CN100352046C - 发热电子元件的分体集成热管散热器 - Google Patents

Abstract

一种发热电子元件的分体集成热管散热器，它包括吸热端、散热端、蒸发管及回流管；所述吸热端为内部真空且密闭的盒体，该盒体内灌装有遇热汽化遇冷凝结的液体工质；散热端为具有真空内腔的蒸发体，该蒸发体表面固设有散热鳍片；蒸发管的一端与所述盒体的上部连通，另一端与所述蒸发体连通；回流管的内壁上敷设有能够吸附液体的回流吸液芯，其一端与所述真空盒体的下部连通，另一端与所述底座连通；吸热端和散热端的内侧底部均敷设有能够吸附液体的吸液芯。本发明通过分别设置的吸热端、散热端组成分体式集成热管散热器，改变了传统的单一热管的分布式设置方式，极大的提高了发热电子元件的散热效率。

Description

发热电子元件的分体集成热管散热器

技术领域

本发明涉及一种热管散热器，尤其是一种依据热管传热原理，将热量传送到远端散热部件中进行散热的发热电子元件的分体集成热管散热器。

背景技术

随着电子、电力技术的快速发展，特别是随着集成电路的集成度大幅度提高，电子元器件的散热问题已成为制约电子设备的运行速度及输出功率的重要问题之一。

以计算机CPU芯片为例，三十年内其集成度提高了近两万倍，其产生的热流量已经达到了100W/cm²的程度。

众所周知，计算机工作的可靠性及寿命与其工作温度有着密切的关系，而芯片的集成度越高，其产生的热量就越高，如果不能及时将这些热量散去，计算机工作的可靠性就会大幅度降低，甚至出现无法正常运行。

1998年，美国桑迪亚国立实验室利用热管技术进行计算机芯片的散热，取得了较好的效果。

图1所示为目前使用的一种采用热管的散热装置，它包括一个框体101。框体101的底板上紧密安装有多个用薄金属片制成的，且密集分布的散热鳍片102。框体101内底板上卧设有热管103(热管的数量可以是二支或三支)。热管103穿出散热鳍片102的下部，向上伸出弯转180度穿入散热鳍片102的上部。所有的散热鳍片102都与热管103紧密贴设连接。在热管103中放置有遇热汽化，预冷凝结的液体工质。当框体101被安装在芯片上时，芯片产生的热量使卧设在框体101内底板上的热管103内的液体工质汽化，热量随着汽化的液体工质进入位于散热鳍片102上部的热管103中，并遇冷凝结，而热量则通过散热鳍片102向外界散出。当散热鳍片102顶部再安装强制风冷风扇104后，热量更容易散出。

图1所示的热管散热装置是以实体散热器为主体，热管仅用来强化散热器散热鳍片的肋效率，并不能充分发挥热管紧凑、轻便、高效传热的优势，其存在的不足主要表现为：热源与底板之间、热管与底板之间、热管与鳍片之间都存在较高的热阻，同时，考虑到散热器强度的问题，不能把鳍片做得很薄，而较厚的鳍片不仅浪费材料、占据有限空间，而且不能获得更多的散热面积，所以，这种方式仍然不能满足超大集成电路、大功率电子器件以及高速芯片对散热所提出的要求。

另外，有些电子产品由于其内部结构的限制要求，不能采用针对每个发热电子元件进行原地散热的方式，或者是当发热电子元件数量较多而不适合采用传统的原地散热方式时，过去的做法只能是在电子设备的机箱的某个侧面设置风扇墙进行强行通风散热。这种方式往往受到冷却流体在机箱内的流动方式的影响而造成无法高效的将发热电子元件所产生的热量快速散出，特别是对于大功率、高速电子元器件来说更是如此。

综上所述，提供具有更高散热效率的散热装置是制造大功率、高速度电子设备以及更大规模集成电路芯片的有力保障，也正是目前业内人士亟待解决的问题之一。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对目前电子、电力制造技术领域因缺乏高效率散热装置而无法进一步提高电子元件、电路芯片的运行速度及输出功率而提供一种发热电子元件的分体集成热管散热器，该散热器根据热管传热原理，将发热电子元件所产生的热量高效、快速的传送到设置在远端的专用散热部件中，从而实现以热管传热为主体，以散热装置为散热强化手段的集成热管电子散热器，与其他相同尺寸的传统热管散热装置相比，具有更大的散热效率，并能够为电子设备生产企业提供良好的散热技术手段。

本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案实现的：

一种发热电子元件的分体集成热管散热器，它包括吸热端、散热端、蒸发管及回流管。

吸热端为内部真空且密闭的盒体，该盒体内部灌装有遇热汽化遇冷凝结的液体工质。散热端具有真空的内腔，其表面上固设有散热鳍片。蒸发管的一端与所述盒体的上部连通，另一端与所述散热端连通。

回流管的一端与所述盒体的下部连通，另一端与所述散热端的下部连通。

吸热端和散热端的内侧底部均敷设有能够吸附液体的吸液芯。

吸热端装设在发热电子元件的散热表面吸取热量，蒸发管利用液体工质的汽化将热量传送到远端的散热端中。液体工质在散热端遇冷而放出热量后，凝结为液体，通过回流管返回吸热端中。液体工质在不断的汽化-凝结过程中，将热量不断的向外传递，从而实现了对发热电子元件的高效率散热。

为保证电子设备在倾斜或者移动状态下工作时，液体工质能够回流到吸热端，回流管的内壁上敷设有能够吸附液体的回流吸液芯，从而保证液体工质总能汇集到吸热端的吸热位置处，使液体工质的循环过程不会发生间断。

为加速液体工质的回流，还可以在回流管上设置泵，泵的数量可以根据回流管的数量确定。

在上述技术方案中，吸热端的外壳可以采用塑料制成，为确保不影响其吸热效率，可以在吸热端底面固设能够与外部发热电子元件的散热面紧密贴合的导热板，还可以在吸热端底面开设专用凹陷，专用凹陷的底面采用导热板制成。使用时，可以将发热电子元件嵌入专用凹陷，使发热电子元件的散热面与导热板贴合。实际上，此时发热电子元件的散热面在水平位置上处于吸热端的真空盒体内部，因此，散热效果较好。

为进一步提高吸热效率，还可以直接将发热电子元件的发热部分设置在吸热端的真空盒体内，其技术方案为：在吸热端底面开设开孔，该开孔中嵌入与其尺寸相匹配的器件基板，该器件基板的周边与吸热端底面严密封接。器件基板位于吸热端内的表面上设有集成电子线路或电子元件的内芯，集成电子线路或电子元件的内芯的引脚线设置在所述器件基板位于吸热端外侧的表面上。在这一方案中，集成电子线路或电子元件的内芯被浸泡在液体工质中，其产生的热量直接被液体工质吸收，从而消除了热阻对吸热的影响。液体工质可以采用与集成电子线路或电子元件的内芯电绝缘以及化学相容的材料。

本发明所涉及的吸热端、散热端可以是多个，从而组成散热系统，所有的吸热端及散热端都通过蒸发管及回流管连接。

为确保吸热端、散热端内的液体工质的循环过程不间断，还可以将回流吸液芯与吸热端和散热端内设置的吸液芯连接。

在上述技术方案中，散热端可以制成多种形式，几个典型的结构如下：

散热端至少是由一管状的外壳、管状薄壁流体通道以及端面板而组成的内部的腔体。管状薄壁流体通道设置在所述外壳内，其边缘通过端面板与所述外壳的边缘密闭封接，使所述外壳的内壁与管状薄壁流体通道的外侧之间形成封闭空间。散热鳍片固设在所述管状薄壁流体通道的内壁上。

管状薄壁流体通道用于冷却流体的通过，而封闭空间提供了汽化的液体工质与管状薄壁流体通道的表面进行接触热交换的空间。散热鳍片则提供较大的散热面积，使通过管状薄壁流体通道的冷却流体能够将热量带出。

管状薄壁流体通道可以是多个，其截面形状也可以是多种。

散热端还可以采用另一种方式组成，它包括一真空的底座以及一个以上竖立固设在所述底座表面上的真空散热板。真空散热板之间的夹缝构成冷却流体通道。散热鳍片顺冷却流体的流动方向设置在冷却流体通道中。冷却流体通道的端面上固定覆盖有挡流板，该挡流板的宽度小于所述端面的高度，该挡流板与底座之间形成冷却流体的出口。冷却流体通道的顶端面为冷却流体的入口。

真空散热板为汽化的液体工质提供了与外界进行热交换的空间，散热鳍片则提供较大的散热面积，使通过真空散热板之间的冷却流体能够将热量带出。挡流板起到了引导冷却流体流动方向的作用，使冷却流体能够按照设计需要与散热鳍片进行最优化的接触，达到更好的散热效果。

真空散热板的排列可以有多种排列方式，如平行排列设置，或以放射形式排列。

散热鳍片可以根据冷却流体的流动方向进行设置，它可以是由竖向鳍片和横向鳍片组成。竖向鳍片垂直间隔设置，其长度由中部向两侧端面呈现逐渐缩短方式排列，而横向鳍片在挡流板下方采用水平或垂直间隔设置。当横向鳍片采用水平设置时，其长度由下向上呈现逐渐缩短方式排列。当横向鳍片采用垂直间隔设置时，横向鳍片的高度由内向外(出口)方向呈逐渐升高。

通过这种设置，可以在冷却流体入口处安装风扇，使冷却流体能够自上而下并转向流出，加强了散热效果。

在上述以真空散热板的形式制造的散热端基础上，可以通过取消挡流板，而改为在冷却流体通道的顶端面固定覆盖顶部盖板的方式，使冷却流体通道的另外两个端面成为冷却流体的入口或出口。在这个方案中，散热鳍片采用直通方式，顺冷却流体的流动方向水平或垂直间隔设置。

上述技术方案中，吸液芯可以是由多层纤维编织网或多层金属丝网叠设组成，或者是采用粉末烧结制成的具有微孔的板状体。也可以是采用金属或有机材料薄片通过往复连续弯折或弯曲所制成的带状体；所述薄片表面开设有孔，并通过焊接或粘接贴设在吸热端、散热端的内壁上。

为增加散热面积，在散热鳍片之间还可以焊接辅助散热片，该辅助散热片采用导热性好的薄片经弯折制成，并顺冷却流体的流动方向焊接设置在散热鳍片表面。

由以上技术方案可知：本发明通过分别设置的吸热端、散热端组成分体式集成热管散热器或散热系统，改变了传统的单一热管的分布式设置方式，极大的提高了对发热电子元件的散热效率，为未来更大规模集成电路芯片的制造以及高速电子设备、大功率电子、电力设备的开发、制造奠定了基础，具有极大的实用价值。

附图说明

图1为目前常用的热管散热器的结构示意图；

图2为本发明所提供的一个较佳实施例的结构示意图；

图3为本发明所提供的一个吸热端的结构示意图；

图4为本发明所提供的另一吸热端的结构示意图；

图5为本发明所提供另一个较佳实施例的结构示意图；

图6为本发明所提供又一个较佳实施例的结构示意图；

图7为本发明所涉及一个回流管的结构示意图；

图8为本发明所涉及另一个回流管的结构示意图；

图9为本发明所涉及圆形管状壳体散热端的结构示意图；

图10为采用支撑板加固散热鳍片的结构示意图；

图11为采用薄壁热管加固散热鳍片的结构示意图；

图12为安装有加强板的散热端结构示意图；

图13为本发明所涉及的一个具有辅助管状流体通道的散热端结构示意图；

图14为本发明所涉及的一个外侧冷却流体通道散热端结构示意图；

图15为图14中散热鳍片的分布结构示意图；

图16为本发明所涉及横向鳍片又一设置方式示意图；

图17为本发明所涉及外侧流体通道式散热端第一实施例结构示意图；

图18为图17所示散热端的俯视图；

图19为图17所示散热端的侧视图；

图20为本发明所涉及辅助散热片的结构示意图；

图21为本发明所涉及外侧流体通道式散热端第二实施例结构示意图；

图22为本发明所涉及外侧流体通道式散热端第三实施例结构示意图；

图23为图22所示实施例的使用状态示意图；

图24为本发明所涉及外侧流体通道式散热端第四实施例结构示意图；

图25为本发明所涉及多层纤维编织网制成的吸液芯结构示意图；

图26为本发明所涉及采用粉末烧结工艺制成的吸液芯结构示意图；

图27为本发明所涉及采用金属薄片弯折制成“U”字形吸液芯结构示意图；

图28为本发明所涉及采用金属薄片弯折制成“Ω”字形吸液芯结构示意图；

图29为本发明所涉及采用金属薄片弯折制成“V”字形吸液芯结构示意图；

具体实施方式

以下，通过具体实施例并结合附图对本发明做进一步的详细说明。

实施例一

图2所示为本发明提供的一个具体实施例的结构示意图，该实施例包括吸热端1、散热端2、两个蒸发管3及两个回流管4。

吸热端1是内部真空的盒体，其内部灌装有遇热汽化遇冷凝结的液体工质。

散热端2是一个内部为真空的框形腔体，该框形腔体的内侧表面上焊接设置有多层水平间隔的散热鳍片5。

蒸发管3的一端与吸热端1的上部连通，另一端与散热端2连通。

回流管4的一端连通到吸热端1的侧面下部，另一端连通到散热端2的侧面下部。

在吸热端1和散热端2的内侧底部均敷设有能够吸附液体的吸液芯6。

图中，散热端2包括一管状外壳21、管状薄壁流体通道22以及端面板23。管状薄壁流体通道22设置在外壳21内，其边缘通过端面板23与外壳21的边缘密闭封接，使外壳21的内壁与管状薄壁流体通道22的外侧之间形成封闭空间24。框形的散热端2的内侧即是管状薄壁流体通道22的内壁，散热鳍片5被设置在其中。

在应用中，将吸热端1安装在发热电子元件的表面上，将散热端2安装在电子设备用于散热的专用区域中，并在吸热端1与散热端2之间安装连接蒸发管3、回流管4。

当发热电子元件工作时，产生的热量被传递到吸热端1内，液体工质遇热汽化，带着热量的汽化的液体工质进入蒸发管3，并沿图中向上箭头所示通过蒸发管3进入散热端2的封闭空间24。在封闭空间24中，汽化的液体工质遇到管状薄壁流体通道22的外侧表面，进行热量交换，放出的热量通过散热鳍片5被流过管状薄壁流体通道22的冷却气流带出，而放出热量的汽化液体工质则遇冷重新凝结为液态落入封闭空间24的下部，再沿图中向下箭头所示方向通过回流管4流回吸热端1内。液体工质在上述液态-气态-液态的转变过程中，发热电子元件产生的热量被快速通过散热端2散出。

本发明所涉及的散热端可以根据具体需要制成多种形式。

为适合批量化生产，散热端的外壳可以采用注塑方式制造，但为了不影响吸热端的吸热效率，可以在吸热端的底面中镶嵌一个用导热性能良好的材料制成的导热板。在安装使用时，该导热板贴设在发热电子元件的表面上，达到向吸热端内传导热量的目的。

导热板的使用还可以采取另一种方式，如图3所示。图中，吸热端1的底面设有一个专用于嵌入发热电子元件的凹陷11，凹陷11的底面为导热板111。吸液芯6敷设在导热板111的另一面。当发热电子元件被嵌入凹陷11时，其发热的表面紧贴在导热板111上，使热量能够快速的传递到吸热端1内部，造成液体工质7的汽化，而吸液芯6则保证电子设备在处于倾斜或移动状态下仍然能使液体工质7始终被输送到导热板111处于吸热端1的内侧表面上。

更进一步的，为了彻底消除发热电子元件向吸热端内传热时所存在的热阻，吸热端与发热电子元件之间的连接还可以采用直接浸入的方式，其结构如图4所示。

图4中，吸热端1的底面开设有一个开孔12，该开孔12中嵌入与其尺寸相匹配的器件基板112，该器件基板112的周边与吸热端1的底面严密封接。器件基板112位于吸热端1内的表面上设有集成电子线路113。集成电子线路113的引脚线114设置在器件基板112位于吸热端1外侧的表面上。

在上述设置中，吸热端1实际上是与发热电子元件成为一个整体。集成电子线路113被浸泡在液体工质7中，而且吸液芯6覆盖在集成电子线路113的表面。集成电子线路113所产生的热量几乎在没有热阻的状态下直接作用于液体工质7的汽化，使散热效率达到最佳状态。

在这一方案中，吸液芯6及液体工质7必须采用电绝缘材料，而且，液体工质7还必须与集成电子线路113、器件基板112化学相容。

本发明还可以根据不同的电子设备，利用多个吸热端及散热端组成整体散热系统。

实施例二

图5所示为一个吸热端对三个散热端的实施例结构示意图。从图中可以看出，吸热端通过蒸发管3将发热电子元件产生的热量送入三个分立的散热端中，而三个散热端将凝结的液体工质通过回流管4送回吸热端中。回流管4中还串接了微流泵41。这一散热系统对于发热量较高的，且工作温度要求较低的发热电子元件具有较好的散热效果，而微流泵41更使液体工质的循环加快，提高了散热速度。

实施例三

图6所示为三个吸热端对三个散热端的实施例结构示意图。在这一实施例中，吸热端、散热端的蒸发管3及回流管4分别相互连通，并且，3个回流管4都是采用软质材料制造的，该回流管4的外侧均使用了外侧凸轮挤压泵42。本实施例中，当某个发热电子元件由于某种原因而产生较高的热量，而其他发热电子元件正处于较低的温度下工作时，三个散热端可以起到快速降温的效果。外侧凸轮挤压泵42可以避免因串接泵，使外界气体能够通过泵与回流管的连接接口进入吸热端及散热端。

本发明也可以制成多个吸热端对单个散热端的散热系统，其具体结构不再赘述。

上述各技术方案中，回流管的内部还可以装设回流吸液芯，这样可以避免电子设备处于倾斜或移动状态时发生液体工质循环间断的现象。

图7所示为回流管的一个构成方式示意图。在回流管4的内壁上敷设有回流吸液芯71，该回流吸液芯71为纤维编制物，纤维编制物具有能够产生吸附液体的毛细力，使液体能够沿其内部及表面延伸流动。

图8所示为回流管的另一个构成方式示意图。回流管4内壁上贴设的回流吸液芯是由金属箔片卷制而成的管体，在该管体内侧表面上环周排列设置有多个凸条72。凸条72沿管体轴线方向，其高度采用高、矮错落间隔方式设置。高、矮错落的凸条72不仅具有良好的吸液效果，而且还有利于液体在其中的流动。

为保证液体工质的流动连续不间断，在安装时，可以将回流吸液芯与吸热端和散热端内设置的吸液芯连接为一体。

上述实施例一中，散热端的外壳可以采用导热性能良好的材料制造，其形状可以是各种形状。图9所示是一圆形的管状外壳。在管状外壳21中的管状薄壁流体通道22为多个桔子瓣形依照管状外壳21的形状环形排列。端面板23则与多个管状薄壁流体通道22的边缘以及管状外壳21的边缘密闭封接，使管状薄壁流体通道22与管状外壳21内壁之间以及管状薄壁流体通道22外侧之间形成相互贯通的封闭空间。

管状外壳21的底面为平面，其内侧也敷设有吸液芯6。通过蒸发管3进入的液体工质蒸汽在与冷后凝结为液态，落在所述封闭空间的底面内部，并能够通过回流管4返回吸热端。

这种圆形的外壳可以直接在其端面安装风扇，进行强制冷却。

另外，对于上述各实施例，在具体设置管状薄壁流体通道的数量和大小时，可以依据管状薄壁流体通道内供冷却流体通过的空间容积大于所述封闭空间容积的2倍的原则进行设计，这样可以达到较佳的效果。

为使散热端具有良好的散热性能，本发明所涉及散热鳍片的厚度较薄。出于对强度的考虑，散热鳍片可以采用通过设置支撑杆或支撑板的方式进行加固，如图10所示。图中，矩形的管状外壳21内设有两个矩形的管状薄壁流体通道22，每个管状薄壁流体通道都设有用金属薄片按照“Z”字型弯折设置的散热鳍片5。在管状薄壁流体通道22内设有由金属材料制成的支撑板51。支撑板51穿过散热鳍片5并固接在管状薄壁流体通道22的内壁上。散热鳍片5与支撑板51焊接。通过支撑板51的设置，使散热鳍片5的强度得到加强，而且不会影响其散热效果。

对于散热鳍片的加强，还可以采用图11所示的方式。在图11中，每个管状薄壁流体通道22内还设有三个由金属材料制成的薄壁热管52。薄壁热管52穿过散热鳍片5，并与其焊接。薄壁热管52的两端固接在管状薄壁流体通道22的内壁上，并与所述封闭空间24贯通。

薄壁热管52的设置，使散热鳍片5的强度得到加强，同时还加大了所述封闭空间24的容积，增加了热传导率。

在实际生产中，散热端的外壳需要采用厚度较小的材料制造，以便尽量增加散热端的散热效率，但是，太薄的外壳会降低散热端的机械强度，为克服这一缺陷，可以采用图12所示的方式，在封闭空间内设置加强板。图12是散热端的侧面剖示图，在封闭空间24中焊接有三层加强板25，该加强板25的形状与封闭空间24的截面形状相匹配，其表面上可以开设孔或缺口，使液体工质的流动运行不受影响。

为进一步增强散热端的散热效率，在散热端的外壳上还可以增加设置辅助管状流体通道，如图13所示。图中，外壳21外侧表面上固定贴设有用导热性能良好的材料制造的辅助管状流体通道26，该辅助管状流体通道26的轴线与管状薄壁流体通道22的轴线平行，其内壁上固定设有散热鳍片5。辅助管状流体通道26中的散热鳍片5的一侧可以直接焊接在外壳21的外侧表面上，另一侧焊接在增设的罩壳261的内侧。罩壳261与散热鳍片5及外壳21的表面共同构成了三个辅助管状流体通道26。通过这一设置，使外壳21表面的热量可以借助辅助管状流体通道26快速散出，加强了整个散热端的工作效率。

本发明所涉及的散热端的结构并不仅仅局限于上述实施例一以及在实施例一基础上的几个变形，它还可以被设计成以下多种形式。

外侧流体通道式散热端第一实施例

如图14所示，该散热端包括一真空的底座8以及三个竖立固设在底座8表面上的真空散热板81；真空散热板81之间的夹缝构成外侧冷却流体通道9。散热鳍片5顺冷却流体的流动方向设置在外侧冷却流体通道9中。外侧冷却流体通道9的端面上固定覆盖有挡流板82，该挡流板82的宽度小于端面的高度，该挡流板82与底座8之间形成外侧冷却流体的出口。外侧冷却流体通道9的顶端面为冷却流体的入口。蒸发管3连接到真空散热板81上。回流管4连接到底座8的底部。

本实施例中，散热鳍片5的设置方式如图15所示。图15中，散热鳍片由两部分组成，一部分为竖向鳍片52，另一部分为横向鳍片53。竖向鳍片52垂直间隔设置，其长度由中部向两侧端面呈现逐渐缩短方式排列。横向鳍片53在挡流板82下方水平间隔设置，其长度由下向上呈现逐渐缩短方式排列。竖向鳍片52及横向鳍片53是由金属片制成的波浪形。在散热鳍片表面开设有多个的供冷却流体穿过的过孔(图中未示出)，并且在其表面竖设有可造成冷却流体紊流的立刺54。

实际使用时，在外侧冷却流体通道9的顶端面上可以安装向下吹风的风扇，冷风在散热鳍片以及挡流板的引导下，由外侧冷却流体的出口流出，并带走散热鳍片表面的热量，达到强力散热的目的。当风扇被设置为向上吹风时，则外侧冷却流体通道9的入口和出口位置互换，同样可以达到强力散热的目的。

横向鳍片53也可以如图16所示的方式设置。横向鳍片53在挡流板82下方垂直间隔设置，其高度由外侧冷却流体通道9的内部向出口处呈逐渐升高。

本实施例还可以按照图17所示方式制造，图中，底座8被制成圆形，并且其底部还具有锥形容腔。真空散热板81以底座8表面中心为圆心向外以放射形式排列设置。挡流板82也被制成圆环形箍设在真空散热板81的外端。蒸发管3连接到底座8的上部。回流管4连接到底座8底部的锥形容腔上。如上述实施例一样，挡流板82与底座8表面之间以及整个散热端的顶面形成外侧冷却流体的出入口。散热鳍片也同样由竖向鳍片、横向鳍片组成，其具体设置方式如图18、图19所示。图18中，竖向鳍片52为圆弧状，并同心间隔排列在真空散热板81之间，其弧长由内向外逐渐增加。图19中，横向鳍片53的形状依照相邻真空散热板81之间所构成的空间形状制造，且平行间隔设置，其长度由下向上呈现逐渐缩短方式排列。另外，为增强散热效果并使横向鳍片53具有一定的强度，在横向鳍片53之间还焊接有辅助散热片55，其详细结构如图20所示。

图20中，辅助散热片55采用导热性好的薄片经弯折制成，并顺冷却流体的流动方向焊接设置在横向鳍片53的表面。

辅助散热片55不仅可以设置在横向鳍片53之间，它可以设置在任何散热鳍片的表面。

圆形的散热端的顶部可以安装风扇，其散热效果不仅良好，而且还便于批量生产。

外侧流体通道式散热端第二实施例

如图21所示，散热端包括一真空的底座8以及三个并排竖立固设在底座8表面上的真空散热板81。真空散热板81之间的夹缝构成外侧冷却流体通道9。散热鳍片5焊接设置在外侧冷却流体通道9中，该外侧冷却流体通道9的顶端面固定覆盖有顶部盖板83，使外侧冷却流体通道9的另外两个端面成为冷却流体的入口或出口。蒸发管3连接到真空散热板81上，回流管4连接到底座8的底部。在真空散热板81顶部还设有使真空散热板81之间相互连通的连通管。本实施例中，连通管84为两条，一条在正面上，另一条在背面(图中未示出)。

本实施例的散热鳍片5采用平行水平设置。在鳍片之间焊接设有辅助散热片55。

使用时，冷却空气穿过外侧冷却流体通道9，将热量带出。

外侧流体通道式散热端第三实施例

如图22所示，该散热端包括一真空的底座8以及两个并排竖立固设在底座8表面上的真空散热板81。真空散热板81之间的夹缝构成外侧冷却流体通道9。散热鳍片5焊接设置在外侧冷却流体通道9中。

在两个真空散热板81的外表面上分别设置有一个“L”型的弯板，该弯板的纵向部分83与真空散热板81并列设置，其横向部分84的端部边缘焊接在真空散热板81的外表面的下部，使该弯板与该真空散热板81之间形成外侧辅助冷却流体通道91；在该外侧辅助冷却流体通道91内顺冷却流体的流动方向也焊接设置有散热鳍片5。

外侧冷却流体通道9及外侧辅助冷却流体通道91的两个侧端面上固定覆盖有挡板85，该挡板85的宽度小于侧端面的高度，该挡板85与底座8及“L”型的弯板的横向部分84之间形成冷却流体的出口。外侧冷却流体通道9及外侧辅助冷却流体通道91的顶端面为冷却流体的入口。

在上述设置中，散热鳍片5的设置方式如图15所示结构。

使用中，在散热端的顶部安装一个向下吹风的风扇，如图23所示，就可以使冷却风沿图中箭头方向流动，进行强力散热，并达到良好效果。

外侧流体通道式散热端第四实施例

如图24所示，本实施例与上述外侧流体通道式散热端第三实施例的不同点在于取消了挡板，而在外侧冷却流体通道9及外侧辅助冷却流体通道91的顶端面上固定覆盖一顶板86，使外侧冷却流体通道9及外侧辅助冷却流体通道91的另外两个端面成为冷却流体的入口或出口。本实施例的使用方式与上述外侧流体通道式散热端第二实施例的方式相同，故不赘述。

通过上述各散热端的具体实施例可以看出，本发明所涉及散热端的结构形式可制成多种，其主要为管状薄壁流体通道以及外侧冷却流体通道两种类型，在这两个类型基础上，可以通过调整改变，制造多种散热端蒸发体。

在上述各实施例中，需要使用的共同部分为吸液芯。吸液芯可以是由如图25所示的多层纤维编织网组成。图中，多层纤维编织网61叠设在一起，从而组成条状或带状体，液体可以通过其表面以及内部的空隙产生对液体具有吸附力的毛细力，使液体能够通过该吸液芯到达位置较高处。

吸液芯也可以是如图26所示的采用粉末烧结制成的条状或带状体，该吸液芯表面和内部具有大量的微孔62，使液体能够通过该吸液芯流动。

本发明所涉及的吸液芯还可以是由金属或有机材料薄片通过往复连续弯折或弯曲制成。如图27所示。图中，金属薄片依照“U”字形通过往复连续弯折制成一带状体，并形成多个“U”形槽。金属薄片表面开设有孔63。由于“U”形槽内的空间很小，从而能够产生毛细力，对液体进行吸附。

图28所示为金属薄片依照“Ω”形往复弯曲制成吸液芯的另一个具有多个“Ω”形槽的结构，其表面上也开设有孔63。与“U”形槽相同，“Ω”形槽及孔63也能够产生毛细力，对液体进行吸附。

图29所示为金属薄片依照“V”字形往复弯折制成吸液芯的又一个结构，其中具有多个“V”形槽，其表面上也开设有孔63。

采用金属薄片弯制的吸液芯能够通过其自身良好的导热性将热量迅速传递到远端，而且其表面的孔还具有强化沸腾的效果，使液体工质的汽化量得到提高，进而加快了散热速度。不仅如此，这种吸液芯自身具有较高的强度，当其被焊接在真空盒体及真空散热板内壁时，能够起到良好的加强作用，从而可以采用较薄的材料制造散热端的本体，这样就可以在大大降低制造成本的同时，进一步提高散热效率。

最后所应说明的是：以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (32)

1、一种发热电子元件的分体集成热管散热器，其特征在于：它包括吸热端、散热端、蒸发管及回流管；

所述吸热端为内部真空且密闭的盒体，该盒体内灌装有遇热汽化遇冷凝结的液体工质；

所述散热端具有真空的内腔，其表面上固设有散热鳍片；

所述蒸发管的一端与所述盒体的上部连通，另一端与所述散热端连通；

所述回流管的一端与所述盒体的下部连通，另一端与所述散热端的下部连通；

所述吸热端和散热端的内侧底部均敷设有能够吸附液体的吸液芯。

2、根据权利要求1所述的发热电子元件的分体集成热管散热器，其特征在于：所述的吸热端底面固设有一个或一个以上能够与外部发热电子元件的散热面紧密贴合的导热板，该导热板嵌入所述吸热端底面，或者是开设于所述吸热端底面，用于嵌入发热电子元件的专用凹陷的底面。

3、根据权利要求1所述的发热电子元件的分体集成热管散热器，其特征在于：所述的吸热端底面开设有一个或一个以上的开孔，该开孔中嵌入与其尺寸相匹配的器件基板，该器件基板的周边与吸热端底面严密封接；所述器件基板位于所述吸热端内的表面上设有集成电子线路或电子元件的内芯；所述集成电子线路或电子元件的内芯的引脚线设置在所述器件基板位于吸热端外侧的表面上。

4、根据权利要求1所述的发热电子元件的分体集成热管散热器，其特征在于：所述的吸热端为一个以上，所有的吸热端都分别通过蒸发管及回流管与所述散热端连接。

5、根据权利要求1所述的发热电子元件的分体集成热管散热器，其特征在于：所述的散热端为一个以上，所有的散热端都分别通过蒸发管及回流管与所述吸热端连接。

6、根据权利要求1所述的发热电子元件的分体集成热管散热器，其特征在于：所述的蒸发管的形状为矩形或圆形或六角形体。

7、根据权利要求1所述的发热电子元件的分体集成热管散热器，其特征在于：所述的回流管上设有加快液体工质回流的泵；所述的泵为一个或一个以上。

8、根据权利要求1所述的发热电子元件的分体集成热管散热器，其特征在于：所述的回流管内壁上敷设有能够吸附液体的回流吸液芯，该回流吸液芯为纤维编制物，并具有能够产生吸附液体的毛细力，使液体能够沿其内部及表面延伸流动。

9、根据权利要求8所述的发热电子元件的分体集成热管散热器，其特征在于：所述的回流吸液芯是由金属箔片卷制而成的管体，在该管体内侧表面上环周排列设置有多个凸条，且所述凸条的方向为管体轴线方向。

10、根据权利要求8所述的发热电子元件的分体集成热管散热器，其特征在于：所述的回流吸液芯与所述吸热端和散热端内设置的吸液芯连接。

11、根据权利要求1-10任一所述的发热电子元件的分体集成热管散热器，其特征在于：所述的散热端至少是由一管状的外壳、管状薄壁流体通道以及端面板而组成的内部为真空的腔体；所述管状薄壁流体通道设置在所述外壳内，其边缘通过端面板与所述外壳的边缘密闭封接，使所述外壳的内壁与所述管状薄壁流体通道的外侧之间形成封闭空间；所述散热鳍片固设在所述管状薄壁流体通道的内壁上。

12、根据权利要求11所述的发热电子元件的分体集成热管散热器，其特征在于：所述的外壳是采用导热材料制造的矩形或圆形或六角形管体。

13、根据权利要求11所述的发热电子元件的分体集成热管散热器，其特征在于：所述的管状薄壁流体通道为一个或一个以上；所述端面板与多个管状薄壁流体通道的边缘以及所述外壳的边缘密闭封接，使管状薄壁流体通道与所述外壳内壁之间以及多个管状薄壁流体通道外侧之间形成相互贯通的封闭空间。

14、根据权利要求11所述的发热电子元件的分体集成热管散热器，其特征在于：所述的管状薄壁流体通道是采用导热的金属材料制造的矩形或圆形或六角形管体，该管状薄壁流体通道内供冷却流体通过的空间容积大于所述封闭空间容积的2倍。

15、根据权利要求11所述的发热电子元件的分体集成热管散热器，其特征在于：所述的管状薄壁流体通道内还设有一个或一个以上由金属材料制成的支撑杆或支撑板；所述支撑杆或支撑板穿过所述散热鳍片并固接在所述管状薄壁流体通道的内壁上；所述散热鳍片与所述支撑杆或支撑板紧密连接。

16、根据权利要求11所述的发热电子元件的分体集成热管散热器，其特征在于：所述的管状薄壁流体通道内还设有一个或一个以上由金属材料制成的薄壁热管，该薄壁热管穿过所述散热鳍片，并与所述散热鳍片紧密连接，其两端固接在所述管状薄壁流体通道的内壁上，并与所述封闭空间贯通。

17、根据权利要求11所述的发热电子元件的分体集成热管散热器，其特征在于：所述的封闭空间内还粘接或焊接有一层或一层以上不影响所述液体工质运行、用于加强所述壳体强度的加强板，该加强板的外形与所述端面板相同，并与所述端面板平行。

18、根据权利要求11所述的发热电子元件的分体集成热管散热器，其特征在于：所述的外壳外侧表面上还固定贴设有用导热材料制造的辅助管状流体通道，该辅助管状流体通道的轴线与所述管状薄壁流体通道的轴线平行，其内壁上固定设有散热鳍片。

19、根据权利要求1-10任一所述的发热电子元件的分体集成热管散热器，其特征在于：所述的散热端包括一真空的底座以及一个以上竖立固设在所述底座表面上的真空散热板；真空散热板之间的夹缝构成外侧冷却流体通道；所述散热鳍片顺冷却流体的流动方向设置在冷却流体通道中；所述冷却流体通道的端面上固定覆盖有挡流板，该挡流板的宽度小于所述端面的高度，该挡流板与底座之间形成冷却流体的出口；所述外侧冷却流体通道的顶端面为冷却流体的入口。

20、根据权利要求19所述的发热电子元件的分体集成热管散热器，其特征在于：所述的真空散热板在所述底座表面平行排列设置或以所述底座表面中心为圆心向外以放射形式排列设置。

21、根据权利要求19所述的发热电子元件的分体集成热管散热器，其特征在于：所述的真空散热板顶部还设有使真空散热板之间相互连通的连通管，该连通管为一条或一条以上。

22、根据权利要求19所述的发热电子元件的分体集成热管散热器，其特征在于：所述的散热鳍片由竖向鳍片和横向鳍片组成；所述竖向鳍片垂直间隔设置，其长度由中部向两侧端面呈现逐渐缩短方式排列；所述横向鳍片在挡流板下方水平间隔设置，其长度由下向上呈现逐渐缩短方式排列，或者在挡流板下方垂直间隔设置，其高度由所述外侧冷却流体通道的内部向出口处呈逐渐升高。

23、根据权利要求1-10任一所述的发热电子元件的分体集成热管散热器，其特征在于：所述的散热端包括一真空的底座以及一个以上并排竖立固设在所述底座表面上的真空散热板；真空散热板之间的夹缝构成外侧冷却流体通道；所述散热鳍片焊接设置在冷却流体通道中；所述外侧冷却流体通道的顶端面固定覆盖有顶部盖板，使所述外侧冷却流体通道的另外两个端面成为冷却流体的入口或出口。

24、根据权利要求1-10任一所述的发热电子元件的分体集成热管散热器，其特征在于：所述的散热端包括一真空的底座以及一个以上并排竖立固设在所述底座表面上的真空散热板；真空散热板之间的夹缝构成外侧冷却流体通道；所述散热鳍片焊接设置在外侧冷却流体通道中；所述真空散热板中外侧的两个真空散热板的外表面上分别设置有一个“L”型的弯板，该弯板的纵向部分与真空散热板并列设置，其横向部分的端部边缘焊接在所述外侧的两个真空散热板的外表面的下部，使所述弯板与该真空散热板之间形成外侧辅助冷却流体通道；在该外侧辅助冷却流体通道内顺冷却流体的流动方向焊接设置有散热鳍片；

所述外侧冷却流体通道及外侧辅助冷却流体通道的两个侧端面上固定覆盖有挡板，该挡板的宽度小于所述侧端面的高度，该挡板与底座及“L”型的弯板的横向部分之间形成冷却流体的出口；所述外侧冷却流体通道及外侧辅助冷却流体通道的顶端面为冷却流体的入口。

25、根据权利要求24所述的发热电子元件的分体集成热管散热器，其特征在于：所述的散热鳍片由竖向鳍片和横向鳍片组成；所述竖向鳍片垂直间隔设置，其长度由中部向两侧端面呈现逐渐缩短方式排列；所述横向鳍片分为两个部分，并分别在挡板下方水平或垂直间隔设置；水平间隔设置时，其长度由下向上呈现逐渐缩短方式排列；垂直间隔设置时，其高度由内向外呈逐渐升高方式。

26、根据权利要求1-10任一所述的发热电子元件的分体集成热管散热器，其特征在于：所述的散热端包括一真空的底座以及一个以上并排竖立固设在所述底座表面上的真空散热板；真空散热板之间的夹缝构成外侧冷却流体通道；所述散热鳍片焊接设置在外侧冷却流体通道中；所述真空散热板中外侧的两个真空散热板的外表面上分别设置有一个“L”型的弯板，该弯板的纵向部分与真空散热板并列设置，其横向部分的端部边缘焊接在所述外侧的两个真空散热板的外表面的下部，使所述弯板与该真空散热板之间形成外侧辅助冷却流体通道；在该外侧辅助冷却流体通道内顺冷却流体的流动方向焊接设置有散热鳍片；

所述外侧冷却流体通道和外侧辅助冷却流体通道的顶端面上固定覆盖有顶板，使所述外侧冷却流体通道及外侧辅助冷却流体通道的另外两个端面成为冷却流体的入口或出口。

27、根据权利要求1-10任一所述的发热电子元件的分体集成热管散热器，其特征在于：所述的吸液芯是由多层纤维编织网或多层金属丝网叠设组成，或者是采用粉末烧结制成的具有微孔的板状体。

28、根据权利要求1-10任一所述的发热电子元件的分体集成热管散热器，其特征在于：所述的吸液芯是由金属或有机材料薄片通过往复连续弯折或弯曲所制成的带状体；所述薄片表面开设有孔，并通过焊接或粘接贴设在所述壳体的内壁上。

29、根据权利要求28所述的发热电子元件的分体集成热管散热器，其特征在于：所述的带状体由所述薄片依照“U”字形或“V”字形或“Ω”形往复弯折或弯曲制成，使该带状体内形成多个“U”形槽或“V”形槽或“Ω”形槽。

30、根据权利要求1-10任一所述的发热电子元件的分体集成热管散热器，其特征在于：所述的散热鳍片为金属片制成的波浪形。

31、根据权利要求1-10任一所述的发热电子元件的分体集成热管散热器，其特征在于：所述的散热鳍片表面开设有一个以上的供所述冷却流体穿过的过孔，或者在其表面竖设有可造成所述冷却流体紊流的立刺。

32、根据权利要求1-10任一所述的发热电子元件的分体集成热管散热器，其特征在于：所述的散热鳍片之间还焊接有辅助散热片，该辅助散热片采用导热性好的薄片经弯折制成，并顺冷却流体的流动方向焊接设置在散热鳍片表面。

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