相变散热装置制造方法及图纸

本实用新型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，相变组件中设置的相变换热介质配置为在相变散热装置工作状态时，所述相变组件内部的气压大于0.15MPa。本实用新型专利技术的相变散热装置工作时，工作温度范围为30‑80℃，内部压力远大于标准大气压，为正压非真空环境，发热源的热流密度大，相变组件蒸发部的绝对压力高，相变组件不同部位相同温差条件下的相对压差大，压差能驱动更多的相变介质，从而增强换热能力，提高了内部相变换热介质的流动性，提高传热的热流密度，更容易实现高效散热。

Phase change heat sink

【技术实现步骤摘要】
相变散热装置
本技术属于相变散热装置
，尤其涉及一种电子器件的相变散热装置。
技术介绍
相变散热是一种高效地散热方式，其原理是利用相变换热介质在一定温度下沸腾气化吸热，然后气化的气体在其他位置冷凝液化放热，从而实现了热量的传递，其传热效果好、应用广泛。目前，相变散热器普遍采用热管进行相变散热，相对于其他传统散热方式而言，热管散热的热量传递效率高，散热效果好。常见的热管散热器主要由三大部分组成，即热管、散热鳍片、导热基座。其中热管作为相变组件，通过相变的方式进行热量的传递，导热基座连接发热源与散热器，热源会通过导热基座将热量传递给热管，散热鳍片则是将热管和热管中相变换热介质的热量传递给外界。热管一端(蒸发部)嵌入或者焊接在导热基座上，一端(冷凝部)与散热鳍片相连接。对于目前常见的相变散热器，其为了实现相变换热介质在合适的温度蒸发，大多数都是采用抽取真空的方式来降低其沸点。传统的热管采用去离子水或乙醇作为工质，必须维持一定的负压才能在工作点汽化。由于热管本身为管状，且一个热管散热器适宜配置的热管数量非常有限，热管与热源直接接触面积不大，使得热量从热源处传递给相变组件(热管)时会有很大的障碍，传热效率不高，散热性能受到严重限制，还会导致基座的局部高温。另外，热管的散热方式是一维的，是以线性方式传导热量，热管本身的散热能力和散热效果不是最佳，加工热管散热器的成本也较高，对于多数的相变式散热器，多数是内部真空环境工作，这对内部相变换热介质的流动产生限制，不利于散热。此外，目前的热管外壳材料多为紫铜，而基座材料多为铝合金，通常采用低温锡钎焊或胶结填充热管和基座成形之后的缝隙，这样就会产生一定的热阻，不利于传热，且低温锡铅焊的缺点包括：在焊前必须对散热器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座平面填充很好，不出现局部空隙，而因热管在功率器件下方，热流密度大，空隙会导致热源器件出现局部温升高，而导致器件损耗。热管散热器的加工成本高，且对环境存在污染。因此，传统的相变散热器具有传热热阻大，传热不均匀、生产成本高以及换热效率低等问题。
技术实现思路
为解决上述现有技术中的问题，本技术提供了一种电子器件相变散热装置，以提高热量传递效率，促进热量快速扩散。为实现上述目的，本技术的电子器件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，相变组件中设置的相变换热介质配置为在相变散热装置工作状态时，所述相变组件内部的气压大于0.15MPa。进一步，相变组件中设置的相变换热介质为R134a、R142b、R114、R124、R1233Zd(E)、R1234Ze(Z)、R1234Ze(E)、R600a、RC318、RE245cb2、R22、R32、R407C、R410A中的任意一种或多种。进一步，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，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传递，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或曲面状腔体。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，所述冷凝部直接或通过管路连接在蒸发部上。进一步，冷凝部的内壁设有冷凝强化结构，冷凝部的外壁设置有增加冷凝面积的翅片或肋片。进一步，所述蒸发部和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，所述蒸发部的外壁与发热源接触设置。进一步，所述蒸发部的外表面具有接触吸热面，发热源具有热源面，蒸发部的所述接触吸热面与发热源的所述热源面接触，所述热源面和接触吸热面均为平面。本技术的相变散热装置具有以下优点：1)相变组件蒸发部与发热源为直接接触，蒸发部能够充分与发热源接触，传热面积大，传热效果好，当发热源的热流密度大时，和蒸发腔底部直接接触的相变介质温度气化，局部其它压力升高，蒸发腔和发热源接触热流密度最高的部位和其它部位形成压力差，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。2)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压部位，使得相变组件的温度均匀，传热效率高且传热均匀。3)相变散热装置工作时，工作温度范围为30-80℃，内部压力远大于标准大气压，为正压非真空环境。发热源的热流密度大，相变装置蒸发部的绝对压力高，相变装置不同部位相同温差条件下的相对压差大，压差能驱动更多的相变介质，从而增强换热能力提高了了内部相变换热介质的流动性，提高传热的热流密度，更容易实现高效散热。4)相变散热装置工作时，内部绝对压力大，蒸发部和冷凝部需要承受的压力大。蒸发部和冷凝部内部设置有多个肋片、凸点或翅片以提高承压能力。5)相变组件内部钎焊或烧结有用于强化沸腾和蒸发换热的结构，相变换热介质能够更高效地进行沸腾换热，且热量扩展更为均匀、快速，热量的传递也会由于换热面积的增加而更高效。此外，本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凝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，使得本技术的相变散热装置的传热极限显著提高(远大于200W)。本技术可应用到芯片、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为本技术相变散热装置实施例一的透视图，其中多个冷凝支板不连通；图1b为图1a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2为本技术相变散热装置实施例二的透视图；图3a为本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5a为本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5b为图5a中相变散热装置的剖面图；图6a为本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6b为图6a中相变散热装置的剖面图；图7-8示出了本技术相变换热介质在相变组件中流动的示意图；图9示出了相变散热装置上的强化换热结构示意图。具体实施方式为了更好地了本文档来自技高网...

【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，相变组件中设置的相变换热介质配置为在相变散热装置工作状态时，所述相变组件内部的气压大于0.15MPa。/n

【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，相变组件中设置的相变换热介质配置为在相变散热装置工作状态时，所述相变组件内部的气压大于0.15MPa。


2.根据权利要求1所述的相变散热装置，其特征在于，相变组件中设置的相变换热介质为R134a、R142b、R114、R124、R1233Zd(E)、R1234Ze(Z)、R1234Ze(E)、R600a、RC318、RE245cb2、R22、R32、R407C、R410A中的任意一种或多种。


3.根据权利要求1所述的相变散热装置，其特征在于，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，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传递，冷凝腔向外散发热量以对发热源进行冷却。


4.根据权利要求3所述的相变散热装置，其特征在于，所述蒸发腔为平面状或曲面状腔体。


5.根据权利要求3所述的相变散热装置，其特征在于，所...

【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：新型
国别省市：湖南;43