專利名稱：均熱板及散熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種均熱板，特別涉及一種用于為電子元件進行散熱的均熱 板及使用該均熱板的散熱裝置。
背景技術(shù)：
一般散熱裝置是使發(fā)熱電子元件與鰭片式散熱器接觸通過鰭片與電子元
件之間的熱傳導(dǎo)達成散熱目的，為應(yīng)較高熱通量(heatflux)的移除，在發(fā)熱電 子元件與散熱器之間通常加裝一具有良好熱傳導(dǎo)性的均熱板(heat spreader), 該散熱器通常較發(fā)熱電子元件的面積大，以獲取更大的散熱面積，該均熱板 的作用是將發(fā)熱電子元件產(chǎn)生的熱量在傳到散熱器之前先均勻分布，以充分 發(fā)揮散熱器的效能，該均熱板可使用銅、鋁等較高熱導(dǎo)系數(shù)的金屬材料，但 金屬板受制于材料本身有限的熱傳導(dǎo)性，若對高熱通量的發(fā)熱電子元件或者 使用較大的均熱板面積來實現(xiàn)熱量均勻分布時，會產(chǎn)生明顯的熱阻而無法達 到良好均熱分布之預(yù)期目的，以致散熱裝置的整體散熱效率不甚理想。
為提升散熱效率，業(yè)界亦釆用在均熱板內(nèi)封入水等工作流體，利用工作 流體的相變化來提高散熱速度?，F(xiàn)今，特別是為適用未來電子裝置小型化的 發(fā)展趨勢，均熱板之厚度將日趨變薄，而各高功率電子元件如電腦中央處理 器、北橋芯片、發(fā)光二極管等也朝向更輕薄短小以及多功能、更快速運行的 趨勢發(fā)展，導(dǎo)致均熱板的冷卻面積(即均熱板的表面積)與局部加熱面積(即電 子元件與均熱板的接觸面積)的比值將趨于增大。電子元件在運行時單位面積 所產(chǎn)生的熱量愈來愈多，單位面積熱流密度也隨之愈來愈大，因而均熱板承 受傳遞的熱量也愈將增加，熱量集中在均熱板與電子元件相接觸的加熱部分， 當(dāng)熱量經(jīng)由工作流體的相變化產(chǎn)生的蒸汽流竄而快速傳遞至外部散熱器散發(fā) 出去時，冷卻后的液態(tài)工作流體將聚積在均熱板邊緣處，缺乏有效的途徑將 其輸送至均熱板中央的加熱處進入下一次循環(huán)。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，在此實有必要提供一種熱阻較小從而能將熱量及時、有效地傳遞出去并提升冷卻液體回流能力的均熱板及具有該均熱板的散熱裝置。
一種均熱板，包括一底板及一蓋板，所述底板與蓋板之間密閉形成一腔 室，該腔室內(nèi)填充有一工作流體，該腔室內(nèi)設(shè)有從均熱板的中心區(qū)域向均熱 板的周圍邊緣部分延伸的至少一脈管，該脈管中央形成一中心通孔，該脈管 的管壁上形成有對工作流體產(chǎn)生毛細(xì)作用力的多孔結(jié)構(gòu)，所述多孔結(jié)構(gòu)與中 心if孑L才目i^ii。
一種散熱裝置，由一散熱器與上述均熱板組合形成。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明利用該均熱板內(nèi)脈管提供毛細(xì)力，加強冷凝后 的工作流體回流，達到良好均熱分布的目的，并同時結(jié)合均熱板內(nèi)的工作流 體的相變化作用而具有的良好熱傳導(dǎo)特性，從而達到減小熱阻的功效，有效 解決高發(fā)熱量電子元件的散熱問題。


下面參考附圖，結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步描述。 圖l是本發(fā)明散熱裝置較佳實施例的剖視圖。 圖2是圖l散熱裝置中均熱板的示意圖。
圖3是圖2沿m-in線的剖視圖。
圖4是圖3中圏IV的局部放大示意圖。 圖5是圖4沿V-V線的剖視圖。
具體實施例方式
如圖l所示，本發(fā)明散熱裝置的較佳實施例中包括一均熱板10、貼設(shè)于 該均熱板10下側(cè)的一電子元件20及位于該均熱板10上側(cè)的一散熱器30, 其中該電子元件20可為電腦中央處理器、北橋芯片、圖形視頻陣列或者發(fā)光 二極管等。
該散熱器30由具高導(dǎo)熱性能的金屬，如銅、鋁等制成，包括一平板型的 基座31及從基座31向上延伸的若干散熱鰭片32，所述散熱鰭片32可提供 較大的散熱面積將電子元件20產(chǎn)生的熱量及時地散發(fā)至環(huán)境中。散熱器30 不限于圖中所揭示的結(jié)構(gòu)及形狀。
如圖2及圖3所示，該均熱板10包括一底板12、 一蓋板14及設(shè)于該底 板12與蓋板14之間的毛細(xì)結(jié)構(gòu)15。該底板12與蓋板14由銅、鋁或者其它 具有高導(dǎo)熱系數(shù)的材料制成，且均呈平板狀，該蓋板14的周邊部分垂直向下 彎折一定高度形成一側(cè)壁142,為制成薄型均熱板，該側(cè)壁142高度的變化于2-3.5mm之間為最佳，側(cè)壁142的末端向外彎折沿水平方向延伸形成一折 邊部140，該折邊部140的外圍尺寸與底板12相當(dāng)，通過將該折邊部140與 底板12的周邊120焊接固定，從而于底板12與蓋板14之間形成一密閉的腔 室16。本實施例中，側(cè)壁142的高度為3mm。電子元件20貼設(shè)于均熱板10 的底板12底面上的中心位置，該均熱板10的底板12與電子元件20所對應(yīng) 的區(qū)域形成加熱區(qū)11，遠(yuǎn)離加熱區(qū)11的周圍邊多彖部分形成冷卻區(qū)13,即底 板12中央形成加熱區(qū)11,邊緣區(qū)域形成冷卻區(qū)13。該腔室16內(nèi)凈皮抽至一定 的真空狀態(tài)，內(nèi)部填充有低沸點工作流體，如水、酒精等，該工作流體由均 熱板的加熱區(qū)11處吸熱蒸發(fā)，帶著熱量向冷卻區(qū)13移動，在冷卻區(qū)13放熱 后凝結(jié)成液體并再次回流至加熱區(qū)11進行下一次循環(huán)，/人而利用工作流體的 相變化達到快速傳熱與均熱的目的。
該毛細(xì)結(jié)構(gòu)15包括分別位于該底板12與蓋板14所形成腔室16的內(nèi)側(cè) 壁面上的第一、第二毛細(xì)結(jié)構(gòu)15a、 15b及設(shè)于底板12與蓋板14之間的第三 毛細(xì)結(jié)構(gòu)15c。該第一、第二毛細(xì)結(jié)構(gòu)15a、 15b為多孔隙的網(wǎng)目(mesh)、纖 維(fiber)、微溝槽(fine groove)、燒結(jié)粉末(sintered powder)、發(fā)泡體、海綿體、 碳納米管陣列或者以上各類型式的復(fù)合毛細(xì)結(jié)構(gòu)。該第三毛細(xì)結(jié)構(gòu)15c包括 設(shè)置于第一、第二毛細(xì)結(jié)構(gòu)15a、 15b之間的六個脈管151，該脈管151對稱 地分布于腔室16內(nèi)，從均熱板10的中心位置(即加熱區(qū)11)呈放射狀朝向 周圍邊緣位置(即冷卻區(qū)13)延伸，每一脈管151的內(nèi)端1513延伸至對應(yīng) 于加熱區(qū)ll位置處，而外端1514則延伸至對應(yīng)于冷卻區(qū)13的位置處。
如圖4及圖5所示，每一脈管151為呈一縱長的中空管狀結(jié)構(gòu)，壁部1512 上形成若干細(xì)小的孔隙，內(nèi)部形成一中心通孔1510，該中心通孔1510的直 徑可從0.5mm擴展至數(shù)毫米以上，較佳范圍為0.5mm至2mm。該脈管151 的橫截面為圓環(huán)，其外徑的大小大致等于所述第一、第二毛細(xì)結(jié)構(gòu)15a、 15b 之間的距離，從而使得脈管151沿垂直方向分別與該第一、第二毛細(xì)結(jié)構(gòu)15a、 15b相接觸。該脈管151的壁部1512可由若干銅絲、鋁線、不銹鋼絲或纖維 束等材料制成的絲線編織形成，形成為具可繞性(flexible)管狀結(jié)構(gòu)，壁部1512 的厚度取決于所采用絲線的線徑及數(shù)量，本實施例中，均熱板10的底板12 和蓋板14的材料均為銅，并釆用純水作為工作流體，脈管151采用線徑約 0.05mm的純銅絲線編織形成，中心通孔1510的直徑約為lmm,壁部1512 的厚度約為0.2mm，當(dāng)脈管151設(shè)置于均熱板10內(nèi)時，利用高溫下的底板 12、蓋板14與脈管151的壁部1512之間相同金屬間的擴散結(jié)合作用將脈管 151固定于設(shè)定的位置。實際上，該脈管151的壁部1512的材料與均熱板10的材料也可以不同，而采用脈管151的外徑若大于第一、第二毛細(xì)結(jié)構(gòu)15a、 15b之間的距離，固定的方式也可利用底板12與蓋板14將脈管151壓合而 固定。
操作時，該電子元件20貼在均熱板10的底板12的底面中央，于電子元 件20正對的區(qū)域形成加熱區(qū)11,底板12為吸熱面，而均熱板10的蓋板14 則與散熱器30的基座31熱性連接，該均熱板IO內(nèi)遠(yuǎn)離加熱區(qū)11的周圍邊 緣部分形成冷卻區(qū)13，蓋板14為散熱面。脈管151連接于均熱板10的底板 12與蓋板14的第一、第二毛細(xì)結(jié)構(gòu)15a、 15b之間，并由加熱區(qū)ll呈放射 狀延伸指向冷卻區(qū)13。電子元件20工作時所產(chǎn)生熱量首先被底板12吸收， 且最先集中在加熱區(qū)11，其中一部分熱量經(jīng)由底板12傳遞至腔室11內(nèi)的工 作流體，由于工作流體選用低沸點的液體，其吸熱后快速蒸發(fā)產(chǎn)生蒸汽，由 于蒸氣在腔室11內(nèi)的傳播阻力幾乎可以忽略，產(chǎn)生的蒸氣將迅速充滿整個腔 室ll,碰到均熱板10的散熱面時散發(fā)熱量后再次冷卻成液體。該底板12及 蓋板14上的第一、第二毛細(xì)結(jié)構(gòu)15a、 15b分別產(chǎn)生毛細(xì)力，以提供冷卻后 的工作流體在上、下垂直的縱向以及水平的橫向輸送能力，將液體輸送回流 至底板12中央位置的加熱區(qū)11處而進入下一次循環(huán)。
該脈管151通過壁部1512產(chǎn)生毛細(xì)力以吸附第一、第二毛細(xì)結(jié)構(gòu)15a、 15b內(nèi)冷卻后的工作流體，促進冷卻后工作流體通過其壁部1512上的孔隙在 第一與第二毛細(xì)結(jié)構(gòu)15a、 15b間運動，可加快冷卻后的工作流體在上、下縱 向方向的流動。又由于脈管151的中心通孔1510的直徑足夠小，對冷卻后的 工作流體，特別是對于聚積在該均熱板11的周圍邊緣部分即冷卻區(qū)13的工 作流體提供毛細(xì)力，促使聚積在那里的工作流體由外端1514的壁部1512吸 附，通過壁部1512及中心通孔1510共同輸送，迅速回流至熱量集中的加熱 區(qū)11，加快工作流體在橫向方向的流動。該脈管151的設(shè)置，避免了冷卻后 的工作流體局部聚積在冷卻區(qū)13而導(dǎo)致均熱板IO熱阻增加，使堆積在冷卻 區(qū)13位置處的冷卻液體可以有效快速地回流至位于中央的加熱區(qū)11進入下 一次工作循環(huán)，增加了均熱板IO在工作時冷液體在橫向的流率，增強了加 熱區(qū)ll與冷卻區(qū)13之間的熱交換，提高均熱板IO承受能量密度的上限及提 升其熱擴散性能，達到良好均熱分布的目的。
上述散熱裝置中，均熱板10的厚度大致在2mm 3.5mm之間，因而所采 用的脈管151的中心通孔1510直徑可足夠小。若采用純水作為工作流體，脈 管151的中心通孔1510的直徑在0.5mm 2mm之間變化時，中心通孔1510 均可作為均熱板IO周圍邊緣處的工作流體回流至加熱處11的輸送通道，結(jié)合壁部1512產(chǎn)生的毛細(xì)力，以增強均熱板10分別在縱向及^f黃向的流體輸送 能力。實際上，該脈管151也可以應(yīng)用于均熱板IO厚度較厚的情況，此時， 由于脈管151內(nèi)中心通孔1510的直徑太大，均熱板10周圍邊緣處的工作流 體則主要通過其壁部1512產(chǎn)生的毛細(xì)力，以及底板12與蓋板14上的毛細(xì)結(jié) 構(gòu)15a、 15b的毛細(xì)力輸送回流至加熱區(qū)11來加強均熱板10的傳熱性能。
權(quán)利要求
1.一種均熱板，包括一底板及一蓋板，所述底板與蓋板之間密閉形成一腔室，該腔室內(nèi)填充有一工作流體，其特征在于該腔室內(nèi)設(shè)有從均熱板的中心區(qū)域向均熱板的周圍邊緣部分延伸的至少一脈管，該脈管中央形成一中心通孔，該脈管的管壁上形成有對工作流體產(chǎn)生毛細(xì)作用力的多孔結(jié)構(gòu)，所述多孔結(jié)構(gòu)與中心通孔相連通。
2. 如權(quán)利要求1所述的均熱板，其特征在于該脈管為由若干絲線編織 而成的絲網(wǎng)毛細(xì)結(jié)構(gòu)。
3. 如權(quán)利要求2所述的均熱板，其特征在于該絲線的材料為銅絲、鋁 線、不銹鋼絲或者纖維束。
4. 如權(quán)利要求2所述的均熱板，其特征在于該脈管釆用的編織絲線的 線徑為0.05 mm,編織形成的壁部的厚度為0.2 mm,中心通孔的直徑為1 mm。
5. 如權(quán)利要求1所述的均熱板，其特征在于該脈管的中心通孔的直徑 為0.5mm至2mm。
6. 如權(quán)利要求5所述的均熱板，其特征在于該均熱板的高度變化為2mm 至3.5mm之間。
7. 如權(quán)利要求1所述的均熱板，其特征在于所述底板與蓋板的內(nèi)側(cè)壁 面上分別進一 步i殳有毛細(xì)結(jié)構(gòu)。
8. 如權(quán)利要求7所述的均熱板，其特征在于該脈管分別與底板與蓋板 上的毛細(xì)結(jié)構(gòu)相接觸，夾設(shè)于底板與蓋板上的毛細(xì)結(jié)構(gòu)之間。
9. 如權(quán)利要求7所述的均熱板，其特征在于所述底板與蓋板的內(nèi)側(cè)壁 面上的毛細(xì)結(jié)構(gòu)為多孔隙的網(wǎng)目、纖維、微溝槽、燒結(jié)粉末、發(fā)泡體、海綿 體、碳納米管陣列或者以上各類型式毛細(xì)結(jié)構(gòu)的復(fù)合構(gòu)造。
10. 如權(quán)利要求1所述的均熱板，其特征在于該脈管的數(shù)量為多個， 間隔分布于腔室內(nèi)，所述脈管從均熱板的中心區(qū)域呈》文射狀向均熱板的周圍 邊纟彖部分延伸。
11. 一種散熱裝置，包括一均熱板及置于該均熱板上的一散熱器，其特 征在于該均熱板為權(quán)利要求1至10中任一項所述的均熱板。
12. 如權(quán)利要求11所述的散熱裝置，其特征在于該散熱器包括一基座 及設(shè)于基座上的若干散熱器。
全文摘要
一種均熱板，包括一底板及一蓋板，所述底板與蓋板之間密閉形成一腔室，該腔室內(nèi)填充有一工作流體，該腔室內(nèi)設(shè)有從均熱板的中心區(qū)域向均熱板的周圍邊緣部分延伸的至少一脈管，該脈管中央形成一中心通孔，該脈管的管壁上形成有對工作流體產(chǎn)生毛細(xì)作用力的多孔結(jié)構(gòu)，所述多孔結(jié)構(gòu)與中心通孔相連通，本發(fā)明利用該均熱板內(nèi)脈管提供毛細(xì)力，加強冷凝后的工作流體回流，以達到良好均熱分布的目的，有效解決高發(fā)熱量電子元件的散熱問題。本發(fā)明還提供一種散熱裝置，該散熱裝置由散熱器與上述均熱板組合形成。
文檔編號H05K7/20GK101309573SQ200710074369
公開日2008年11月19日 申請日期2007年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月18日
發(fā)明者劉睿凱, 張長生, 王肇浩, 白先聲 申請人:富準(zhǔn)精密工業(yè)(深圳)有限公司;鴻準(zhǔn)精密工業(yè)股份有限公司