薄型平面散热器制造技术

一种散热设备（２０），其包括一个用于联接到一发热表面的第一平面主体（２２）和一个与第一平面主体（２２）相连接的第二平面主体（２１），在其间有空隙构成。该空隙含有蒸发流体并包括一平面毛细管通道（５０）和一无毛细管通道（３２）。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
专利技术简述本专利技术总体上涉及一种热分布装置，例如与微处理器或其它微电子装置结合使用的装置。更具体地，本专利技术涉及一种通过采用平面毛细管流体通道分布热量的薄型平面散热器。
技术介绍
半导体元件的尺寸不断减小。与这种尺寸减小相对应的是半导体元件功率密度的提高。这随之造成了所必须解决的热量激增问题，因为过热将使半导体元件的性能降低。热管和热虹吸管已经用于冷却半导体元件。热管和热虹吸管的操作均在闭合的两相循环下进行，利用蒸发潜热传递热量。热虹吸管一般是一根包容有某种流体的管子。当与某种半导体元件，例如微处理器结合使用时，称为蒸发器或汽化器的热虹吸管的第一端联接到半导体元件的发热表面。称作冷凝器的热虹吸管的第二端自该半导体元件垂直延伸，在该处由环境空气冷却。在一第一循环中，来自半导体元件的热量使热虹吸管内的流体蒸发。在蒸发过程中，该流体蒸气吸收了一定量的所谓蒸发潜热的热量。在蒸发器内形成的蒸气温度高且因此比冷凝器内的蒸气的压力高。因此，该蒸气自蒸发器流向冷凝器。在一第二循环中，蒸气在热虹吸管的冷凝器壁上冷凝。该冷凝操作导致热量的释放。结果，热量从蒸发器转移到冷凝器。重力随后使冷凝器内的冷凝液流回到蒸发器。此两相循环过程而后重复进行。尽管热虹吸管的内表面有时可衬有槽或微孔结构，以促进冷凝液返回蒸发器或提高热传递系数，但是热虹吸管原则上是依靠局部的重力使流体返回蒸发器的。因此明确地讲，为了正常操作，热虹吸管的蒸发器必须处于冷凝器之下。热管按照与热虹吸管相同的原理操作。热管的一项特殊性能是它采用了某种不连续的虹吸结构来促进流体自冷凝器向蒸发器的流动。该虹吸结构使热管能在相对于重力呈水平取向的状态下使用，或者甚至使蒸发器的取向与重力相反，尽管该装置的效率根据不同的物理取向会有很大的改变。例如，如果该装置的取向与重力相反，其性能要降低大约一半。因此，要依赖局部重力场来促进流体自冷凝器向蒸发器的流动，这是热虹吸管与热管有区别之处。热虹吸管与微处理器结合使用的问题是热虹吸管相对于重力要求垂直取向。这使装置的外轮廓增高。结果，热虹吸管难于用在紧凑的电子设备中，例如掌中电脑、笔记本电脑、膝上电脑、桌面电脑和供电装置。使用热虹吸管的另一个问题是它们对方向敏感。即，它们的取向必须是使重力能迫使冷凝流体流回蒸发器。微处理器的经销商并不知道计算机的使用者如何放置计算机。例如，某些计算机水平放置在桌面上，而另一些则垂直安装在地板上。热虹吸管只能以一种预定的相对于重力的物理取向操作。尽管热管不象热虹吸管那样对方向敏感，但它仍存在需要有不连续虹吸结构的缺点。该不连续虹吸结构一般由网膜、烧结金属或一组轴向槽构成。不连续虹吸结构增加了制造方面的支出，而且使热管不能大量生产。另外，诸如网膜的不连续虹吸结构产生相对较高的流体阻力。因此，提供一种对方向不敏感和不需要流体阻力大的虹吸结构的热传递装置将是十分需要的。这种装置的垂直方向外轮廓较低，以保证它能容易地结合进各种紧凑式电子设备。另一类常用来减弱与半导体元件相关联的热量问题的装置是翅片散热器。翅片散热器有一个与半导体元件发热表面相联结的水平表面和一组自该水平表面垂直延伸的翅片。该翅片由环境空气冷却。这样，水平表面的热量传导到翅片上。典型情况下，热只产生在翅片散热器的水平表面的几个区域内。因此，与这几个区域相对应的翅片完成的冷却最多。为了减轻这种热量局部化的问题，可以采用较厚的热块来改善热量分布。这个方法所带来的问题是它大大增加了装置垂直方向的外轮廓。另外，热块重量大且比较昂贵。结果，人们强烈需要提供一种装置，它能沿翅片散热器的水平表面均匀分布热量，而又不显著增大半导体元件外壳的垂直外轮廓。这种装置能使散热器的所有翅片均进行散热。因此，可以提高翅片散热器的效率。风扇也已经用来减轻与诸如半导体元件的发热表面有关的热问题。在用风扇来排除热量的表面上，各表面上的热分布一般是不均匀的。风扇在这种条件下操作，其效率不如从热量均匀分布的表面上排除热量的风扇高。再者，当风扇用于发热表面时，热动力学研究表明，由风扇所产生的空气运动，大部分是作用在风扇的周边。这样，将热量传递到发热表面的周边就极其重要。根据上述观点，非常需要提供一种装置，能使热量在暴露于风扇的一个表面或多个表面上均匀分布。这种装置最好具有低的垂直外轮廓，以保证它与紧凑式电子设备的兼容性。专利技术概要一种散热设备，它包括一第一平面主体，用于联接到在第一平面主体上形成一个热区和一个冷区的发热表面上。一个与第一平面主体相连的第二平面主体，用来在第一平面主体和第二平面主体之间构成一个空隙。该空隙包括一平面毛细管通道和一无毛细管区。一种处于上述空隙中的流体借助该流体在热区的平面毛细管通道内蒸发、在冷区的无毛细管区内冷凝，自无毛细管区通过毛细管运动到热区的平面毛细管通道来分布热量。该主体极薄，一般小于2.0毫米。但是，它的热分布特性要比垂直外轮廓尺寸大得多的现有金属热块好得多。因此，该装置非常适用于紧凑式电子设备和与诸如翅片散热器或风扇的其它冷却装置结合使用。尽管该装置同热虹吸管或热管一样也是两相循环，但它并没有这些装置的某些关键特性。与热虹吸管不同，本专利技术的装置对取向不敏感。与热管不同，它有诸如网膜或轴向槽的不连续的虹吸器具，本专利技术依靠在装置的主体内形成的平面毛细管流体通道。该平面毛细管流体通道的几何形状避免了存在于热管中的流体动力学阻力较高的虹吸器具。另外，在具体实施例中，毛细管流体通道的结构消除了冷凝器中的流体流和蒸发器中的蒸气流之间的逆流粘滞剪切力，即一个与现有热管和热虹吸管相关联的问题。最后，该装置的结构便于低成本大量制造。附图的简要说明为了较好地理解本专利技术的本质和目的，应参考下面结合附图所做的详细说明，其中附图说明图1是根据本专利技术的一个实施例所构成的散热器的横截面图2是图1所示散热器一部分的透视图；图3是根据本专利技术的一个实施例的散热器的部分的顶视图；图4是沿图3中4-4线所截取的横剖面图，表示散热器内的流体；图4A是图4所示设备的零件分解图；图5是根据本专利技术的一个实施例的散热器的一部分的另一种结构；图6是是根据本专利技术的一个实施例，带扩展表面平面毛细管流体通道的散热器的顶视图；图7是沿图6中7-7线所截取的横剖面图；图8是根据本专利技术的另一个实施例的双热源散热器主体的顶视图；图9是沿图8中9-9线所截取的横剖面图；图10是根据本专利技术的另一个实施例的四热源散热器的顶视图；图11是沿图10中11-11线所截取的横剖面图；图12是根据本专利技术的另一种散热器主体结构的横剖面图；图13表示当其相对于重力垂直取向时，图12所示散热器主体内的流体形式；图14是根据本专利技术的另一种散热器主体结构的横剖面图；图15是根据本专利技术的另一种双热源散热器主体的横剖面图；图16表示当其相对于重力垂直取向时，图15散热器主体内的流体形式；图17是根据本专利技术的一个实施例的“径向”散热器结构的主体底部的顶视图；图18是沿图16中18-18线所截取的横剖面图；图19是图18所示设备的一部分的放大图；图20是图19所示散热器所用的主体顶部的侧视图；图21是根据本专利技术的一个实施例的“圆圈排列”散热器结构的主体底部的顶视图；图22是沿图21中22-22线所截取的横剖面图；图23是图22所示设备的一部本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种散热设备，其包括：一第一平面主体，用于连接到在上述第一平面主体上造成一个热区和一个冷区的发热表面上；一个与上述第一平面主体相连的第二平面主体，在上述第一平面主体和上述第二平面主体之间构成一个空隙，上述空隙包括一平面毛细管通道和一 无毛细管区；以及一种处于上述空隙中的流体，用于借助上述流体在上述热区的上述平面毛细管通道内蒸发、在上述冷区的上述无毛细管区内冷凝，自上述无毛细管区通过毛细管运动到上述热区的上述平面毛细管通道，并通过毛细管运动到达上述热区来分布热量。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：DL托马斯，
申请(专利权)人：新颖概念有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]