一种基于铲齿工艺的蒸汽腔散热器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于铲齿工艺的蒸汽腔散热器，包括散热齿和散热基板，所述散热基板与散热齿为一体成型结构，散热齿平行排列在散热基板上表面，所述散热基板为中空的蒸汽腔结构，所述蒸汽腔内部密封有相变介质，所述蒸汽腔内表面烧结有多孔介质底层。本实用新型专利技术散热基板与散热齿采用铲削方式一体成型，散热效果稳定且加工成本低；在铲削范围内，散热齿厚度能够更薄、齿间距更小，增加了散热面积，提高散热效率；散热基板采用中空的蒸汽腔结构，具有极高的热扩散能力；通过烧结有多孔介质底层的导热筋与多孔介质底层的配合方式，提高了冷凝液体回流的毛细驱动力，进而提高蒸汽腔的传热效率。传热效率。传热效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于铲齿工艺的蒸汽腔散热器


[0001]本技术涉及散热器领域，特别涉及一种基于铲齿工艺的蒸汽腔散热器。

技术介绍

[0002]现有的高性能电子设备和小尺寸高端移动设备的设计中，功率密度及其引起的热效应已经成为制约大功率集成电路进一步小型化设计的重要因素。由高功率密度引起的热效应会迫使设计者预留设计余量，进行保守设计，加上空间分布不均匀的热流无法通过均匀的被动冷却手段有效地散播到环境中，致使系统经常采用冗余设计，导致成本的上升。在某些数据中心场合，散热成本已占据总用电成本的30％以上，可见散热技术的重要性已日益突出。
[0003]随着热设计功率的增长，高性能芯片的功率密度分布变得非常不均匀，尤其是微处理器，对于局部热点区域，功率密度甚至超过了300W/cm2，而芯片平均功率密度则要低一个数量级。热点温度一旦超过安全温度阈值，就会激活动态热管理引擎并触发系统降频，直接影响电子设备运行性能。
[0004]电子设备小型化设计的发展，使得功率密度随尺寸因子缩小而呈现线性增加的趋势，现有的散热器性能虽得到较大提升，但受限于机加工工艺，导致设备尺寸大、散热齿厚且稀疏，另外金属基板扩热能力有限，使得整体散热性能一般，已无法满足高功率密度的电子设备小型化设计的散热需求。

技术实现思路

[0005]技术目的：针对以上问题，本技术目的是提供一种可靠且高效的基于铲齿工艺的蒸汽腔散热器，利用一体成型结构及蒸汽腔结构，增加散热效率，减小散热器尺寸。
[0006]技术方案：本技术所述的一种基于铲齿工艺的蒸汽腔散热器，包括散热齿和散热基板，所述散热基板与散热齿为一体成型结构，成型方式采用铲削工艺，散热齿平行排列在散热基板上表面，所述散热基板为中空的蒸汽腔结构，所述蒸汽腔内部密封有相变介质，所述蒸汽腔内表面烧结有多孔介质底层。
[0007]所述蒸汽腔结构包括上盖板和下盖板，所述上盖板的内部平行并列多根导热筋，导热筋排列方向与散热齿排列方向垂直，导热筋布置方式不仅有利于热流往边缘散热齿扩散，提升散热效率，也有利于避免上盖板在铲削过程中发生轴向翘曲变形，起到加强筋作用；导热筋之间的间距为导热筋宽度的2.5倍。
[0008]所述导热筋一侧为半圆弧结构，所述多孔介质底层设置在半圆弧结构外圆周面上。
[0009]所述下盖板上表面烧结有一层多孔介质底层，下盖板的多孔介质底层与导热筋的半圆弧结构零切角接触。
[0010]所述多孔介质底层采用铜粉颗粒烧结而成，颗粒为球状、片状或针状的一种或几
种混合，颗粒尺寸为0.05～0.1mm。
[0011]所述散热器采用紫铜或铝，散热器表面经阳极氧化着黑处理。
[0012]所述散热齿厚度不小于0.2mm，散热齿间距不小于0.5mm。
[0013]所述散热器的封装形式包括：将烧结有多孔介质底层的下盖板与上盖板进行封装，形成中空的蒸汽腔，然后通过充注口往蒸汽腔内注入相变介质，压焊充注口，最后铲削出散热齿。
[0014]有益效果：本技术与现有技术相比，其显著优点是：
[0015]1、本技术的散热基板与散热齿采用铲削方式一体成型，不会产生接触热阻，导热效率达到原材料的100％，散热效果稳定且加工成本低；在铲削范围内，散热齿厚度可以更薄、齿间距更小，增加了散热面积，提高散热效率；
[0016]2、散热基板采用中空的蒸汽腔结构，具有极高的热扩散能力，与高密度的铲齿相结合，提高散热效率，且在同等耗热条件下能够缩小散热器整体尺寸，满足对狭小空间高功率散热需求；
[0017]3、采用铜粉颗粒烧结而成的多孔介质底层具有较高的渗透率，通过烧结有多孔介质底层的导热筋与多孔介质底层的配合方式，不仅提高了冷凝液体回流的毛细驱动力，也有利与汽
‑
液相分离，降低汽
‑
液界面高速对流产生的界面摩擦力，减少蒸汽流动阻力，进而提高蒸汽腔的传热效率。
附图说明
[0018]图1为蒸汽腔散热器的剖视图；
[0019]图2为蒸汽腔结构的截面放大示意图；
[0020]图3为蒸汽腔散热器制作成型示意图；
[0021]图4为蒸汽腔散热器组装立体图。
具体实施方式
[0022]如图1，本实施例所述的基于铲齿工艺的蒸汽腔散热器，包括散热基板20和散热齿10，散热基板20与散热齿10采用铲削工艺一体成型，散热基板20为中部密封有相变介质的蒸汽腔结构，蒸汽腔结构包括上盖板21和下盖板22，其中上盖板21的内部并列设有若干导热筋23，导热筋23排列方向与散热齿10排列方向垂直，导热筋23布置方式不仅有利于热流往边缘散热齿10扩散，提升散热效率，也有利于避免上盖板21在铲削过程中发生轴向翘曲变形，起到加强筋作用。采用蒸汽腔与铲齿工艺相结合的方式，不仅提升了散热基板20热扩展性能，同时消除了散热齿10与散热基板20间的接触热阻，加上更薄、更密的散热齿10提供了足够的散热面积，在一定程度上综合提升了散热器的整体散热效果。
[0023]如图2所示，导热筋23的一侧为半圆弧结构231，且外圆周面上烧结有一层多孔介质底层24。蒸汽腔的下盖板22内部壁面同样烧结有一层多孔介质底层24，多孔介质底层24与半圆弧结构231零切角接触，半圆弧结构231与多孔介质底层24之间形成的尖角区，在有限空间内为液相介质提供了足够的回流毛细驱动力，并列的导热筋23之间形成的空间也为相变介质提供了顺畅的蒸汽通道，实现了汽
‑
液两相分离，提升了蒸汽腔结构的热性能。
[0024]如图3所示，基于铲齿工艺的蒸汽腔散热器制作过程是：先将烧结有多孔介质底层
24的下盖板22与上盖板21进行焊接密封，然后通过充注口30往封装的中空蒸汽腔体内注入相变介质，压焊充注口30，最后利用铲刀100铲削出均匀的散热齿10。
[0025]如图4所示，散热器的四周边角处均匀设有若干安装孔25，安装孔25布置区域未设有散热齿10，散热器通过螺栓40固定并与发热元器件50上表面紧密贴合，其中散热器下盖板22与发热元器件50上表面之间填充有导热衬垫或涂有导热脂。
[0026]在某些风冷场合，铲齿厚度最薄可到0.2mm，齿间距为厚度的2～3倍；而在某些自然散热条件下，齿间距与齿高比例在1：9。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于铲齿工艺的蒸汽腔散热器，其特征在于，包括散热齿(10)和散热基板(20)，所述散热基板(20)与散热齿(10)为一体成型结构，散热齿(10)平行排列在散热基板(20)上表面，所述散热基板(20)为中空的蒸汽腔结构，所述蒸汽腔内部密封有相变介质，所述蒸汽腔内表面烧结有多孔介质底层(24)。2.根据权利要求1所述的基于铲齿工艺的蒸汽腔散热器，其特征在于，所述蒸汽腔结构包括上盖板(21)和下盖板(22)，所述上盖板(21)的内部平行并列有多根导热筋(23)，导热筋(23)排列方向与散热齿(10)排列方向垂直。3.根据权利要求2所述的基于铲齿工艺的蒸汽腔散热器，其特征在于，所述导热筋(23)一侧为半圆弧结构(231)，所述多孔介质底层(24)设置在半圆弧结构(231)外圆周面上。4.根据权利要求2所述的基于...

【专利技术属性】
技术研发人员：王军，段勇军，相喆，袁超，
申请(专利权)人：南京六九零二科技有限公司，
类型：新型
国别省市：