CN111741646A - 一种新型一体式相变超导热传超效散热结构兼产品壳体 - Google Patents
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Abstract
本发明属于芯片、集成电路、电池等热源散热技术领域，尤其是涉及一种新型一体式相变超导热传超效散热结构兼产品壳体。它包含相变超导热传管、散热器壳体两部分组成；所述的相变超导热传管通过模具浇筑的方式镶嵌在散热器壳体内，使两者融合为一体式结构；所述的相变超导热传管由热管固定支架座、半成品热管组成，所述的热管固定支架座镶嵌有数个错位完整的半成品热管，且各半成品热管均匀分布在散热器壳体内部，且未密封的一端裸露在散热器壳体外。热源芯片产生的热量通过散热器里面的导热管内导热工质液气相变原理迅速将热能传导到整个散热器壳体，整个散热器壳体基本处于均温状态。
Description
技术领域
本发明属于芯片、集成电路、电池等热源散热技术领域，尤其是涉及一种新型一体式相变超导热传超效散热结构兼产品壳体。
背景技术
目前在高热流密度的电子、电器、通讯、计算机产品、汽车、新能源和各种需要热控管理的设备中都要应用到散热器和产品结构保护外壳，现在的散热器的材质、形状比较多，大多采用的铝材制作，结构复杂、体积大、重量重，导热速度比较慢，且散热器整体温度不一致，散热器各部分温差很大、热源芯片热沉超高等；另外产品保护结构外壳也多采用铝材料、塑料材料模具成型，外壳导热速度慢，散热器和产品外壳两者各有功能和结构都是分开的，造成产品结构复杂，制作成本很高，另一方面随着各种电子芯片、电路高度集成、新材料、新能源电池产品不断开发趋势，原有的导热散热材料热传散热方案已经很难决高热流密度的电子芯片、高度集成线路、新材料、新能源产品等热控管理需求，无法把热源体持续产生的热量迅速的传递、散掉，造成热源芯片、电子电路、新能源产品等热沉温度超高，热源芯片持续地工作，温度随之不断升高，严重影响和损害产品的使用效果和使用寿命。在此环境下，开发一种结构简洁、生产简单、功能齐全、超导热传、超效散热的散热器兼产品结构保护外壳，以解决现在和未来不断进步的各类电子产品、新能源产品热管理和结构保护一体化应用方案。
发明内容
为解决现有技术的缺陷和不足问题；本发明的目的在于一种结构简单，设计合理、使用方便的一体式相变超导热传超效散热结构兼产品保护壳体。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：它包含相变超导热传管、散热器壳体两部分组成；所述的相变超导热传管通过模具浇筑的方式镶嵌在散热器壳体内，使两者融合为一体式结构；所述的相变超导热传管由热管固定支架座、热管组成，所述的热管固定支架座上镶嵌有一个或数个错位完整的半成品热管，且各半成品热管均匀分布在散热器壳体内部，且未密封端裸露在合金散热器壳体外；所述的半成品热管与散热器壳体结合成型后内部进行抽真空、灌注相变导热工质并封装处理；所述的热管固定支架座（12）的上端平面与功率芯片基板（13）紧密贴合。
作为优选，所述的半成品热管内壁可以是烧结泡沫状微细结构、丝网状微细结构、微细沟槽结构或光壁等。
作为优选，所述的热管类型：可以是烧结热管、沟槽热管、复合热管、脉动热管、带翅片热管、均热板、VC、吹涨板等。
作为优选，所述热管12材质:主要为金属和改性塑料等；
作为优选，所述热管12形状：可以是圆形、矩形、带齿片形、其他形状、直型、单次折弯或多次连续折弯等。
作为优选，所述散热器壳体材质：主要是金属、改性塑料、石墨、导热有机材料等。
作为优选，所述热管灌注的相变导热工质为水、丙酮、乙醇、氨等和各种冷媒或专用配方导热工质。
作为优选，所述的散热器壳体内部定制成各种配套的定位销、定位口、螺丝位等，散热器壳体外部为有利于流体通风散热结构，且这些结构均通过模具同步一次成型。
作为优选，所述的相变超导热传管可完全嵌入到散热器壳体内，也可以部分外露于壳体外。
作为优选，所述的散热器壳体外表面可同步模具加装相变超导热传散热管(均热板、吹涨板)、散热鳍片等一体成型，来增加散热面积和散热效果。
作为优选，所述的散热器壳体外面可预留沟槽位，热管与壳体一体成型后可在沟槽位处另行嵌装相变超导热传散热管(均热板、吹涨板)、散热鳍片等或直接将相变超导热传散热管(均热板、吹涨板)、散热鳍片等紧密安置在壳体外表面来增加散热面积和散热效果。
作为优选，所述的散热器壳体中的相变超导热传管可延长到散热器壳体外面较远地方，在相变超导热传散热管(均热板、吹涨板)上加装散热鳍片或直接将延长的相变超导热传散热管(均热板、吹涨板)紧密安置在其他器件上(风冷系统、水冷系统、其他器件、产品外壳等)来增加散热面积和换热效果。
作为优选，所述的相变超导热传管预留在散热器壳体外的半成品热管可以加装管件接头或焊接管路上去，与外置的冷凝器连接组合，变成内、外循环液冷散热管路系统，使整个散热器壳体和冷凝器组合变成无功耗液冷散热器系统或管路加装泵件形成有功耗液冷散热器系统。
采用上述结构后，本发明有益效果为：功率芯片热量通过散热器里面的导热管内导热工质液气相变原理迅速将热能传导到整个散热器壳体，整个散热器外壳基本处于均温状态，这样就充分利用整个壳体作为散热器以解决热源芯片产生过高的热沉有效保护芯片，热管与散热器壳体两者结合组成超导热传超效散热的散热器兼产品结构壳体。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，本发明由下述的具体实施及附图作以详细描述。
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的相变超导热传管1结构示意图。
图3为本发明的应用形式一示意图。
图4为本发明的应用形式二示意图。
图5为本发明的应用形式三示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本发明。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
实施方法：
参看如图1、图2所示，本具体实施方式采用以下技术方案：它包含相变超导热传管1、散热器壳体2两部分组成；所述的相变超导热传管1通过模具浇筑的方式镶嵌在散热器壳体2内，使两者融合为一体式结构；所述的相变超导热传管1由热管固定支架座11、半成品热管12组成，所述的热管固定支架座11上镶嵌有一个或数个错位完整的半成品热管12，且各半成品热管12均匀分布在散热器壳体2内部，且未密封的一端裸露在散热器壳体2外；所述的半成品热管12与散热器壳体结合一体成型后内部进行抽真空、灌注相变导热工质并封装处理；所述的热管固定支架座11的上端与发热芯片基板紧密贴合。
具体实施方式一：(铜、铝热管与改性导热塑料组合一体结构)
铜、铝导热管件与改性导热塑料(或石墨材料、复合有机导热材料等)材料通过挤压（注塑）模具一体成型组合成超导热传超效散热器兼产品结构壳体，（常用金属、塑料熔点(铜的熔点是1083℃,铝的熔点是666℃,镁的熔点是649℃，导热塑料熔点约是100--200℃；常用金属导热系数：纯铜400w/km，压铸铝90w/km，纯铝237w/km，镁96w/km，改性导热塑料导热系数：1-7w/km，相变热管（均热板、VC）的导热系数是：6000-30000w/km); 铜、铝导热管半成品(密封一端还未抽真空和灌注导热工质)折弯成不同的形状管件，根据热源体所处的位置和散热器(产品壳体)的结构，均布于整个散热器成型模具内，并用支架固定位置，管件未密封的一端或两端延伸到成型模具外，当模具灌注导热塑料溶浆并冷却后，导热铜、铝管件与导热塑料材质一体成型结合在一起，将留出在壳体外面铜、铝管件抽真空灌注导热工质并密封，铜、铝管件就成为超导相变热传导热器件均布于整个散热器壳体里面，导热管件与散热器壳体紧密融合在一起，结构性热阻很少可忽略不计，当热源体(电子芯片、电池芯)工作时，产生的热量通过布置在散热壳体里面导热管的导热工质液气相变原理迅速将热量传递到整个散热器壳体上，导热工质在导热管内液气相变不断高速于蒸发段和冷凝段往复循环，散热器外壳通过优化的空气对流结构设计，迅速把热量散发出去，这样就成为一种新型的超导热传超效散热器兼产品外壳。
具体实施方式二：(一体结构成型时同步加装热管、散热鳍片增加散热效果)
本具体实施方式采用以下技术方案：它包含相变超导热传管1、散热器壳体2两部分组成；两者通过模具加工组合成一体结构；所述的散热器壳体2外可同步模具加装相变超导热传散热管(均热板、吹涨板)、散热鳍片等同步一体成型，来增加散热面积和散热效果。
具体实施方式三：(一体结构成型后壳体外另行加装热管、散热鳍片)
本具体实施方式采用以下技术方案：它包含相变超导热传管1、散热器壳体2两部分组成，两者通过模具加工组合成一体结构；所述的散热器壳体2外面可预留有沟槽位，热管与散热器壳体一体成型后且在沟槽位处另行嵌装(焊接/固定)相变超导热传散热管（均热板、吹涨板）、散热鳍片等或直接将相变超导热传散热管（均热板、吹涨板）、散热鳍片等紧密安置在壳体外表面来增加散热面积和散热效果。
具体实施方式四：（一体结构成型后热管延长部分加装散热器件）
本具体实施方式采用以下技术方案：它包含相变超导热传管1、散热器壳体2两部分组成，两者通过模具加工组合成一体结构；所述的散热器壳体2中的相变超导热传管可延长到散热器壳体外面较远地方，在外露的相变超导热传散热管(均热板、吹涨板)上加装散热鳍片或直接将延长的相变超导热传散热管(均热板、吹涨板)紧密贴合安置在其他器件上(风冷系统、水冷系统、其他器件、产品外壳等)来增加散热面积和换热效果。
具体实施方式五： (一体结构成型后管件与外置散热系统连接)
本具体实施方式采用以下技术方案：它包含相变超导热传管1、散热器壳体2两部分组成，两者通过模具加工组合成一体结构；所述的相变超导热传管1在散热器壳体2外的半成品热管12可以加装管件接头或焊接管路上去，与外置的冷凝器管路连接组合，变成内、外循环液冷散热管路系统，使整个散热器壳体与冷凝器组合变成无功耗液冷散热器系统或管路加装泵件形成有功耗液冷散热器系统。
具体实施方式六：(热管与专用材质散热器组合成特殊功能)
本具体实施方式采用以下技术方案：它包含相变超导热传管1、散热器壳体2两部分组成，两者通过模具加工组合成一体结构；根据产品使用环境需要，散热器壳体材料也作调整以适应环境要求，如壳体采用绝缘导热塑料做为原材料，做成的散热器壳体就能应用到有绝缘要求的产品中，如壳体采用带屏蔽信号、波长的导热原料做为原材料，做成的散热器壳体就能应用到有屏蔽信号、波长要求的产品中，同理，如壳体材料采用耐酸、耐碱、耐盐雾的导热塑料做为原材料，做成的散热器壳体就能应用到有耐酸、耐碱、耐盐雾要求的产品中，适用各种含酸、碱、腐蚀、油汽、矿产、海洋气候等环境中使用。散热器壳体若采用导热塑料、石墨材料或其他复合材料为原材料制作，基本就不用做表面处理，这样就大大节省加工工序，节能环保；若条件要求一定采用金属散热器壳体的也可以在壳体表面处理，做绝缘、防腐处理，可做阳极氧化、石墨防腐涂层等处理以适应环境使用要求。
采用上述结构后，本发明有益效果为：功率芯片产生的热量通过散热器里面的导热管内导热工质液气相变原理迅速将热能传导到整个散热器壳体，整个散热器壳体基本处于均温状态，这样就充分利用整个壳体作为散热器以解决热源芯片产生过高的热沉有效保护芯片，热管与散热器壳体两者结合组成具备超导热传超效散热功能的散热器兼产品结构壳体，这个结构既是超效散热器件同时是产品外壳结构，解决散热和产品保护（防水、防尘、防风、防腐蚀、防信号干扰，防冲击等等）作用。
本发明有益效果为：它可根据产品需要在模具制作时准确定位产品各种零件、元器件的位置，并根据需要定位设置各种螺丝、各种定位销、定位子口等复杂结构都能一次成型，铜、铝导热管件若与新型导热塑料（石墨材料、多种复合材料）组成超导热传超效散热功能的散热器兼产品壳体，可根据产品需要一次成型做需要的颜色和表面处理，节省工件成型后的一切表面处理工序，本发明的新型超导热传超效散热器兼产品外壳制作简单、结构简洁、重量轻、环保节能、功效明显、可广泛适应各种工况、环境和特殊功能应用, 本发明的新型超导热传超效散热器兼产品外壳，可广泛应用于各类电子产品、半导体芯片、集成电路、航空、航天、动力机车、电信设备、信号基站、电力设备、服务器、高级音响、IGBT、变频器、伺服器、新能源电池、充电桩、LED、照明灯具、驱动电源、逆变器、自动零售设备、电器（电气）产品设备、制冷及暖通产品设备、发动机、电机外壳等等高热流密度产品热管理兼产品结构保护应用。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (13)
1.一种新型一体式相变超导热传超效散热结构兼产品壳体，其特征在于：它包含相变超导热传管(1)、散热器壳体(2)两部分组成；所述的相变超导热传管(1)通过模具浇筑的方式镶嵌在散热器壳体(2)内，使两者融合为一体式结构；所述的相变超导热传管(1)由热管固定支架座(11)、半成品热管(12)组成，所述的热管固定支架座(11)镶嵌有数个错位完整的半成品热管(12)，且各半成品热管(12)均匀分布在散热器壳体(2)内部，且未密封的一端裸露在散热器壳体(2)外；所述的半成品热管(12)与散热器壳体(2)一体成型后进行抽真空、灌注相变导热工质并封装处理；所述的热管固定支架座(11)的上端平面与芯片基板（13）紧密贴合。
2.根据权利要求1所述的一种新型一体式相变超导热传超效散热结构兼产品壳体，其特征在于：所述的半成品热管(12)内壁可以是烧结泡沫状微细结构、网状微细结构、微细沟槽结构或光壁等结构。
3.根据权利要求1所述的一种新型一体式相变超导热传超效散热结构兼产品壳体，其特征在于：所述的热管类型：可以是烧结热管、沟槽热管、复合热管、脉动热管、带翅片热管、均热板、VC、吹涨板等。
4.根据权利要求1所述的一种新型一体式相变超导热传超效散热结构兼产品壳体，其特征在于：所述的热管材质：主要为金属和改性塑料等。
5.根据权利要求1所述的一种新型一体式相变超导热传超效散热结构兼产品壳体，其特征在于：所述的热管形状：可以是圆形、矩形、带齿片形、其他形状、直型、单次折弯或多次连续折弯等。
6.根据权利要求2所述的一种新型一体式相变超导热传超效散热结构兼产品壳体，其特征在于：所述的散热器材质：主要是金属、改性塑料、石墨、导热有机材料等。
7.根据权利要求1所述的一种新型一体式相变超导热传超效散热结构兼产品壳体，其特征在于：所述热管灌注的相变导热工质为水、丙酮、乙醇、氨等和各种冷媒或专用配方导热工质。
8.根据权利要求1所述的一种新型一体式相变超导热传超效散热结构兼产品壳体，其特征在于：所述的散热器壳体(2)内部定制成各种配套的定位销、定位口、螺丝位等，散热器壳体外部为有利于流体通风散热结构，且这些结构均通过模具同步一次成型。
9.根据权利要求1所述的一种新型一体式相变超导热传超效散热结构兼产品壳体，其特征在于：所述的相变超导热传管(1)可完全嵌入到散热器壳体(2)内，也可以部分外露于壳体外。
10.根据权利要求1所述的一种新型一体式相变超导热传超效散热结构兼产品壳体壳体，所述的散热器壳体(2)外表面可同步模具加装相变超导热传散热管(均热板、吹涨板)、散热鳍片等一体成型，来增加散热面积和散热效果。
11.根据权利要求1所述的一种新型一体式相变超导热传超效散热结构兼产品壳体，所述的散热器壳体(2)外面可预留有沟槽位，热管与散热器壳体结合成型后可在沟槽位处另行嵌装相变超导热传散热管(均热板、吹涨板)、散热鳍片等或直接将相变超导热传散热管(均热板、吹涨板)、散热鳍片紧密安置在壳体外表面来增加散热面积和散热效果。
12.根据权利要求1所述的一种新型一体式相变超导热传超效散热结构兼产品壳体，所述的散热器壳体(2)中的相变超导热传管可延长到散热器壳体外面较远地方，并可在延长的相变超导热传管(均热板、吹涨板)上加装散热鳍片或直接将延长的相变超导热传管(均热板、吹涨板)紧密安置在其他器件上(风冷系统、水冷系统、其他器件、产品外壳等)来增加散热面积和换热效果。
13.根据权利要求1所述的一种新型一体式相变超导热传超效散热结构兼产品壳体，所述的相变超导热传管(1)预留在散热器壳体(2)外的半成品热管(12)可以加装管件接头或焊接管路上去，与外置的冷凝器管路连接，组合变成内、外循环液冷散热管路系统，使整个散热器壳体和冷凝器组合变成无功耗液冷散热系统或管路加装泵件形成有功耗液冷散热系统。
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