具有加热单元的热管散热器制造技术

本发明专利技术公开一种散热器，所述散热器包括冷板、多个热管、多个散热片和加热单元。所述冷板具有第一表面，所述第一表面适用于热耦合到热源。每个所述热管具有热耦合到所述冷板的蒸发器部分以及连接到所述蒸发器部分的冷凝器部分。所述多个散热片热耦合到所述多个热管的所述冷凝器部分。所述加热单元适用于加热所述多个热管中的一个分组的冷凝器部分。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种散热器，确切地说，涉及具有多个热管的散热装置。
技术介绍
诸如大规模集成电路、电压调节器、电流切换装置、高速或强电流电路和其他类似装置等电气半导体装置会产生对其运行有害的热量。因此，需要充分冷却所述半导体装置以将所述半导体装置的运行温度维持在预定温度或在预定温度以下。为了冷却半导体装置，通常会将半导体装置所产生的热量从所述装置转移并消散掉。多种技术可用于从半导体装置转移并消散热量。例如，热管已用于从半导体装置移走热量，并且散热片（fin）已与热管一起用于将转移的热量消散到空气中。热管是通过热管中所含流体的蒸发和冷凝来传热的封闭管道。具体来说，典型的热管包括位于热源（即，半导体装置）附近的蒸发器部分和远离热源的冷凝器部分。热源发出的热量致使位于蒸发器部分内的流体蒸发。蒸汽随后移动到冷凝器部分，从而将热源产生的热量传递到冷凝器部分。热管的冷凝器部分通常被构造成与一系列金属散热片热接触。冷凝器部分内的蒸汽热量传到散热片中，其中散热片的大表面面积有助于将热量消散到空气中。散热器也已使用鼓风机来将空气吹送到散热片上，以进一步有助于消散过程。随着蒸汽热量的消散，蒸汽开始冷却并冷凝。冷凝的流体随后被输送回蒸发器部分再次受热。蒸发和冷凝循环继续，以便传递和消散热源产生的热量，从而冷却热源。但是，使用具有散热器的热管仍存在困难。在低温环境中，热管内，尤其是热管冷凝器部分内的液体可能冻结。如果热管冷凝器部分内的液体冻结，则热管蒸发器部分就不再能够蒸发液体，因此除非解冻热管冷凝器部分内的冻结液体，否则无法使用热管。所属领域中已使用工作范围大（例如，较低冻结温度）的液体来防止热管内的液体冻结，而这牺牲了热管的性能。此外，当在低温环境中运行时，完全被动的热源可能使得热源暴露于宽温度范围中，因为无法控制热管。使得热源暴露于大幅温度振荡中可能会损坏热源。因此，需要改进使用热管的散热器以便在低温环境中使用。
技术实现思路
在一个实施例中，本专利技术提供了一种散热器。所述散热器包括冷板、多个热管、多个散热片和加热单元。所述冷板具有第一表面，所述第一表面适用于热耦合到热源。每个热管具有热耦合到所述冷板的蒸发器部分以及连接到所述蒸发器部分的冷凝器部分。所述多个散热片热耦合到所述多个热管的所述冷凝器部分。所述加热单元适用于加热所述多个热管中的一个分组的冷凝器部分。在另一个实施例中，本专利技术提供了一种热管加热方法。所述方法包括：提供冷板，所述冷板具有第一表面，所述第一表面适用于热耦合到热源；提供多个热管，每个热管具有热耦合到冷板的蒸发器部分以及连接到蒸发器部分的冷凝器部分；提供多个散热片，所述散热片热耦合到所述多个热管的所述冷凝器部分；以及加热所述多个热管中的一个分组的冷凝器部分。附图说明图1是根据一个专利技术概念实施例的散热器的等距视图；图2是图1所示散热器的侧视图；图3是图1所示散热器的端视图；图4是根据一个专利技术概念实施例的热管的侧视图；图5和图6是根据多个专利技术概念实施例的散热器布置的等距视图；图7是根据一个专利技术概念实施例的系统的侧视图，其中所述系统包括散热器；图8A和8B是根据多个专利技术概念实施例的散热器的侧视图，其中所述散热器包括加热单元；图9A和9B是根据多个专利技术概念实施例的散热器的侧视图，其中所述散热器包括加热单元；图10是根据多个专利技术概念实施例的散热器的侧视图，其中所述散热器包括加热单元；图11是根据一个专利技术概念实施例的散热器的侧视图，其中所述散热器包括管式加热器；以及图12是根据一个专利技术概念实施例的散热器的等距视图，其中所述散热器包括穿孔。具体实施方式除非上下文明确另作规定，否则本说明书中所用的单数形式“一个”、“一种”和“所述”包括复数参考。本说明书中关于两个或更多个零件或者部件“连接”的表述是指所述零件以直接或间接方式联接或一起运行，即通过一个或多个中间零件或者部件连接，只要形成联接即可。本说明书中所用的“直接连接”是指两个元件彼此直接接触。本说明书中所使用的“固定地连接”或“固定”是指两个部件以作为一体移动并且相对彼此维持恒定定向的方式连接。本说明书中所用术语“数量”是指一或大于一的整数（即，多个）。除非另作明确说明，否则本说明书中所用的方向短语，例如但不限于，顶部、底部、左、右、上、下、前、后及其变体，均涉及附图中所示元件的方向，并不限制权利要求书。本说明书中所用的术语“加热热管”以及诸如“加热热管冷凝器部分”等类似术语是指以至少足够将热管内所含工作流体维持在液体形式以免所述工作流体冻结的量、或者在工作流体冻结时以至少足够解冻所述工作流体的量向热管供热。可以直接或者间接向热管供热，即，通过一个或多个中间零件或部件供热。图1是根据本专利技术原理实施的散热器5的一个示例性实施例的等距视图。图2和图3分别是图1所示散热器5的侧视图和端视图。图4是示例性热管20的侧视图，所述示例性热管适用于图1到图3中所示的散热器5。参见图1到图3，散热器5包括多个散热片10、多个热管20和至少一个冷板30。热管20各自包括蒸发器部分26、弯曲部分24和冷凝器部分22（参见图4）。如图1到图3所示，蒸发器部分26布置成大体竖直并且连接到冷板30。热管20还包括冷凝器部分22，所述冷凝器部分相对于水平面倾斜并且延伸穿过多个散热片10。每个热管20的蒸发器部分26和冷凝器部分22通过单个直弯部分24连接。蒸发器部分26和冷凝器部分22各自是管路中的大体直件（straight piece）。在示例性实施例中，热管20的蒸发器部分26以彼此平行的方式延伸，并且热管20的冷凝器部分22以彼此平行的方式延伸。弯曲部分24包括具有单个直弯（single straight bend）的管路件。本说明书中所用的术语“单个直弯”是指半径大体恒定并且没有大幅扭曲或歪斜的单个弯曲。每个热管20的几何形状的复杂性最小。多个热管20热耦合到冷板30。尽管图1到图3中示出了热耦合到冷板30的十六个热管20，但是本专利技术并不限于此。预计，两个以上的任意数量热管20可以热耦合到冷板30，同时维持在本专利技术的范围内。相邻热管20的竖直蒸发器部分26具有不同长度。因此，相邻热管20的冷凝器部分22彼此隔开并且延伸穿过散热片10的不同区域。如图1所示，热管20遍布散热片10的区域。相对于热管20延伸穿过散热片10的相同区域的构造而言，将热管20延伸穿过散热片10的位置分散开可提高散热片10消散热管20的热量的效率。热管20的冷凝器部分22以角度27相对于水平面倾斜（参见图4）。例如但不限于，角度27可以在约5度到40度的范围内，或者优选地在约5度到20度的范围内。如图1到图3所示，热管20的蒸发器部分26和冷板30布置成大体竖直。但是，应认识到，热管20的冷凝器部分22和冷板30还可以相对于垂直轴倾斜。如图1到图3所示，热管20插入到冷板30的上表面内。但是，预计热管20可以通过任意合适方式连本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种散热器，所述散热器包括：冷板，所述冷板具有第一表面，所述第一表面适用于热耦合到热源；多个热管，所述多个热管中的每个具有热耦合到所述冷板的蒸发器部分以及连接到所述蒸发器部分的冷凝器部分；多个散热片，所述多个散热片热耦合到所述多个热管的所述冷凝器部分；以及加热单元，所述加热单元适用于仅加热所述多个热管中的一个分组的冷凝器部分。

【技术特征摘要】
2013.03.26 US 61/805198;2014.03.07 US 14/2008241.一种散热器，所述散热器包括：
冷板，所述冷板具有第一表面，所述第一表面适用于热耦合到热源；
多个热管，所述多个热管中的每个具有热耦合到所述冷板的蒸发器部分以及连接到所述蒸发器部分的冷凝器部分；
多个散热片，所述多个散热片热耦合到所述多个热管的所述冷凝器部分；以及
加热单元，所述加热单元适用于仅加热所述多个热管中的一个分组的冷凝器部分。
2.根据权利要求1所述的散热器，其中所述加热单元包括：
控制单元，所述控制单元适用于选择性地向所述多个热管中的所述一个分组供电。
3.根据权利要求2所述的散热器，其中所述加热单元包括：
一个或多个电阻元件，所述一个或多个电阻元件设置在所述多个热管的所述一个分组的所述冷凝器部分的周围，
其中所述控制单元选择性地向所述一个或多个电阻元件供电以加热所述一个或多个电阻元件。
4.根据权利要求3所述的散热器，其中所述一个或多个电阻元件中的每个电阻元件各自缠绕所述多个热管中的所述一个分组的对应一个所述热管。
5.根据权利要求2所述的散热器，其中所述加热单元包括：
多个加热装置，所述加热装置电连接到所述控制单元，
其中所述多个加热装置各自在所述多个热管中的所述一个分组内的一个所述热管附近附接到所述多个散热片中对应的一个，并且其中所述控制单元选择性地向所述加热装置供电以加热所述加热装置。
6.根据权利要求5所述的散热器，其中所述加热单元进一步包括：
多个第二加热装置，其中所述多个第二加热装置各自在所述多个热管中的所述一个分组内的第二个所述热管附近附接到所述多个散热片中对应的一个。
7.根据权利要求2所述的散热器，其中所述加热单元包括：
一个或多个辐射式加热器，所述辐射式加热器电连接到所述控制单元并且适用于向所述多个热管的所述冷凝器部分施加辐射能，
其中所述分组热管的所述冷凝器部分设有用于增加辐射能吸收的装置。
8.根据权利要求7所述的散热器，其中所述增加辐射能吸收的装置是所述分组热管的深色涂色。
9.根据权利要求7所述的散热器，其中所述一个或多个辐射式加热器设置在所述散热片的相对侧上。
10.根据权利要求2所述的散热器，其中所述加热单元包括：
一个或多个管式加热器，所述管式加热器各自延伸穿过所述多个散热片。
11.根据权利要求10所述的散热器，其中每个管式加热器包括：
空心管，所述空心管延伸穿过所述多个散热片；以及
加热元件，所述加热元件设置在所述空心管内。
12.根据权利要求2所述的散热器，进一步包括：
至少一个温度传感器，所述温度传感器适用于感测以下项中的至少一项：所述热源的温度、所述多个热管的所述冷凝器部分的温度以及环境温度，其中所述控制单元基于以下项中的至少一项控制所述加热单元加热所述多个热管中的所述一个分组：所述热源的所述温度、所述多个热管的所述冷凝器部分的所述温度以及所述环境温度。
13.根据权利要求12所述的散热器，其中所述控制单元确定施加到所述多个热管中的所述一个分组的热量并且通过控制以下项中的至少一项控制所述热量：施加热量的热管数量、施加电力的持续时间以及所施加的电量。
14.根据权利要求1所述的散热器，其中所述多个散热片各自包括至少一个穿孔，所述穿孔减小所述多个散热...

【专利技术属性】
技术研发人员：DF奥皮拉，S法特谢尔，
申请(专利权)人：通用电气能源能量变换技术有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB