專利名稱：散熱芯及散熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種散熱芯及散熱器，尤其是一種利用工質(zhì)的汽液相變進行傳熱和換熱的散熱芯及散熱器。
背景技術(shù)：
隨著時代的發(fā)展，無論是在工業(yè)還是生活領(lǐng)域，需要用散熱器進行散熱的情況越來越多，而且隨著部件的大型化或者微型化的發(fā)展，部件的功率越來越大，隨之而來產(chǎn)生的熱流密度越來越大，因此必須要使用散熱器進行散熱。
現(xiàn)有的散熱器有兩種，一種是采用擠出工藝制造的鋁型材散熱器，而另一種是熱管散熱器。
如圖1所示，為現(xiàn)有的鋁型材散熱器的結(jié)構(gòu)示意圖，由一體成形的鋁基座80及肋片81(又稱翅片)兩部分組成。
在工作時熱源與鋁基座的下部相接觸，然后由鋁基座將熱量傳導到翅片進行散熱。因此，鋁基座主要承擔熱量傳遞即導熱功能(參與部分的換熱)，即將熱量通過鋁基座傳遞給肋片，而肋片主要用于完成換熱作用，即將熱量通過肋片與空氣進行熱交換。
在實際工作當中，有些部件的接觸面積很小，但是熱流密度很高，而鋁基座的面積比較大，當熱源82與鋁基座80的接觸面積相對鋁基座80整個展開平面較小，且熱量沿鋁基座縱向即Y軸方向傳遞時，為了增加傳遞的熱量值，減小傳遞熱阻，只能增加鋁基座在熱量傳遞方向(Y軸方向)的橫截面積，因為當散熱器的材料是一定時，導熱系數(shù)是一定的，，因此為了熱量高效傳導，散熱器一般使用鋁、銅或者其他良導熱金屬或合金。
而橫截面積的增加勢必導致基座加厚，材料消耗加大，成本增加，并且因為實體鋁基座導熱能力是有限的，而肋片都是使用鋁或者銅的型材，它們的換熱能力也是有限的，即使增加面積或者體積，也會出現(xiàn)與基座同樣的問題，由此兩點，基座有限的傳熱能力和肋片有限的換熱能力限制了鋁型材散熱器的散熱能力，當熱源功率即熱流密度較大時，無法達到良好的散熱效果。
如圖2所示，為現(xiàn)有的熱管散熱器的結(jié)構(gòu)示意圖，包括傳熱管90，漲接在傳熱管90外的數(shù)片翅片91，傳熱管90下部接有蒸發(fā)盒92，蒸發(fā)盒92里充有工質(zhì)，蒸發(fā)盒92連接了充液管93。
在工作的時候，蒸發(fā)盒92與熱源相接觸，當熱源的熱量傳遞到蒸發(fā)盒92的時候，蒸發(fā)盒92內(nèi)的工質(zhì)發(fā)生相變或者流動通過傳熱管90進行熱量的傳遞，并通過傳熱管90將熱量傳遞到翅片91，由翅片91與空氣進行熱交換散熱，當溫度降低，傳熱管90內(nèi)的工質(zhì)從氣態(tài)變成液態(tài)回流到蒸發(fā)盒92中。
因此，傳熱管91的作用就是將從蒸發(fā)盒92傳來的熱量傳遞給翅片91，主要起傳熱作用，而翅片92是將熱量交換到空氣中，主要起換熱作用。
雖然這種散熱器可以很好的利用工質(zhì)的汽液相變，將熱量通過傳熱管傳遞給翅片91，但是如圖3所示，現(xiàn)有的翅片91都是漲接或者釬焊焊接在傳熱管90外側(cè)的，由此導致傳熱管90與翅片91之間的接觸熱阻非常大，熱量從傳熱管90到翅片91傳導效率降低，瓶頸效應很明顯。并且翅片91的換熱能力也是非常有限的，因此接觸熱阻的存在，以及翅片有限的換熱能力，使得這種散熱器的散熱效果也不是很好。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種散熱芯和散熱器，散熱芯的制造成本低，散熱器的導熱效率和換熱效率都非常高，散熱效果好。
為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供了一種散熱芯，包括一體成型的基座和數(shù)片肋片，所述基座和肋片內(nèi)具有一個或一個以上的空腔。
所述空腔沿肋片方向排列。所述一個以上的空腔相導通。所述空腔為槽道狀。所述空腔內(nèi)具有吸液芯。
本實用新型還提供了一種散熱器，包括上述散熱芯，用于傳導和交換熱量；封堵器，封接與所述基座空腔的空腔口，用于將空腔密閉，并且防止空腔內(nèi)的工質(zhì)泄漏。
所述散熱芯的每個空腔口上均封接有一個封堵器；或者所述散熱芯的所有空腔的口上封接有一個封堵器，使得所有空腔相連通；或者所述散熱芯的空腔為一個以上，數(shù)個空腔的空腔口上封接有一個封堵器，使得所述數(shù)個空腔相連通。所述散熱芯的材質(zhì)為金屬或者金屬合金，所述金屬為鋁或銅或鐵。所述封堵器上連接有充液管，用于填加工質(zhì)。
因此，本實用新型的散熱芯內(nèi)具有空腔，故材料耗用少，制造成本低，而本實用新型的散熱器，利用空腔內(nèi)的工質(zhì)相變進行導熱和換熱，從而導熱效率和換熱效率都非常高，導致散熱器的散熱效果非常好。
下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。


圖1為現(xiàn)有的型材散熱器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為現(xiàn)有的熱管散熱器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為現(xiàn)有的熱管散熱器的翅片與傳熱管漲接的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為本實用新型散熱芯的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5為本實用新型散熱器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6為本實用新型散熱器圖5中的B-B線的剖視圖。
圖7為本實用新型散熱器散熱時的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖8為本實用新型散熱器圖7中C-C線的剖視圖。
圖9為本實用新型散熱器散熱時的另一結(jié)構(gòu)示意圖。
圖10為本實用新型散熱器圖9中D-D線的剖視圖。
具體實施方式
本實用新型在基座和肋片中具有空腔，可以填充工質(zhì)，利用工質(zhì)相變進行傳熱和換熱。
如圖4所示，為本實用新型散熱芯的結(jié)構(gòu)示意圖，該散熱芯1包括一體成型的基座10和數(shù)片肋片11(也稱為翅片)，而一體成型的基座10和肋片11內(nèi)具有一個或一個以上的空腔12。數(shù)片肋片11沿基座10的縱向即Y軸方向延伸，沿著基座10的橫向即X軸方向排列，這些空腔12在內(nèi)部可以導通或者不導通，而空腔12的形狀可以有很多，可以為槽道形狀等，而一體成型的基座10和數(shù)片肋片11的材質(zhì)可以是金屬或者金屬合金，例如鋁或者銅或鐵等其他良導熱金屬或合金其他良導熱金屬或合金。并且在空腔內(nèi)部可以加有吸液芯。
因為一體成型的基座10和肋片11內(nèi)具有空腔12，所以散熱芯1在制造時可以減少很多材料的消耗，由此降低了制造成本。
在制造時，在原有型材散熱器基座和肋片內(nèi)制造出有許多平行于肋片、沿擠出展開方向的空腔且在擠出型材時一次成型，空腔的尺寸及形狀根據(jù)熱源熱流密度、散熱器的熱傳輸功率，散熱器外形尺寸及與熱源連接結(jié)構(gòu)等諸多因素確定。
如圖5所示，為本實用新型散熱器的結(jié)構(gòu)示意圖，該散熱器包括用于傳導和交換熱量的散熱芯1，在散熱芯空腔12的空腔口120上封接了封堵器2，用于將空腔的密閉，這樣在空腔12內(nèi)填充的工質(zhì)就不會泄漏。并且封堵器上可以連接有充液管3，如有工質(zhì)泄漏，可以用來添加工質(zhì)。
如圖6所示，為本實用新型散熱器圖5中的B-B線的剖視圖，封堵器2的形狀可以是外凸的。
如果空腔12內(nèi)部是不導通的，這樣在每一個空腔12的空腔口120都利用一個封堵器2進行封堵，則每個空腔12就不會導通，各自空腔12內(nèi)的工質(zhì)分別在各個空腔內(nèi)12進行相變傳熱，由此每一個空腔12利用各自的充液管3填充工質(zhì)。如果幾個空腔12的空腔口120用共同的封堵器2進行封堵，這樣，這幾個空腔12就是導通的了，這些空腔12內(nèi)的工質(zhì)可以在這些導通的空腔12內(nèi)導熱，導通的各個空腔12利用一個充液管3填充工質(zhì)。當然如果每個空腔12的空腔口120都利用共同的封堵器2進行封堵，這樣，所有的空腔12就變成導通的了，所有空腔12內(nèi)的工質(zhì)可以在所有的空腔12內(nèi)流動，進行導熱，并可共用一個充液管3填充工質(zhì)。
通過封接在散熱芯1兩端的封堵頭2將空腔12兩端內(nèi)部連通或空腔12之間相互獨立構(gòu)成一封閉腔體，在空腔12中充入一定量的工質(zhì)，即將散熱芯制成了一個熱管。而且空腔12內(nèi)的工質(zhì)即可以實現(xiàn)導熱的作用，也可使實現(xiàn)換熱的作用，這樣既增強了散熱器的導熱效率也增加了散熱器的換熱效率。
再如圖7所示，為本實用新型散熱器散熱時的結(jié)構(gòu)示意圖，熱源4與散熱器基座10的下部相接觸，當熱源4將熱量傳遞給熱器基座10的接觸部分時(一般情況下熱源4與基座10的接觸面積遠小于基座本身面積)，參見圖8所示，為圖7中C-C線的剖視圖，空腔1 2內(nèi)與該部分接觸的工質(zhì)受熱蒸發(fā)，工質(zhì)吸熱由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)，帶著一定的壓力迅速擴散到基座10內(nèi)的整個空腔12，即把熱源4的熱量迅速傳導到整個基座10和肋片11上，在肋片11進行換熱過程中，空腔12內(nèi)工質(zhì)放熱冷凝，依靠重力重新回到起始蒸發(fā)處，循環(huán)往復。
如圖9所示，為本實用新型散熱器散熱時的另一結(jié)構(gòu)示意圖，熱源4與散熱器基座10的中部(當然也可以是上部)相接觸，當熱源4將熱量傳遞給熱器基座10的接觸部分時，空腔12內(nèi)與該部分接觸的工質(zhì)受熱蒸發(fā)，工質(zhì)吸熱由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)，帶著一定的壓力迅速擴散到基座10和肋片11內(nèi)的整個空腔12，即把熱源4的熱量迅速傳導到整個基座10和肋片11上，在肋片11進行換熱過程中，空腔12內(nèi)工質(zhì)放熱冷凝，參見圖10所示，為圖9中D-D線的剖視圖，依靠吸液芯13的毛細力重新回到起始蒸發(fā)處，循環(huán)往復。因此可以使得熱源的位置設(shè)置比較靈活。
由于熱量在基座10和肋片11內(nèi)傳導采用的是工質(zhì)相變的熱管傳熱原理，其導熱能力可達實體鋁的上千倍。而且，熱管傳熱時具有等溫性，可將接收到熱源4的熱量由局部通過工質(zhì)相變傳熱展開至整個熱管部分即基座10和肋片11具有等溫性，徹底克服了型材散熱器熱量由熱源處傳導至整個基座過程中由于實體鋁傳導熱阻造成熱量傳導阻塞，基座表面溫度不勻的缺點，通過聯(lián)為一體的肋片換熱時，肋片在同等面積下?lián)Q熱效率不同，換熱量不等。主要因為換熱量Φ＝A*h*Δt，其中A等于換熱面積，h為鋁肋片表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，Δt為鋁肋片表面溫度tw與鋁肋片周邊空氣溫度tf之差。同一散熱器則A和h相等，由于熱量在基座傳導過程中，現(xiàn)有的型材散熱器利用的是實體鋁傳導，導熱系數(shù)λ鋁為200w/mk左右，當現(xiàn)有的散熱器沿Y方向延展面積較大時，整個鋁基座沿Y方向表面溫度波動很大，導致tw形成很大的梯度差；而本實用新型的散熱器其導熱系數(shù)為鋁的上千倍，因此，本實用新型的散熱器基座溫度均勻，梯度差小，其tw平均溫度遠高于型材散熱器的tw平均值；所以，本實用新型的Δt值高于現(xiàn)有的型材散熱器，即本實用新型的換熱量和換熱效果遠高于現(xiàn)有的型材散熱器。
并且本實用新型由于本實用新型的散熱器的空腔不僅在基座內(nèi)，而且也在肋片內(nèi)，即可以利用傳導效率極高的熱管原理，在肋片內(nèi)形成沿肋片延展方向的也在基座內(nèi)的空腔是完整的熱管內(nèi)腔。當熱源將熱量傳遞給基座時，鋁基座中的工質(zhì)吸熱蒸發(fā)，由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)，攜有熱量具有一定壓力的氣體迅速擴散到整個內(nèi)腔，熱量直接傳遞給鋁翅片，再由鋁翅片完成換熱。由于從熱源至鋁翅片的熱量傳遞利用了工質(zhì)相變傳熱，本實用新型的熱傳導過程為①熱源的實體傳導②鋁基座局部(與熱源接觸部分)的工質(zhì)相變③鋁翅片的換熱，減少了熱量傳導環(huán)節(jié)，使得導熱效率和和換熱效率都大大提高。
最后所應說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應當理解，可以對本實用新型的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型技術(shù)方案的精神和范圍。
權(quán)利要求1.一種散熱芯，其特征在于包括一體成型的基座和數(shù)片肋片，所述基座和肋片內(nèi)具有一個或一個以上的空腔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的散熱芯，其特征在于所述空腔沿肋片方向排列。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的散熱芯，其特征在于所述一個以上的空腔相導通。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的散熱芯，其特征在于所述空腔為槽道狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的散熱芯，其特征在于所述空腔內(nèi)具有吸液芯。
6.一種基于上述權(quán)利要求1所述的散熱芯的散熱器，其特征在于包括用于傳導和交換熱量的所述散熱芯；用于將空腔密閉，并且防止空腔內(nèi)的工質(zhì)泄漏的封堵器，封接與所述基座空腔的空腔口。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的散熱器，其特征在于所述散熱芯的每個空腔口上均封接有一個封堵器；或者所述散熱芯的所有空腔的口上封接有一個封堵器，使得所有空腔相連通；或者所述散熱芯的空腔為一個以上，數(shù)個空腔的空腔口上封接有一個封堵器，使得所述數(shù)個空腔相連通。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的散熱器，其特征在于所述散熱芯的材質(zhì)為金屬或者金屬合金。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的散熱器，其特征在于金屬為鋁或銅或鐵。
10.根據(jù)權(quán)利要求6、7或9所述的散熱器，其特征在于所述封堵器上連接有用于填加工質(zhì)的充液管。
專利摘要本實用新型涉及一種散熱芯，包括一體成型的基座和數(shù)片肋片，所述基座和肋片內(nèi)具有一個或一個以上的空腔。所述空腔沿肋片方向排列并且所述空腔為槽道狀，而且可以具有吸液芯。一種散熱器，包括所述散熱芯，用于傳導和交換熱量；封堵器，封接與所述基座空腔的空腔口，用于防止空腔內(nèi)的工質(zhì)泄漏。所述散熱芯的每個空腔口上均封接有一個封堵器；或者所述散熱芯的所有空腔的口上封接有一個封堵器，將空腔密閉防止空腔內(nèi)的工質(zhì)泄漏。所述封堵器上連接有充液管。因此，本實用新型的散熱芯內(nèi)具有空腔，材料耗用少，制造成本低，而本實用新型的散熱器利用空腔內(nèi)的工質(zhì)進行相變導熱和換熱，從而導熱效率和換熱效率都非常高，導致散熱器的散熱效果非常好。
文檔編號H01L23/34GK2922402SQ20062011777
公開日2007年7月11日 申請日期2006年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月23日
發(fā)明者石桂菊 申請人:石桂菊