CN104197612A - 一种半导体冰箱的高效散热组件 - Google Patents

一种半导体冰箱的高效散热组件 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种半导体冰箱的高效散热组件,包括散热翅片、安装面板、散热基板、风机和若干根相变热管,所述相变热管为“L”型弯管,相变热管内充液后两端密封,散热翅片通过焊接方式与相变热管固定连接,散热翅片与相变热管的焊接口处设有紧贴相变热管的翻边,散热翅片的左右两侧也设有翻边,所述散热翅片为铝制板,散热基板为纯铜基板,散热基板采用铅锡与相变热管焊接。与现有散热组件相比较,本发明创新性地在半导体制冷冰箱中使用“L”异型热管,该构型可保证热管在水平或垂直状态下均可正常工作。采用了复合热管技术,通过结构优化设计,改进了热管与散热片的布局。

Description

一种半导体冰箱的高效散热组件
技术领域
[0001] 本发明涉及一种高效散热组件,尤其涉及一种半导体冰箱的高效散热组件。
背景技术
[0002]目前应用于半导体制冷冰箱的传统散热组件主要由导热块、散热片及风机组成,依靠单相流体的对流换热和强制风冷方法,结构简单、成本低廉,缺点是散热效率有限,不适用于对散热要求较高的场合。采用相变材料的热管技术,可以很好的解决这一问题。
[0003] 相变热管是一种新型高效的、依靠自身内部工作液体相变换热的传热元件。热管一端受热时内部液体相变材料气化,这一过程将吸收大量的热,工质蒸汽通过热管将热量传至另一端,并由微型风机强迫对流散热,热管内工质冷凝后沿管轴线回到受热端,进行下次循环。该技术具有极高的导热性、热流密度可变性、热流法向的可逆性等优良特点,满足精密电子电气设备、便携式低温半导体制冷设备对散热装置空间紧凑、结构可靠、控制灵活、高散热效率、免维修的要求。热管材料选取及管内相变材料的选取对其导热系数的影响很大,一般热管导热系数可以达到3000W/(m2.°C )〜10000W/(m2.°C ),是同等重量金属材料的数十倍。中国专利CN200320102522.X名称为“微处理器用智能热管式半导体散热器”介绍了一种由环形分离式铜制热管及铝箔散热翅片构成的散热器,铜制环形封闭热管质量较大,不易加工,相变材料加注困难。中国专利CN201110366230.6名称为“应用于智能冰箱散热组件的平板热管”也介绍了一种带有多个内腔的扁平状中空平板式热管,每个内腔形成一个密闭管道,内置毛细网管结构,其所需要散热接触面积大才行,不适合小面积集中散热。
[0004] 在散热器基本构成保持不变的情况下要提高散热器的效率,主要有两个方面:一是热管构型与翅片设计合理性;二是提高热源与散热器之间热传递效率。
发明内容
[0005] 本发明的目的就在于提供一种解决上述问题,克服现有半导体制冷冰箱在制冷片热端面散热能力上的不足,提供一种功耗小、高热流密度的半导体冰箱的高效散热组件。
[0006]为了实现上述目的,本发明采用的技术方案是:一种半导体冰箱的高效散热组件,包括散热翅片、安装面板、散热基板、风机和若干根相变热管,所述相变热管为“L”型弯管,相变热管内充液后两端密封,散热翅片通过焊接方式与相变热管固定连接,散热翅片与相变热管的焊接口处设有紧贴相变热管的翻边,散热翅片的左右两侧也设有翻边,所述散热翅片为铝制板,散热基板为纯铜基板,散热基板采用铅锡与相变热管焊接;
[0007] 作为优选,所述散热翅片位于相变热管的冷端,散热基板位于的相变热管的热端;
[0008] 作为优选,安装面板在散热翅片的上下两端,且与相变热管焊接固定,高效散热组件通过安装面板与散热设备紧固连接;
[0009] 作为优选,所述散热翅片有若干个,且相互平行设置与安装面板之间,各散热翅片之间间距均匀;
[0010] 作为优选,将散热翅片对称的分为左右两组,每组散热翅片上均连接有相变热管,所述风机固定于两组散热翅片之间;
[0011] 作为优选,所述相变热管为1-10根。
[0012] 与现有技术相比,本发明的优点在于:
[0013] (I)本发明创新性地在半导体制冷冰箱中使用“L”异型热管,该构型可保证热管在水平或垂直状态下均可正常工作,而普通热管散热器只能保障其中一个方向正常工作。
[0014] (2)采用了复合热管技术,通过结构优化设计,改进了热管与散热片的布局,大大提高了半导体制冷冰箱的散热效率,散热系数可以达到6000W/(m2.°C )。
[0015] (3)本发明尤其适用于热流密度较高的半导体制冷设备,应用于某半导体制冷冰箱,该半导体冰箱制冷温度比环境温度低45°C,处于国内领先水平。
附图说明
[0016] 图1为本发明结构的俯视图;
[0017] 图2为本发明结构的左视图。
[0018]图中:1、散热翅片;2、安装面板;3、相变热管;4、散热基板;5、风机。
具体实施方式
[0019] 下面将对本发明作进一步说明。
[0020] 实施例:参见图1、图2,一种半导体冰箱的高效散热组件,包括散热翅片1、安装面板2、散热基板4、风机5和若干根相变热管3,本实施例相变热管3为四根,所述相变热管3为“L”型弯管,该设计可保证散热器在水平方向和竖直方向均可正常工作,在水平面的具体构型应根据热源情况而定;相变热管3内充液后两端密封,所述散热翅片I位于相变热管3的冷端,散热基板4位于的相变热管3的热端,散热翅片I通过焊接方式与相变热管3固定连接,所述散热翅片I有若干个,且相互平行设置与安装面板2之间。将散热翅片I对称的分为左右两组,每组散热翅片I上均连接有两根相变热管3,散热翅片I与相变热管3焊接口的位置及数量需根据相变热管3的数量而定,所述风机5固定于两组散热翅片I之间,两组散热翅片I共用一个风机5,风机5实现强制对流风冷散热,散热翅片I与相变热管3的焊接口处设有紧贴相变热管3的翻边,翻边结构以保证良好导热性能,所述散热翅片I为铝制板,散热基板4为纯铜基板,散热基板4采用铅锡与相变热管3焊接,安装面板2在散热翅片I的上下两端,且与相变热管3焊接固定,高效散热组件通过安装面板2与散热设备紧固连接。
[0021] 相变热管3热端通过导热性能较好的纯铜基板带走热源处的热量,相变热管3通过工质将热量由热端传至冷端,冷端热量再传导给散热翅片1,散热翅片I通过风机5强制对流风冷散热。
[0022]由于散热基板4直接与热源相接触,其传热性能好坏直接影响散热器的效率,因此散热基板4为纯铜材质,散热翅片I为铝制,散热翅片I两侧有翻边,上下翅片间距均匀,以保证翅片内吹风顺畅,以提高对流散热效率。
[0023]目前市场上采用工业散热器的半导体制冷冰箱制冷温度比环境温度低20°C左右,而利用该散热器制作的半导体冰箱的制冷温度与环境温差大于30°C。
[0024] 表I本发明与普通散热器性能测试比对
[0025]
环境温度散热器热端半导体冰箱内类型
__( °C ) 温度(°C ) 温度(°C )
普通散热器 25__37.48__6
本发明 25 29.42 -20
[0026]以上对本发明所提供的一种半导体冰箱的高效散热组件进行了详尽介绍,本发明未公开技术属本领域技术人员公知常识。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,对本发明的变更和改进将是可能的,而不会超出附加权利要求所规定的构思和范围,综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种半导体冰箱的高效散热组件,包括散热翅片、安装面板、散热基板、风机和若干根相变热管,其特征在于:所述相变热管为“L”型弯管,相变热管内充液后两端密封,散热翅片通过焊接方式与相变热管固定连接,散热翅片与相变热管的焊接口处设有紧贴相变热管的翻边,散热翅片的左右两侧也设有翻边,所述散热翅片为铝制板,散热基板为纯铜基板,散热基板采用铅锡与相变热管焊接。
2.根据权利要求1所述的一种半导体冰箱的高效散热组件,其特征在于:所述散热翅片位于相变热管的冷端,散热基板位于的相变热管的热端。
3.根据权利要求1所述的一种半导体冰箱的高效散热组件,其特征在于:安装面板在散热翅片的上下两端,且与相变热管焊接固定,高效散热组件通过安装面板与散热设备紧固连接。
4.根据权利要求3所述的一种半导体冰箱的高效散热组件,其特征在于:所述散热翅片有若干个,且相互平行设置与安装面板之间,各散热翅片之间间距均匀。
5.根据权利要求4所述的一种半导体冰箱的高效散热组件,其特征在于:将散热翅片对称的分为左右两组,每组散热翅片上均连接有相变热管,所述风机固定于两组散热翅片之间。
6.根据权利要求1所述的一种半导体冰箱的高效散热组件,其特征在于:所述相变热管为1-10根。
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