相变散热装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种相变散热装置，包括内部设置有相变换热介质的相变组件，其中，所述相变组件包括蒸发部和冷凝部，蒸发部的内部具有蒸发腔，冷凝部的内部具有冷凝腔，所述蒸发腔与所述冷凝腔连通，发热源与蒸发腔直接接触，所述蒸发腔中的相变换热介质可吸收发热源的热量并向所述冷凝腔移动，冷凝腔向外散发热量，以对发热源进行冷却。本发明专利技术的相变散热装置中，相变组件与发热源直接接触，无需增加过渡的导热板，蒸发部与发热源的外形相适应，相变组件能够充分与发热源接触，传热面积大，发热源和相变换热介质的温差最小。

【技术实现步骤摘要】
相变散热装置
本专利技术属于相变散热装置
，尤其涉及一种高热流密度的相变散热装置。
技术介绍
随着互联网和物联网等软件计算的发展，要求电脑、笔记本和服务器等的信息处理速度越来越快，信息存贮量越来越大。CPU和内存的功率损耗越来越大，要求散热装置的热流密度越来越高。此外，随着CPU和内存的功率密度越来越大，散热装置的热流密度也越来越高，传统的热管受到热管内径尺寸、相变换热介质等限制，传热能力无法满足CPU和内存技术发展的要求。传统铜水热管散热装置和普通翅片散热装置无法满足散热要求，只能采用更高热流密度的3D相变散热装置或液冷散热装置。液冷散热装置需要液冷装置和外置的热交换器等外围设备，成本高且维护复杂。CPU的直接制造商都在寻求散热技术的突破，部分开始尝试液冷散热装置，但考虑到液冷散热装置需要液冷源、分液器、快换接头等复杂的内部配套设备，以及外部复杂的外围换热设备，以及液冷泄漏风险对运行设备安全性的影响，迟迟未被推广。现有的散热装置，基板中设置多根弯曲的热管，这些热管的形状各异。现有的散热装置主要存在以下的问题和缺陷。首先，热管的传热极限的限制，对于现有45mm×69mm的CPU，最多能放置3-4根直径φ6的热管，热管的工艺已经非常精良和成熟，即使这样热管的毛细极限也只能达到单支φ6热管单支毛细极限40W。因此，现有热管散热装置无法满足热流密度大于600J/(m2·s)的CPU的散热的要求。与此同时，散热风量的增加对散热装置的热阻提升非常有限，随着风量的增加，铝翅片的底部和顶部温差会增加，实际散热装置的有效面积会减少，散热装置的换热热阻降低非常有限。因此传统的热管散热装置热阻很低于0.016K/W，在环境温度的30℃条件下，CPU的表面温度达到62℃以上。其次，热管通常为铜管，利用去离子水相变实现热管管内的均温。受到热管的布局限制，既无法完全实现CPU接触的基板面的均温，也无法实现和冷却空气直接接触的铝瓷片的均温。热量最终是通过铝翅片换热给冷却空气，传统热管对散热装置的性能提升有限。最后，现有热管的外壳材料多为紫铜，基板材料多为铝合金，采用低温锡钎焊或胶结填充热管和基板成形之后的缝隙。低温锡铅焊的缺点包括：在焊前必须对散热装置进行整体的镀镍或镀铜等表面处理，焊接和表面处理导致成本高，且对环境存在污染；锡焊很难保证热管和铝合金基板平面填充完好，不出现局部空隙，而因热管设置在功率器件下方，热流密度大，空隙会导致CPU出现局部温升高，而导致器件损耗。
技术实现思路
为解决上述现有技术中的问题，本专利技术提供了一种相变散热装置，以提高热量传递效率，促进热量快速扩散。为实现上述目的，本专利技术的相变散热装置的具体技术方案如下：一种相变散热装置，包括内部设置有相变换热介质的相变组件，其中，所述相变组件包括蒸发部和冷凝部，蒸发部的内部具有蒸发腔，冷凝部的内部具有冷凝腔，所述蒸发腔与所述冷凝腔连通，发热源与蒸发腔直接接触，所述蒸发腔中的相变换热介质可吸收发热源的热量并向所述冷凝腔移动，冷凝腔向外散发热量，以对发热源进行冷却。进一步，所述蒸发腔为平面状、曲面状或多面体状的腔体，与发热源的形状相适配，以增大发热源与蒸发腔的接触面积。进一步，所述蒸发腔为薄壁腔体，蒸发腔内部的工作压力为正压，蒸发腔与发热源的接触面可发生弹性形变，以提高发热源与蒸发腔的接触效果。进一步，所述冷凝腔与蒸发腔直接相连或通过连接管路与蒸发腔相连。进一步，所述冷凝部包括多个冷凝支板，所述冷凝腔为冷凝支板内部对应设置的平面状空腔；或者所述冷凝部包括多个冷凝支管，所述冷凝腔为冷凝支管内部对应设置的圆柱形空腔；或者所述冷凝部包括多个冷凝锥形管，所述冷凝腔为冷凝锥形管内部对应设置的圆锥形空腔。进一步，所述蒸发部和/或所述冷凝部内部设置有多个肋片、凸点或翅片，以提高承压能力。进一步，蒸发部设置有安装架，发热源通过安装架与蒸发部连接。进一步，所述冷凝部还可包括冷凝顶板，所述冷凝顶板内部具有平面状冷凝腔或曲面状冷凝腔，冷凝顶板内部的所述冷凝腔与冷凝支板、冷凝支管或冷凝锥形管内部的冷凝腔相连通。进一步，还包括冷凝翅片，冷凝翅片与冷凝部相连。进一步，冷凝翅片通过钎焊方式连接在冷凝支板的外表面，冷凝腔通过冷凝翅片向外散发热量以对发热源进行冷却。本专利技术的相变散热装置具有以下优点：1)相变组件与发热源直接接触，无需增加过渡的导热板，发热源和相变组件的温差小。2)相变组件的蒸发部与发热源的外形相适应：当热源为平面结构时，蒸发腔为平面状薄壁空腔结构；当热源为曲面状结构时，蒸发腔为曲面薄壁空腔结构；当发热源可以与相变散热装置多面接触时，蒸发腔为多面体薄壁空腔结构。其目的实现发热源和相变散热装置接触面积最大，从而实现蒸发腔内部的相变换热介质和热源温差最小。3)相变组件的蒸发部与发热源的接触，蒸发腔内部非传统相变装置的负压或微正压，而是正压状态。随着发热源的热流密度增加，蒸发腔内部的工作压力持续升高，蒸发腔和发热源接触面为薄壁结构，随着蒸发腔内部的压力升高，相变组件能够充分与发热源接触，结合更紧密，传热效果好，当发热源的热流密度大时，相变换热介质的汽化可以实现相变组件蒸发部的热量快速扩散，蒸发部整体温差小。4)相变组件为三维散热结构，相变换热介质汽化后，可以快速扩散到相变组件的任何低温部位(低温部位相变换热介质冷凝，出现低压)，使得相变组件的温度均匀，传热效率高且传热均匀。此外，本专利技术的相变散热装置的制造不需要经过镀铜和镀镍等表面处理工艺，散热装置的相变结构和冷却翅片直接采用高温钎焊焊接成一体，发热源(如功率器件CPU)和相变散热装置接触再通过低温锡焊填补缝隙，避免产生间隙，使得本专利技术的相变散热装置的传热极限显著提高(远大于200W)。本专利技术的相变散热装置可应用于芯片、电阻、电容、电感、贮存介质、光源、电池包等电力电子器件散热。附图说明图1a为本专利技术相变散热装置实施例一的透视图；图1b为图1a中相变散热装置的剖面图；图2为本专利技术相变散热装置实施例二的透视图；图3a为本专利技术相变散热装置实施例三的透视图；图3b为图3a中相变散热装置的剖面图；图4a为本专利技术相变散热装置实施例四的透视图；图4b为图4a中相变散热装置的剖面图；图5-6示出了本专利技术相变换热介质在相变组件中流动的示意图；图7a为本专利技术相变散热装置实施例五的透视图，其中蒸发部和冷凝部分离设置并通过管路连通，蒸发部具有空心矩形腔，冷凝部包括多个冷凝支板；图7b为图7a中相变散热装置的剖面图；图8a为本专利技术相变散热装置实施例六的透视图，其中蒸发部和冷凝部分离设置并通过管路连通，蒸发部为空心矩形腔，冷凝部包括多个冷凝支管，冷凝支管具有多个圆柱形空腔；图8b为图8a中相变散热装置的剖面图；图9a为本专利技术相变散热装置实施例七的正视图，其中多个冷凝支板连通；图9b为图9a中相变散热装置的剖面图，其中多个冷凝支板通过冷凝顶板相互连通；图9c为图9a中相变装置的透视图，其中蒸发部为曲面结构，发热源被相变散热装置蒸发部包裹。图10a为本专利技术相变散热装置实施例八的剖面图；图10b为图10a中相变散热装置的透视图。具体实施方式为了更好地了解本专利技术的目的、结构及功能，下面结合附图，对本专利技术的相变散热装置做进一步详细的描述。在本专利技术中，相关的术语定义如下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种相变散热装置，包括内部设置有相变换热介质的相变组件，其特征在于，所述相变组件包括蒸发部和冷凝部，蒸发部的内部具有蒸发腔，冷凝部的内部具有冷凝腔，所述蒸发腔与所述冷凝腔连通，发热源与蒸发腔直接接触，所述蒸发腔中的相变换热介质可吸收发热源的热量并向所述冷凝腔移动，冷凝腔向外散发热量，以对发热源进行冷却。

【技术特征摘要】
1.一种相变散热装置，包括内部设置有相变换热介质的相变组件，其特征在于，所述相变组件包括蒸发部和冷凝部，蒸发部的内部具有蒸发腔，冷凝部的内部具有冷凝腔，所述蒸发腔与所述冷凝腔连通，发热源与蒸发腔直接接触，所述蒸发腔中的相变换热介质可吸收发热源的热量并向所述冷凝腔移动，冷凝腔向外散发热量，以对发热源进行冷却。2.根据权利要求1所述的相变散热装置，其特征在于，所述蒸发腔为平面状、曲面状或多面体状的腔体，与发热源的形状相适配，以增大发热源与蒸发腔的接触面积。3.根据权利要求1所述的相变散热装置，其特征在于，所述蒸发腔为薄壁腔体，蒸发腔内部的工作压力为正压，蒸发腔与发热源的接触面可发生弹性形变，以提高发热源与蒸发腔的接触效果。4.根据权利要求1所述的相变散热装置，其特征在于，所述冷凝腔与蒸发腔直接相连或通过连接管路与蒸发腔相连。5.根据权利要求1-4中任一项所述的相变散热装置，其特征在于，所述冷凝部包括多个冷凝支板，所述冷凝腔为冷凝支板内...

【专利技术属性】
技术研发人员：李纯，胡广帆，姚春红，马秋成，
申请(专利权)人：株洲智热技术有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43