專利名稱：散熱模組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于散熱系統(tǒng)，特別涉及一種利用流體蒸發(fā)性能的散熱模組。
背景技術(shù)：
目前，電子技術(shù)迅速發(fā)展，電子元件的高頻、高速以及集成電路的密集及微型化，使得單位容積電子元件發(fā)熱量劇增。傳統(tǒng)解決方案采用一貼附在電子元件上的散熱裝置，該散熱裝置包括一散熱底座及形成在散熱底座表面的多個散熱鰭片。該散熱裝置工作時，散熱底座將熱量傳遞到散熱鰭片，通過散熱鰭片與周圍空氣進行自然對流，并采用一風扇源源不斷地將冷空氣吹向散熱鰭片，同時熱空氣上升，經(jīng)過如此不斷的循環(huán)對流過程，可將熱量散出，確保電子元件能穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。然而，即使該散熱裝置的散熱底座及散熱鰭片都采用銅或鋁等導熱能力強的金屬材料，也難以滿足目前高頻、高速電子元件的散熱要求，因此，散熱裝置的導熱、散熱效率仍有待于提高。
現(xiàn)有技術(shù)提供一種熱管及其工作流體，該熱管包括一管殼、緊貼管殼內(nèi)壁的毛細吸液芯以及充滿毛細吸液芯的工作流體，其中工作流體為懸浮液，其包括純水、氨水、甲醇、丙酮或庚烷中任意一種純液體和懸浮在液體中的納米碳球，該納米碳球是由多層石墨層以球中球結(jié)構(gòu)所組成的多面體碳簇，粒徑范圍為2～60納米，其內(nèi)部填充有高導熱性金屬。但是，該熱管對電子元件單位面積可散出的熱量有限，無法滿足越來越嚴苛的電子元件散熱要求。此外，使用熱管散熱時，還需在電子元件外加入一散熱片，若散熱片與電子元件接觸不良，會產(chǎn)生局部熱點，造成電子元件運轉(zhuǎn)不穩(wěn)定，減低電子元件的可靠性和壽命。
現(xiàn)有技術(shù)提供另一種熱管散熱裝置，包括一與發(fā)熱電子元件接觸的基座；一熱管，包括一蒸發(fā)部和一冷凝部，該蒸發(fā)部與該基座熱性結(jié)合；一散熱片組，與該熱管的冷凝部熱性結(jié)合，該散熱片組包括多個與基座平行且相互間隔一定距離的散熱片，該散熱片組在多個散熱片之間形成多個折緣；及一風扇，固定在該散熱片組一側(cè)，該風扇的氣流方向與該多個折緣呈一夾角。該熱管散熱裝置體積較大，不適于往輕薄短小的趨勢發(fā)展的電子系統(tǒng)，且對于此種管狀蒸發(fā)器，回流液體易與蒸發(fā)氣體接觸，增加蒸發(fā)氣體的流阻，提高內(nèi)蒸發(fā)器中的熱阻，從而減少該熱管散熱裝置的散熱量。
有鑒于此，提供一種無回流阻力，能快速穩(wěn)定工作的散熱模組實為必要。

發(fā)明內(nèi)容以下，將以實施例說明一種無回流阻力，能快速穩(wěn)定工作的散熱模組。
為實現(xiàn)上述內(nèi)容，提供一種散熱模組，包括一蒸發(fā)器；一外部冷凝通道；以及一充滿所述蒸發(fā)器與外部冷凝通道中的工作流體。其中，該蒸發(fā)器包括一中空殼體，其具有一側(cè)壁；一吸液芯，形成在所述側(cè)壁的內(nèi)表面上；及一隔板，設(shè)在所述中空殼體內(nèi)，用以將中空殼體的內(nèi)腔分為由所述吸液芯相連通的兩腔體；所述外部冷凝通道用于外部連通所述中空殼體的兩腔體，并冷凝由蒸發(fā)器中排出的工作流體蒸氣。
其中，所述中空殼體包括一第一金屬塊及與第一金屬塊相密封配合的第二金屬塊。
所述隔板與所述第一金屬塊成一體結(jié)構(gòu)。
所述中空殼體具有兩個分別連通所述中空殼體的兩腔體與所述外部冷凝通道的開口。
所述吸液芯形成于所述第二金屬塊的內(nèi)表面。
所述外部冷凝通道包括一冷凝裝置以及連接所述冷凝裝置與蒸發(fā)器的管道。
所述冷凝裝置包括多個散熱鰭片及一與所述多個散熱鰭片相匹配的風扇。
所述吸液芯采用納米碳管結(jié)構(gòu)或毛細結(jié)構(gòu)。
所述第一金屬塊橫截面形狀選自下列形狀之一方形、拱形或梯形。
以及，一種散熱模組，包括一蒸發(fā)器，具有一中空殼體；一外部冷凝通道；以及充滿所述蒸發(fā)器與外部冷凝通道中的工作流體；其特征在于所述中空殼體被一隔板分為相鄰的第一部分及第二部分，所述中空殼體具有一連通所述第一部分及第二部分的側(cè)壁；所述側(cè)壁內(nèi)表面形成有一吸液芯，用以連通所述第一部分及第二部分；所述外部冷凝通道從外部連通所述中空殼體的第一部分及第二部分，并冷凝由蒸發(fā)器所蒸發(fā)的工作流體蒸氣。
相對于現(xiàn)有技術(shù)，本實施例提供的散熱模組通過隔板將蒸發(fā)器分成兩個相鄰腔體，并通過連通兩腔體的吸液芯的毛細作用，將該兩腔體內(nèi)的工作流體相導通，而吸液芯中的工作流體受熱蒸發(fā)的蒸氣通過外部冷凝通道冷凝成液態(tài)工作流體，然后回流到蒸發(fā)器，從而使得回流的液態(tài)工作流體與蒸發(fā)的氣態(tài)工作流體相互隔離，避免氣態(tài)工作流體與液態(tài)回流的工作流體發(fā)生剪切干擾，使整個散熱模組不會出現(xiàn)回流阻力，使散熱膜組能快速、穩(wěn)定、長程高效地對熱源循環(huán)散熱。

圖1是本技術(shù)方案的實施例中散熱模組結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是圖1中的蒸發(fā)器沿II-II截面第一種結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是圖1中的蒸發(fā)器沿II-II截面第二種結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是圖2或圖3中蒸發(fā)器沿III-III截面第一種結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5是圖2或圖3中蒸發(fā)器沿III-III截面第二種結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6是圖2或圖3中蒸發(fā)器沿III-III截面第三種結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式下面結(jié)合附圖對本技術(shù)方案作進一步詳細說明。
請參閱圖1，為本技術(shù)方案提供的散熱模組結(jié)構(gòu)示意圖。散熱模組1包括一蒸發(fā)器10與一外部冷凝通道20。該蒸發(fā)器10具有一中空殼體11，該中空殼體11由第一金屬塊112與第二金屬塊114緊密配合而成。該外部冷凝通道20包括一冷凝裝置21以及連通該冷凝裝置21與蒸發(fā)器10的管道22，當然，該外部冷凝通道20也可僅采用足夠長度的管道22來冷凝蒸發(fā)器10中所蒸發(fā)出的蒸氣，采用該冷凝裝置21為本實施例的優(yōu)選方式，其可加強對蒸氣的冷凝效果。該蒸發(fā)器10與外部冷凝通道20構(gòu)成一循環(huán)通道，該循環(huán)通道內(nèi)通常具有一定真空度，以確保工作流體30在該通道內(nèi)快速循環(huán)流動，因而，工作流體30的液體及其飽和蒸氣充滿在該循環(huán)通道內(nèi)。
另外，外部冷凝通道20中的冷凝裝置21包括形成在管道22外殼表面的多個散熱鰭片210以及與多個散熱鰭片210配套設(shè)置的風扇212，同時，該冷凝裝置21可作為其它熱源的散熱裝置或機殼的排風裝置。
請參閱圖2，是圖1中蒸發(fā)器沿II-II截面示意圖。該蒸發(fā)器10除具有中空殼體11外，還包括一吸液芯12及一隔板13。其中，該吸液芯12形成于該中空殼體11的第二金屬塊114的內(nèi)表面，該第二金屬塊114可與一熱源40相貼靠，同時該吸液芯12所覆蓋的第二金屬塊114對應(yīng)外表面與熱源40的表面相重疊，或者大于熱源40的表面，以使得吸液芯12可作用于整個熱源40表面，實現(xiàn)對其充分均勻的散熱。因而，當熱源40表面小于與其相貼靠的側(cè)壁時，如圖3所示，蒸發(fā)器10中吸液芯12覆蓋側(cè)壁面可根據(jù)熱源40表面大小，設(shè)置與熱源40表面相當?shù)母采w面。該隔板13設(shè)于中空殼體11內(nèi)，可采用由第一金屬塊112內(nèi)壁伸設(shè)的一塊凸板，其將中空殼體11的內(nèi)腔分為兩個藉由所述吸液芯12相連通的腔體，即將中空殼體11分為相互隔離的兩部分，儲液腔體14與蒸氣腔體14’，使得儲液腔體14中液態(tài)工作流體30可通過吸液芯12的毛細作用流到蒸氣腔體14’內(nèi)的吸液芯12中，儲液腔體14的容積可小于蒸氣腔體14’的容積。隔板13可采用與第一金屬塊112成一體的結(jié)構(gòu)，如采用一體成型、焊接或膠接等技術(shù)使隔板13與中空殼體11成為一體結(jié)構(gòu)。
優(yōu)選地，在中空殼體11與熱源40相貼靠的接觸界面設(shè)置一熱界面材料50，以降低熱源40與蒸發(fā)器10間的熱阻，提高散熱模組1的散熱效率。
另外，為將該蒸發(fā)器10的兩個腔體14、14’與所述外部冷凝通道20相連通，需在中空殼體11的兩腔體14、14’分別設(shè)置一開口，即一進液口116及一排氣口116’，以使相應(yīng)腔體與所述外部冷凝通道20中管道22相連通，同時用于輸入液態(tài)工作流體30及排出氣態(tài)工作流體30。進液口116及排氣口116’設(shè)在兩金屬塊112、114的殼體未被吸液芯12所覆蓋的任意位置，并分別連通由隔板13所隔開的中空殼體11兩腔體14、14’。
其中，所述中空殼體11的材質(zhì)可采用選自銅、鋁、鐵、鎳、鈦或其合金以及鋼、碳鋼、不銹鋼。中空殼體11的長度范圍為幾毫米至幾十米，可根據(jù)熱源40大小設(shè)定。中空殼體11中與熱源接觸的側(cè)壁厚度最好為0.1毫米～1毫米，以減少熱阻，本實施例中即將第二金屬塊114的壁厚設(shè)計為0.1毫米～1毫米。
所述吸液芯12采用納米碳管材料或毛細結(jié)構(gòu)材料，毛細結(jié)構(gòu)材料如碳纖維、納米金屬絲網(wǎng)、多孔陶瓷材料或燒結(jié)金屬粉末等，或者采用形成于中空殼體11內(nèi)壁的納米溝槽。吸液芯12厚度范圍為0.1毫米～0.5毫米，優(yōu)選為0.2毫米～0.3毫米，具體厚度可根據(jù)熱源40發(fā)熱量大小而定，發(fā)熱量高時可采用較厚的吸液芯12，反之，發(fā)熱量低時可采用較薄的吸液芯12。
工作流體30選自沸點低的液體，如純水、氨水、甲醇、丙酮或庚烷等液體或其混合液體，并可在液體中添加具有高導熱系數(shù)及高熱容的高導熱性材料，如納米碳管、納米碳球、納米銅粉或其任意組合，以增加工作流體30的導熱性能。
請一起參閱圖4、圖5和圖6，分別是圖2或圖3中蒸發(fā)器沿III-III截面的三種結(jié)構(gòu)示意圖。蒸發(fā)器10的第一金屬塊112的橫截面可采用方形、拱形或梯形三種結(jié)構(gòu)，分別對應(yīng)于圖4、圖5和圖6所示的結(jié)構(gòu)。然而并不限于上述幾種形狀，只要不影響第一金屬塊112與第二金屬塊114密封配合，且可方便與隔板13形成一體結(jié)構(gòu)即可，同時還可考慮其它電子元件布置來確定第一金屬塊112所占空間。然而，不管第一金屬塊112的橫截面采用何種形狀，隔板13最好與吸液芯12外表面相抵接觸，當蒸發(fā)器10需要直立放置時，隔板13可不必與吸液芯12外表面緊密接觸，即使少量儲液腔體14內(nèi)工作流體30溢流到蒸氣腔體14’時，并不會影響吸液芯12的毛細作用。
請再參閱圖1和圖2，以說明本實施例提供的散熱模組1的工作過程。首先，吸液芯12通過毛細作用將儲液腔體14中液體工作流體30吸至蒸氣腔體14’部分的吸液芯12中，當熱源40工作產(chǎn)生熱量時，通過第二金屬塊114的熱傳遞，將熱源40的熱量產(chǎn)生傳遞到吸液芯12，使吸液芯12內(nèi)液態(tài)工作流體30蒸發(fā)成氣態(tài)工作流體30，進入蒸氣腔體14’；然后，該氣態(tài)工作流體30通過蒸氣腔體14’的排氣口116’進入管道22中，并流到冷凝裝置21被冷凝成液態(tài)工作流體30，最后流回蒸發(fā)器10的儲液腔體14中，接著進行下一個循環(huán)過程。通過工作流體30如此循環(huán)流動，即可將熱源40工作產(chǎn)生的熱量散發(fā)，實現(xiàn)整個散熱模組1的散熱功能。
上述工作過程表明，本實施例提供的散熱模組1通過隔板13將蒸發(fā)器10分成兩個相鄰腔體14、14’，并通過連通兩腔體的吸液芯的毛細作用，將該兩腔體14、14’內(nèi)的工作流體30相導通，而且吸液芯12中工作流體30受熱蒸發(fā)的蒸氣通過外部冷凝通道20冷凝成液態(tài)工作流體30，然后回流到蒸發(fā)器10中，如此即可將回流的液態(tài)工作流體30與蒸發(fā)的氣態(tài)工作流體30相互隔離，從而避免氣態(tài)工作流體30與液態(tài)回流的工作流體30發(fā)生剪切干擾，可完全消除液體回流阻力以及蒸氣流動阻力，使整個散熱模組能快速、穩(wěn)定、長程高效地進行循環(huán)散熱。
另外，該外部冷凝通道20中的冷凝裝置21可同時作為其它熱源的散熱裝置或機殼的排風裝置，以充分利用散熱資源，節(jié)省內(nèi)部空間。
權(quán)利要求
1.一種散熱模組，包括一蒸發(fā)器，具有一中空殼體，所述中空殼體具有一側(cè)壁；一外部冷凝通道；以及充滿所述蒸發(fā)器與外部冷凝通道中的工作流體；其特征在于所述蒸發(fā)器還包括一形成于所述側(cè)壁的內(nèi)表面的吸液芯；及一設(shè)在中空殼體內(nèi)的隔板，用以將中空殼體的內(nèi)腔分為兩個由所述吸液芯相連通的腔體；所述外部冷凝通道從外部連通所述中空殼體的兩腔體，并用于冷凝由蒸發(fā)器所蒸發(fā)的工作流體蒸氣。
2.如權(quán)利要求1所述的散熱模組，其特征在于所述中空殼體包括一第一金屬塊及與第一金屬塊相密封配合的第二金屬塊。
3.如權(quán)利要求2所述的散熱模組，其特征在于所述隔板與所述第一金屬塊成一體結(jié)構(gòu)。
4.如權(quán)利要求1所述的散熱模組，其特征在于所述中空殼體具有兩個分別連通所述中空殼體的兩腔體與所述外部冷凝通道的開口。
5.如權(quán)利要求2所述的散熱模組，其特征在于所述吸液芯形成于所述第二金屬塊的內(nèi)表面上。
6.如權(quán)利要求1所述的散熱模組，其特征在于所述外部冷凝通道包括一冷凝裝置以及連接所述冷凝裝置與蒸發(fā)器的管道。
7.如權(quán)利要求6所述的散熱模組，其特征在于所述冷凝裝置包括多個散熱鰭片及一與所述多個散熱鰭片相匹配的風扇。
8.如權(quán)利要求1至7任一項所述的散熱模組，其特征在于所述吸液芯采用納米碳管結(jié)構(gòu)或毛細結(jié)構(gòu)。
9.如權(quán)利要求2所述的散熱模組，其特征在于所述第一金屬塊橫截面形狀選自下列形狀之一方形、拱形或梯形。
10.一種散熱模組，包括一蒸發(fā)器，具有一中空殼體；一外部冷凝通道；以及充滿所述蒸發(fā)器與外部冷凝通道中的工作流體；其特征在于所述中空殼體被一隔板分為相鄰的第一部分及第二部分，所述中空殼體具有一連通所述第一部分及第二部分的側(cè)壁；所述側(cè)壁內(nèi)表面形成有一吸液芯，用以連通所述第一部分及第二部分；所述外部冷凝通道從外部連通所述中空殼體的第一部分及第二部分，并冷凝由蒸發(fā)器所蒸發(fā)的工作流體蒸氣。
11.如權(quán)利要求10所述的散熱模組，其特征在于所述中空殼體包括一第一金屬塊及與第一金屬塊相密封配合的第二金屬塊。
12.如權(quán)利要求11所述的散熱模組，其特征在于所述隔板與所述第一金屬塊成一體結(jié)構(gòu)。
13.如權(quán)利要求10所述的散熱模組，其特征在于所述外部冷凝通道包括一冷凝裝置以及連接于所述冷凝裝置與蒸發(fā)器間的管道。
14.如權(quán)利要求13所述的散熱模組，其特征在于所述冷凝裝置包括多個散熱鰭片及一與所述多個散熱鰭片相匹配的風扇。
全文摘要
本發(fā)明提供一種散熱模組，包括一蒸發(fā)器；一外部冷凝通道；以及一充滿該蒸發(fā)器與外部冷凝通道中的工作流體。其中，該蒸發(fā)器包括一中空殼體，并具有一側(cè)壁；一吸液芯，形成在該側(cè)壁的內(nèi)表面上；及一隔板，設(shè)在中空殼體內(nèi)，用以將中空殼體的內(nèi)腔分為由吸液芯相連通的兩腔體。該外部冷凝通道用于外部連通該中空殼體的兩腔體，并冷凝由蒸發(fā)器中排出的工作流體蒸氣。本發(fā)明提供的散熱模組通過一隔板將蒸發(fā)器分為由吸液芯相連通的兩腔體，使得工作流體蒸汽與回流的工作流體相互隔離，可避免兩種狀態(tài)的工作流體發(fā)生剪切干擾，因而消除了液體回流阻力以及蒸氣流動阻力，使整個散熱模組能快速穩(wěn)定地對熱源進行散熱。
文檔編號H05K7/20GK1885530SQ20051003554
公開日2006年12月27日 申請日期2005年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月24日
發(fā)明者李欣和 申請人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司, 鴻海精密工業(yè)股份有限公司