CN115295512A - 一种高导热结构 - Google Patents
一种高导热结构 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115295512A CN115295512A CN202210801768.3A CN202210801768A CN115295512A CN 115295512 A CN115295512 A CN 115295512A CN 202210801768 A CN202210801768 A CN 202210801768A CN 115295512 A CN115295512 A CN 115295512A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- plate
- heat
- working medium
- heat source
- liquid
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 92
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims abstract description 39
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 claims abstract description 33
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims abstract description 30
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims abstract description 30
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims abstract description 16
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims abstract description 16
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 27
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 24
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 24
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 24
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 11
- 238000005219 brazing Methods 0.000 claims description 9
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 7
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 claims description 6
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 6
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 5
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 abstract description 11
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 abstract description 3
- 238000000638 solvent extraction Methods 0.000 abstract description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 abstract 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 230000008859 change Effects 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 4
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 4
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 3
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 3
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 3
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N ferrosoferric oxide Chemical compound O=[Fe]O[Fe]O[Fe]=O SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 238000002309 gasification Methods 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 239000013585 weight reducing agent Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
- H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
- H01L23/367—Cooling facilitated by shape of device
- H01L23/3672—Foil-like cooling fins or heat sinks
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
- H01L23/40—Mountings or securing means for detachable cooling or heating arrangements ; fixed by friction, plugs or springs
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
- H01L23/46—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids
- H01L23/467—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids by flowing gases, e.g. air
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
- H01L23/46—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids
- H01L23/473—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids by flowing liquids
Abstract
本发明提供一种高导热结构，结构包括密封腔和传热工质，所述密封腔包括冷凝区、蒸发区；所述冷凝区包括第一蒸汽流道、冷凝翅片、液体流道；所述蒸发区包括热源结合块、液体存储区、毛细结构。本发明通过设置液体存储区，为工质在密封腔中的循环提供缓冲，避免液体工质在液体流道过多滞留造成循环堵塞，以应对高功率器件的散热需求；同时利用液体存储区与毛细结构的配合，使毛细结构上的液体工质补充迅速，防止液体工质蒸发过快导致局部毛细结构干涸，以保证工质循环通畅，提高结构的散热可靠性；另外配合冷凝区中冷凝翅片的分区设置，避免大量蒸汽工质聚集造成局部温度过高，提高结构的散热效率和使用寿命。
Description
技术领域
本发明属于导热技术领域，特别是涉及一种高导热结构。
背景技术
随着电力电子技术的快速发展，模块化、集成化、轻量化、低成本化和高可靠性的要求越来越高，因此在太阳能逆变器、不间断电源(UPS)、充电桩、功率变换器(PCS)、有源电力滤波器(APF)、静态无功补偿器(SVG)、变频器等电力设备上普遍采用MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)、Diode(二极管)、IGBT(绝缘栅双极型晶体管)等功率器件。由于这些功率元器件的集成度越来越高，功率密度也越来越大，在工作时自身产生的热量也越来越大，热流密度越来越高，若不能及时快速将功率器件产生的热导出并散除，会导致功率器件中的芯片温度升高，轻则造成效能降低，缩短使用寿命，重则会导致功率器件的失效和芯片的烧毁炸管。因此解决高热流密度器件的散热问题一直是困扰大功率器件封装厂商和使用厂商的核心问题之一。
目前散热装置按冷却技术主要分为三类：空气对流换热、液体冷却换热和相变循环系统。
其中空气对流换热散热器最常见的风冷散热对环境依赖较高，占用空间大，装置难以实现良好的密封性，且散热效率低，超频时散热性能会大受影响。
液体冷却换热散热器可以解决大功耗设备散热问题，但液冷成本大大增加。
相变散热是一种高效的散热方式，利用相变换热介质在一定温度下沸腾气化吸热，然后气化的气体在其他位置冷凝液化放热，从而实现了热量的传递，其传热效果好、应用广泛
相变散热器主要包括热管和均温板散热器两种。由于热管本身为管状，与热源直接接触面积不大，且主要利用重力使热量从热源处传递给相变组件(热管)，因此散热性能受到严重限制，还会导致基座的局部高温。
现有的主流散热器通过内部工作流体借由液态时毛细结构的流动与蒸发时的潜热迅速带走热量，避免热量集中在热源上。然而当热源温度过高时大量工质被蒸发后冷凝，容易产生液态工质滞留的情况，导致工质在热源位置无法流畅通过；另外热源传导热量过大时，高速流动的工质蒸汽会迅速消耗液体流道的工质液滴，容易造成保持循环的毛细结构部分干涸，使工质循环被阻断；同时大量蒸汽工质的聚集会导致散热器局部温度过高，以上问题均会降低散热器散热效率和装置可靠性，影响散热器工作性能。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种高导热结构，用于解决现有技术中散热循环需求过快时导热结构工质循环不畅引起的散热效率低和局部温度高导致的散热可靠性差的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种高导热结构和传热工质，所述结构包括：密封腔，所述密封腔包括冷凝区、蒸发区；
所述冷凝区包括第一蒸汽流道、冷凝翅片、液体流道；
所述第一蒸汽流道为蒸汽工质从所述蒸发区蒸发后流通的区域，位于所述密封腔内的上部；
所述冷凝翅片为蒸汽工质释放热量冷凝成液体的区域，位于所述第一蒸汽流道下方；
所述液体流道为蒸汽工质在所述冷凝翅片冷凝后以液体状态向所述蒸发区运动的通道，位于所述冷凝翅片的下方；
所述蒸发区包括热源结合块、液体存储区、毛细结构；
所述热源结合块包括基板和热源结合板，所述基板位于靠近所述蒸发区的所述密封腔内侧面，所述基板与所述热源结合板面接，所述热源结合板与所述密封腔外侧面的热源接触；
所述液体存储区用于进入循环换热过程前暂时存储液体工质，与所述液体流道、所述毛细结构相连通，共同形成液体工质流通路径；
所述毛细结构用于将液体工质从所述液体存储区移动到所述密封腔内靠近所述热源结合块的位置进行蒸发，以维持循环换热过程；所述毛细结构位于所述热源结合块在密封腔的内侧面；所述传热工质充注在所述的密封腔体内。
可选地，所述基板与所述热源结合板通过扩散焊工艺、搅拌摩擦焊工艺、钎焊焊接工艺、压合与导热胶粘结结合工艺、压合与搅拌摩擦焊结合工艺或压合与钎焊焊接结合工艺中的一种固定在一起。
可选地，所述密封腔包括第一板材、第二板材，所述第一板材与所述第二板材平行设置所述第一板材与所述第二板材均垂直于所述热源结合板板面；所述第一板材和第二板材的表面设有第一复合焊料层，使所述密封腔构成一个密闭腔室。
可选地，所述密封腔表面设置多个散热鳍片，所述散热鳍片沿平行于所述基板板面且垂直于所述第一板材和所述第二板材的方向延伸；
所述散热鳍片包括多个第一凸起结构和多个第二凸起结构，每个所述第二凸起结构的凸起方向与每个所述第一凸起结构的凸起方向相反，且每个所述第一凸起结构与每个所述第二凸起结构分别沿所述第一板材和第二板材上垂直于所述基板板面的方向间隔排布。
可选地，所述高导热结构还包括第二复合焊料层，所述第二复合焊料层位于所述密封腔和所述散热鳍片之间，将所述密封腔和所述散热鳍片焊接固定在一起。
可选地，所述高导热结构包括多个密封腔，所述热源结合板远离热源的一侧表面设有沟槽，所述沟槽和所述密封腔数量相同，所述沟槽平行间隔排布于所述基板表面；所述密封腔平行插设于所述沟槽内，所述密封腔通过其所述基板与所述沟槽固定连接。
可选地，所述密封腔通过激光焊接、氩弧焊接、导热胶粘结、钎焊焊接中任意一种或任意一种以上组合的方式与所述基板固定连接。
可选地，所述冷凝翅片包括第一区域和第二区域，以分区降低热量集中度；所述第一区域位于所述第一气体蒸汽流道下方，所述第二区域位于所述第一区域下方，所述第二区域和所述第一区域之间形成第二气体蒸汽流道。
可选地，所述毛细结构从靠近所述液体储存区的部分到靠近所述热源结合块的部分，其毛细孔径尺寸按预设递减数列缩小。
可选地，所述液体存储区呈棱柱体，所述液体存储区沿平行于所述热源结合板方向的长度长于所述液体存储区另外两个维度方向的长度，呈细高形；所述液体存储区与所述毛细结构接触的一侧与所述毛细结构贴合在同一平面上，以保证所述工质循环顺畅。
如上所述，本发明的高导热结构，具有以下有益效果：
本发明通过设置液体存储区，为工质在密封腔中的循环提供缓冲，避免液体工质在液体流道过多滞留造成循环堵塞，以应对高功率器件的散热需求；
本发明利用液体存储区与毛细结构的配合，使毛细结构上的液体工质补充迅速，防止液体工质蒸发过快导致局部毛细结构干涸，以保证工质循环通畅，提高结构的散热可靠性；
本发明配合冷凝区中冷凝翅片的分区设置，避免大量蒸汽工质聚集造成局部温度过高，提高结构的散热效率和使用寿命。
附图说明
图1显示为本发明一实施例中密封腔的正视剖面示意图。
图2显示为本发明一实施例中高导热结构的右侧剖视图示意图。
图3显示为本发明一实施例中高导热结构的俯视图示意图。
图4显示为本发明一实施例中高导热结构的正视图示意图。
图5显示为本发明一实施例中热源结合块的左视图示意图。
图6显示为本发明一实施例中高导热结构的立体示意图。
图7显示为本发明一实施例中高导热结构的爆炸图示意图。
图8显示为本发明一实施例中密封腔的工质循环示意图。
图9显示为本发明一实施例中密封腔的毛细结构位置示意图。
图10显示为本发明一实施例中密封腔的毛细结构放大示意图。
元件标号说明
100 密封腔
101 第一复合焊料层
102 第一板材
103 第二板材
110 散热鳍片
111 第一凸起结构
112 第二凸起结构
201 第一蒸汽流道
202 第二蒸汽流道
210 冷凝翅片
212 第一区域
213 第二区域
220 液体流道
300 热源结合块
301 热源结合板
302 基板
311 液体存储区
312 毛细结构
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
如在详述本发明实施例时，为便于说明，表示装置结构的示意图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
为了方便描述，此处可能使用诸如“之下”、“下方”、“低于”、“下面”、“上方”、“上”等的空间关系词语来描述附图中所示的一个元件或特征与其他元件或特征的关系。将理解到，这些空间关系词语意图包含使用中或操作中的器件的、除了附图中描绘的方向之外的其他方向。
在本申请的上下文中，所描述的第一特征在第二特征“之上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。
需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
如图1所示，并参见图2-图10，本发明提供一种高导热结构，结构包括：密封腔100和传热工质，密封腔100包括冷凝区、蒸发区；冷凝区包括第一蒸汽流道201、冷凝翅片210、液体流道220；第一蒸汽流道201为蒸汽工质从蒸发区蒸发后流通的区域，位于密封腔100内的上部；冷凝翅片210为蒸汽工质释放热量冷凝成液体的区域，位于第一蒸汽流道201下方；液体流道220为蒸汽工质在冷凝翅片210冷凝后以液体状态向蒸发区运动的通道，位于冷凝翅片210的下方；蒸发区包括热源结合块300、液体存储区311、毛细结构312；热源结合块300包括基板302和热源结合板301，基板302位于靠近蒸发区的密封腔100内侧面，基板302与热源结合板301面接，热源结合板301与密封腔100外侧面的热源接触；液体存储区311用于进入循环换热过程前暂时存储液体工质，位于蒸发区的下方，与液体流道220、毛细结构312相连通，共同形成液体工质流通路径；毛细结构312用于将液体工质从液体存储区311移动到密封腔100内靠近热源结合块300的位置进行蒸发，以维持循环换热过程；毛细结构312位于热源结合块300在密封腔100的内侧面；所述传热工质充注在所述的密封腔体内。
本发明在现有的导热结构基础上增加设置液体存储区311，当传导热量较大时，液体工质暂存在液体存储区311，避免快速冷凝的大量液体工质滞留在毛细结构312附近。滞留液体重力超过毛细结构312的最大毛细力后，毛细结构312将无法使液体工质向上运动到热源结合块300，导热循环可能被中断。另外当散热需求过大时，毛细结构312上的工质大量蒸发，或当导热器处于待机状态散热需求过小时，毛细结构312上的工质补充不足，都可能导致毛细结构312干涸，影响导热器工作性能的稳定性。液体存储区311的设置解决了上述问题，提高导热器的可靠性。
在另一示例中，热源结合板301位于密封腔100底部，基板302呈“L”形。可选地，基板302形状可以根据实际散热装置的应用空间进行设置，结构的其他部分可以对应地进行空间调整，以增大与热源的接触面积，适应实际产品结构，提高散热效率和空间利用率。
具体地，基板302材料为铜、铜合金、铝及铝合金中的一种，以保证传热效率。
可选地，工质为氟化液工质，以提高传热循环效率。
在一可选示例中，在高导热结构设置盖板和底板，避免积尘或其他外界因素影响高导热结构工作稳定性，延长使用寿命。
作为示例，基板302与热源结合板301通过扩散焊工艺、搅拌摩擦焊工艺、钎焊焊接工艺、压合与导热胶粘结结合工艺、压合与搅拌摩擦焊结合工艺或压合与钎焊焊接结合工艺中的一种固定在一起。
作为示例，如图2所示，密封腔100包括第一板材102、第二板材103，第一板材102与第二板材103平行设置，第一板材102与第二板材103均垂直于热源结合板301板面；第一板材102和第二板材103的表面设有第一复合焊料层101，使密封腔100构成一个密闭腔室。
具体地，密封腔100与第一板材102、第二板材103垂直的侧面中，热源结合块300作为与蒸发区接近的一侧面，并用第一复合焊料层101将热源结合块300、第一板材102、第二板材103连接成密封的密封腔100。可选地，第一复合焊料层101也可以通过第一板材102和第二板材103在制备过程中加工出对应的密封边框结构实现，也可以采用其他任何合适的密封方式使密封腔100实现密封。
具体地，密封腔100材料为铜、铜合金、铝及铝合金中的一种，以保证冷凝效率，也可以根据实际应用选择其他合适的材料。优选地，密封腔100的内表面设置疏水性强的材料，以提高工质循环速度。具体地，疏水性强的材料可以全部覆盖密封腔100的内表面，也可以根据实际散热应用需求设计疏水材料的分布，以控制工质的循环路径。
作为示例，疏水材料包括粘合剂及掺杂于粘合剂中的金属氧化物纳米颗粒。具体地，金属氧化物纳米颗粒可选用二氧化钛(TiO2)、氧化锌(ZnO)、氧化铝(Al2O3)、四氧化三铁(Fe3O4)等结构中的一种或其中任意一种以上的组合。在粘合剂中掺杂金属氧化物纳米颗粒，可以提高疏水材料的导热性能，同时具有防尘效果，从而提高散热器的散热效率，同时降低散热器需要内部清洁的频率。
作为示例，密封腔100表面设置多个散热鳍片110，散热鳍片110沿平行于基板302表面且垂直于第一板材102和第二板材103的方向延伸；散热鳍片110包括多个第一凸起结构111和第二凸起结构112，每个第二凸起结构112的凸起方向与每个第一凸起结构111的凸起方向相反，且每个第一凸起结构111与每个第二凸起结构112分别沿第一板材102和第二板材103上垂直于基板302表面的方向间隔排布。本发明通过散热鳍片110的设置增大散热面积，提高散热效率。
具体地，第一凸起结构111和第二凸起结构112可以呈方波状、锯齿状、波纹状中的任意一种或任意一种以上的组合。
具体地，如图3所示，两个密封腔100上相邻的第一凸起结构111和第二凸起结构112一一对应排布。在另一可选示例中，两个密封腔100上相邻的第一凸起结构111和第二凸起结构112可以交叉间隔排布。
作为示例，高导热结构还包括第二复合焊料层，第二复合焊料层位于密封腔100和散热鳍片110之间，将密封腔100和散热鳍片110焊接固定在一起。
作为示例，高导热结构包括多个密封腔100，热源结合板301远离热源的一侧表面设有沟槽，沟槽和密封腔100数量相同，沟槽平行间隔排布于基板302表面；密封腔100平行插设于沟槽内，密封腔100通过其基板302与沟槽固定连接。
在另一示例中，密封腔100也可以成一定角度倾斜插入基板302的沟槽，以利用重力控制冷凝速度，同时优化结构的空间利用。
作为示例，密封腔100通过激光焊接、氩弧焊接、导热胶粘结、钎焊焊接中任意一种或任意一种以上组合的方式与基板302固定连接。
作为示例，如图8所示，冷凝翅片210包括第一区域212和第二区域213，以分区降低热量集中度；第一区域212位于第一气体蒸汽流道下方，第二区域213位于第一区域212下方，第二区域213和第一区域212之间形成第二气体蒸汽流道。当传导热能较大时，大量蒸发产生的蒸汽工质充满第一区域212上方的第一蒸汽流道201并在第一区域212进行冷凝，蒸发超出第一蒸汽流道201承载量的蒸汽工质可以直接进入第二蒸汽流道202并在第二区域213进行冷凝，从而使蒸发的蒸汽工质分布较为均匀，避免局部过热造成对导热结构的损耗，提高导热结构的可靠性和使用寿命。
作为示例，毛细结构312从靠近液体储存区的部分到靠近热源结合块300的部分，其毛细孔径尺寸按预设递减数列缩小。具体地，毛细孔径越小，毛细作用力越强，同时液体回流受到的摩擦阻力和粘滞力也越大。靠近液体存储区311的部分毛细孔径较大，使工质移动到热源结合块300的阻力更小、更流畅。设置靠近热源结合块300的部分毛细孔径较小，以确保液体工质被快速有效地移动到达热源结合块300，加速液体工质的蒸发。
可选地，靠近液体存储区311的部分可以设置毛细孔径相对较大的沟槽式毛细结构312，靠近热源结合块300的部分可以设置毛细孔径相对较小的烧结粉末式毛细结构312，烧结粉末式毛细结构312的内圈还可以设置丝网毛细结构312，进一步提高工质蒸发速率。
作为示例，如图9和图10所示，液体存储区311呈棱柱体，液体存储区311沿平行于热源结合板301方向的截面长度长于液体存储区311另外两个维度方向的截面长度，呈细高形；液体存储区311与毛细结构312接触的一侧与毛细结构312贴合在同一平面上，以保证工质循环顺畅。具体地，液体存储区311的棱柱底面形状可以为长方体、倒棱锥、倒台柱或半椭球中的一种，也可以根据导热结构的应用空间结构需求进行优化设计。
在另一示例中，液体存储区311的底面在靠近热源结合块300的一侧倾斜，使底面与热源结合块300形成一锐角，以利用重力实现更快的工质流动循环，同时优化所属结构的空间分布。优选地，锐角角度范围为70°-90°。
综上所述，本发明的高导热结构，可以通过设置液体存储区，为工质在密封腔中的循环提供缓冲，避免液体工质在液体流道过多滞留造成循环堵塞，以应对高功率器件的散热需求同时利用液体存储区与毛细结构的配合，使毛细结构上的液体工质补充迅速，防止液体工质蒸发过快导致局部毛细结构干涸，以保证工质循环通畅，提高结构的散热可靠性；另外配合冷凝区中冷凝翅片的分区设置，避免大量蒸汽工质聚集造成局部温度过高，提高结构的散热效率和使用寿命。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.一种高导热结构，其特征在于，所述结构包括：密封腔和传热工质，所述密封腔包括冷凝区、蒸发区；
所述冷凝区包括第一蒸汽流道、冷凝翅片、液体流道；
所述第一蒸汽流道为蒸汽工质从所述蒸发区蒸发后流通的区域，位于所述密封腔内的上部；
所述冷凝翅片为蒸汽工质释放热量冷凝成液体的区域，位于所述第一蒸汽流道下方；
所述液体流道为蒸汽工质在所述冷凝翅片冷凝后以液体状态向所述蒸发区运动的通道，位于所述冷凝翅片的下方；
所述蒸发区包括热源结合块、液体存储区、毛细结构；
所述热源结合块包括基板和热源结合板，所述基板位于靠近所述蒸发区的所述密封腔内侧面，所述基板与所述热源结合板面接，所述热源结合板与所述密封腔外侧面的热源接触；
所述液体存储区用于进入循环换热过程前暂时存储液体工质，与所述液体流道、所述毛细结构相连通，共同形成液体工质流通路径；
所述毛细结构用于将液体工质从所述液体存储区移动到所述密封腔内靠近所述热源结合块的位置进行蒸发，以维持循环换热过程；所述毛细结构位于所述热源结合块在密封腔的内侧面。
所述传热工质充注在所述的密封腔体内。
2.根据权利要求1所述的高导热结构，其特征在于，所述基板与所述热源结合板通过扩散焊工艺、搅拌摩擦焊工艺、钎焊焊接工艺、压合与导热胶粘结结合工艺、压合与搅拌摩擦焊结合工艺或压合与钎焊焊接结合工艺中的一种固定在一起。
3.根据权利要求1所述的高导热结构，其特征在于，所述密封腔包括第一板材、第二板材，所述第一板材与所述第二板材平行设置，所述第一板材与所述第二板材均垂直于所述热源结合板板面；所述第一板材和第二板材的表面设有第一复合焊料层，使所述密封腔构成一个密闭腔室。
4.根据权利要求3所述的高导热结构，其特征在于，所述密封腔表面设置多个散热鳍片，所述散热鳍片沿平行于所述基板板面且垂直于所述第一板材和所述第二板材的方向延伸；
所述散热鳍片包括多个第一凸起结构和多个第二凸起结构，每个所述第二凸起结构的凸起方向与每个所述第一凸起结构的凸起方向相反，且每个所述第一凸起结构与每个所述第二凸起结构分别沿所述第一板材和第二板材上垂直于所述基板板面的方向间隔排布。
5.根据权利要求4所述的高导热结构，其特征在于，还包括第二复合焊料层，所述第二复合焊料层位于所述密封腔和所述散热鳍片之间，所述第二复合焊料层将所述密封腔和所述散热鳍片焊接固定在一起。
6.根据权利要求1所述的高导热结构，其特征在于，所述高导热结构包括多个密封腔，所述热源结合块远离热源的一侧表面设有沟槽，所述沟槽和所述密封腔数量相同，所述沟槽平行间隔排布于所述基板表面；所述密封腔平行插设于所述沟槽内，所述密封腔通过所述沟槽与所述热源结合块固定连接。
7.根据权利要求6所述的高导热结构，其特征在于，所述密封腔通过激光焊接、氩弧焊接、导热胶粘结、钎焊焊接中任意一种或任意一种以上组合的方式与所述热源结合块固定连接。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的高导热结构，其特征在于，所述冷凝翅片包括第一区域和第二区域，以分区降低热量集中度；所述第一区域位于所述第一气体蒸汽流道下方，所述第二区域位于所述第一区域下方，所述第二区域和所述第一区域之间形成第二气体蒸汽流道。
9.根据权利要求1所述的高导热结构，其特征在于，所述毛细结构从靠近所述液体储存区的部分到靠近所述热源结合块的部分，其毛细孔径尺寸按预设递减数列缩小。
10.根据权利要求1所述的高导热结构，其特征在于，所述液体存储区呈棱柱体，所述液体存储区沿平行于所述热源结合板方向的长度长于所述液体存储区另外两个维度方向的长度，呈细高形；
所述液体存储区与所述毛细结构接触的一侧与所述毛细结构贴合在同一平面上，以保证所述工质循环顺畅。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210801768.3A CN115295512B (zh) | 2022-07-07 | 2022-07-07 | 一种高导热结构 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210801768.3A CN115295512B (zh) | 2022-07-07 | 2022-07-07 | 一种高导热结构 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115295512A true CN115295512A (zh) | 2022-11-04 |
| CN115295512B CN115295512B (zh) | 2024-04-30 |
Family
ID=83821971
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210801768.3A Active CN115295512B (zh) | 2022-07-07 | 2022-07-07 | 一种高导热结构 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115295512B (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106802100A (zh) * | 2017-01-16 | 2017-06-06 | 刘康 | 一种均热板及其制造、使用方法 |
| CN111642103A (zh) * | 2020-04-29 | 2020-09-08 | 西南电子技术研究所（中国电子科技集团公司第十研究所） | 高热流密度多孔热沉流动冷却装置 |
| WO2021203787A1 (zh) * | 2020-04-09 | 2021-10-14 | 浙江嘉熙科技股份有限公司 | 热超导传热板及散热器 |
| WO2021253813A1 (zh) * | 2020-06-19 | 2021-12-23 | 浙江嘉熙科技股份有限公司 | 热超导散热板、散热器及5g基站设备 |
| CN114554679A (zh) * | 2022-03-17 | 2022-05-27 | 西安易朴通讯技术有限公司 | 一种散热装置 |
-
2022
- 2022-07-07 CN CN202210801768.3A patent/CN115295512B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106802100A (zh) * | 2017-01-16 | 2017-06-06 | 刘康 | 一种均热板及其制造、使用方法 |
| WO2021203787A1 (zh) * | 2020-04-09 | 2021-10-14 | 浙江嘉熙科技股份有限公司 | 热超导传热板及散热器 |
| CN111642103A (zh) * | 2020-04-29 | 2020-09-08 | 西南电子技术研究所（中国电子科技集团公司第十研究所） | 高热流密度多孔热沉流动冷却装置 |
| WO2021253813A1 (zh) * | 2020-06-19 | 2021-12-23 | 浙江嘉熙科技股份有限公司 | 热超导散热板、散热器及5g基站设备 |
| CN114554679A (zh) * | 2022-03-17 | 2022-05-27 | 西安易朴通讯技术有限公司 | 一种散热装置 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 刘学理;: "热管技术在广播电视发射机中的应用", 科技信息, no. 21, 25 July 2012 (2012-07-25), pages 43 - 44 * |
| 池勇;汤勇;陈锦昌;邓学雄;刘林;刘小康;万珍平;: "微小型毛细泵环热控制系统及其制造技术", 机械工程学报, no. 12, 15 December 2007 (2007-12-15), pages 170 - 174 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115295512B (zh) | 2024-04-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI525300B (zh) | 功率模組用複合式散熱器組件 | |
| US6263959B1 (en) | Plate type heat pipe and cooling structure using it | |
| CN108336048B (zh) | 具有相变蓄热功能的热超导翅片散热器 | |
| US7191820B2 (en) | Phase-change heat reservoir device for transient thermal management | |
| KR100495699B1 (ko) | 판형 열전달장치 및 그 제조방법 | |
| US20080170368A1 (en) | Apparatuses for Dissipating Heat from Semiconductor Devices | |
| CN111863746B (zh) | 一种散热装置、电路板及电子设备 | |
| US10302367B2 (en) | Non-metallic vapor chambers | |
| CN106686958B (zh) | 热超导翅片式散热器及电器设备机箱 | |
| CN111681999A (zh) | 一种真空导热腔均热板及风冷式散热装置 | |
| CN109246984A (zh) | 轨道交通用大功率热超导板翅组合式散热器 | |
| CN115551302A (zh) | 散热系统及电子设备 | |
| CN110595242A (zh) | 一种相变散热器 | |
| JP2007115917A (ja) | 熱分散プレート | |
| JP4278720B2 (ja) | 板型ヒートパイプ | |
| CN115295512A (zh) | 一种高导热结构 | |
| CN211291134U (zh) | 一种相变散热器 | |
| CN210014476U (zh) | 一种散热器、空调室外机和空调器 | |
| WO2018137266A1 (zh) | 毛细相变冷却器及其安装方法 | |
| CN210014478U (zh) | 一种散热器、空调室外机和空调器 | |
| CN210014475U (zh) | 一种散热器、空调室外机和空调器 | |
| CN219514450U (zh) | 一种散热器及电子设备 | |
| CN107507811B (zh) | 一种平板热管簇与半导体制冷耦合的芯片散热冷却装置 | |
| CN215269268U (zh) | 一种集成式大功率散热模组 | |
| CN105972454B (zh) | 一种相变热管式大功率led灯及其散热方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant |