一种传热装置及使用该传热装置的热管散热器制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种传热装置及使用该传热装置的平板型热管散热器和接近等温的热管散热器。该传热装置包括一顶层板、一底层板、以及一间隔框架，其开孔空间内含有至少一个从间隔框架边缘延伸进的支承结构；所述的间隔框架夹在所述的顶层板和底层板之间；所述的顶层板和间隔框架，以及间隔框架和底层板之间隙，由沿框架和支承结构的横向连接而形成一空腔结构。如果所述顶层板和底层板的内表面上具有毛细结构，该传热装置可以制成平板型热管。否则为平板型蒸汽腔。本发明专利技术还公开了一种平板型热管散热器，包括该传热装置的平板型热管散热器和接近等温的热管散热器。本发明专利技术的优势为高效的散热能力。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种计算机或电子系统的散热元件，更确切地说，涉及一种传热装置及使用该传热装置的平板型热管散热器和接近等温的热管散热器。
技术介绍
热管是一个非常有效的热传导元件，其内壁具有毛细/吸芯结构，内部空腔包含少量的工作流体。当热源接触到热管的蒸发端时，工作流体蒸发而使蒸汽在空腔内迅速传播。在由蒸汽运载的潜热在热管的冷凝端外面通过传导或对流而扩散后，蒸汽冷凝为液体，通过热管内壁上的毛细/吸芯结构，液体流回到蒸发端。在不消耗任何能量条件下，这个汽液两相热传导机制得以周而复始的完成。热管通常由高导热性金属材料如不锈钢，铜和铝等制作。根据热管工作的温度范围，工作流体是与这些热管材料相容的液体包括水、水银和其他化学制剂。作为最通用的组合，铜和纯净的水常用于制作计算机和电子系统的热管。为使热管的蒸发端和冷凝端能以任何方向工作，热管内壁上的毛细/吸芯结构用以克服重力使工作流体回到蒸发端部分。典型的毛细/吸芯结构包括沟槽，烧结的金属粉末或纤维。不同于一根典型的圆形或将其压扁的热管，一个平板型热管通常由金属板或金属薄片制成。平板型热管有含工作流体的蒸汽腔，蒸汽腔的内部表面有毛细/吸芯结构。蒸发端是与一个或多个热源(即电子元件)接触的局部区域，而上下板面的其他区域为冷凝端部分。平板型热管的工作原理相似于前面提到的典型热管。当一个平板型热管被用作散热器的基板时，在下板面的垫座从电子元件上吸收热使工作流体蒸发。蒸汽非常迅速地传播并且充满蒸汽腔，使平板型热管的外部表面的任何地方达到和维持在同一个温度。从而热量均匀传导到与平板型热管的外表面连接的鳍片，然后通过自然或强廹对流把潜热排出系统，使得蒸汽冷凝为液体而回到蒸发端部分。显而易见，一个以平板型热管为基板的散热器比与平板型热管相同尺寸的金属实体为基板的散热器更有效。制作平板型热管为基板的散热器需要三项核心技术第一个技术是制作有毛细/吸芯结构的金属板或片以及设计平板型热管的结构；第二个技术是制作密封的平板型热管形状所需的焊接工艺；第三个技术是设计使用平板型热管的散热器。在平板型热管的结构设计方面，国外已有很多有关的专利，但是可以制作并可实用的产品却很少。使用平板型热管制作的散热器于电子系统的冷却已有数年，用在铜板上烧结铜粉末的细小空隙结构为吸芯的平板型热管，是美国的Thermacore International，Inc，日本的Fujikura和台湾的超 科技股份有限公司的产品所采用的方式，其平板型热管用TIG，亚弧或高温压力镕焊的单元焊接而成。虽然平板型热管散热器的高效率为众所周知，但由于其性能价格比不能被市场所接受，平板型热管为基板的散热器仅仅很少地用于高端计算机系统，还没有用于低端市场如个人记算机(PC)。因此，市场所需要的是低价格又非常有效的平板型热管散热器，这就需要一种高效率的加工工艺来降低成本。
技术实现思路
为了提供非常高效率的对流冷却，散热器的表面温度应尽可能的高并且表面面积应可能的大。因此，为了在自然或强制对流下以更有效的方式散热，高效率的散热器应该是理想地等温。然而，制造等温散热器通常非常昂贵。本技术揭示一种低造价高效率的接近等温的平板型热管散热器以及制造方法。为实现上述技术目的，本技术提供一种传热装置，包括一顶层板；一底层板；以及一间隔框架，其开孔空间内含有至少一个从间隔框架边缘延伸进的支承结构；所述的间隔框架夹在所述的顶层板和底层板之间，在所述的顶层板和间隔框架，以及间隔框架和底层板之间，沿框架和支承结构连接而形成一空腔结构。这种连接方式可以由焊接工艺完成。其过程为所述的顶层板和底层板两者中至少一个的外表面上，沿所述的间隔框架和支承结构所定义的轨迹，有沿夹层结构厚度方向的焊接而使顶层板和间隔框架，以及间隔框架和底层板之间连接，从而形成空腔结构。如果所述的顶层板和底层板的内表面上具有毛细结构，该传热装置可以制作成平板型热管。否则为平板型蒸汽腔。本技术还提供一种平板型热管散热器，包括一个平板型热管、一组或一组以上的鳍片，以及至少一个用于与发热元件接触的垫座。所述的鳍片分别地固定在所述的平板型热管的上表面和下表面的各部分区域上；所述的垫座设置在底层板下表面上与热源接触。本技术又提供一种接近等温的平板型热管散热器，包括一平板型热管，一个或一个以上平板型蒸汽腔；一组以上鳍片；以及一个导管。所述的导管侧面有扁口与平板型热管和平板型蒸汽腔的空腔对接串联而形成一个连通的蒸汽域，其内含有工作液体，且被真空密封；所述的鳍片可以用多种方法如锡焊过程分别地固定在所述的平板型热管和平板型蒸汽腔之间及外表面。所述的接近等温的热管散热器，更进一步的包括一个热管，其侧面有扁口与平板型热管和平板型蒸汽腔的空腔对接串联，使工作液体从平板型蒸汽腔被抽吸回到平板型热管。这样该接近等温的热管散热器可以在水平方位，同样地有效工作。本技术具有如下显著优点(1)散热能力好；(2)生产成本低；(3)生产效率高。附图说明图1为本技术一种用于冷却单个发热元件的平板型热管结构的分解图；图2为本技术一种用于冷却单个发热元件的平板型热管的组装图；图3为本技术的一种用于冷却多个发热元件的平板型热管的结构分解图；图4为本技术的一种用于冷却多个发热元件的平板型热管的组装图；图5为一具有烧结金属粉末或纤维层的毛细结构的板结构示意图；图6为本技术平板型热管散热器的结构示意图；图7为本技术接近等温的平板型热管散热器的结构示意图；图8为图7中导管开口示意图；图9为图7中热管开口示意图； 图10为本技术接近等温的平板型热管散热器在水平位置时的工作原理示意图；图11为本技术应用于便携式计算机的平板型热管散热器的结构示意图；具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本技术作进一步地详细介绍，但不作为对本技术的限定。一、平板型热管实施例一参考图1和图2，一种平板型热管的结构，包括一顶层板101(如一矩形板)，一底层板102(如一矩形板)，和夹在一顶层板101和一底层板102之间的一间隔框架103。在顶层板101的内表面上有毛细结构层105，在底层板102的内表面上有毛细结构层106。间隔框架103定义了一个空间120和一个从间隔框架103的边缘延伸到空间120中的支承半岛104。安装孔107用来把平板型热管固定在一结构上(例如一系统母板PCB)，其可以在夹层结构被焊接后再钻通。一导管110由一焊缝111相连到顶层板101，导管110用来将壳体空间抽成真空，灌入工作流体并且密封。支承半岛104的位置对应于底层板102下面与一电子元件等热源接触的相应位置，支承半岛104具有如下功能(1)提高平板型热管的机械刚度；(2)保持固体基板散热器的优越性，即提供从热源到顶层板101的热传导通路。间隔框架103可以通过金属冲床冲孔加工来制作。平板型热管工作原理如下所述因为工作流体介质饱和在毛细结构层105和106内，顶层板101和底层板102起到蒸发和冷凝的双重作用。经平板型热管100的外表面上和表面上的鳍片而散去蒸汽所携带的潜热后，工作流体由毛细结构层105和106抽吸回向蒸发区域，即支承半岛104附近。如果在平板型热管的顶层板101内表面上没有毛细结构层105、底层板1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种传热装置，其特征在于：该装置包括一顶层板、一底层板、以及一间隔框架，其开孔空间内含有至少一个从间隔框架边缘延伸进的支承结构；所述的间隔框架夹在所述的顶层板和底层板之间；所述的顶层板和间隔框架，以及间隔框架和底层板之间隙，由沿框架和支承结构的横向连接而形成一空腔结构。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郑文春，
申请(专利权)人：郑文春，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]