CN100402963C - 散热翅片、热管、母板金属一体化散热器 - Google Patents

散热翅片、热管、母板金属一体化散热器 Download PDF

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Abstract

一种能够散发半导体温差电器件高热流密度大功率热量的散热翅片、热管、母板金属一体化散热器，其特征是将散热翅片、热管、母板作为三要素排列组合相互焊接形成的，根据热管走向可形成热管垂直水平曲折型和平行水平曲折型各种形式的散热翅片栅排，根据母板位置可形成母板中间位或偏端位，由此构成各种类型的散热翅片、热管、母板金属一体化散热器，没有任何机械运动部件，便可达到致冷的实用程度，可广泛应用在家用半导体致冷器具中。

Description

散热翅片、热管、母板金属一体化散热器
技术领域
本发明涉及一种散发半导体温差电器件热量的散热装置，尤其是能够散发高热流密度大功率热量的而使自身保持均低温升的散热翅片、热管、母板金属一体化散热器。
背景技术
目前，公知的散发半导体温差电器件热量的散热器，是挤压或切削成形的散热翅片散热器，在散发半导体温差电器件高热流密度大功率热量时，由于散热翅片散热器尽管采用铝或铜质良导热体材料，当做到足够大的散热面积时，因受到加工成形过程中，使得固体材料密度发生疏松，造成热导率降低或距离过长的制约，而使散热器在接近半导体温差电器件的部位温升高，远离之部位温升低，造成散热器自身形成温差，实际未达到均低温升，或是通过热管散热器即类似压缩机制冷中的丝管冷凝器进行散热，热管主要功效是传热，利用工质蒸腾传热速度虽快，但自身无法构成实际所需要的散热面积，尚未有充分的散热能力，因而在达到热平衡后，接近热源部位温升仍高，以上两者相互结合仅有两要素的条件下也无法解决问题，因此均不能实际满足半导体温差电器件散发热量之要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种针对半导体温差电器件高热流密度大功率热量的特性，将良导热体高致密度的散热翅片、热管、母板在有三个要素的条件下，相互焊接形成的金属一体化散热器，才能完全避免因材料密度变低所造成的不良影响，并充分利用散热翅片能自由排列组合形成最佳的散热面积与热管传热速度快两者相结合的优势，加之母板位置处于直接接受热源的结构，最大限度地造成传热、散热同时高效率地在散热器整体上进行，不产生局部间明显的温差，使散热器整体达到均低温升，以适应半导体温差电器件散热特性的要求。
本发明的目的是这样实现的：一种由散热翅片、热管、母板作为三要素排列组合相互焊接形成的散热翅片、热管、母板金属一体化散热器，其散热翅片是由高致密度铝或铜质薄板材料以两侧翅片平行方式对称双线折叠起来形成的，类似倒“U”字形，两侧翅片连接部分是长方形的外折面，在外折面上有各种形式的通风孔，外观为圆形或方形孔或百叶窗或下陷侧孔，散热翅片的侧面上有或无各种形式的通风孔，散热翅片的侧面可平面状也可压轧出瓦楞状，以增加散热面积，散热翅片底部是呈长方形条状的底折面，在底折面上有拱门形热管通道，在翅片上有供热管穿行的装配圆孔，热管一部分伏在翅片底折面的热管通道内，一部分穿行在散热翅片的装配圆孔中，热管间曲折连接，热管首尾端由工质回流管连接，构成密封循环管路，若干散热翅片以一定间隔平行分布，由热管穿行在翅片上的装配圆孔中并排列组合起来，热管穿行线路根据散热器整体温升分布的需要来进行，其管路走向总趋势是伏在翅片底折面的部分要直接连接到散热器温升较低的部位，即工质受热蒸腾要把热量首先迅速地传递到散热器较远端的翅片群中，工质冷凝回流利用重力以加快循环速度，由此构成垂直水平曲折型与平行水平曲折型，如上述排列组合到外观为热管伏翅片底折面并曲折穿翅片的构成工质循环回路的长方体状的散热翅片栅排，将此栅排所有散热翅片底折面以及伏在其下的热管部分一并通过焊接在公共的高致密度的铝或铜质的母板上，母板位置根据半导体温差电器件的装配需要，可置于翅片栅排的中间，也可偏向一端，由此构成各种类型的散热翅片、热管、母板金属一体化散热器，在母板金属一体化的一面为焊接面，其反面作为接受半导体温差电器件热量的传导面，可直接以焊接或粘接的方式复合半导体温差电器件。
由于采用上述方案，使该散热器在整体上保持均低温升，可使半导体温差电器件最充分地形成温差，没有任何机械运动部件，便可达到致冷的实用程度，可广泛地应用于家用半导体致冷器具中。
附图说明
以下结合附图与实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明三要素示意。
图2为本发明第一个实施例热管垂直水平曲折型示意。
图3为本发明第二个实施例热管平行水平曲折型母板中间位示意。
图4为本发明第三个实施例热管平行水平曲折型母板偏端位示意。
图中：1、散热翅片 2、外折面 3、通风孔 4、圆形或方形孔 5、百叶窗 6、下陷侧孔 7、侧面 8、瓦楞 9、底折面 10、热管通道 11、热管 12、装配圆孔 13、回流管 14、翅片栅排 15、母板 16、焊接面 17、传导面
具体实施方式
如图1所示本发明三要素：散热翅片(1)是由高致密度铝或铜质薄板材料以两侧翅片平行方式对称双线折叠起来形成的，类似倒“U”字形，两侧翅片连接部分是长方形的外折面(2)，在外折面上有各种形式的通风孔(3)，外观为圆形或方形孔(4)或百叶窗(5)或下陷侧孔(6)，散热翅片的侧面(7)上有或无各种形式的通风孔(3)，散热翅片的侧面可平面状也可压轧出瓦楞(8)状，以增加散热面积，散热翅片底部是呈长方形条状的底折面(9)，在底折面上有拱门形热管通道(10)，在散热翅片上有供热管(11)穿行的装配圆孔(12)，热管一部分伏在翅片底折面的热管通道内，一部分穿行在散热翅片的装配圆孔中，曲折连接起来并在其首尾端由工质回流管(13)连接，构成密封循环管路，热管穿行的方式详见下面第一、二实施例中的描述，将高致密度矩形铝或铜质的母板(15)制备成一面为金属一体化焊接面(16)，供翅片群中众多底折面进行焊接，其反面为接受半导体温差电器件热量的传导面(17)，可直接以焊接或粘接的方式复合半导体温差电器件。
如图2所示本发明第一个实施例：将若干散热翅片(1)以一定间隔平行分布，由热管(11)穿行到散热翅片上的装配圆孔(12)中并排列组合起来，热管间曲折连接，当散热翅片以水平方式应用时，其穿行热管便垂直于水平面，热管穿行路线根据散热器整体温升分布的需要来进行，其管路走向总趋势是伏在翅片底折面(9)的部分要直接连接到散热器温升较低的部位，即工质受热蒸腾要把热量首先迅速地传递到散热器较远端的翅片群中，工质冷凝回流利用重力以加快循环速度，在热管首尾端由工质回流管(13)连接，构成密封循环管路，如此排列组合到外观为热管伏翅片底折面并垂直水平曲折穿翅片的构成工质循环回路的长方体状的散热翅片栅排(14)，将此栅排所有散热翅片底折面以及伏在其下的热管部分一并通过焊接在公共的铝或铜质的母板(15)上，便构成垂直水平曲折型的散热翅片、热管、母板金属一体化散热器。
如图3所示本发明第二个实施例：将若干散热翅片(1)以一定间隔平行分布，由热管(11)穿行到散热翅片上的装配圆孔(12)中并排列组合起来，热管间曲折连接，当散热翅片以垂直方式应用时，其穿行热管便平行于水平面，热管穿行路线根据散热器整体温升分布的需要来进行，其管路走向总趋势是伏在翅片底折面(9)的部分要直接连接到散热器温升较低的部位，即工质受热蒸腾要把热量首先迅速地传递到散热器较远端的翅片群中，工质冷凝回流利用重力以加快循环速度，在热管首尾端由工质回流管(13)连接，构成密封循环管路，如此排列组合到外观为热管伏翅片底折面并平行水平曲折穿翅片的构成工质循环回路的长方体状的散热翅片栅排(14)，将此栅排所有散热翅片底折面以及伏在其下的热管部分一并通过焊接在公共的铝或铜质的母板(15)上，母板位置位于翅片栅排中间，便构成平行水平曲折型母板中间位的散热翅片、热管、母板金属一体化散热器。
如图4所示本发明第三个实施例：该实施例雷同于第二个实施例，所不同处为母板(15)位置位于翅片栅排(14)一端，便构成平行水平曲折型母板偏端位的散热翅片、热管、母板金属一体化散热器。
以上各实施例当通电时半导体温差电器件开始工作，半导体温差电器件便释放出高热流密度大功率热量，该热量通过母板传导面上的焊接或粘接的复合部位迅速地传导至整个母板，母板的热量通过焊接面与底折面的焊接层一方面传导至散热翅片中，另一方面通过焊接面与伏在底折面下的热管焊接层传导至热管内被工质吸收，工质受热蒸腾并在密封曲折的回路中通过散热翅片上的装配圆孔传导至温度较低的散热翅片群中，并散热冷凝循环，弥补固体热传导速度慢的不足，使全部的散热翅片的温升几乎相同，使全部的散热翅片的表面积几乎同时地参与与环境的热交换，由此构成能够散发半导体温差电器件高热流密度大功率热量的而使自身保持均低温升的散热翅片、热管、母板金属一体化散热器。

Claims (3)

1.一种能够散发半导体温差电器件高热流密度大功率热量的散热翅片、热管、母板金属一体化散热器，其特征是将散热翅片(1)、热管(11)、母板(15)作为三要素排列组合相互焊接形成的金属一体化散热器，其散热翅片是由高致密度铝或铜质薄板材料以两侧散热翅片平行方式对称双线折叠起来形成的，类似倒“U”字形，两侧散热翅片连接部分是长方形的外折面(2)，在外折面上有外观为圆形或方形孔(4)或百叶窗(5)或下陷侧孔(6)形式的通风孔(3)，散热翅片的侧面(7)上有或无通风孔(3)，散热翅片的侧面为平面状或压轧出瓦楞(8)状，以增加散热面积，散热翅片底部是呈长方形条状的底折面(9)，在底折面上有拱门形热管通道(10)，在散热翅片上有供热管(11)穿行的装配圆孔(12)，热管一部分伏在散热翅片底折面的热管通道内，一部分穿行在散热翅片的装配圆孔中，热管间曲折连接，热管首尾端由工质回流管(13)连接，构成密封循环管路，若干散热翅片以一定间隔平行分布，由热管穿行在散热翅片上的装配圆孔中并排列组合起来，热管穿行路线根据散热器整体温升分布的需要来进行，其管路走向总趋势是伏在散热翅片底折面的部分要直接连接到散热器温升较低的部位，即工质受热蒸腾要把热量首先迅速地传递到散热器较远端的散热翅片群中，工质冷凝回流利用重力以加快循环速度，由此构成垂直水平曲折型与平行水平曲折型，如此排列组合到外观为热管伏散热翅片底折面并曲折穿散热翅片的构成工质循环回路的长方体状的散热翅片栅排(14)，将此栅排所有散热翅片底折面以及伏在其下的热管部分一并焊接在公共的高致密度的铝或铜质的母板(15)上，母板位置根据半导体温差电器件的装配需要，置于散热翅片栅排的中间，或偏向一端，由此构成散热翅片、热管、母板金属一体化散热器，在母板金属一体化的一面为焊接面(16)，其反面作为接受半导体温差电器件热量的传导面(17)，可直接以焊接或粘接的方式复合半导体温差电器件。
2.根据权利要求1所述的散热翅片、热管、母板金属一体化散热器，其特征是将在散热翅片(1)的外折面上有外观为圆形或方形孔(4)或百叶窗(5)或下陷侧孔(6)形式的通风孔(3)，在散热翅片的侧面(7)为平面、无通风孔(3)；与垂直水平曲折型的热管(11)；和置于中间位置的母板(15)作为三要素排列组合相互焊接由此构成一型的散热翅片、热管、母板金属一体化散热器。
3.根据权利要求1所述的散热翅片、热管、母板金属一体化散热器，其特征是将在外折面上有外观为圆形或方形孔(4)或百叶窗(5)或下陷侧孔(6)形式的通风孔(3)的散热翅片(1)、散热翅片的侧面(7)为瓦楞面、有通风孔(3)；与平行水平曲折型的热管(11)；和置于一端位置的母板(15)作为三要素排列组合相互焊接由此构成二型的散热翅片、热管、母板金属一体化散热器。
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