專利名稱：一種循環(huán)散熱裝置、其制作方法及其組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及循環(huán)散熱裝置、其制作方法及其組件。
背景技術(shù)：
隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，晶體管的集成度越來越高，芯片的發(fā)熱量越日俱增，電子散熱技術(shù)逐漸受到關(guān)注。目前電子發(fā)熱問題有如下趨勢，熱流密度大，散熱空間狹窄緊湊，要求跨距離散熱，如大功率LED，CPU、GPU、NOTEBOOK的散熱問題。這些都要求開發(fā)高效的導(dǎo)熱元件應(yīng)對電子科技高速發(fā)展的散熱問題。傳統(tǒng)強化散熱的方式是在散熱裝置中增加熱管，采用強勁的風(fēng)扇強制對流，焊接更多的散熱翅片增加換熱面積，但這樣的辦法在緊湊型散熱或跨距離散熱的領(lǐng)域里無法實現(xiàn)，因為熱管傳熱距離有限，且傳熱存在極限，多根熱管并聯(lián)的辦法只會使得散熱裝置變得巨大，成本增加。高效可實現(xiàn)遠距離傳熱的裝置成為迫切需求。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種結(jié)構(gòu)緊湊且可遠距離散熱的循環(huán)散熱裝置組件。一種循環(huán)散熱裝置組件，包括管線、散熱機構(gòu)和汽液腔，所述散熱機構(gòu)與管線接觸，其特征是所述汽液腔內(nèi)有毛細結(jié)構(gòu)，所述毛細結(jié)構(gòu)將所述汽液腔分隔成儲液腔和蒸發(fā)腔，所述管線的一端連接所述蒸發(fā)腔，另一端連接所述儲液腔或毛細結(jié)構(gòu)，所述蒸發(fā)腔包括至少一個蒸汽槽道；所述管線和汽液腔提供低壓氣密封通道。由于蒸發(fā)腔由至少一個的蒸汽槽道構(gòu)成，比如2、3、4個蒸汽槽道等等，相間的蒸汽槽道間設(shè)置有毛細結(jié)構(gòu)，相比現(xiàn)有技術(shù)的一個蒸發(fā)腔，使得整個毛細結(jié)構(gòu)的支撐力更強， 從而使整個汽液腔高溫高壓下不易變形和損壞；同時，由于由多個蒸汽槽道組成蒸發(fā)腔，當(dāng)循環(huán)散熱裝置采用此種組件時，更利于液體在蒸發(fā)腔的蒸發(fā)，并使得蒸汽往開有蒸汽槽道的方向運行，形成工作流體的單向流動，從而使得汽體能到達更遠的距離，使遠距離散熱成為可能；基于工作流體單向循環(huán)流動傳熱極限大大提高，并且，在同等散熱傳輸能力下，本方案的汽液腔的厚度更小，減小了散熱裝置組件的體積。優(yōu)選地，所述毛細結(jié)構(gòu)分別與所述汽液腔的吸熱面、及所述吸熱面的相對面接觸。優(yōu)選地，所述蒸汽槽道在所述毛細結(jié)構(gòu)內(nèi)，或者在所述汽液腔的吸熱面上，或者一部分在所述毛細結(jié)構(gòu)內(nèi)另一部分在所述汽液腔的吸熱面上。在蒸汽槽道的體積一定的情況下，由于蒸汽槽道有一部分或全部在汽液腔內(nèi)壁上，在毛細結(jié)構(gòu)里面的體積就相應(yīng)減小，因而毛細結(jié)構(gòu)的支撐力更強，整個汽液腔的耐壓強度更大；同時，蒸汽槽道由于直接跟蒸汽腔的吸熱面接觸，當(dāng)循環(huán)散熱裝置采用此種組件時，更利于液體在蒸發(fā)腔的蒸發(fā)，從而使得汽體能到達更遠的距離，并且，在同等散熱傳輸能力下，本方案的汽液腔的厚度更小，減小了散熱裝置組件的體積。優(yōu)選地，連接所述儲液腔或毛細結(jié)構(gòu)的部分管線內(nèi)壁具有毛細結(jié)構(gòu)。
作為遠距離散熱裝置組件，管線的長度較長，不利于經(jīng)過冷凝的液體快速回到汽液腔內(nèi)，通過上述方案，通過毛細結(jié)構(gòu)的抽吸力，大大提高了液體回流的速度，進而增強了散熱裝置的散熱性能。優(yōu)選地，所述毛細結(jié)構(gòu)由金屬粉末和/或納米碳粉，燒結(jié)或擠壓而成。優(yōu)選地，所述蒸汽槽道的截面是正方形、圓形或三角形。優(yōu)選地，所述低壓氣密封通道中為真空。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供了一種循環(huán)散熱裝置，采用所述的循環(huán)散熱裝置組件，所述低壓氣密封通道內(nèi)有工作流體。優(yōu)選地，所述工作流體包括水、煤油、乙醇、甲醇或丙酮。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供了一種循環(huán)散熱裝置制作方法，包括如下步驟
制作毛細結(jié)構(gòu)步驟，在兩端開口的腔體內(nèi)插入至少具有一個凸條的脫模模具，用金屬粉末和/或納米碳粉填充所述腔體并完全覆蓋所述脫模模具的凸條，對金屬粉末和/或納米碳粉進行燒結(jié)和擠壓，形成毛細結(jié)構(gòu)；
脫模步驟，抽出脫模模具，從而毛細結(jié)構(gòu)將腔體分隔成儲液腔和至少具有一個蒸汽槽道的蒸發(fā)腔；
安裝步驟，將管線一端與儲液腔或毛細結(jié)構(gòu)連接，另一端與蒸發(fā)腔連接，將散熱機構(gòu)安裝在管線表面，并通過注液口往儲液腔中注入工作流體并封口，使管線與儲液腔提供低壓氣密封通道。優(yōu)選地，還包括在制作毛細結(jié)構(gòu)步驟之前，所述腔體被制作成內(nèi)壁具有開槽，所述制作毛細結(jié)構(gòu)步驟中，脫模模具的凸條與所述開槽接觸，使得經(jīng)過脫模步驟之后，開槽成為蒸汽槽道的一部分。優(yōu)選地，在制作毛細結(jié)構(gòu)步驟之前，所述腔體被制作成內(nèi)壁具有與所述凸條相適應(yīng)的開槽；在所述制作毛細結(jié)構(gòu)步驟時，將所述凸條放入所述開槽，使得經(jīng)過脫模步驟之后，開槽成為蒸汽槽道。


圖1是本發(fā)明的循環(huán)散熱裝置的一種具體實施例的局部剖視俯視圖； 圖2是圖1的實施例的A-A剖視圖3是本發(fā)明的循環(huán)散熱裝置的另一種具體實施例的A-A剖視圖； 圖4是本發(fā)明的循環(huán)散熱裝置的另一種具體實施例的A-A局部剖視圖； 圖5是本發(fā)明的循環(huán)散熱裝置的另一種具體實施例的A-A局部剖視圖； 圖6是圖1的實施例的B-B截面視圖7是本發(fā)明的循環(huán)散熱裝置的另一種具體實施例的B-B截面視圖； 圖8是本發(fā)明的循環(huán)散熱裝置制作方法的一種具體實施例的流程圖； 圖9是本發(fā)明的循環(huán)散熱裝置的一種具體實施例與其脫模模具的爆炸圖； 圖10是本發(fā)明的循環(huán)散熱裝置的一種具體實施例的立體圖。
具體實施方式
以下將結(jié)合附圖，對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步詳細說明。
如圖1-2所示，一種循環(huán)散熱裝置組件的具體實施例，其包括汽液腔100、管線200 和散熱機構(gòu)300 ；其中，汽液腔100被毛細結(jié)構(gòu)120分隔成儲液腔110、和蒸發(fā)腔130 ；管線 200可以分成三段汽線段201、冷凝段202和液線段203和，汽線段201連接蒸發(fā)腔130，液線段203連接儲液腔110，冷凝段202則處于汽線段201與液線段203之間，散熱機構(gòu)300 安裝在冷凝段202表面；蒸發(fā)腔130包括多個伸入毛細結(jié)構(gòu)120的成條形的蒸汽槽道131， 其中蒸汽槽道的個數(shù)可以是2、3、4個等等，優(yōu)選地，如圖2所示，蒸汽槽道131緊貼著與發(fā)熱面400接觸的汽液腔100的腔壁，即汽液腔100的吸熱面；所述管線200和汽液腔100提供低壓氣密封通道，優(yōu)選為真空通道。其中，散熱機構(gòu)可以是翅片組與風(fēng)扇的組合模塊，也可以是水冷散熱模塊。循環(huán)散熱裝置的一種具體實施例，采用圖1-2所示的循環(huán)散熱裝置組件，儲液腔 110裝有工作流體，例如，水、煤油、乙醇、甲醇或丙酮等，優(yōu)選地，整個循環(huán)散熱裝置的回路結(jié)構(gòu)處于真空條件下，工作流體容易在低溫下蒸發(fā)，通常，該低溫低于發(fā)熱面的溫度。當(dāng)循環(huán)散熱裝置工作時，發(fā)熱面400把熱量傳遞至汽液腔100內(nèi)，在真空下，工作流體受熱低溫蒸發(fā)，由于多孔的毛細結(jié)構(gòu)120內(nèi)存在蒸汽槽道131，形成腔體的溫差、壓差， 使得工作流體蒸汽往管線200的汽線段201運行，工作流體蒸汽運行至冷凝段202后受冷換熱，重新凝結(jié)成液體，由于流體的慣性，冷凝的工作流體通過液線段203返回至儲液腔 110。整個傳熱換熱過程是依靠工作流體的單向蒸發(fā)冷凝實現(xiàn)，無需外加驅(qū)動力，結(jié)構(gòu)簡單， 傳熱性能良好。如圖3所示，在循環(huán)散熱裝置的另一種具體實施例中，液線段203可以直接連接到毛細結(jié)構(gòu)內(nèi)，由于其毛細抽吸力，可以使工作流體的回流速度更快，提高了整個散熱裝置的性能。液線段203的整段或部分內(nèi)壁設(shè)置有毛細結(jié)構(gòu)，例如圖4所示填滿毛細結(jié)構(gòu)，或者如圖5所示僅在其內(nèi)壁上設(shè)置毛細結(jié)構(gòu)，將更加提高液線段203的抽吸力。如圖6所示，在循環(huán)散熱裝置的另一種具體實施例中，蒸汽槽道131由伸入毛細結(jié)構(gòu)120的部分和伸入汽液腔100內(nèi)壁的部分組成，該內(nèi)壁在所在的汽液腔100的外壁與發(fā)熱面400接觸。在另一種具體實施例中，蒸汽槽道131全部伸入汽液腔100內(nèi)壁中。如圖7所示，在循環(huán)散熱裝置的另一種具體實施例中，蒸汽槽道131還可以設(shè)置在毛細結(jié)構(gòu)的內(nèi)部，例如在毛細結(jié)構(gòu)的中間或者其他位置，可以與腔體直接內(nèi)壁接觸。除了如圖所示的矩形截面，在另外的具體實施例中，蒸汽槽道131還可以采用圓形截面，在通過模具成型毛細結(jié)構(gòu)從而更有利于脫模。另外，蒸汽槽道131也可以采用三角形截面。蒸汽槽道131的截面大小也可以是不完全相同的，槽道之間的間距也可以不完全相同。通常，蒸汽槽道131的數(shù)量越多，其散熱效果越好。其實蒸汽槽道是可以在毛細結(jié)構(gòu)的任何位置(圖6圖7的截面方向上)，包括腔體壁面內(nèi)設(shè)置。在上述具體實施例中，汽液腔100可以采用銅，銅合金，鋁，鋁合金，鎳、不銹鋼等具有高導(dǎo)熱性的金屬材料。如圖8所示，循環(huán)散熱裝置制作方法的一種具體實施方式
，包括
制作毛細結(jié)構(gòu)步驟，在兩端開口的腔體內(nèi)插入至少具有一個凸條的脫模模具，用金屬粉末和/或納米碳粉填充所述腔體并完全覆蓋所述脫模模具的凸條，對金屬粉末和/或納米碳粉進行燒結(jié)和擠壓，形成毛細結(jié)構(gòu)；
脫模步驟，抽出脫模模具，從而毛細結(jié)構(gòu)將腔體分隔成儲液腔和至少具有一個蒸汽槽道的蒸發(fā)腔；
安裝步驟，將管線一端與儲液腔或毛細結(jié)構(gòu)連接，另一端與蒸發(fā)腔連接，將散熱機構(gòu)安裝在管線表面，并通過注液口往儲液腔中注入工作流體并封口，使管線與儲液腔提供低壓氣密封通道。在另一種具體實施例中，在制作毛細結(jié)構(gòu)步驟之前，所述腔體被制作成內(nèi)壁具有開槽，所述制作毛細結(jié)構(gòu)步驟中，脫模模具的凸條與所述開槽接觸，使得經(jīng)過脫模步驟之后，開槽成為蒸汽槽道的一部分。在另一種具體實施例中，在制作毛細結(jié)構(gòu)步驟之前，所述腔體被制作成內(nèi)壁具有與所述凸條相適應(yīng)的開槽；在所述制作毛細結(jié)構(gòu)步驟時，將所述凸條放入所述開槽，使得經(jīng)過脫模步驟之后，開槽成為蒸汽槽道。在一種更為具體的實施例中，首先根據(jù)需求尺寸，制作出兩端開口的腔體；接著將脫模模具500的凸條501插入腔體內(nèi)，用金屬粉末或納米碳粉將凸條所處區(qū)域填滿，使凸條被完全覆蓋，并使腔體的另外一側(cè)留有空間，同時，預(yù)留壓合腔體上下壁面所需的空間 ’然后進行對該腔體進行燒結(jié)；當(dāng)燒結(jié)完成后，把脫模模具從腔體中抽離，如圖9所示，此時，包含儲液腔110和蒸發(fā)腔130的汽液腔100已經(jīng)形成；然后對預(yù)留的上下壁面通過壓合連接在一起，并在兩端預(yù)留穿插接口，將管線的兩端分別焊接至兩個穿插接口，同時，在腔體內(nèi)預(yù)留充注液口和管道，用于填充工作流體和對腔體進行真空檢驗處理。注液，真空檢測，封口，整形，最后，在與管線上焊接散熱機構(gòu)，即完成蒸汽腔散熱裝置的制作，如圖10所示。多孔的毛細結(jié)構(gòu)可以由銅粉，鋁粉，鎳粉、納米碳粉等燒結(jié)或擠壓而成，也可以是上述一種或幾種粉末混合后進行燒結(jié)或擠壓。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施例對本發(fā)明所作的進一步詳細說明，不能認定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種循環(huán)散熱裝置組件，包括管線、散熱機構(gòu)和汽液腔，所述散熱機構(gòu)與管線接觸， 其特征是所述汽液腔內(nèi)有毛細結(jié)構(gòu)，所述毛細結(jié)構(gòu)將所述汽液腔分隔成儲液腔和蒸發(fā)腔， 所述管線的一端連接所述蒸發(fā)腔，另一端連接所述儲液腔或毛細結(jié)構(gòu)，所述蒸發(fā)腔包括至少一個蒸汽槽道；所述管線和汽液腔提供低壓氣密封通道。
2.如權(quán)利要求1所述的循環(huán)散熱裝置組件，其特征是所述毛細結(jié)構(gòu)分別與所述汽液腔的吸熱面、及所述吸熱面的相對面接觸。
3.如權(quán)利要求2所述的循環(huán)散熱裝置組件，其特征是所述蒸汽槽道在所述毛細結(jié)構(gòu)內(nèi)，或者在所述汽液腔的吸熱面上，或者一部分在所述毛細結(jié)構(gòu)內(nèi)另一部分在所述汽液腔的吸熱面上。
4.如權(quán)利要求1所述的循環(huán)散熱裝置組件，其特征是所述管線的連接所述儲液腔或所述毛細結(jié)構(gòu)的部分的內(nèi)壁具有毛細結(jié)構(gòu)。
5.如權(quán)利要求4所述的循環(huán)散熱裝置組件，其特征是所述毛細結(jié)構(gòu)由金屬粉末和/ 或納米碳粉燒結(jié)或擠壓而成。
6.如權(quán)利要求5所述的循環(huán)散熱裝置組件，其特征是所述蒸汽槽道的截面是正方形、 圓形或三角形。
7.如權(quán)利要求1-6任一所述的循環(huán)散熱裝置組件，其特征是所述低壓氣密封通道中為真空。
8.一種循環(huán)散熱裝置，其特征是采用如權(quán)利要求1至7任一所述的循環(huán)散熱裝置組件，所述低壓氣密封通道內(nèi)有工作流體。
9.如權(quán)利要求8所述的循環(huán)散熱裝置，其特征是所述工作流體包括水、煤油、乙醇、甲醇或丙酮。
10.一種循環(huán)散熱裝置制作方法，其特征是，包括如下步驟制作毛細結(jié)構(gòu)步驟，在兩端開口的腔體內(nèi)插入至少具有一個凸條的脫模模具，用金屬粉末和/或納米碳粉填充所述腔體并完全覆蓋所述脫模模具的凸條，對金屬粉末和/或納米碳粉進行燒結(jié)和擠壓，形成毛細結(jié)構(gòu)；脫模步驟，抽出脫模模具，從而毛細結(jié)構(gòu)將腔體分隔成儲液腔和至少具有一個蒸汽槽道的蒸發(fā)腔；安裝步驟，將管線一端與儲液腔或毛細結(jié)構(gòu)連接，另一端與蒸發(fā)腔連接，將散熱機構(gòu)安裝在管線表面，并通過注液口往儲液腔中注入工作流體并封口，使管線與儲液腔提供低壓氣密封通道。
11.如權(quán)利要求10所述的循環(huán)散熱裝置制作方法，其特征是，還包括在制作毛細結(jié)構(gòu)步驟之前，所述腔體被制作成內(nèi)壁具有開槽，所述制作毛細結(jié)構(gòu)步驟中，脫模模具的凸條與所述開槽接觸，使得經(jīng)過脫模步驟之后，開槽成為蒸汽槽道的一部分。
12.如權(quán)利要求10所述的循環(huán)散熱裝置制作方法，其特征是，還包括在制作毛細結(jié)構(gòu)步驟之前，所述腔體被制作成內(nèi)壁具有與所述凸條相適應(yīng)的開槽；在所述制作毛細結(jié)構(gòu)步驟時，將所述凸條放入所述開槽，使得經(jīng)過脫模步驟之后，開槽成為蒸汽槽道。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種循環(huán)散熱裝置、其制作方法及其組件。其裝置組件包括管線、散熱機構(gòu)和汽液腔，散熱機構(gòu)與管線接觸，汽液腔內(nèi)有毛細結(jié)構(gòu)，毛細結(jié)構(gòu)將汽液腔分隔成儲液腔和蒸發(fā)腔，管線的一端連接蒸發(fā)腔，另一端連接儲液腔或毛細結(jié)構(gòu)，蒸發(fā)腔包括至少一個蒸汽槽道；管線和汽液腔提供低壓氣密封通道。相比現(xiàn)有技術(shù)的一個蒸發(fā)腔，使得整個毛細結(jié)構(gòu)的支撐力更強，從而使整個汽液腔高溫高壓下不易變形和損壞；由于由多個蒸汽槽道組成蒸發(fā)腔，更利于液體在蒸發(fā)腔的蒸發(fā)，從而使得汽體能到達更遠的距離，使遠距離散熱成為可能，基于工作流體單向循環(huán)流動傳熱極限大大提高，在同等散熱傳輸能力下，本方案的汽液腔的厚度更小，減小了散熱裝置的體積。
文檔編號H01L23/367GK102208375SQ201110089739
公開日2011年10月5日 申請日期2011年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月11日
發(fā)明者張禮政, 林梓榮 申請人:锘威科技(深圳)有限公司