CN114527847A - 散热装置的设计方法、散热装置及散热装置的制造方法 - Google Patents

散热装置的设计方法、散热装置及散热装置的制造方法 Download PDF

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CN114527847A CN202210128896.6A CN202210128896A CN114527847A CN 114527847 A CN114527847 A CN 114527847A CN 202210128896 A CN202210128896 A CN 202210128896A CN 114527847 A CN114527847 A CN 114527847A
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heat
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junction temperature
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张晓林
张晓屿
尹航
冉方圆
连红奎
孙萌
田巍
王娜
李亚丽
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Beijing Weihan Technology Co Ltd
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Abstract

本申请涉及散热设备技术领域,尤其涉及一种散热装置的设计方法、散热装置及散热装置的制造方法,散热装置的设计方法包括根据芯片的数量、芯片的功耗以及芯片的设置位置,计算芯片的热流密度;确定芯片处于正常工作状态下,芯片的结温;根据热流密度和结温,确定散热装置的结构、确定散热装置是否需要散热介质以及确认散热装置是否添加辅助散热组件。根据本申请的散热装置的设计方法、散热装置及散热装置的制造方法,通过芯片的功耗计算芯片的热流密度和芯片结温,精准地确定使芯片正常运行,散热装置要达到的散热能力,使散热装置能够让芯片处于正常工作温度下进行工作,有效地避免了芯片超温,芯片运算速度降低,甚至烧坏芯片的现象发生。

Description

散热装置的设计方法、散热装置及散热装置的制造方法
技术领域
本申请涉及散热设备技术领域,尤其是涉及一种散热装置的设计方法、散热装置及散热装置的制造方法。
背景技术
为了满足消费者对电子产品性能的追求,电子产品芯片的运算速度不断的提升。芯片的运算速度越高,芯片的功耗就越高。相应地,芯片高功耗(高功耗可以指芯片功耗大于或者等于800W)使得芯片运算过程中芯片会产生极大的热量。而现今散热装置对高功耗芯片的散热效果不理想,高功耗芯片长期处于较高温度下工作,极易导致芯片超温,芯片运算速度降低,甚至烧坏芯片等问题。
发明内容
本申请的目的在于提供一种散热装置的设计方法、散热装置及散热装置的制造方法,以在一定程度上解决现有技术中存在的现今的散热装置对高功耗的芯片的散热效果不理想,高功耗芯片长期处于较高温度下工作,极易导致芯片超温,芯片运算速度降低,甚至烧坏芯片等技术问题。
根据本申请的第一方面提供一种散热装置的设计方法,所述散热装置用于对发热件散热,所述散热装置的设计方法的步骤包括:
根据所述发热件的数量、所述发热件的功耗以及所述发热件的设置位置,计算所述发热件的热流密度;
确定所述发热件处于正常工作状态下,所述发热件的结温;
根据所述热流密度和所述结温,确定所述散热装置的结构、确定所述散热装置是否需要散热介质以及确认所述散热装置是否添加辅助散热组件。
优选地,选择所述散热装置包括蒸发部、冷凝部、均热部以及管路部,所述蒸发部和所述冷凝部两者相对设置,所述管路部贯穿所述均热部,所述蒸发部和所述冷凝部两者经由所述管路部连通。
根据以上技术特征,上述散热装置的结构,有效地将热量扩散的过程从二维(二维指,热量通过芯片的上表面扩散)扩展到三维(三维指热量芯片上的热量传递到翅片,还可以传递到不同高度的管路),有效地提高了热量的扩散效率。
优选地,设计所述蒸发部、所述冷凝部和所述均热部三者的结构,并设计所述管路部贯穿所述均热部的位置。
优选地,根据所述热流密度和所述结温,确认需要所述散热介质,依据所述结温以及所述散热装置的使用环境选择适合的散热介质。
优选地,根据所述热流密度和所述结温,确认需要添加所述辅助散热组件,确认所述辅助散热组件的结构、数量以及位置,依据所述辅助散热组件的辅助散热能力,调整所述均热部的结构,使所述均热部与所述辅助散热组件两者相适配。
优选地,所述散热装置的设计方法还包括仿真模拟实验,依据所述散热装置的结构、所述散热介质、所述辅助散热组件以及所述热流密度,对所述散热装置进行计算模拟,确认所述散热装置是否能够使所述发热件达到所述结温,
其中,如果所述散热装置能够使所述发热件达到所述结温,则完成设计;
如果所述散热装置不能使所述发热件达到所述结温,则调整所述散热装置的结构、所述散热介质、所述辅助散热组件三者中的至少一者,直到所述散热组件能够使所述发热件达到所述结温,以完成设计。
根据本申请的第二方面提供一种散热装置,包括上述任一技术方案所述的散热装置的设计方法,因而,具有该散热装置的设计方法的全部有益技术效果,在此,不再赘述。
优选地,所述散热装置包括:
蒸发部,形成有蒸发腔,用于容纳所述散热介质;
冷凝部,形成有冷凝腔,在延伸方向上,所述冷凝部与所述蒸发部两者相对设置;
均热部,设置于所述蒸发部和所述冷凝部之间;
管路部,贯穿所述均热部,所述蒸发腔和所述冷凝腔两者经由所述管路部连通。
优选地,所述蒸发部还包括:
毛细部分,所述毛细部分设置于所述蒸发腔内,毛细部分用于提供所述散热介质循环的动力;
侧壁,所述侧壁的第一侧部与所述发热件贴合,所述侧壁的第二侧部为用于围设所述蒸发腔的部分;
立柱,所述立柱沿所述延伸方向延伸,所述立柱的数量为第一预定数量,所述第一预定数量的所述立柱均匀分布于所述第二侧部。
优选地,所述毛细部分形成有毛细孔,所述毛细孔的孔径为50~200微米,所述毛细部分的孔隙度为30%~70%;
所述蒸发部还包括扩热部,所述扩热部设置于所述第一侧部,所述侧壁经由所述扩热部与所述发热件贴合。
优选地,所述均热部的数量为第二预定数量,所述第二预定数量的所述均热部沿所述延伸方向重叠设置,任意相邻两个所述均热部之间的距离均等于预定距离,所述预定距离等于2毫米;
所述散热介质形成为制冷剂。
优选地,所述辅助散热组件包括风扇部,在垂直于所述延伸方向上,所述风扇部设置于所述均热部的一侧,驱动所述均热部周围的空气运动。
根据本申请的第三方面提供一种散热装置的制造方法,所述散热装置用于发热件的散热,使得所述发热件处于结温要求的温度环境下工作,所述散热装置包括蒸发部、冷凝部、均热部、管路部以及风扇部,所述蒸发部形成有蒸发腔,所述冷凝部形成有冷凝腔,所述蒸发腔和所述冷凝腔两者经由所述管路部连通,用于容纳散热介质,所述蒸发部包括毛细部分;
其包括以下步骤:
制作所述毛细部分,将金属粉末和/或金属网设置于所述蒸发腔内,将所述蒸发部在第一预定温度下进行烧结,使所述金属粉末和/或金属网形成所述毛细部分;
组装焊接,将所述蒸发部、所述管路部、所述均热部以及冷凝部四者进行组装焊接;
充装置换,向所述管路部内部注满所述散热介质。
优选地,还包括:
耐温检测,将所述散热装置置于具有第二预定温度的环境内工作预定时间,检测所述散热装置是否能够处于稳定工作状态;
封装处理,对所管路部进行密封;
二次耐温,将密封后的所述散热装置再次进行所述耐温检测;
所述第一预定温度大于或者等于160℃;
所述管路部包括多个管路,所述多个所述管路经由火焰焊接工艺实现连接;
所述充装置换步骤中,所述散热装置处于真空度为10-4Pa的环境下进行充装;
所述第二预定温度为大于或者等于所述结温。
优选地,所述充装置换步骤还包括,将注入所述管路部的所述散热介质进行多次置换;
所述第二预定温度为所述结温至所述结温+15℃。
与现有技术相比,本申请的有益效果为:
本申请提供的散热装置的设计方法,通过芯片的功耗计算获得的芯片的热流密度和芯片结温,精准地确定了使得芯片正常运行,散热装置需要达到的散热能力,根据本申请提供的散热装置的设计方法设计获得的散热装置能够使得芯片处于正常工作温度下进行工作,有效地避免了芯片超温,芯片运算速度降低,甚至烧坏芯片的现象发生。
为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂,下文特举较佳实施例,并配合所附附图,作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本申请的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的散热装置的设计方法的流程示意图;
图2为本申请实施例提供的散热装置结构示意图;
图3为本申请实施例提供的散热装置的又一结构示意图;
图4为本申请实施例提供的散热装置的蒸发器的爆炸结构示意图;
图5为本申请实施例提供的散热装置的冷凝器的爆炸结构示意图;
图6为本申请实施例提供的散热装置的另一结构示意图;
图7为本申请实施例提供的散热装置的制造方法的流程示意图。
附图标记:
100-蒸发器;110-第一底壁;120-第一立柱;130-第一盖板;140-第一管槽;200-冷凝器;210-第二底壁;220-第二立柱;230-第二盖板;240-第二管槽;300-管路部;400-翅片;500-扩热部;600-风扇组。
具体实施方式
下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。
通常在此处附图中描述和显示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此,以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围,而是仅仅表示本申请的选定实施例。
基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
下面参照图1至图7描述根据本申请一些实施例所述的散热装置的设计方法、散热装置及散热装置的制造方法。
参见图1所示,本申请的实施例的第一方面提供了一种散热装置的设计方法,所述散热装置用于发热件(例如芯片或者带有芯片的PCB板)散热,散热装置的设计方法的步骤包括:
步骤S100,根据所述芯片的数量、所述芯片的功耗以及所述芯片的设置位置,计算所述芯片的热流密度。
步骤S200,确定所述芯片处于正常工作状态下,芯片的结温(结温(JunctionTemperature)是电子设备中半导体的实际工作温度)。
步骤S300,根据所述热流密度和所述结温,确定所述散热装置的结构、确定所述散热装置是否需要散热介质以及确认所述散热装置是否添加辅助散热组件。
根据本申请提供的散热装置的设计方法,通过芯片的功耗计算获得的芯片的热流密度和芯片结温,精准地确定了使得芯片正常运行,散热装置需要达到的散热能力,根据本申请提供的散热装置的设计方法设计获得的散热装置能够使得芯片处于正常工作温度下进行工作,有效地避免了芯片超温,芯片运算速度降低,甚至烧坏芯片的现象发生。
优选地,步骤S300中,确认散热装置的结构,如图2所示,散热装置可以包括蒸发器100、冷凝器200、翅片400以及管路,蒸发器100和冷凝器200两者相对设置,管路贯穿翅片400,蒸发器100和冷凝器200两者经由管路连通,通过上述散热装置的结构,有效地将热量扩散的过程从二维(二维指,热量通过芯片的上表面扩散)扩展到三维(三维指芯片上的热量传递到翅片400,还可以传递到不同高度的管路),有效地提高了热量的扩散效率。
在实施例中,本申请提供的散热装置的设计方法,还可以包括:步骤S410,设计蒸发器100、冷凝器200和翅片400三者的结构,并设计管路贯穿翅片400的位置。
具体地,设计蒸发器100的结构可以包括蒸发器100的壁厚、蒸发腔的形状、蒸发器100内是否需要设计第一立柱120。若需要设置第一立柱120,这需要设计该第一立柱120的尺寸、第一立柱120的形状、第一立柱120的数量以及第一立柱120的设置位置等。
相似地,设计冷凝器200的结构可以包括冷凝器200的壁厚、蒸发腔的形状、冷凝器200内是否需要设计第二立柱220。若需要设置第二立柱220,这需要设计该第二立柱220的尺寸、第二立柱220的形状、第二立柱220的数量以及第二立柱220的设置位置等。
此外,设计管路贯穿翅片400的位置可以包括设计管路贯穿翅片400的数量,管路贯穿翅片400的位置等。
优选地,本申请提供的散热装置的设计方法,还可以包括:步骤S420,根据所述热流密度和所述结温,确认需要所述散热介质,依据所述结温以及所述散热装置的使用环境选择适合的散热介质。
优选地,本申请提供的散热装置的设计方法,还可以包括:步骤S430,根据所述热流密度和所述结温,确认需要添加所述辅助散热组件,确认所述辅助散热组件的结构、数量以及位置,依据所述辅助散热组件的辅助散热能力,调整所述均热部的结构,使所述均热部与所述辅助散热组件两者相适配。
以辅助散热组件形成为风扇组600为例,确认所述辅助散热组件可以形成为依据散热装置的环境噪音要求和所述辅助散热组件需要达到的辅助散热能力,筛选符合辅助散热能力的风量和符合环境噪音要求的风扇。并可以依据风扇组600的风量和设置位置,调整均热部的结构(例如,下述均热部形成为翅片400,可以依据风扇组600的风量和设置位置调整翅片400间距和翅片400的形状)。
优选地,本申请提供的散热装置的设计方法,还可以包括:步骤S500,仿真模拟实验,依据所述散热装置的结构、所述散热介质、所述辅助散热组件以及所述热流密度,对所述散热装置进行计算模拟,确认所述散热装置是否能够使所述芯片达到所述结温。可选地,所述仿真模拟实验可以通过ICEPAK和/或FLOTHERM仿真模拟软件实现。
可选地,若所述散热装置能够使所述芯片达到所述结温,设计完成。
可选地,若散热装置不能使所述芯片达到所述结温,调整所述散热装置的结构、所述散热介质、所述辅助散热组件三者中的至少一者,直到所述散热组件能够使所述芯片达到所述结温,设计完成。
具体地,调整所述散热装置的结构可以包括,增大上述蒸发器100和/或冷凝器200的容积、增加翅片400的数量和/或面积、增加管路的数量等;调整所述散热介质可以包括更换导热率更高的散热介质;辅助散热组件可以形成为风扇组600,调整所述辅助散热组件可以包括增加风扇组600的数量和/或增加每一组风扇组600的级数(风扇组600形成为同轴重叠设置的多个风扇,风扇组600的级数指一组风扇组600同轴重叠设置的风扇的数量)和/或更换风扇的型号,将风扇更换为更大风量型号的风扇等。
参见图2至图6所示,本申请的实施例的第二方面提供了一种散热装置,所述散热装置通过上述散热装置的设计方法设计的,因而,具有该散热装置的设计方法的全部有益技术效果,在此,不再赘述。
以下将以满足芯片功耗≥800W,热流密度≥150W/cm2,芯片结温≤100℃的芯片或PCB板的散热需求的散热装置为例进行描述。
优选地,如图2所示,散热装置可以包括蒸发器100、冷凝器200、均热部以及管路部300。蒸发器100形成有蒸发腔,用于容纳散热介质。冷凝器200形成有冷凝腔,在延伸方向上,冷凝器200与蒸发器100两者相对设置。均热部设置于蒸发器100和冷凝器200之间。管路部300贯穿均热部,蒸发腔和冷凝腔两者经由管路部300连通,有效地将热量扩散的过程从二维(二维指,热量通过芯片的上表面扩散)扩展到三维(三维指芯片上的热量传递到均热部,还可以传递到不同高度的管路),有效地提高了热量的扩散效率。
优选地,所述散热介质可以形成为制冷剂。可选地,所述制冷剂可以是丙酮、氨等。优选地,所述制冷剂形成为1.1.1.2-四氟乙烷(又称R134a),1.1.1.2-四氟乙烷无毒保证了散热装置的安全性,1.1.1.2-四氟乙烷临界温度为101.06℃接近芯片结温,一旦芯片超过结温则会导致散热介质汽化吸收热量,以保证散热装置可以使得芯片持续维持在结温温度。
优选地,所述蒸发器100可以包括毛细部分,毛细部分设置于蒸发腔内,通过毛细部分对散热介质的吸纳作用,为散热介质提供循环所需的动力,并且毛细部分增加散热介质与蒸发腔两者的接触面积,提高散热装置的散热效率。
可选地,所述毛细部分可以形成为金属粉末和/或金属网(金属粉末可以形成为不锈钢粉末、钛金属粉末、铝金属粉末等,金属网可以形成为不锈钢网、钛金属网、铝金属网等)经过高温烧结形成的结构。所述毛细部分形成有毛细孔。优选地,所述毛细孔的孔径为50~200微米,所述毛细部分的孔隙率(孔隙率,是指块状材料中孔隙体积与材料在自然状态下总体积的百分比)为30%~70%。优选地,毛细部分的孔隙率为60%。上述若散热装置不能使所述芯片达到所述结温,调整所述散热装置的结构还可以包括调整毛细部分的孔隙率。
优选地,参见图4示出了申请实施例提供的散热装置的蒸发器100的爆炸结构示意图。蒸发器100还可以包括第一底壁110。第一底壁110的第一侧与芯片贴合,若芯片设置于PCB板,则第一底壁110与所述PCB板贴合,第一底壁110的第二侧形成为围设所述蒸发腔的部分。
优选地,如图4所示,蒸发器100还可以包括沿所述延伸方向延伸的第一立柱120,第一立柱120的数量为第一预定数量,第一预定数量的第一立柱120均匀分布于所述第二侧部,如此拓展了第一底壁110与蒸发腔内的散热介质两者之间的接触面积,增加蒸发器100的散热效率的同时,有效增加了第一底壁110的强度,降低第一底壁110发生变形的几率,以保证底壁的第一侧部可以更好的与芯片贴合,进一步地提高散热效率。
可选地,第一底壁110的厚度为3mm,第一立柱120形成为第一长方体,该第一长方体的长为5mm、宽为2mm、高为2.2mm。第一预定数量的第一立柱120呈矩阵分布,该矩阵的同一列上的任意两个相邻的立柱之间的距离为16.2mm。所述第一底壁110与下述第一盖板130两者之间的距离为12mm。
所述第一盖板130盖设于所述蒸发腔,使所述蒸发腔形成为一封闭的腔体,所述第一盖板130形成用贯穿该第一盖板130的第一管槽140,用于使得蒸发腔与下述管路连通。
优选地,所述蒸发器100还可以包括扩热部500,所述扩热部500设置于所述第一侧部,第一底壁110经由该扩热部500与所述芯片贴合,如此,通过扩热部500的设置,将芯片产生的局部热量进行均匀扩散,以增大发热源与蒸发器100两者的接触面积,提高散热装置的热交换率。优选地,扩热部500可以形成为铜板,为了便于示出扩热部500的设置位置,图1和图2示出的散热装置是将本申请提供的散热装置旋转180°获得的,在实际应用中,蒸发器100可以处于冷凝器200的下部,以便于利用蒸发升腾作用实现散热介质在散热装置内部的自发运动。
在实施例中,参见图5示出了申请实施例提供的散热装置的冷凝器200的爆炸结构示意图。相似地,冷凝器200可以包括第二底壁210、第二立柱220以及第二盖板230。第二底壁210、第二立柱220以及第二盖板230三者的结构和三者的位置关系,与上述蒸发器100相类似,不再赘述。需要说明的是第二立柱220的设置的目的为了增加散热介质与第二底壁210的接触面积,提高热交换效率,便于气态的散热介质凝结液化。另外,为了便于下述管路与冷凝腔的连通,第二底壁210形成有贯穿该第二底壁210的第二管槽240。
可选地,第二立柱220形成为第二长方体,该第二长方体的长为10mm、宽为1.4mm、高为1mm。第二立柱220的数量为第二预定数量,第二预定数量的第二立柱220呈矩阵排列,该矩阵的同一列的任意两个相邻的立柱之间的距离为2mm。所述第二底壁210与下述第二盖板230两者之间的距离为5mm。第二管槽240的横截面形成为长方形,该长方形的尺寸可以为5mm×20mm。
在实施例中,如图1和图2所示,散热装置还包括均热部。优选地,均热部可以形成为翅片400,该翅片400形成为导热板,翅片400的数量为第三预定数量,第三预定数量的翅片400沿延伸方向重叠设置,任意相邻两个翅片400之间的距离均等于第一预定距离,如此通过翅片400的设置进一步提高了散热装置与空气的接触面积,提高散热装置的散热效率。
优选地,该第一预定距离等于2mm,所述导热板的厚度可以为0.2mm,所述导热板可以形成为铝板、石墨板等,如此设置翅片400厚度和翅片400间隙,可以有效保证翅片400之间的通风量,下述风扇组600相配合进一步提高散热装置的热交换效率。
在实施例中,优选地,如图2和图6所示(图2中为了示出翅片400结构将风扇的叶片结构省略,图6中通过圆片结构代表风扇),散热装置还包括辅助散热组件,该辅助散热组件形成为风扇组600,在垂直于所述延伸方向上,风扇组600设置于所述翅片400的一侧,驱动所述翅片400周围的空气运动。
优选地,如图6所示,风扇组600形成为同轴重叠设置的多个风扇,风扇组600的级数指一组风扇组600同轴重叠设置的风扇的数量,图6示出了两组两级风扇组600的布置位置。
优选地,所述风扇形成为轴流风扇,在垂直于所述延伸方向上,所述风扇与所述翅片400之间可以形成有第二预定距离,该第二预定距离为所述轴流风扇的轴径的1~2倍,如此保证了风扇具有足够的工作空间,保证风扇的风量,同时防止风扇与翅片400两者之间发生相互干涉。
可选地,所述风扇为吸风风扇(即风扇驱动翅片400周围的空气向风扇的背离翅片400的一侧运动),如此避免了在风扇辅助散热的过程中,有灰尘或者杂物被风流带动流入散热装置。
在以上描述的特征的基础上,以图2至图6示出的散热装置的设计方法为例进行描述,以下将具体描述散热装置的工作原理。
发热源(例如芯片)经由扩热部500将发热源的热量扩散,热量传递至蒸发部,蒸发部内的毛细部分吸纳散热介质,散热介质的温度达到临界温度时,汽化吸热,汽化的散热介质沿着管路向上运动,散热介质携带的热量一部分经由被管路贯穿的翅片400扩散至翅片400周围的空气中,该空气在风扇的驱动作用向风扇背离翅片400的一侧运动,该部分的热量被空气带走扩散。散热介质携带的热量另一部分热量,随散热介质流入冷凝器200中,散热介质遇到温度低于散热介质的冷凝器200液化放热,被液化的散热介质受重力作用再次经由管路流回蒸发器100,完成一次散热周期。
参见图7所示,本申请的实施例的第三方面提供了一种散热装置的制造方法,用于制造上述散热装置,其包括以下步骤:
步骤S010制作所述毛细部分,将金属粉末和/或金属网设置于所述蒸发腔内,将所述蒸发部在第一预定温度下进行烧结,使所述金属粉末和/或金属网形成所述毛细部分,使得蒸发腔与所述毛细部分烧结成一体。
优选地,所述第一预定温度大于或者等于160℃,如此,烧结形成的蒸发器100热阻小,毛细部分与蒸发腔两者结合力强。
步骤S020组装焊接,将所述蒸发部、所述管路部300、所述均热部以及冷凝部四者进行组装焊接。
优选地,蒸发部的组装焊接和冷凝部的组装焊接均通过连续钎焊工艺实现的。需要说明的是,焊接工艺并不局限于连续钎焊焊接工艺,只要使得焊接形成的蒸发腔和冷凝腔两者的均可以承受压强达到10-9Pa,使得蒸发腔和冷凝腔两者的缓解漏率均小于1×10- 9Pa·m3/s焊接工艺还可以是电子束焊、扩散焊接、氩弧焊等。
优选地,管路部300包括多个管路,所述多个所述管路经由火焰焊接工艺实现连接,相较于其他的焊接工艺,火焰焊接的能量密度较大,可以降低管路焊接的难受。
可选地,所述散热装置还包括充液管,所述充液管与所述管路部300连通。在步骤S020组装焊接步骤之后,还可以包括步骤S021,安装充液管,将所述充液管经由火焰焊接与所述管路部300连通。
步骤S030充装置换,向所述管路部300内部注满所述散热介质。
优选地,所述充装置换步骤中,所述散热装置处于真空度为10-4Pa的环境下进行充装,如此避免散热管路内进入空气,同时保证了散热介质充装的精度。可选地,散热介质的充装精度为±0.1g。
优选地,所述充装置换步骤还包括,将注入所述管路部300的所述散热介质进行多次置换,多次置换散热介质,可以在置换过程中将散热装置内部的气体、杂质排出,保证管路内部散热介质的纯度。
步骤S040耐温检测,将所述散热装置置于具有第二预定温度的环境内工作预定时间,检测所述散热装置是否能够处于稳定工作状态。
优选地,所述第二预定温度大于或者等于所述结温,优选地,所述第二预定温度等于所述结温至所述结温+15℃。
步骤S050封装处理,对所管路部300进行密封。
优选地,对上述充液管进行焊接密封。
步骤S060二次耐温,将密封后的所述散热装置再次进行步骤S040步骤所述耐温检测。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明,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,或者对其中部分或者全部技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申请各实施例技术方案的范围。

Claims (15)

1.一种散热装置的设计方法,所述散热装置用于对发热件散热,其特征在于,所述散热装置的设计方法的步骤包括:
根据所述发热件的数量、所述发热件的功耗以及所述发热件的设置位置,计算所述发热件的热流密度;
确定所述发热件处于正常工作状态下,所述发热件的结温;
根据所述热流密度和所述结温,确定所述散热装置的结构、确定所述散热装置是否需要散热介质以及确认所述散热装置是否添加辅助散热组件。
2.根据权利要求1所述的散热装置的设计方法,其特征在于,
选择所述散热装置包括蒸发部、冷凝部、均热部以及管路部,所述蒸发部和所述冷凝部两者相对设置,所述管路部贯穿所述均热部,所述蒸发部和所述冷凝部两者经由所述管路部连通。
3.根据权利要求2所述的散热装置的设计方法,其特征在于,设计所述蒸发部、所述冷凝部和所述均热部三者的结构,并设计所述管路部贯穿所述均热部的位置。
4.根据权利要求1所述的散热装置的设计方法,其特征在于,根据所述热流密度和所述结温,确认需要所述散热介质,依据所述结温以及所述散热装置的使用环境选择适合的散热介质。
5.根据权利要求2所述的散热装置的设计方法,其特征在于,根据所述热流密度和所述结温,确认需要添加所述辅助散热组件,确认所述辅助散热组件的结构、数量以及位置,依据所述辅助散热组件的辅助散热能力调整所述均热部的结构,使所述均热部与所述辅助散热组件两者相适配。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的散热装置的设计方法,其特征在于,
所述散热装置的设计方法还包括仿真模拟实验,依据所述散热装置的结构、所述散热介质、所述辅助散热组件以及所述热流密度,对所述散热装置进行计算模拟,确认所述散热装置是否能够使所述发热件达到所述结温,
其中,如果所述散热装置能够使所述发热件达到所述结温,则完成设计;如果所述散热装置不能使所述发热件达到所述结温,则调整所述散热装置的结构、所述散热介质、所述辅助散热组件三者中的至少一者,直到所述散热组件能够使所述发热件达到所述结温,以完成设计。
7.一种散热装置,其特征在于,所述散热装置通过权利要求1至6中任一项所述的散热装置的设计方法设计的。
8.根据权利要求7所述的散热装置,其特征在于,所述散热装置包括:
蒸发部,形成有蒸发腔,用于容纳所述散热介质;
冷凝部,形成有冷凝腔,在延伸方向上,所述冷凝部与所述蒸发部两者相对设置;
均热部,设置于所述蒸发部和所述冷凝部之间;
管路部,贯穿所述均热部,所述蒸发腔和所述冷凝腔两者经由所述管路部连通。
9.根据权利要求8所述的散热装置,其特征在于,所述蒸发部还包括:
毛细部分,所述毛细部分设置于所述蒸发腔内,毛细部分用于提供所述散热介质循环的动力;
侧壁,所述侧壁的第一侧部与所述发热件贴合,所述侧壁的第二侧部为用于围设所述蒸发腔的部分;
立柱,所述立柱沿所述延伸方向延伸,所述立柱的数量为第一预定数量,所述第一预定数量的所述立柱均匀分布于所述第二侧部。
10.根据权利要求9所述的散热装置,其特征在于,
所述毛细部分形成有毛细孔,所述毛细孔的孔径为50~200微米,所述毛细部分的孔隙度为30%~70%;
所述蒸发部还包括扩热部,所述扩热部设置于所述第一侧部,所述侧壁经由所述扩热部与所述发热件贴合。
11.根据权利要求8所述的散热装置,其特征在于,
所述均热部的数量为第二预定数量,所述第二预定数量的所述均热部沿所述延伸方向重叠设置,任意相邻两个所述均热部之间的距离均等于预定距离,所述预定距离等于2毫米;
所述散热介质形成为制冷剂。
12.根据权利要求8所述的散热装置,其特征在于,所述辅助散热组件包括风扇部,在垂直于所述延伸方向上,所述风扇部设置于所述均热部的一侧,驱动所述均热部周围的空气运动。
13.一种散热装置的制造方法,其特征在于,所述散热装置用于发热件的散热,使得所述发热件处于结温要求的温度环境下工作,所述散热装置包括蒸发部、冷凝部、均热部、管路部以及风扇部,所述蒸发部形成有蒸发腔,所述冷凝部形成有冷凝腔,所述蒸发腔和所述冷凝腔两者经由所述管路部连通,用于容纳散热介质,所述蒸发部包括毛细部分;
其包括以下步骤:
制作所述毛细部分,将金属粉末和/或金属网设置于所述蒸发腔内,将所述蒸发部在第一预定温度下进行烧结,使所述金属粉末和/或金属网形成所述毛细部分;
组装焊接,将所述蒸发部、所述管路部、所述均热部以及冷凝部四者进行组装焊接;
充装置换,向所述管路部内部注满所述散热介质。
14.根据权利要求13所述的散热装置的制造方法,其特征在于,还包括:
耐温检测,将所述散热装置置于具有第二预定温度的环境内工作预定时间,检测所述散热装置是否能够处于稳定工作状态;
封装处理,对所管路部进行密封;二次耐温,将密封后的所述散热装置再次进行所述耐温检测;
所述第一预定温度大于或者等于160℃;
所述管路部包括多个管路,所述多个所述管路经由火焰焊接工艺实现连接;
所述充装置换步骤中,所述散热装置处于真空度为10-4Pa的环境下进行充装;
所述第二预定温度为大于或者等于所述结温。
15.根据权利要求14所述的散热装置的制造方法,其特征在于,
所述充装置换步骤还包括,将注入所述管路部的所述散热介质进行多次置换;
所述第二预定温度为所述结温至所述结温+15℃。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023245360A1 (zh) * 2022-06-20 2023-12-28 北京小米移动软件有限公司 散热部件及其制造方法、中框部件、壳体部件及终端设备

Citations (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU616518A1 (ru) * 1974-01-04 1978-07-25 Kornilovskij Evgenij M Радиатор
SU826070A1 (ru) * 1979-08-31 1981-04-30 Предприятие П/Я А-1813 Объемный насос с тепловым приводом
US5294831A (en) * 1991-12-16 1994-03-15 At&T Bell Laboratories Circuit pack layout with improved dissipation of heat produced by high power electronic components
US20020080584A1 (en) * 2000-12-22 2002-06-27 Intel Corporation. Integrated vapor chamber heat sink and spreader and an embedded direct heat pipe attachment
JP2008008573A (ja) * 2006-06-30 2008-01-17 Japan Aerospace Exploration Agency ループヒートパイプの設計方法
CN101221588A (zh) * 2007-01-09 2008-07-16 上海杰得微电子有限公司 一种pcb设计中的散热设计方法
CN101478868A (zh) * 2009-01-23 2009-07-08 北京奇宏科技研发中心有限公司 散热装置及其制作方法
CN103629963A (zh) * 2013-12-16 2014-03-12 华北电力大学 多尺度毛细芯平板环路热管式散热装置
CN106304768A (zh) * 2015-06-02 2017-01-04 中兴通讯股份有限公司 插箱及其插卡
CN106455454A (zh) * 2016-12-02 2017-02-22 中国船舶重工集团公司第七二四研究所 一种基于毛细与小通道复合结构的冷板
CN208655616U (zh) * 2018-08-10 2019-03-26 南华大学 一种相变芯片散热器
CN109782827A (zh) * 2019-02-14 2019-05-21 西安易朴通讯技术有限公司 散热控制方法及设备、电子设备及计算机可读存储介质
CN110887863A (zh) * 2018-09-10 2020-03-17 湖南中车时代电动汽车股份有限公司 功率器件应用条件下的导热材料性能分析系统及方法
CN111928685A (zh) * 2020-08-19 2020-11-13 三一重机有限公司 散热器散热性能优化方法、散热器及工程机械
CN212231981U (zh) * 2020-06-22 2020-12-25 深圳市鸿富诚屏蔽材料有限公司 3d相变超导散热器
CN113361228A (zh) * 2021-06-29 2021-09-07 东风汽车集团股份有限公司 汽车车机散热系统的仿真方法、计算机设备及存储介质
CN114007379A (zh) * 2021-10-20 2022-02-01 南宁八菱科技股份有限公司 一种相变散热器结构
KR20220015611A (ko) * 2020-07-31 2022-02-08 주식회사 케이엠더블유 냉매를 이용한 방열기 및 그 제조 방법

Patent Citations (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU616518A1 (ru) * 1974-01-04 1978-07-25 Kornilovskij Evgenij M Радиатор
SU826070A1 (ru) * 1979-08-31 1981-04-30 Предприятие П/Я А-1813 Объемный насос с тепловым приводом
US5294831A (en) * 1991-12-16 1994-03-15 At&T Bell Laboratories Circuit pack layout with improved dissipation of heat produced by high power electronic components
US20020080584A1 (en) * 2000-12-22 2002-06-27 Intel Corporation. Integrated vapor chamber heat sink and spreader and an embedded direct heat pipe attachment
JP2008008573A (ja) * 2006-06-30 2008-01-17 Japan Aerospace Exploration Agency ループヒートパイプの設計方法
CN101221588A (zh) * 2007-01-09 2008-07-16 上海杰得微电子有限公司 一种pcb设计中的散热设计方法
CN101478868A (zh) * 2009-01-23 2009-07-08 北京奇宏科技研发中心有限公司 散热装置及其制作方法
CN103629963A (zh) * 2013-12-16 2014-03-12 华北电力大学 多尺度毛细芯平板环路热管式散热装置
CN106304768A (zh) * 2015-06-02 2017-01-04 中兴通讯股份有限公司 插箱及其插卡
CN106455454A (zh) * 2016-12-02 2017-02-22 中国船舶重工集团公司第七二四研究所 一种基于毛细与小通道复合结构的冷板
CN208655616U (zh) * 2018-08-10 2019-03-26 南华大学 一种相变芯片散热器
CN110887863A (zh) * 2018-09-10 2020-03-17 湖南中车时代电动汽车股份有限公司 功率器件应用条件下的导热材料性能分析系统及方法
CN109782827A (zh) * 2019-02-14 2019-05-21 西安易朴通讯技术有限公司 散热控制方法及设备、电子设备及计算机可读存储介质
CN212231981U (zh) * 2020-06-22 2020-12-25 深圳市鸿富诚屏蔽材料有限公司 3d相变超导散热器
KR20220015611A (ko) * 2020-07-31 2022-02-08 주식회사 케이엠더블유 냉매를 이용한 방열기 및 그 제조 방법
CN111928685A (zh) * 2020-08-19 2020-11-13 三一重机有限公司 散热器散热性能优化方法、散热器及工程机械
CN113361228A (zh) * 2021-06-29 2021-09-07 东风汽车集团股份有限公司 汽车车机散热系统的仿真方法、计算机设备及存储介质
CN114007379A (zh) * 2021-10-20 2022-02-01 南宁八菱科技股份有限公司 一种相变散热器结构

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张年华;: "电力电子器件的散热分析与方案设计", 电子元器件应用, no. 11 *
彭海军;胡家霖;陶光勇;: "便携式小型化信号处理机箱散热设计", 电子机械工程, no. 03 *
袁柳林;刘胜;陈明祥;罗小兵;: "基于微通道致冷的大功率LED阵列封装热分析", 半导体光电, no. 06 *
诸凯;李媛媛;陆佩强;: "用于高热流密度器件冷却的热管散热器实验研究", 低温与超导, no. 01 *
赵亮;田沣;杨龙;: "均热板散热性能实验研究", 机械工程师, no. 02 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023245360A1 (zh) * 2022-06-20 2023-12-28 北京小米移动软件有限公司 散热部件及其制造方法、中框部件、壳体部件及终端设备

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