專利名稱：帶泡沫的脈動熱管散熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及散熱器，尤其涉及一種帶泡沫的脈動熱管散熱器。
背景技術(shù)：
隨著電子元器件集成度的提高，半導(dǎo)體制造工藝的完善，電子設(shè)備體積越 來越小，而電子設(shè)備的功能和復(fù)雜性日益增長，在有限的體積范圍內(nèi)，電子設(shè) 備的功耗不斷增加，散熱量急劇上升，極大的熱流密度給散熱元件的設(shè)計(jì)造成 了很大的困難。傳統(tǒng)的散熱標(biāo)準(zhǔn)和強(qiáng)制空氣對流冷卻的方法已行不通，特別是 超大型計(jì)算機(jī)的芯片冷卻，現(xiàn)有小體積的散熱器往往不能滿足要求。因此，需 要一種具有高效傳熱率和維持恒溫的冷卻裝置,已經(jīng)成為制約電子工業(yè)發(fā)展的瓶 頸問題，急需微型高效的傳熱技術(shù)為其發(fā)展鋪平道路。而作為一種新型散熱冷 卻技術(shù)，脈動熱管因其尺寸小、重量輕和當(dāng)量傳熱量大等特點(diǎn)在這一領(lǐng)域顯示 出了優(yōu)勢，在電子元器件領(lǐng)域內(nèi)己有應(yīng)用。然而，雖然脈動熱管的導(dǎo)熱系數(shù)很 高，但是換熱面積卻很小。這使得空氣測熱阻比較大。電子器件或者芯片的散 熱熱阻主要分為三部分散熱器件和散熱器之間的熱阻R1、散熱器的導(dǎo)熱熱阻
R2、散熱器和空氣之間的對流換熱熱阻R3，散熱器件的散熱過程的熱阻為 R=R1+R2+R3。由于散熱器件的熱流密度一般都比較大，這部分熱阻R1會比較 小；同時(shí)類似熱管式的散熱器，它們擁有大的導(dǎo)熱系數(shù)，這樣熱阻R2也會比較 小。但是現(xiàn)有熱管式散熱器與空氣的換熱面積是有限的，因此對流換熱熱阻R3 會比較大。此外，雖然翅片式散熱器增大了與空氣的換熱面積，減小了熱阻R3， 然而由于散熱器件與空氣的接觸面積增加量是有限的，這樣導(dǎo)致R3不能大大減 小，且翅片式散熱器的導(dǎo)熱系數(shù)比較低導(dǎo)致熱阻R2比較大，所以小體積內(nèi)高散 熱需求情況下的總熱阻R依然比較大。因此研究小體積高散熱量的散熱器是半導(dǎo) 體等行業(yè)迫切需要解決的關(guān)鍵技術(shù)之一 。
目前，美國等許多國家已經(jīng)對泡沬材料的實(shí)用化進(jìn)行了相當(dāng)?shù)难芯?。泡?材料主要有金屬泡沫、塑料泡沫、碳泡沫、石墨泡沫或陶瓷泡沫。它們主要 具有重量輕、比表面積大(500 10000 m2/m3)、導(dǎo)熱系數(shù)高、熱穩(wěn)定性好、易 于控制泡沬材料的孔的大小與分布、防噪效果好等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明主要是利用了 泡沬材料在比表面積大的優(yōu)勢。此外泡沫材料其它的特點(diǎn)，如熱穩(wěn)定性好、導(dǎo) 熱系數(shù)高、防噪效果好等也對散熱器的優(yōu)化設(shè)計(jì)起著非常重要的作用。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的為解決上述散熱器所存在的技術(shù)問題，提供一種體積小、重量 輕、制造成本低廉、熱響應(yīng)快、傳熱性能高、加工方便、運(yùn)行穩(wěn)定的帶泡沫的 脈動熱管散熱器。
帶泡沫的脈動熱管散熱器包括散熱泡沫、脈動熱管、散熱座、風(fēng)機(jī)、脈動 熱管介質(zhì)；脈動熱管為多組封閉的蛇形回路，每組脈動熱管分為加熱段、冷卻 段，加熱段底部嵌入或釬焊入散熱座上，脈動熱管外發(fā)泡有散熱泡沫，散熱泡 沫上方設(shè)有風(fēng)機(jī)，在脈動熱管內(nèi)充有脈動熱管介質(zhì)。
脈動熱管的材料采用細(xì)銅管或不銹鋼管。散熱座與脈動熱管之間采用真空
釬悍。散熱座上開有凹槽，并與脈動熱管底部相配合。脈動熱管內(nèi)充注30%-55% 的脈動熱管介質(zhì)。脈動熱管介質(zhì)為水、甲醇、乙醇、氫氟烴、丁烷或異戊烷。 散熱泡沫的泡沫材料為金屬泡沫、塑料泡沫、石墨泡沫、炭泡沫或陶瓷泡沫。
本發(fā)明中脈動熱管是由細(xì)銅管在散熱座中曲折一段再向上伸入散熱泡沫中， 在散熱泡沫曲折一段后再向下伸入散熱座中曲折，然后又向上伸入散熱泡沫中， 這樣依次連接成一封閉的蛇形回路，使脈動熱管換熱面積大大增加，同時(shí)也使 散熱座成為一塊均溫板，大大提高了脈動熱管的運(yùn)行效率。本發(fā)明主要是在脈 動熱管外部發(fā)泡有散熱泡沫，具有體積小、重量輕、成本低、傳熱效率高、運(yùn) 行穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，適合于CPU等現(xiàn)代高能耗電子器件的冷卻。


圖1是帶泡沫的脈動熱管散熱器結(jié)構(gòu)示意圖2是泡沫材料示意圖3是單個(gè)脈動熱管示意圖4是多組脈動熱管放置于散熱座上的示意圖。
圖中，散熱泡沫l、脈動熱管2、散熱座3、風(fēng)機(jī)4、加熱段5、冷卻段6。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，帶泡沫的脈動熱管散熱器包括散熱泡沫l、脈動熱管2、散熱 座3、風(fēng)機(jī)4、脈動熱管介質(zhì)；脈動熱管為多組封閉的蛇形回路，每組脈動熱管 分為加熱段5、冷卻段6，加熱段底部嵌入或釬焊入散熱座3上，脈動熱管外發(fā) 泡有散熱泡沫1，散熱泡沫1上方設(shè)有風(fēng)機(jī)4，在脈動熱管2內(nèi)充有脈動熱管介 質(zhì)。
脈動熱管2的材料采用細(xì)銅管或不銹鋼管。脈動熱管2是由毛細(xì)管彎折和 焊接形成的蛇形回路，通過將中間彎折，最后將脈動熱管2底部與散熱座3之 間或采用真空釬焊，或在散熱座3上開有凹槽，并與脈動熱管2底部相配合。脈動熱管2上設(shè)有一個(gè)封閉的接口，用于抽真空和充液，風(fēng)機(jī)4的作用是有利 于更好的散熱。
多組脈動熱管可以在每一個(gè)脈動熱管上設(shè)有一封閉的接口進(jìn)行抽真空和充 液，或?qū)⒍嘟M脈動熱管的接口設(shè)一集管或設(shè)有一封閉的蓮花噴頭、用于集中抽 真空和集中充液。
脈動熱管2內(nèi)充注30%-55%的脈動熱管介質(zhì)。脈動熱管介質(zhì)為水、甲醇、 乙醇、氫氟烴、丁垸或異戊垸。
散熱泡沫的泡沫材料為金屬泡沫、塑料泡沬、石墨泡沬、炭泡沫或陶瓷泡沫。
本發(fā)明的工作原理該帶泡沫的脈動熱管散熱器在使用時(shí)，用導(dǎo)熱膠或硅 脂將被冷卻的電子器件、半導(dǎo)體發(fā)熱元件粘合在其中心位置，或用夾緊的辦法 使二者充分接觸。由電子器件、半導(dǎo)體等發(fā)熱元件散發(fā)的熱量通過散熱座3傳 遞給脈動熱管2的受熱段，由于受熱段在散熱座3上均勻分布，使得散熱座3 中心位置的受熱量很快散開，降低了中心位置的溫度。散熱座3上的一部分熱 量傳給散熱座3近端的散熱泡沫1，另一部分熱量被脈動熱管加熱段5吸收，并 很快通過脈動熱管2傳至其冷卻段6，然后傳給散熱座遠(yuǎn)端的散熱泡沫l，最后 通過風(fēng)機(jī)4快速散發(fā)至空氣中。這樣大大提高了脈動熱管2的傳熱效率。
權(quán)利要求
1. 一種帶泡沫的脈動熱管散熱器，其特征在于包括散熱泡沫(1)、脈動熱管(2)、散熱座(3)、風(fēng)機(jī)(4)、脈動熱管介質(zhì)；脈動熱管為多組封閉的蛇形回路，每組脈動熱管分為加熱段(5)、冷卻段(6)，加熱段底部嵌入或釬焊在散熱座(3)上，脈動熱管(2)外發(fā)泡有散熱泡沫(1)，散熱泡沫(1)上方設(shè)有風(fēng)機(jī)(4)，在脈動熱管(2)內(nèi)充有脈動熱管介質(zhì)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶泡沫的脈動熱管散熱器，其特征在于所述的 脈動熱管(2)的材料采用細(xì)銅管或不銹鋼管。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶泡沫的脈動熱管散熱器，其特征在于所述的 散熱座。與脈動熱管(2)之間采用真空釬焊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶泡沫的脈動熱管散熱器，其特征在于所述的 散熱座(3)上開有凹槽，并與脈動熱管底部相配合。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶泡沫的脈動熱管散熱器，其特征在于所述的 脈動熱管(2)內(nèi)充注30%-55%的脈動熱管介質(zhì)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種帶泡沫的脈動熱管散熱器，其特征在于所述的 脈動熱管介質(zhì)為水、甲醇、乙醇、氫氟烴、丁烷或異戊烷。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶泡沬的脈動熱管散熱器，其特征在于所述的 散熱泡沫(l)的泡沫材料為金屬泡沬、塑料泡沬、石墨泡沬、炭泡沫或陶瓷泡沬。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種帶泡沫的脈動熱管散熱器。它包括散熱泡沫、脈動熱管、散熱座、風(fēng)機(jī)、脈動熱管介質(zhì)；脈動熱管為多組封閉的蛇形回路，每組脈動熱管分為加熱段、冷卻段，加熱段底部嵌入或釬焊入散熱座上，脈動熱管外發(fā)泡有散熱泡沫，散熱泡沫上方設(shè)有風(fēng)機(jī)，在脈動熱管內(nèi)充有脈動熱管介質(zhì)。本發(fā)明主要是在脈動熱管外部發(fā)泡有散熱泡沫，這樣使脈動熱管換熱面積大大增加，同時(shí)也使散熱座成為一塊均溫板，大大提高了脈動熱管的運(yùn)行效率。本發(fā)明具有體積小、重量輕、成本低、傳熱效率高、運(yùn)行穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，適合于超大型計(jì)算機(jī)的芯片冷卻、大型軍用集成設(shè)備中高熱流電子器件的散熱、微電子等要求有限體積內(nèi)需高散熱性能器件的冷卻。
文檔編號H01L23/367GK101533810SQ200910097729
公開日2009年9月16日 申請日期2009年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月20日
發(fā)明者勤 王, 陳光明, 陳福勝, 韓曉紅 申請人:浙江大學(xué)