專利名稱：蒸發(fā)傳熱管式散熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于一種散熱器件，特別是用于電子元器件、集成芯片、高發(fā)熱體、密閉框體等散熱和冷卻的散熱器件。
目前為止，集成芯片及其他電子元件的冷卻依靠的主要是由鋁或銅材壓制或鑄造形成的散熱片。如

圖1所示為現(xiàn)有散熱器的典型結(jié)構(gòu)。目前計算機中CPU的散熱器大多數(shù)為這種形式。這種散熱器的鰭片和底座均為實芯構(gòu)造，其工作原理是芯片產(chǎn)生的熱量首先以導熱的方式傳遞給散熱器底座，然后由底座以導熱的方式傳遞給鰭片，之后熱量通過鰭片與空氣的自然對流或由風扇產(chǎn)生的強制對流散發(fā)出去。這種散熱器的缺點是熱量在散熱片的底座和鰭片中，以及從底座到鰭片的傳遞過程均為導熱傳熱。所以其散熱量很有限。當發(fā)熱體的發(fā)熱量較高時，這種散熱片的能力就會嚴重不足，從而導致發(fā)熱體的高溫破壞。同時，受熱量傳遞方向的限制，這種散熱片的底座對發(fā)熱體的溫度沒有均勻作用，從而導致發(fā)熱體局部溫度過高的現(xiàn)象。
隨著電子和數(shù)字技術(shù)的高速發(fā)展，集成芯片的尺寸越來越小，運算速度越來越快，由此導致集成芯片等發(fā)熱體的發(fā)熱量越來越大，從而導致發(fā)熱體的溫度的越來越高。為充分提高現(xiàn)有散熱器的能力，目前普遍采用加大散熱器散熱面積的方法。這種方法不僅大大增加了散熱器的體積，而且對散熱量的增加沒有多少益處。原因在于，在增加散熱器體積的同時，也大大增加了熱量在散熱器中的傳遞距離。根據(jù)傳熱學的基本原理，傳熱熱阻與傳遞距離呈正比，所以，增大散熱器尺寸的方法收效很有限。
本實用新型的結(jié)構(gòu)包括傳熱器底座和固定在底座上的金屬傳熱管，所說的金屬傳熱管為其中封裝有一定量液體的密閉式傳熱管，該傳熱管的一部分與底座相接觸，傳熱管兩端封閉或首尾相連。該傳熱管是利用傳熱管中的液體通過蒸發(fā)、冷凝的相變循環(huán)過程將底座的接觸熱傳遞散發(fā)出去，因而成為一種蒸發(fā)傳熱管式散熱器。
所述的金屬傳熱管可設(shè)計為呈1圈至多圈的環(huán)形，該環(huán)形金屬傳熱管可首尾相連，也可首尾不相連但兩端封閉。
所述的金屬傳熱管也可設(shè)計成為如下結(jié)構(gòu)形式該金屬傳熱管兩端封閉，有一段與底座相接觸，有一端或兩端向上伸的部分，形成“L”形或“U”形或半環(huán)形。
為進一步提高散熱效果，可在所說的金屬傳熱管上安裝用于強化散熱的傳熱金屬絲或傳熱金屬片，金屬絲或金屬片可以采用焊接或套裝的方法緊密安裝在傳熱管上。
以上所述的傳熱管的管壁可以采用鋁、銅、鋁合金、銅合金、或其他熱的良導體制造。傳熱管內(nèi)封裝的動作液體可以是水、酒精或其他冷媒。
本實用新型中的金屬傳熱管的工作原理是這樣的對于首尾相連的環(huán)形傳熱管道，當在傳熱管的某一部分加熱時，引起加熱處管內(nèi)液體的蒸發(fā).液體的蒸發(fā)在管道內(nèi)產(chǎn)生壓力差，從而導致管內(nèi)液體的流動。流動方向根據(jù)壓力差的方向以及重力的方向來確定。蒸發(fā)后產(chǎn)生的蒸汽與水的混合物在流動的過程中與不加熱部分的管壁發(fā)生熱交換，從而將熱量傳遞出去，同時，管內(nèi)蒸汽凝結(jié).從而將熱量釋放出去.凝結(jié)的液體在壓力差的作用下再返回加熱部，由此周而復始，完成熱量的傳遞。
對于首尾不相連的傳熱管，蒸發(fā)產(chǎn)生的蒸汽在通道內(nèi)壓力差的作用下上升到傳熱管的頂部，在頂部將熱量散發(fā)給空氣并凝結(jié)。凝結(jié)產(chǎn)生的液體沿管壁或毛細網(wǎng)返回傳熱管的根部。
將所述的蒸發(fā)式金屬傳熱管通過焊接或嵌入的方法與散熱底版緊密相連，即構(gòu)成本實用新型的蒸發(fā)傳熱管式散熱器。
這種散熱器的傳熱原理是散熱器底座與發(fā)熱體緊密接觸，熱量通過底座金屬的導熱傳遞給與之相接觸的傳熱管，從而導致密閉的傳熱管中動作液體的蒸發(fā)。由于傳熱管與底座相連的根部的溫度較其他部分的高，所以，傳熱管根部的液體首先蒸發(fā)。液體的蒸發(fā)在管道內(nèi)產(chǎn)生壓力差，從而導致管內(nèi)液體的流動。流動方向根據(jù)壓力差的方向以及重力的方向來確定。蒸發(fā)后產(chǎn)生的蒸汽與水的混合物在流動的過程中與不加熱部分的管壁發(fā)生熱交換，從而將熱量傳遞給管壁，然后由管壁以及管壁上的強化傳熱金屬絲或金屬片通過與空氣的自然對流或強制對流散發(fā)出去.熱量釋放后，管內(nèi)蒸汽凝結(jié).凝結(jié)的液體在壓力差的作用下再返回加熱部，由此周而復始，完成散熱過程。
本實用新型的優(yōu)點是傳熱管中熱量的傳遞過程是對流換熱，其換熱量遠高于普通金屬的導熱。同時，由于管內(nèi)液體蒸發(fā)和凝結(jié)過程所傳遞的熱量為潛熱量，這個熱量遠高于金屬的導熱量。所以，應(yīng)用本發(fā)明的傳熱管設(shè)計的散熱器的散熱能力也遠高于普通散熱器的能力。
本實用新型的另一個優(yōu)點是在普通金屬散熱器的鰭片中，從鰭片根部到端部有很大的溫度差。根據(jù)傳熱學的基本原理，在風速相同的情況下，溫度高的部分換熱量大。然而，現(xiàn)有的金屬散熱器的端部風速遠高于根部的溫度，從而使散熱器根部得不到良好散熱。所以，現(xiàn)有散熱器的散熱量很小。而對于本發(fā)明的傳熱管型散熱器，液體在蒸發(fā)及凝結(jié)的過程中溫度不變，也就是說，這種散熱器在工作過程中從傳熱管根部到頂部的溫度相同，這就大大促進了傳熱管與空氣的換熱量。
同時，由于采用在傳熱管上連接金屬絲或金屬片的強化傳熱手段，從而使本散熱器的整體散熱效果更加優(yōu)良。除此之外，本發(fā)明中，傳熱管的各個側(cè)面均可以接受空氣的沖刷，從而使這種散熱器的有效散熱面積大大提高。
實施例二本實施例如圖4所示，由散熱器底座1，金屬傳熱管3和強化散熱的傳熱金屬絲4構(gòu)成。金屬傳熱管3為兩端封閉的半環(huán)形，其底部(即根部)的一段固定在散熱器的底座1上，由數(shù)個(圖示有2個)平行排列構(gòu)成，傳熱管中封裝有水作為傳熱介質(zhì)。傳熱金屬絲4固定的金屬傳熱管3的側(cè)面(即傳熱器兩端上伸的部分)。
實施例三本實施例如圖5所示，由散熱器底座1，金屬傳熱管3和強化散熱的傳熱金屬板5構(gòu)成。金屬傳熱管3為兩端封閉的半環(huán)形，其底部(即根部)的一段固定在散熱器的底座1上，由數(shù)個(圖示有2個)平行排列構(gòu)成，傳熱管中封裝有酒精作為傳熱介質(zhì)。傳熱金屬片5安裝固定的金屬傳熱管3的側(cè)面(即傳熱器兩端上伸的部分)。
實施例四圖6圖示了本實施例的金屬傳熱管3，該傳熱管采用首尾相連的多周連續(xù)環(huán)形管，構(gòu)成蒸發(fā)式金屬傳熱管，將該傳熱管的根部固定于如圖3所示的散熱器底座1即為本實用新型的蒸發(fā)傳熱管式散熱器。
實施例五圖7圖示了本實施例的金屬傳熱管3，該傳熱管采用一周首尾相連的蒸發(fā)式金屬傳熱管，將該傳熱管的根部固定于如圖3所示的散熱器底座1即為本實用新型的蒸發(fā)傳熱管式散熱器。
實施例六圖8圖示了本實施例的金屬傳熱管3，該傳熱管采用首尾不相連的多周連續(xù)環(huán)形管構(gòu)成的蒸發(fā)式金屬傳熱管，將該傳熱管的根部固定于如圖3所示的散熱器底座1即為本實用新型的蒸發(fā)傳熱管式散熱器。
權(quán)利要求1.一種蒸發(fā)式傳熱管式散熱器，其特征在于包括傳熱器底板和固定在底板上的金屬傳熱管，所說的金屬傳熱管為其中封裝有一定量液體的密閉式傳熱管，該傳熱管的一部分與底板相接觸，傳熱管兩端封閉或首尾相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的散熱器，其特征在于所說的金屬傳熱管為呈1圈至多圈的環(huán)形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的散熱器，其特征在于所說的金屬傳熱管兩端封閉，有一段與底座相接觸，有一端或兩端向上伸的部分，形成“L”形或“U”形或半環(huán)形。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的散熱器，其特征在于所說的金屬傳熱管上裝有用于強化散熱的傳熱金屬絲或傳熱金屬片。
專利摘要一種蒸發(fā)傳熱管式散熱器，適于作為電子元器件、集成芯片、高發(fā)熱體、密閉框體等散熱和冷卻的散熱器件。本實用新型的結(jié)構(gòu)包括傳熱器底座和固定在底座上的金屬傳熱管，所說的金屬傳熱管為其中封裝有一定量液體的密閉式傳熱管，該傳熱管的一部分與底座相接觸，傳熱管兩端封閉或首尾相連。該傳熱管是利用傳熱管中的液體通過蒸發(fā)、冷凝的相變循環(huán)過程將底座的熱量散發(fā)出去，因而成為一種蒸發(fā)傳熱管式散熱器。該散熱器能在不增加散熱器自身體積的基礎(chǔ)上大大提高其散熱能力。
文檔編號H01L23/473GK2593364SQ02249369
公開日2003年12月17日 申請日期2002年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月8日
發(fā)明者馮自平 申請人:馮自平