CN100513975C - 微槽群吸液芯片、微槽群吸液芯以及集成热管散热器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种微槽群吸液芯片，通过依次排列能组成具有相变传热能力的吸液芯，吸液芯片的端部设置有倒角，使相邻吸液芯片之间形成能容置焊料的熔井。本发明还涉及一种微槽群吸液芯，包括限定一腔体的盖板和边框，腔体内设置有依次间隔排列的吸液芯片和能作为毛细槽道的复合结构片。本发明进一步涉及一种集成热管散热器，包括盖板、边框和设置在由盖板和边框限定的腔体内的吸液芯，组成吸液芯的至少二个吸液芯单元依次间隔设置，使相邻两组吸液芯单元的相变蒸汽流动通道相错。本发明微槽群吸液芯片不会堵塞毛细槽道，本发明微槽群吸液芯能达到降低成本的目的，本发明集成热管散热器具有散热面积大、小热阻、均温性以及适用范围广等优点。

Description

微槽群吸液芯片、微槽群吸液芯以及集成热管散热器

技术领域

本发明涉及一种微槽群吸液芯片、微槽群吸液芯以及集成热管散热器，尤其是一种具有支撑式焊接微槽熔坑结构的吸液芯片、吸液芯片与多孔结构、纤维结构或丝网结构组合的微槽群吸液芯以及采用上述吸液芯片和吸液芯结构的集成热管散热器。

背景技术

目前，计算机CPU芯片由于应用双核及多核技术计算机的实际发热量在一段时间内呈下降趋势，回归传统技术简单满足这个变化将对曾经热得发烫的电子散热行业带来巨大的冲击。电子工业的发展和用户利益需求都亟待改善现有的平面传热技术，市场需要高效率、低能耗、低成本、尺寸小、重量轻的产品，需要用被动散热的方式替代主动散热的方式。

图11为现有微槽群散热器的结构示意图，两个盖板3和两个边框4组成一腔体内，腔体内设置吸液芯，吸液芯由依次排列的吸液芯片1组成，任意两片相邻的吸液芯片1与上、下两个盖板3围成的毛细间隙是冷凝液返回受热点的毛细槽道2。图12为图11所示结构中吸液芯片的结构示意图，为具有类似电影胶片带孔的金属薄片。吸液芯片1中的孔是热管相变蒸汽流动的通道11，任意二个吸液芯片1的任意两个相邻蒸汽通道11之间的实体12是沟通毛细槽道2的液体通道，同时又是承受内、外压力的支撑，吸液芯片1两边的缺口13是相邻两个毛细槽道2沟通的液体通道。通过将吸液芯片1每个孔相对叠置在一起，排列在由上、下盖板3、左、右边框4围成的腔体内，经过钎焊就可形成一个封闭腔体。这种封闭腔体抽去空气，灌注少量液体即可形成具有相变传热能力的热管(热板)结构，具备热管(热板)相变传热的所有结构条件。

图13为图11所示结构焊接示意图。毛细槽道2是保证热板冷凝液顺利回流的通道，足够的毛细力需要毛细槽道间隙足够小。例如，对于具有矩形截面的吸液芯片1，由于一般情况用来制造吸液芯片的吸液芯片厚度D大于毛细槽道间隙d，即D>d，有时吸液芯片厚度D是毛细槽道间隙d的几倍，甚至十几倍，当焊接时，吸液芯片1与盖板3之间的焊料很容易被排挤到毛细槽道2中，使毛细槽道2中填充高度为h的焊料，当焊料较多时，有可能堵塞毛细槽道，使热管的冷凝液不能顺利返回热端，甚至导致热板失效。

发明内容

本发明的第一个方面是提供一种微槽群吸液芯片，通过支撑式焊接微槽熔坑结构，有效解决微槽群散热器制造中毛细槽道容易被焊料堵塞，使热管的冷凝液不能顺利返回热端甚至导致热板失效等技术缺陷。

本发明的第二个方面是提供一种微槽群吸液芯，通过吸液芯片与多孔结构、纤维结构或丝网结构的组合，减少支撑式焊接微槽群吸液芯片用量，降低成本，提高效率。

本发明的第三个方面是提供一种集成热管散热器，具有散热面积大、小热阻、均温性等优点，为实现计算机用被动散热替代主动散热提供一种技术选择。

本发明第一个方面通过一些实施例提供了一种微槽群吸液芯片，通过依次排列能组成具有相变传热能力的吸液芯，所述吸液芯片的端部设置有倒角，使相邻吸液芯片之间形成能容置焊料的熔井。

所述吸液芯片的端部可以设置成梯形状，也可以设置成凸台状。

在上述技术方案基础上，所述熔井的侧壁面上设置有能容置焊料的熔坑，进一步地，所述熔坑为凹腔。

本发明第一个方面通过在吸液芯片的端部设置倒角，使其端部与盖板的焊接长度减少，焊接时排出的焊料较少，多余的焊料被容置在熔坑中，因此不会堵塞毛细槽道。进一步地，熔井的侧面上设置有熔坑，能更有效地防止毛细槽道堵塞。

本发明第二个方面通过一些实施例提供了一种微槽群吸液芯，设置在由盖板和边框组成的腔体内，所述腔体内设置有依次间隔排列的吸液芯片和复合结构片，所述复合结构片的孔洞结构作为毛细槽道。

所述复合结构片为多孔材料、纤维材料或丝网材料制品。

本发明第二个方面提出了一种吸液芯片与多孔结构、纤维结构、丝网结构等吸液芯部件的组合结构，可以在不影响散热器性能的前提下减少支撑式焊接微槽群吸液芯片用量，达到降低成本、提高效率的目的。

本发明第三个方面通过一些实施例提供了一种集成热管散热器，包括盖板、边框和设置在由所述盖板和边框限定的腔体内的吸液芯，组成所述吸液芯的至少二个吸液芯单元依次间隔设置，使相邻两组吸液芯单元的相变蒸汽流动通道相错。

其中，还包括在蒸发端与所述盖板连接的金属板。

本发明第三个方面提出了一种集成热管散热器，使用中竖直放置，具有散热面积大、小热阻、均温性以及适用范围广等优点，既可以用于均匀分布分散热源的散热，又适合于具有集中大功率热源的散热，还可作为计算机机箱侧板，很好地解决台式计算机的散热问题。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明支撑式焊接微槽熔坑结构第一实施例的结构示意图；

图2为本发明支撑式焊接微槽熔坑结构第二实施例的结构示意图；

图3为本发明支撑式焊接微槽熔坑结构第三实施例的结构示意图；

图4为本发明支撑式焊接微槽熔坑结构第四实施例的结构示意图；

图5为本发明微槽群吸液芯一实施例的结构示意图；

图6为本发明微槽群吸液芯另一实施例的结构示意图；

图7为本发明集成热管散热器的结构示意图；

图8为图7所示集成热管散热器的一种应用结构；

图9为本发明集成热管散热器用于LED路灯散热的一种实施结构；

图10为本发明具有共同蒸发腔的集成热管散热器的实施结构图；

图11为现有微槽群散热器的结构示意图；

图12为图11所示结构中吸液芯片的结构示意图；

图13为图11所示结构焊接示意图。

附图标记说明：

1—吸液芯片；        2—毛细槽道；          3—盖板；

4—边框；            11—通道；             14—复合结构片；

21—熔井；           22—熔坑；             5—吸液芯；

10—集成热管散热器； 20—金属板；           30—LED路灯。

具体实施方式

第一实施例

图1为本发明微槽群吸液芯片第一实施例的结构示意图。依次排列的吸液芯片1组成微槽群散热器的吸液芯，辅之盖板和边框就可以形成微槽群散热器。本实施例吸液芯片1具有矩形截面，任意两片相邻的吸液芯片1与上、下两个盖板3围成的毛细间隙是冷凝液返回受热点的毛细槽道2，吸液芯片1的侧面设置倒角，形成一种吸液芯片端部呈梯形状的支撑式焊接微槽熔井(坑)结构。具体地，对于矩形截面的吸液芯片1，其梯形状端部的厚度小于中部的厚度，因此在吸液芯片端部形成了用于容置焊料且具有较大容积的熔井21，可以有效避免焊料堵塞毛细槽道2。可以理解，本发明微槽群吸液芯片的熔井结构是在焊接过程中可以容置多余焊料以防止焊料堵塞毛细槽道的陷阱。

如图1所示，与现有技术吸液芯片直端部的技术方案相比，梯形状端部使吸液芯片1与盖板3的接触长度减少，因此吸液芯片与盖板焊接时所排出的焊料较直端部吸液芯片要少。同时，相邻两个端部的距离H大于毛细槽道间隙d，在焊接排出相同体积的焊料时，梯形熔井21使进入毛细槽道的焊料高度较直端部吸液芯片要低(图1中虚线为直端部吸液芯片的焊料高度)，因此不会堵塞毛细槽道。

第二实施例

图2为本发明微槽群吸液芯片第二实施例的结构示意图，是另一种形状的熔井结构。本实施例吸液芯片1具有矩形截面，吸液芯片1的倒角设置成不对称的凸台形式，吸液芯片端部向一侧倾斜。通过该非对称熔井21结构，焊接时所排出的焊料基本上向同一侧排出，焊料平均分布在各个熔井中，在有限的结构条件下尽可能降低进入毛细槽道焊料的最大高度。

第三实施例

图3为本发明微槽群吸液芯片第三实施例的结构示意图，本实施例是在第一实施例技术方案基础上，在熔井的侧面上设置有熔坑22。考虑到实际使用中，毛细槽道间隙d非常小，如小于0.02mm。在如此小的间隙情况下，少量熔化焊料还是有可能从熔井爬上来堵塞毛细槽道。因此本实施例通过在熔井21侧壁面上设置可以容置少量焊料的熔坑22，能更有效地防止毛细槽道堵塞。可以理解，本发明微槽群吸液芯片的熔坑结构是进一步容置焊料的结构凹腔，该凹腔的结构形式可以多种多样，如半圆型，三角形，或本领域技术人员惯常采用的凹部形状。

第四实施例

图4为本发明微槽群吸液芯片第四实施例的结构示意图，是另一种形状的熔坑结构。与图2、图3所示结构相比，本实施例吸液芯片1侧面的倒角设置成不对称形式，具有较小曲率半径的熔坑22设置在熔井21的侧壁面上，通过非对称熔井结构，使焊接时所排出的焊料尽可能容置在一侧的熔坑22内，最大限度地避免毛细槽道的堵塞。

图5为本发明微槽群吸液芯一实施例的结构示意图，微槽群吸液芯设置在由盖板3和边框4组成的腔体内，由依次间隔排列的吸液芯片1和复合结构片14组成，相邻的吸液芯片1之间与上、下两个盖板3围成的空间内设置复合结构片14，利用复合结构片14的孔洞结构作为冷凝液返回受热点的毛细槽道。本实施例中，吸液芯片1的结构可以采用传统的矩形截面，也可以采用上述图1～图4所示的支撑式焊接微槽熔井(坑)结构。

图6为本发明微槽群吸液芯另一实施例的结构示意图，与图5所示结构的区别在于，两片或两组吸液芯片1之间设置有一个或多个复合结构片14，利用复合结构片14的孔洞结构作为冷凝液返回受热点的毛细槽道。

在图5和图6所示技术方案中，复合结构片14可以由多孔材料、纤维材料或丝网材料制成，该材料自身具有孔洞结构，因此可以形成冷凝液返回受热点的毛细槽道。在用于重力场散热环境中，本实施例吸液芯片与多孔结构、纤维结构、丝网结构等吸液芯部件的组合结构可以在不影响散热器性能的前提下，减少支撑式焊接微槽群吸液芯片用量，达到降低成本、提高效率的目的。吸液芯片的设置可以增加热板强度和刚性，还可以均匀地将依靠重力返回的冷凝液分布在热板蒸发端。

图7为本发明集成热管散热器的结构示意图，包括盖板3和边框4，吸液芯5设置在由上、下盖板3和环形边框4限定的腔体内，吸液芯5由四组吸液芯单元组成，吸液芯单元A和吸液芯单元B依次间隔设置，相邻两组吸液芯单元相变蒸汽流动的通道11相错，形成吸液芯组合结构，而每个吸液芯单元采用上述图5和图6所示微槽群吸液芯，其中的吸液芯片采用上述图1～图4所示支撑式焊接微槽熔井(坑)结构。在实际使用中，吸液芯单元A和吸液芯单元B之间可以直接连接，也可以采用通过复合结构连接，复合结构可以是多孔材料、纤维材料或丝网材料。

图8为图7所示集成热管散热器的一种应用结构，4组集成热管散热器10通过下部的金属板20连接在一起，连接方式可以是焊接，如钎焊，也可以采用其他方式固接，此外集成热管散热器10的上部也可以用板、棒等连接件固定以加强整体结构刚度。在实际使用中，由于集成热管散热器竖直放置，因此其内部的吸液芯可以采用两种结构形式，连接金属板一端的吸液芯采用具有图1～图4所示本发明支撑式焊接微槽熔坑结构的吸液芯，其他部位的吸液芯可以采用常规的支撑结构，如平板冲压的带有蒸汽通道支撑结构等，具体结构可参见中国专利ZL200620115025.7“微槽群集成热管散热器”。由于支撑式焊接微槽熔坑结构的吸液芯加工难度较大，所以这种设置在保证散热效果的基础上可以节省大量的材料和加工成本。

本发明集成热管散热器用于均匀分布分散热源的散热有特别的优势。例如应用在LED路灯散热。图9为本发明集成热管散热器用于LED路灯散热的一种实施结构，使用时，将每只3～5瓦的LED路灯30(均匀分布)贴装在金属板20上，LED路灯30产生的热量通过金属板20传递到集成热管散热器10的蒸发端，工质吸热蒸发并在集成热管散热器10的真空腔中流动，在温度较低的冷凝端放出潜热，冷凝成液体，液体在吸液芯毛细力的作用下返回蒸发端重新吸收热量，开始新的传热过程，为一种有效的被动散热方式。本实施例这种结构由于采用金属板20与集成热管散热器10钎焊连接，金属板20便于与LED路灯30贴装，有利于向集成热管散热器的蒸发端传递热量，因此即使在小尺寸下传递热量也具有较大优势，同时集成热管散热器提供了大而有效的散热面积，使整体散热效果有明显提高。

此外，将本发明集成热管散热器作为计算机机箱的侧板，可以很好地解决台式计算机的散热问题。用常规热管将CPU芯片、显卡等热源产生的热量引到机箱侧板上，利用本发明集成热管散热器足够的散热面积、小热阻以及均温性可以将热量散掉，散热效率高。与传统的采用主动散热(风扇散热)方式相比，本发明这种应用具有高效率、低能耗、低成本、尺寸小和重量轻等优点，为实现计算机用被动散热替代主动散热提供一种可行的技术选择。

图10为本发明具有共同蒸发腔的集成热管散热器的实施结构图，其中吸液芯5中蒸汽流动的通道11相错设置，形成一个整体蒸发腔。该结构形式的最大好处在于，只要散热器底板20(蒸发面)上任何一点接触热源，蒸汽即可在所有热板鳍片内分布、冷凝，特别适用于具有集中大功率热源的散热。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳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，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种微槽群吸液芯片，通过依次排列能组成具有相变传热能力的吸液芯，其特征在于，所述吸液芯片的端部设置有倒角，使相邻吸液芯片之间形成能容置焊料的熔井。

2.如权利要求1所述的微槽群吸液芯片，其特征在于，所述吸液芯片的端部设置成梯形状。

3.如权利要求1所述的微槽群吸液芯片，其特征在于，所述吸液芯片的端部设置成凸台状。

4.如权利要求1～3中任一权利要求所述的微槽群吸液芯片，其特征在于，所述熔井的侧壁面上设置有能容置焊料的熔坑。

5.如权利要求4所述的微槽群吸液芯片，其特征在于，所述熔坑为凹腔。

6.一种采用权利要求1～5中任一权利要求所述微槽群吸液芯片的微槽群吸液芯，设置在由盖板和边框组成的腔体内，其特征在于，所述腔体内设置有依次间隔排列的吸液芯片和复合结构片，所述复合结构片的孔洞结构作为毛细槽道。

7.如权利要求6所述的微槽群吸液芯，其特征在于，所述复合结构片为多孔材料、纤维材料或丝网材料制品。

8.一种采用如权利要求1～5中任一权利要求所述微槽群吸液芯片的集成热管散热器，包括盖板、边框和设置在由所述盖板和边框限定的腔体内的吸液芯，其特征在于，组成所述吸液芯的至少二个吸液芯单元依次间隔设置，使相邻两组吸液芯单元的相变蒸汽流动通道相错。

9.如权利要求8所述的集成热管散热器，其特征在于，还包括在蒸发端与所述盖板连接的金属板。

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