼體，和對應(yīng)的如圖1(a)所示外殼體，除二者接觸面外，各面均需留有足夠的加工余量。

步驟2、將毛細(xì)結(jié)構(gòu)燒結(jié)至外殼的內(nèi)表面以及內(nèi)殼的外表面上；

步驟3、將內(nèi)殼體1和外殼體4配合拼裝在一起，在邊緣的結(jié)合處采用攪拌摩擦焊將內(nèi)殼體1和外殼體4焊合，如圖1(c)所示。

步驟4、采用攪拌摩擦焊將內(nèi)殼體上1的支撐柱4與外殼體4連接面焊合。

步驟5、根據(jù)實際情況選擇液體介質(zhì)灌裝口位置進(jìn)行打孔、充裝、密封。

步驟6、精加工成型。

加工完成的散熱裝置如圖2所示，為中空的長方體結(jié)構(gòu)，長方體結(jié)構(gòu)內(nèi)部為封閉的空腔，空腔內(nèi)有呈陣列分布的支撐柱，支撐住兩端分別與該長方體結(jié)構(gòu)的空腔壁面接觸且沿垂直于壁面方向放置，空腔壁面和支撐住表面有毛細(xì)結(jié)構(gòu)，毛細(xì)結(jié)構(gòu)內(nèi)有液體介質(zhì)。

雙層殼體可以是銅、銅合金、鋁、鋁合金、不銹鋼等金屬材料，液體介質(zhì)15可以是水、乙醇、氟化物、丙酮、氨等換熱工質(zhì)。支撐柱2作為支撐結(jié)構(gòu)，可以是圓柱臺也可以是矩形臺，目的是保證該散熱裝置所承受來內(nèi)壓力或外壓力始終在整體耐受屈服強度之內(nèi)。毛細(xì)結(jié)構(gòu)附著在金屬長方體結(jié)構(gòu)的內(nèi)表面，該毛細(xì)結(jié)構(gòu)可以是燒結(jié)金屬粉末，多層金屬絲網(wǎng)或者金屬毛氈等。長方體結(jié)構(gòu)內(nèi)部的空腔為蒸氣通道3。液體介質(zhì)在毛細(xì)結(jié)構(gòu)內(nèi)受熱氣化后，攜帶熱量進(jìn)入蒸氣通道3，在溫度較低區(qū)域遇冷液化，重新進(jìn)入毛細(xì)結(jié)構(gòu)，在毛細(xì)結(jié)構(gòu)所提供毛細(xì)力的驅(qū)動下回到受熱區(qū)域。該裝置不僅能在長方體結(jié)構(gòu)的任一側(cè)面內(nèi)完成散熱，還能通過無阻斷的蒸汽通道和毛細(xì)結(jié)構(gòu)在三維方向上傳熱，即從一個側(cè)面進(jìn)入到相鄰甚至相對側(cè)面進(jìn)行散熱，具體方式為：液體介質(zhì)在長方體結(jié)構(gòu)的一個側(cè)面內(nèi)受熱氣化后，可以通過蒸氣通道3進(jìn)入到相鄰一個側(cè)面的溫度較低區(qū)域遇冷液化，經(jīng)過連通二者的毛細(xì)結(jié)構(gòu)還可以回到該裝置的受熱區(qū)域，實現(xiàn)熱量在三維空間上的快速傳遞。

綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。