CN102290388B - 电控设备、热管散热器及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热管散热器及其制作方法，以及设有该热管散热器的电控设备，其中，所述热管散热器包括多个间隔设置的翅片，采用压注或压铸工艺一体成型，翅片内部为中空且该中空腔作为热管冷凝段的一部分。本发明可改善热管散热器的散热效果，并且降低其材料和制作成本。

Description

电控设备、热管散热器及其制作方法

技术领域

本发明涉及到散热技术领域，特别涉及到采用大规模集成电路、CPU、LED发光元件、功率器件等电子元器件的电控设备的热管散热器及其制作方法。

背景技术

众所周知，现有的一些电子设备大多设有散热器，用来对电子元器件散热。热管散热器是众多散热器中综合性能较好的一种，其具有噪音小、安全可靠性高等优点，是大规模集成电路、CPU(中央处理器)、LED发光元件、功率器件等电子元器件理想的散热工具。现有的热管散热器中，热管和翅片是先分别加工制作，然后焊接在一起的。两者的材料有可能还不一样，例如通常热管采用铜和钢，而翅片采用铝。因而现有的热管散热器的散热效果主要取决于翅片的材料、结构、面积及与热管的焊接状况，导致热管散热器的质量不稳定，导热性能仍不是很好。此外，现有热管散热器其制作工艺复杂，翅片所需材料多，材料成本较高。

发明内容

本发明的主要目的为提供一种热管散热器，旨在改善目前热管散热器的散热性能，并降低热管散热器的材料要求及成本。

本发明提供一种热管散热器，包括多个间隔设置的翅片；其中，所述热管散热器采用压注或压铸工艺一体成型，翅片内部为中空且该中空腔作为热管冷凝段的一部分。

优选地，所述热管散热器中，中空型翅片端与无翅片端形成一密闭腔体，该密闭腔体中填充有液体并抽成适当的真空度；无翅片端与热源接触作为热管的蒸发段，多个中空型翅片与冷源接触作为热管的冷凝段。

优选地，所述密闭腔体内具有一定的真空度。

优选地，所述液体为氟利昂、酒精、水、丙酮、氨水或者制冷剂。

优选地，所述热管散热器的材质为塑料、橡胶、陶瓷、金属、塑料与金属复合材料、橡胶与金属复合材料或者陶瓷与金属复合材料。

优选地，所述热管散热器接触热源端的内壁呈微型波浪或微型槽结构。

本发明另提供一种热管散热器的制作方法，一种热管散热器的制作方法，所述热管散热器设有翅片，所述制作方法包括以下步骤：

选择塑料、橡胶、金属、陶瓷、塑料与金属复合材料、橡胶与金属复合材料或者陶瓷与金属复合材料作为制作热管散热器的原材料；

设置翅片内部为中空且与无翅片端形成中空腔体，采用压注或者压铸一体成型所述热管散热器。

优选地，上述方法还包括以下步骤：

在所述中空腔体内充填一定量的液体。

优选地，上述方法还包括以下步骤：

将中空腔内抽成具有一定真空度并密封。

本发明还提供一种电控设备，包括大规模集成电路、CPU、LED发光元件及功率器件，其还包括热管散热器，该热管散热器包括多个间隔设置的翅片；所述热管散热器采用压注或压铸工艺一体成型，翅片内部为中空且该中空腔作为热管冷凝段的一部分。

本发明通过将翅片设置成中空作为热管散热器的冷凝段，且与蒸发段一体成型；蒸发热管散热器中液体所形成的气体在多个翅片的中空腔内冷凝成液体并靠虹吸或重力流回蒸发段。这就使得无论翅片采用何种材料或者何种几何尺寸，翅片任意处的温度都接近于相同，使得翅片的散热效率大幅提高，从而大大提升了热管散热器的散热效果；本发明同时使散热器的材料消耗量大为降低，从而减轻了散热器的重量、降低了材料成本；此外，本发明还可采用一次成型工艺，降低了热管散热器的制作成本。

附图说明

图1为本发明热管散热器第一实施例的结构示意图；

图2是本发明热管散热器第二实施例的结构示意图；

图3是本发明热管散热器第三实施例的结构示意图；

图4是本发明热管散热器制作方法一实施例的流程图；

图5是本发明热管散热器制作方法另一实施例的流程图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参照图1，图1为本发明热管散热器第一实施例的结构示意图。

在本实施例中，热管散热器包括无翅片端10和翅片20。其中，无翅片端10接触热源Q，相当于热管散热器的蒸发段。翅片20为多个，内部为中空且与无翅片端10连通，间隔排列沿远离热源Q的方向延伸，相当于现有热管散热器的冷凝段。本发明实施例中，翅片20与无翅片端10的材质可以相同，也可不同，两者可通过模具一体成型。具体的，翅片20与无翅片端10的材质有多种选择，例如，可以是塑料、橡胶、陶瓷、金属、塑料与金属复合材料、橡胶与金属复合材料或者陶瓷与金属复合材料等，为金属(例如铝或者铜)时，可通过压铸、挤压等工艺成型；为塑胶时，可通过注塑或者吹塑工艺成型；为陶瓷时，可通过制陶工艺成型。具体的，通过模具将一零件设置为中空，这是本领域技术人员所周知的常识，在此就不作赘述。采用金属复合材料时，金属置于无翅片端10的蒸发段。

本发明实施例中，翅片20和无翅片端10的形状和尺寸也可根据应用场合和工艺需要而灵活设置，例如，若是在电子设备内部，翅片20可能相对现有技术中的稍厚一些，其它并无区别。

翅片20和无翅片端10可先构成一相对开放的空间，然后通过后续的加工工艺将其制成一密闭空间。例如，当采用塑胶作为翅片20和无翅片端10的材质时，可先通过吹塑工艺将其腔体，该腔体对外仅保留一小孔，然后对该腔体进行抽真空操作并通过熔融将小孔密封，从而使其形成一密闭空间。进一步的，在形成密闭空间前，还可在其中充填用于散热的液体30。该液体30可根据热管散热器的应用场合进行选择，例如，其可以为氟利昂、水、酒精、丙酮、氨水或者制冷剂等。在抽真空时，不要形成完全真空，只需使腔体内具有一定的真空度即可，应保证在液体30被蒸发后，能形成回流或虹吸。由于翅片20内部中空，在翅片20和无翅片端10所构成的密闭腔体内，每个翅片20相当于热管散热器冷凝段的一部分，蒸发液体30后所形成的气体在多个翅片20的中空腔内冷凝成液体并靠虹吸或重力流回蒸发段。这就使无论翅片20采用何种材料何种几何尺寸，翅片20任意处的温度都接近于相同，这相当于翅片20的导热性能比现有技术中所采用的铝、铜要高出至少一个量级，翅片20的散热效率大幅提高，从而大大提升了该热管散热器的散热效果。同时，由于采用中空设计，热管散热器的材料消耗量大为降低，减轻了热管散热器的重量、降低了材料成本。另外，由于不需要焊接工艺将翅片焊接到热管，本发明实施例还减少了制作工艺，降低了热管散热器的制作成本。

参照图1，为了进一步改善散热效果，本发明实施例还将热管无翅片端10接触热源的内壁设置微波浪形或微型槽结构，以此扩大散热面积，改善散热效果。

本发明中，热管散热器可应用在电子、电气、电器、工业设备等多种场合，其形状有多种选择。参照图2，为本发明热管散热器第二实施例的结构示意图。本实施例与第一实施例不同之处在于热管散热器的外部形状与第一实施例的不同。图1所示的热管散热器，翅片20呈线性排列，无翅片端10的尺寸相对较小。而本实施例中的热管散热器，翅片20呈扇形分布，尺寸相对较大。参照图3，在本发明的第三实施例中，热管散热器中的无翅片端10还可设置呈封闭的漏斗形，翅片20位于漏斗顶部敞口，呈线性排列。热源Q靠近漏斗嘴。以上列举的仅是几种常用的热管散热器的形状及结构，应当理解，实际应用中，本发明适用于任何形状的热管散热器。

本发明另提供一种热管散热器的制作方法，可制作成上述热管散热器。参照图4，本发明热管散热器的制作方法包括以下步骤：

步骤S10，选择塑料、橡胶、金属、陶瓷、塑料与金属复合材料、橡胶与金属复合材料或者陶瓷与金属复合材料作为制作热管散热器的原材料；采用金属复合材质时，金属置于无翅片端10的蒸发段。

具体的，本发明根据热管散热器的应用场合来选择是采用塑胶、金属、陶瓷还是它们的复合，例如，如果是应用在电子设备，其环境温度较低，可采用塑胶材质，而如果是应用在工业设备，其环境温度较高，可采用金属或者陶瓷作为制作翅片20和无翅片端10的原材料。现有技术中，一般采用铜或者铝等金属作为制作翅片的材质，其价格较贵，因此材料成本较高，本发明实施例中，除铜或者铝外，还可选择塑胶或者陶瓷作为制作翅片20的材质，可降低材料成本。

步骤S20，设置翅片内部为中空且与无翅片端形成中空腔体，采用压注或者压铸一体成型所述热管散热器。本发明实施例中，翅片20与无翅片端10的材质有多种选择，例如，可以是塑料、橡胶、陶瓷、金属、塑料与金属复合材料、橡胶与金属复合材料或者陶瓷与金属复合材料等，为金属(例如铝或者铜)时，可通过压铸、挤压等工艺成型；为塑胶时，可通过注塑或者吹塑工艺成型；为陶瓷时，可通过制陶工艺成型。具体的，通过模具将一零件设置为中空，这是本领域技术人员所周知的常识，在此就不作赘述。采用金属复合材料时，金属置于无翅片端10的蒸发段。本发明实施例中，翅片20和无翅片端10的形状和尺寸也可根据应用场合和工艺需要而灵活设置，例如，若是在电子设备内部，翅片20可能相对现有技术中的稍厚一些，其它并无区别。

参照图5，在一实施例中，上述方法还包括以下步骤：

步骤S30，在中空型翅片20和无翅片端10所形成的中空腔内充填一定量用于散热的液体；

步骤S40，将中空腔抽成一定的真空度并密封。在抽真空时，不要形成完全真空，只需使腔体内具有一定的真空度即可，应保证在液体30被蒸发后，能形成回流或虹吸。

本发明还提供一种电控设备，该设备可以是功放器、音响、电脑、电视、LED灯、开关柜、控制柜等，包括大规模集成电路、CPU、LED发光元件及功率器件，其中还设有本发明前述实施例所提供的热管散热器。由于设置有本发明热管散热器，该设备内部的散热效果得到极大改善，因此电子设备的寿命得以延长，且由于本发明热管散热器的材料成本和制作成本较低，采用本发明的电控设备相对于现有的电控设备，具有较大的成本优势，极具市场竞争力。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种热管散热器，包括多个间隔设置的翅片；其特征在于，所述热管散热器采用压注或压铸工艺一体成型，翅片内部为中空且该中空腔作为热管冷凝段的一部分；所述热管散热器中，中空型翅片端与无翅片端形成一密闭腔体，该密闭腔体中填充有液体并抽成适当的真空度；所述无翅片端与热源接触作为热管的蒸发段，多个中空型翅片与冷源接触作为热管的冷凝段；

所述翅片呈扇形分布；或者，所述无翅片端设置呈封闭的漏斗形，翅片位于漏斗顶部敞口，呈线性排列，热源Q靠近漏斗嘴；

所述真空度能保证在液体被蒸发后，形成回流或虹吸，使得蒸发液体后所形成的气体在多个翅片的中空腔内冷凝成液体并靠虹吸或重力流回蒸发段。

2.如权利要求1所述的热管散热器，其特征在于，所述密闭腔体内具有一定的真空度。

3.如权利要求1所述的热管散热器，其特征在于，所述液体为氟利昂、酒精、水、丙酮、氨水或者制冷剂。

4.如权利要求1至3中任一项所述的热管散热器，其特征在于，所述热管散热器的材质为塑料、橡胶、陶瓷、金属、塑料与金属复合材料、橡胶与金属复合材料或者陶瓷与金属复合材料。

5.如权利要求4所述的热管散热器，其特征在于，所述热管散热器接触热源端的内壁呈微型波浪或微型槽结构。

6.一种热管散热器的制作方法，所述热管散热器设有翅片，其特征在于，所述制作方法包括以下步骤：

选择塑料、橡胶、金属、陶瓷、塑料与金属复合材料、橡胶与金属复合材料或者陶瓷与金属复合材料作为制作热管散热器的原材料；

设置翅片内部为中空且与无翅片端形成中空腔体，采用压注或者压铸一体成型所述热管散热器；

在所述中空腔体内充填一定量的液体；

将所述中空腔内抽成具有一定真空度并密封；将所述翅片呈扇形分布；或者，将所述无翅片端设置呈封闭的漏斗形，翅片位于漏斗顶部敞口，呈线性排列，热源Q靠近漏斗嘴；

该真空度能保证在液体被蒸发后，形成回流或虹吸，使得蒸发液体后所形成的气体在多个翅片的中空腔内冷凝成液体并靠虹吸或重力流回蒸发段。

7.一种电控设备，包括大规模集成电路、CPU、LED发光元件及功率器件，其特征在于，还包括如权利要求1至5中任一项所述的热管散热器。

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