CN101437381A - 散热器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及散热器，包括：基座，用于与热源接触，吸收热源的热量，该基座内部具有空腔，并且该基座设有至少两个通孔，该通孔与所述基座的空腔相连通；回形散热管，该回形散热管的每一个管口与所述基座上的一个通孔相连接，该回形散热管内的空腔与所述基座的空腔相导通，用于传导和散发基座传导的热量；散热鳍片，连接在所述回形散热管的管壁外侧，用于增加散热面积强化换热。本发明的散热器由于采用内置加强筋结构的回形管进行热量传递，克服了热量在回形管内传递时因管内较高压力造成的管变形缺陷，并使得传递同等热量时较直管热量传递焊接量少，工艺性强，液态工质蒸发回流更加顺畅，有利于热量传递，并避免出现导热死角，改善了导散热效果。
Description
散热器
技术领域
本发明涉及一种散热器，尤其是一种适合大功率发热元件散热的散热器。 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，各种电子元器件的运行速度及输出功率正在大幅度增长，但是其发热 量也在随之增加。
以计算机为例，CPU芯片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 70W/ci^的程度，同样，显卡芯片的发热量也呈阶梯状增长。 对于广泛使用的台式计算机的CPU芯片和显卡芯片，普通的翅片型散热器已 难以满足要求，电子元器件的散热问题已成为制约电子设备游运行速度及输 出功率的重要问题之一。
众所周知，计算机工作的可靠性及寿命与其核心芯片工作温度有着密切 的关系，而芯片的集成度越高、功率越大，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 正常工作运行的现象。对于计算机开发研究机构来说，如果不能有效的解决 芯片以及其他电子元器件在工作中产生的热量，就无法研制出速度更快、功 率更高、体积更小的数据处理设备。
目前，已经有一些技术方案将热管引入电子元件的散热器中，但是现有 的热管散热器的^t术方案往往存在一些缺陷：
1、无法真正实现热源与热管之间热量的传导，通常会在热源和热管之间 设置安装热管的基座，热量先传递给基座，基座再二次传递热管，这种技术方案增大了热源和热管间的热阻，热量并不能直接由热管传导出去，热管良
好的导热功能没有发挥出来；
2、 热管的排列形式使热管中存在液体工作介质无法循环的死角，则该热 管死角处的导热效果受到极大的限制，也会影响到热管的整体导热效果；
3、 热管所承受的工质相变内部挤压力大，且因为热管传导管壁较薄，所 以当热管传导管内部尺寸空间较大时，其强度差，易变形，热管传导管外側 设置的支撑结构难以满足热管所需的支撑要求，所以限制了热管散热器的尺 寸，无法适应散热量较大而导热面积较小热源的散热需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种散热器，能够克服现有技术中的散热器导热能 力差，热管传导管易变形，存在导热循环死角，致使散热效果差的问题，提 高热管散热器的散热效果。
为实现本发明的目的，提供了一种热管散热器，包括：
基座，用于与热源接触，吸收热源的热量，该基座内部具有空腔，并且 该基座i殳有至少两个通孔，该通孔与所述基座的空腔相连通；
回形散热管，该回形散热管的每一个管口与所述基座上的一个通孔相连 接，该回形散热管内的空腔与所述基座的空腔相导通，用于传导和散发基座 传导的热量；
散热鳍片，连接在所述回形散热管的管壁外側，用于增加散热面积强化 换热。
所述基座外側具有吸热端面，用于贴附热源。所述吸热端面对应的基座 的空腔内侧具有翅片或凸凹筋，用于提高与吸热端面对应的基座的机械强度 并增加"J妄触面积以强化换热。所述底座的纵向截面形状为矩形或梯形或三角 形或多边形。所述的基座的空腔内充有遇热蒸发的液态或固态传热工质。
所述回形散热管的空腔内设有支撑加强筋板，用于增加散热管的机械强度，防止散热管的高压下形变。。所述回形散热管横向截面的形状为矩形或 圓形或类矩形。所述通孔的形状为矩形或圆形或类矩形。
所述回形散热管一体成型。所述散热鳍片是金属箔片连续折弯或冲压形
成的波浪形散热鳍片，该波浪形散热鳍片的纵截面呈连续的"U"形或"V"
形或圆弧形或直线形。
由以上技术方案可知，本发明采用在基座内设置空腔，直接将基座设计 为热管的蒸发段，并且将散热管的形状设置为回形的技术手段，克服了现有 热管散热器的传导热阻大、导热能力低，导热纵向延展效果差，且存在导热 循环死角的技术问题，从而提高了热管散热器的散热效果，并且可适用于发 热元件的热源面积小、热流密度高且散热空间狭长的散热情况。
下面通过具体实施例并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明散热器的立体结构示意图；
图2为本发明散热器的侧面剖视图；
图3为本发明散热器的另一立体结构示意图；
图4为本发明散热器回形散热管的截面示意图之一；
图5为本发明散热器回形散热管的截面示意图之二；
图6为本发明散热器回形散热管的截面示意图之三；
图7为本发明散热器回形散热管的截面示意图之四；
图8为本发明散热器再一实施例的立体结构示意图；
图9为本发明散热器再一实施例的纵向截面图；
图10为本发明散热器的又一实施例的立体结构示意图；
图11为本发明基座散热器的基座的一个纵向截面图；
图12为本发明基座散热器的基座的另一个纵向截面图。具体实施方式
如图l和图2所示，分别为本发明散热器立体结构示意图，和侧面剖视 图，该热管散热器包括：基座1,用于与热源接触，吸收热源的热量，该基 座1内部具有空腔10,并且该基座1上设有四个通孔11,通孔11与基座1 的空腔10相连通；两个回形散热管2，回形散热管2的每一个管口分别与基 座1上的一个通孔11的孔口相连接，该回形散热管2内的空腔20与基座1 的空腔10相导通，用于传导和散发基座l传导的热量；散热鳍片3，连接在 回形散热管2的管壁外侧，用于增加散热面积强化换热。
基座1可以采用导热性能良好的金属材料，例如铝或者铜或铁等金属或 合金制成，基座1的外侧具有吸热端面12，用于与热源贴附，在吸热端面12 对应的基座1的空腔10内侧可以设置有翅片或者凸凹筋。基座1的空腔10 内充有遇热蒸发的液态或固态传热工质14。
而如图3所示，为本发明散热器的另一立体结构示意图，在回形散热管 2的空腔20内设有加强筋21，用于增加回形散热管2的机械强度，防止回形 散热管2在高压下形变，这样在回形散热管2内部形成了单独的导热通路， 如图4-图7所示，为本发明散热器回形散热管的截面示意图，这样加设有加 强筋的回形管的截面可以是各种形状，当然不限于此。与工质14相接触的空 腔10内侧表面的点或平面，当然不限于此。
并且可以在^l热端面12对应的基座1的空腔IO内侧具有翅片或凸凹筋， 用于^是高与吸热端面12对应的基座1的机械强度并增加与工质14的接触面 积以强化换热，而且回形散热管2横向截面的形状可以为矩形或圓形或类矩 形，由此通孔的形状也为矩形或圓形或类矩形。而散热鳍片3是金属箔片连 续折弯或冲压形成的波浪形散热鳍片，波浪形散热鳍片的纵截面可以呈连续 的"U"形或"V"形或圆弧形或直线形，本实施例为直线形，当然不限于此。
在本实施例的技术方案中，基座l为立方体，空腔10的形状为与基座1 相适应的立方体；通孔ll在基座l表面上的孔口形状为矩形，且矩形轴线相互平行；回形散热管2竖直设置在基座1上，回形散热管2的横向截面形状 为矩形，与通孔11的形状相同，而且回形散热管2的纵向截面形状为倒U型， 有两段管体相互平行。
本实施例热管散热器的具体工作过程是：首先，将基座1的空腔10内抽 成真空，然后充入遇热汽化、遇冷凝结的液体工质或固态工质14。在使用时， 将基座1的吸热端面12贴合安装在热源上，热源所产生的热量通过吸热端面 12传导到基座1，因为基座1内有空腔10,而且空腔10内填充有工质14, 因此基座1将热能横向拉伸，基座1将热源的热量传导给空腔10内的工质 14,工质14汽化蒸发进入回形散热管2,由回形散热管2将热能纵向拉伸， 回形散热管2与周围介质（例如空气）进行热交换，而且回形散热管2将大 部分热量传导给与其壁面连接的散热鳍片3上，通过散热鳍片3与周围介质 进行热交换。热交换后，回形散热管2内的工质冷凝回流到基座1的空腔10 内。由此在基座1的空腔10和回形散热管2内形成了液体或固态工质14的 相变循环运动。
因为工质由液态或固态变为气态后，体积增大数倍，所以基座1和回形 散热管2内的压力增加，因为回形散热管2内设置有加强筋21,因此可以很 好的防止扁状的回形散热管2的形变。现有技术通常认为在热管外侧增加翅 片或其他支撑结构可以实现对热管的有效支持，但是从热管的工作原理来看， 引起热管变形的力来自热管内部，热管受到内部压力的挤压，设置在外侧的 支撑结构仅能提供支撑力，是无法有效增强热管抗压能力的，因此仅有外部 支撑的热管的横向、竖直方向尺寸受到了极大的限制。当热源面积较小或散 热空间狭长时，仅有外部支撑结构的热管不能制作成较长尺寸以适应这样的 散热情况。而在本实施例中，在回形散热管的内部增加了加强筋，能够为热 管提供抗压的内部拉力，有效的克服了热管的变形问题。本实施例在热管内 部增加加强筋是在克服现有加工工艺限制的前提下完成的，回形散热管体加 工工艺水平的提高是实现本实施例的必要前提。现有技术在薄壁管内是无法加入加强筋的，因此在这个尺度的薄壁管内均无加强筋，而本发明加入了加 强筋，有效的加强了薄壁管的承压能力，减小了对薄壁管的外形尺寸限制。
本实施例热管散热器的优势在于：基座内设有空腔，热源的热量经基座 的吸热端面直接传导给空腔内的液体工质，所以热阻极小，所以能够充分发 挥散热器中热管的导热作用；竖直设置的倒U型回形散热管可以将热量的传 导在竖直方向上迅速、有效的沿伸，在竖直方向上热阻几乎为零，并且，因 为热量可以在竖直方向上迅速g，所以本实施例能够适用于热源面积较小 的发热元件，迅速将热量导引到竖直方向上换热，起到了良好的散热效果； 回形散热管经基座内的空腔相互连通，且为回形的弯管，有利于连通的回形 散热管内液体工质的循环，存在于倒U型回形散热管两侧中的微小压差即可 有助于液体工质的循环，因而本实施例热管散热器几乎不存在导热的死角， 导热效果大幅度提高；回形散热管内不存在循环死角的技术特征在抽真空操 作时还能够提高获得的真空度；本实施例在回形散热管之间连接有平行密集 的散热鳍片，使竖直方向传递的热量在横向上也可以迅速延展，并且散热鳍 片增加了散热面积，使散热器具有良好的散热效果。
更关键的是，本实施例的热管散热器中，倒U型的回形散热管3可以一 体挤压成型，传递同等热量时较直管热量传递焊口焊接量减少，工质泄露 率减小，成品率提高。，本实施例在工业上的可实现性强，加工工艺的简化 能够大幅度的降低成本。另外，因为回形散热管的空腔与基座的空腔连通， 所以基座1可以加工为基材，基座上的通孔孔口与回形散热管的管口形状相 同，且两两平行，当回形散热管连接在通孔上时， 一体成型的倒U型回形散 热管连接在通孔上的一端也能够固定保持平行，这样两端均平行固定的回形 散热管在工作过程中不易变形，因而该结构形状的热管散热器不仅结构简单， 而且支撑强度大，所以实用性强。
如图8和图9所示为本发明散热器再一实施例的立体结构示意图和纵向 截面图，本实施例与上一实施例二的区别在于基座1的纵向截面形状不是矩形，而是三角形，基座l内的空腔10的形状与基座1的三角形形状相适应。
因此在本实施例中，刻空10为一整体的三角形空腔。在工作过程中，将基 座1的吸热端面12与热源贴合安装，进行导热，后续的工作过程与上述实施例 的工作过程相同，液体或固体工质相变循环的一部分在三角形空腔2内完成。
如图IO所示，分别为本发明散热器的又一立体结构示意图，本实施例还 包括了两个直形散热管4,该直形散热管4的每一个管口与基座1上的通孔 11相连接，直形散热管4内的空腔与基座1的空腔10相导通，用于传导和 散发基座1传导的热量。而且在该执行散热管内可以设置有加强筋。在工作 中，工质14受热汽化蒸发后进入直形散热管4,由直形散热管4将热能纵向 拉伸，直形散热管4与周围介质（例如空气）进行热交换，而且直形散热管 4将大部分热量传导给与其壁面连接的散热鳍片3上，通过散热鳍片3与周 围介质进行热交换。热交换后，直形散热管4内的工质14冷凝回流到基座1 的空腔10内。其他结构与工作方式与第一个实施例相同，此处不再赘述。
本发明的技术方案能够适应更加复杂的散热情况，当热源的散热面外的 散热空间狭小，无法容纳热管散热器，则可以采用本实施例的技术方案，则 发热元件的散热方向不限于其散热面的垂直方向上。液体或固体工质能够在 基座的空腔内实现良好的循环，不会出现导热的循环死角。
如图11和图12所示，为本发明基座散热器的基座的两个纵向截面图， 如图所示，基座1的横截面形状并不限于三角形，也可以为其它形状，当然 不限于此，基座内的空腔形状与基座的形状相适应，能够使基座的一边与热 源;改热面贴合，且空腔内的液体工质能够进入相变循环即可。
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，而非对其 限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术 人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或 者对其中部分:f支术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技
术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (11)
1、一种散热器，其特征在于包括：基座，用于与热源接触，吸收热源的热量，该基座内部具有空腔，并且该基座设有至少两个通孔，该通孔与所述基座的空腔相连通；回形散热管，该回形散热管的每一个管口与所述基座上的通孔相连接，该回形散热管内的空腔与所述基座的空腔相导通，用于传导和散发基座传导的热量；散热鳍片，连接在所述回形散热管的管壁外侧，用于增加散热面积强化换热。
2、 根据权利要求1所述的散热器，其特征在于：所述基座外侧具有吸热 端面，用于贴附热源。
3、 根据权利要求2所述的散热器，其特征在于：所述吸热端面对应的基 座的空腔内側具有翅片或凸凹筋，用于提高与吸热端面对应的基座的机械强 度并增加接触面积以强化换热。
4、 才艮据权利要求l、 2或3所述的散热器，其特征在于：所述底座的纵 向截面形状为矩形或梯形或三角形或多边形。
5、 根据权利要求l、 2或3所述的散热器，其特征在于：所述的基座的 空腔内充有遇热蒸发的液态或固态传热工质。
6、 才艮据权利要求l、 2或3所述的散热器，其特征在于：所述回形散热 管的空腔内设有加强筋，用于增加回形散热管的机械强度，防止回形散热管 在高压下形变。
7、 4艮据权利要求1、 2或3所述的散热器，其特征在于：所述回形散热 管横向截面的形状为矩形或圆形或类矩形。
8、 根据权利要求l、 2或3所述的散热器，其特征在于：所述通孔的形 状为矩形或圆形或类矩形。
9、 根据权利要求l、 2或3所述的散热器，其特征在于：所述回形散热管一体成型。
10、 根据权利要求1、 2或3所述的散热器，其特征在于：所述散热鳍 片为金属箔片连续折弯或冲压形成的波浪形散热鳍片，该波浪形散热鳍片的 纵截面呈连续的"U"形或"V"形或圆弧形或直线形。
11、 根据权利要求1所述的散热器，其特征在于还包括直形散热管，该 直形散热管的每一个管口与所述基座上的通孔相连接，该直形散热管内的空 腔与所述基座的空腔相导通，用于传导和散发基座传导的热量。
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