CN1878454A - 接近等温的热管散热器及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种接近等温的平板型热管散热器，包括一平板型热管，一个或一个以上的平板型蒸气腔，一导管和一热管用于把平板型热管和平板型蒸气腔串连而形成一个共同的连通域，和在平板型热管和平板型蒸气腔外部表面上固定的散热鳍片。此平板型热管散热器的优势为高效的散热能力。本发明还公开了此平板型热管散热器的制作方法，包括应用一种焊接方法于整板的夹层结构的焊接过程，如摩擦搅拌焊接方法或等离子束焊接方法。该焊接过程所形成的横向连接构成了封闭的各个单元，从而可以一次焊接多个平板型热管或平板型蒸汽腔。此工艺的优势为低成本和高效生产率。

Description

接近等温的热管散热器及其制作方法

技术领域

本发明涉及一种计算机或电子系统的散热元件，更确切地说，涉及一种接近等温的平板型热管散热器及其制造方法。

背景技术

热管是一个非常有效的热传导元件，其内壁具有毛细/吸芯结构，内部空腔包含少量的工作流体。当热源接触到热管的蒸发端时，工作流体蒸发而使蒸汽在空腔内迅速传播。在由蒸汽运载的潜热在热管的冷凝端外面通过传导或对流而扩散后，蒸汽冷凝为液体，通过热管内壁上的毛细/吸芯结构，液体流回到蒸发端。在不消耗任何能量条件下，这个汽液两相热传导机制得以周而复始的完成。

热管通常由高导热性金属材料如不锈钢，铜和铝等制作。根据热管工作的温度范围，工作流体是与这些热管材料相容的液体包括水、水银和其他化学制剂。作为最通用的组合，铜和纯净的水常用于制作计算机和电子系统的热管。为使热管的蒸发端和冷凝端能以任何方向工作，热管内壁上的毛细/吸芯结构用以克服重力使工作流体回到蒸发端部分。典型的毛细/吸芯结构包括沟槽，烧结的金属粉末或纤维。

不同于一根典型的圆形或将其压扁的热管，一个平板型热管通常由金属板或金属薄片制成。平板型热管有含工作流体的蒸汽腔，蒸汽腔的内部表面有毛细/吸芯结构。蒸发端是与一个或多个热源(即电子元件)接触的局部区域，而上下板面的其他区域为冷凝端部分。

平板型热管的工作原理相似于前面提到的典型热管。当一个平板型热管被用作散热器的基板时，在下板面的垫座从电子元件上吸收热使工作流体蒸发。蒸汽非常迅速地传播并且充满蒸汽腔，使平板型热管的外部表面的任何地方达到和维持在同一个温度。从而热量均匀传导到与平板型热管的外表面连接的鳍片，然后通过自然或强廹对流把潜热排出系统，使得蒸汽冷凝为液体而回到蒸发端部分。显而易见，一个以平板型热管为基板的散热器比与平板型热管相同尺寸的金属实体为基板的散热器更有效。

制作平板型热管为基板的散热器需要三项核心技术：第一个技术是制作有毛细/吸芯结构的金属板或片以及设计平板型热管的结构；第二个技术是制作密封的平板型热管形状所需的焊接工艺；第三个技术是设计使用平板型热管的散热器。

在平板型热管的结构设计方面，国外已有很多有关的专利，但是可以制作并可实用的产品却很少。使用平板型热管制作的散热器于电子系统的冷却已有数年，用在铜板上烧结铜粉末的细小空隙结构为吸芯的平板型热管，是美国的Thermacore International，Inc，日本的Fujikura和台湾的超眾科技股份有限公司的产品所采用的方式，其平板型热管用TIG，亚弧或高温压力镕焊的单元焊接而成。虽然平板型热管散热器的高效率为众所周知，但由于其性能价格比不能被市场所接受，平板型热管为基板的散热器仅仅很少地用于高端计算机系统，还没有用于低端市场如个人记算机(PC)。因此，市场所需要的是低价格又非常有效的平板型热管散热器，这就需要一种高效率的加工工艺来降低成本。

搅拌摩擦焊(FSW)技术是英国焊接研究所1991年发明的一项专利技术，其焊接工具是一个圆柱体，其顶端有一根短而细小的搅拌头(也称为“探针”)。搅拌摩擦焊的原理是：在旋转的搅拌头缓缓进入工件后，并在沿轴向的压力作用下，旋转的圆柱体的下轴肩端面与工件表面在高压下接触的摩擦产生巨热，使得该局部金属熔化，随着焊接工具沿焊接方向移动而形成横向焊缝。搅拌摩擦焊接方法是无需填充材料的固态焊接方法。

1964年，为了在低电流范围内更好的控制电弧焊，出现了等离子束焊接方法，其焊接过程利用等离子束将电弧传递到工件，被焊接工件由于弧的剧热而被溶化达到连接的结果。等离子束焊接方法也是无需填充材料的固态焊接方法。

因此，在平板型热管的焊接工艺方面，搅拌摩擦焊(FSW)方法和等离子束焊接方法可以提供更为有效的手段。

发明内容

为了提供非常高效率的对流冷却，散热器的表面温度应尽可能的高并且表面面积应可能的大。因此，为了在自然或强制对流下以更有效的方式散热，高效率的散热器应该是理想地等温。然而，制造等温散热器通常非常昂贵。本发明揭示一种低造价高效率的接近等温的平板型热管散热器以及制造方法。

为实现上述发明目的，本发明提供一种传热装置，包括一顶层板；一底层板；以及一间隔框架，其开孔空间内含有至少一个从间隔框架边缘延伸进的支承结构；所述的间隔框架夹在所述的顶层板和底层板之间，在所述的顶层板和间隔框架，以及间隔框架和底层板之间，沿框架和支承结构连接而形成一空腔结构。这种连接方式可以由焊接工艺完成。其过程为：所述的顶层板和底层板两者中至少一个的外表面上，沿所述的间隔框架和支承结构所定义的轨迹，有沿夹层结构厚度方向的焊接而使顶层板和间隔框架，以及间隔框架和底层板之间连接，从而形成空腔结构。如果所述的顶层板和底层板的内表面上具有毛细结构，该传热装置可以制作成平板型热管。否则为平板型蒸汽腔。

本发明还提供一种平板型热管散热器，包括一个平板型热管、一组或一组以上的鳍片，以及至少一个用于与发热元件接触的垫座。所述的鳍片分别地固定在所述的平板型热管的上表面和下表面的各部分区域上；所述的垫座设置在底层板下表面上与热源接触。

本发明又提供一种接近等温的平板型热管散热器，包括一平板型热管，一个或一个以上平板型蒸汽腔；一组以上鳍片；以及一个导管。所述的导管侧面有扁口与平板型热管和平板型蒸汽腔的空腔对接串联而形成一个连通的蒸汽域，其内含有工作液体，且被真空密封；所述的鳍片可以用多种方法如锡焊过程分别地固定在所述的平板型热管和平板型蒸汽腔之间及外表面。所述的接近等温的热管散热器，更进一步的包括一个热管，其侧面有扁口与平板型热管和平板型蒸汽腔的空腔对接串联，使工作液体从平板型蒸汽腔被抽吸回到平板型热管。这样该接近等温的热管散热器可以在水平方位，同样地有效工作。

本发明也提供一种用于制作多个元件的平板型热管和平板型蒸汽腔的加工方法。所要焊接的夹层结构为一个顶层板、一个底层板和夹在顶层板和底层板之间的一个间隔层板。所述的间隔层板由多个元件的平板型热管或平板型蒸汽腔的间隔框架构成。然后应用一个整板焊接过程连接所述的夹层结构，其焊接轨迹由间隔层板内的各单元的间隔框架定义；所述的整板焊接过程为，控制焊接工具沿所述的焊接迹线，在顶层板或底层板的外表面上一次行程，或分别在顶层板或底层板的外表面上两次行程，使每一个单元形成一个密封的空腔；焊接工艺可以是摩擦搅拌焊接(FSW)方法或等离子束焊接方法。最后应用一个单元分割过程如冲压或切割把每一个单元的平板型热管或平板型蒸汽腔从焊接好的夹层结构板中分割出来。在用于制作多个元件的平板型热管时，所述的夹层结构的顶层板和底层板的内表面上的毛细结构层为下述结构之一：(1)烧结的金属粉末层；(2)烧结的金属纤维层；(3)V形凹槽的蜂窝图案；(4)V形凹槽的交叉图案；和(5)V形凹槽的交叉图案上面再覆盖金属丝网。所述的夹层结构的顶层板和底层板的内表面上的V形凹槽的交叉图案由冷轧金属带，或金属板，或金属片形成。

本发明具有如下显著优点：

(1)散热能力好；

(2)生产成本低；

(3)生产效率高。

附图说明

图1为本发明一种用于冷却单个发热元件的平板型热管结构的分解图；

图2为本发明一种用于冷却单个发热元件的平板型热管的组装图；

图3为本发明的一种用于冷却多个发热元件的平板型热管的结构分解图；

图4为本发明的一种用于冷却多个发热元件的平板型热管的组装图；

图5为一具有烧结金属粉末或纤维层的毛细结构的板结构示意图；

图6为又一具有蜂窝状V型凹槽的毛细结构的板结构示意图；

图7为另一具有交叉状V型凹槽的毛细结构的板结构示意图；

图8为再一具有交叉状V型凹槽再覆盖丝网的毛细结构的板结构示意图；

图9为将一平板加工成V型凹槽的冷轧方法的示意图；

图10为一种焊接平板型热管或平板型蒸汽腔夹层结构的FSW方法示意图；

图11为FSW的一次过程焊接平板型热管或平板型蒸汽腔夹层结构的横截面示意图；

图12为FSW的两次过程焊接平板型热管或平板型蒸汽腔夹层结构的横截面示意图；

图13为等离子束焊接平板型热管或平板型蒸汽腔夹层结构的方法示意图；

图14为等离子束焊接平板型热管或平板型蒸汽腔夹层结构的横截面示意图；

图15为一焊接整板夹层结构的示意图；

图16为使用FSW方法来焊接一顶层板和一底层板的示意图；

图17为本发明平板型热管散热器的结构示意图；

图18为本发明接近等温的平板型热管散热器的结构示意图；

图19为图18中导管开口示意图；

图20为图18中热管开口示意图；

图21为本发明接近等温的平板型热管散热器在水平位置时的工作原理示意图；

图22为本发明应用于便携式计算机的平板型热管散热器的结构示意图；

图23为本发明接近等温的平板型散热器的制造过程的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步地详细介绍，但不作为对本发明的限定。

一、平板型热管

实施例一：

参考图1和图2，一种平板型热管的结构，包括一顶层板101(如一矩形板)，一底层板102(如一矩形板)，和夹在一顶层板101和一底层板102之间的一间隔框架103。在顶层板101的内表面上有毛细结构层105，在底层板102的内表面上有毛细结构层106。间隔框架103定义了一个空间120和一个从间隔框架103的边缘延伸到空间120中的支承半岛104。安装孔107用来把平板型热管固定在一结构上(例如：一系统母板PCB)，其可以在夹层结构被焊接后再钻通。一导管110由一焊缝111相连到顶层板101，导管110用来将壳体空间抽成真空，灌入工作流体并且密封。支承半岛104的位置对应于底层板102下面与一电子元件等热源接触的相应位置，支承半岛104具有如下功能：(1)提高平板型热管的机械刚度；(2)保持固体基板散热器的优越性，即：提供从热源到顶层板101的热传导通路。间隔框架103可以通过金属冲床冲孔加工来制作。

平板型热管工作原理如下所述：因为工作流体介质饱和在毛细结构层105和106内，顶层板101和底层板102起到蒸发和冷凝的双重作用。经平板型热管100的外表面上和表面上的鳍片而散去蒸汽所携带的潜热后，工作流体由毛细结构层105和106抽吸回向蒸发区域，即支承半岛104附近。

如果在平板型热管的顶层板101内表面上没有毛细结构层105、底层板102内表面上没有毛细结构层106，上述的结构即为平板型蒸汽腔。

实施例二：

参考图3和图4，为一种用于冷却多个发热元件的平板型热管，与实施例一相比较，除了在间隔框架103的空间120有多个支承半岛104以外，其余完全相同。一般地，多个热源分别与位于多个支承半岛104下面的底层板102外表面接触。

同样地，如果顶层板101和底层板102没有任何毛细结构，即为一种平板型蒸汽腔。当平板型蒸汽腔处于水平位置时，平板型蒸汽腔可以作为平板型热管使用；与此对比，平板型热管在任何方位工作时，其毛细结构可以克服重力并将工作流体抽回到平板型热管的蒸发局部。

在实施例一和实施例二中，若没有导管110以及空腔中没有液体，则该平板形结构转换为一种传热装置。

二、毛细结构层

在上述实施例一和实施例二中，所述的具有毛细结构层105的顶层板101和具有毛细结构层106的底层板102可以为如下结构和加工方式：

参考图5所示，顶层板101或者底层板102的毛细结构层105或106为烧结在板面上的金属粉末或金属纤维，例如：可选用如下的材料：顶层板101或者底层板102选用铜金属片，而毛细结构层105或者106为铜粉末或铜纤维毡，该结构是具有很高渗透率的多细孔结构但成本较高，现有技术中的毛细结构多为如此结构。

参考图6所示，顶层板101或者底层板102，其毛细结构层105或106为排列成六边形格子图案的V型凹槽，本结构可按如下方法实现：顶层板101或者底层板102经过液压或冲压形成毛细结构层105或者106的铜金属片。

参考图7所示，为顶层板101或者底层板102，其上毛细结构层105或者106为排列成交叉图案的V型凹槽，其可以如下方式实现：顶层板101或者底层板102经液压，冲压或冷轧形成的毛细结构层105或者106的铜金属片。

参考图8，为图7所示结构的一种改进型，即一金属网112放在V型凹槽内或覆盖在V型凹槽之上。金属网112可以是用金属线编织或从金属薄膜腐蚀而成。除提供细微毛细结构作用之外，金属网112也把蒸汽和工作液体分离而改善两相热交换效率。这个方案可达到低成本高效率之目的。

参考图9，将一平板加工成V型凹槽的冷轧方法的示意图。顶层板101或者底层板102可以为一金属带，一金属板，或者金属片，首先通过在一右旋性的多螺纹辊子352和一支承辊351之间形成沿一个方向平行的V型凹槽，然后，顶层板101或者底层板102通过在一左旋的多螺纹辊子353和一支承辊351之间沿着正交方向形成V型凹槽。这样，交叉图案的V型凹槽的毛细结构层105或者106是用两个连续的轧制过程形成，其中两个不同的辊子分别地使用。V型凹槽是经一次过程分别用左，右旋的多螺纹辊子完成轧制。与传统的机加工方法相比较，这两个方法可以显著地降低成本。

三、平板型热管或平板型蒸汽腔夹层结构的焊接方法

参考图10，一种焊接平板型热管或平板型蒸汽腔夹层结构的摩擦搅拌焊接(FSW)方法。焊接部分为一平板型热管的局部结构，包括顶层板101，间隔框架103，和底层板102。顶层板101具有毛细结构层105、底层板102具有毛细结构层106，间隔框架103被夹在顶层板101和底层板102之间以形成空腔120。其焊接过程为：FSW工具409有一圆柱体410，其顶端有一根短而细小的搅拌头(也称为“探针”)420，在圆柱体410和搅拌头420之间为一肩端面430。在搅拌头420被钻进三层重叠部分后，由于进一步的轴向压力作用，沉入到顶层板101顶面的焊接工具的肩端面430与下面的夹层结构局部产生巨大的摩擦而导致基材开始溶化，随着焊接工具409旋转并沿三层重叠部分，即间隔框架103向前移动时，搅拌焊接工具409可以沿着一轨迹完成此夹层结构的横向焊接。FSW方法留下一焊缝表面440，它可以通过研磨抛光为平滑表面。

参考图11和图12，分别为用FSW的一次和两次过程来焊接平板型热管的横截面示意图。由图11可以看出，搅拌头420长到足够能穿透顶层板101、间隔框架103和底层板102之间的界面，此夹层结构可以通过一次过程而完成焊接，从而形成在三层重叠部分的焊接影响区510。如果此夹层结构很厚，其焊接可以通过两次过程而完成焊接，如图12所示，FSW的第一次过程中，搅拌头420穿透底层板102和间隔框架103之间的界面而焊接底层板102和间隔层框架103，第二次过程焊接中，搅拌头420穿透顶层板101和间隔层框架103之间的界面而焊接顶层板101和间隔层框架103。通过两次过程的摩擦搅拌焊接而形成在三层重叠部分的焊接影响区510。双行程方法可以提供更为坚固的焊接并且适用于较厚的结构。

如果焊接轨迹迹线是一闭环，一全密封空间或壳体由此焊接过程形成，而且没有使用任何消耗材料，且FSW的焊接强度很接近甚至超过基础材料的强度。

如果顶层板101和底层板102没有任何毛细结构105或者106，一平板型蒸汽腔也可以用完全相同的方式焊接。

平板型热管或平板型蒸汽腔夹层结构也可以用其他的方法焊接，比如，采用等离子束焊接方法，一等离子束以一倾角穿透夹层结构。如果适当地控制能量水平，等离子束不会穿过夹层结构。如图13所示，基础材料被翻过来并在重新凝固以后而形成焊接轨迹迹线611。在焊接以后，残留一深孔610并被称为“小孔”。用等离子束焊接的焊接影响区620的形状如图14所示，焊缝表面611可以被磨光为一平滑的表面。如果焊接轨迹迹线是一闭环，一全密封空间或壳体也可以不使用任何消耗材料，且等离子束焊接方法的强度非常接近于基础材料的强度。

应用FSW或等离子束焊接技术，焊接平板型热管或平板型蒸汽腔的效率可以通过对整板块的夹层结构焊接过程而显著地提高。图15所示的实施例说明了本发明的具体实施过程。在一顶板710和一底板730的内表面是否有毛细结构层取决于是用来制作平板型热管还是平板型蒸汽腔。一间隔层板720上有多个空孔120(图中只标识了一个)；每一个空孔120形成一个平板型热管或平板型蒸汽腔的壳体空间的间隔框架103(图中只标识了一个)，包括支承半岛104。间隔层板720可通过金属冲压加工制作。在整板的焊接以前，把间隔层板720夹在顶板710和底板730之间，然后用点焊在分布的位置702(为清楚起见只标注了两个)将叠合板连接以防止各板在焊接的过程中错位。一些分布的孔701(为清楚起见只标注了两个)用来把叠合板固定到一工作台上。在顶层板101上的连接线711和712为焊接轨迹，用来焊接每一个单元的间隔层框架103和支撑半岛104，从而形成了每一个平板型热管或平板型蒸汽腔单元的密封空间或壳体。一电脑数字控制(CNC)的焊机可以被编程沿着连接线711和712焊接顶板710，间隔板层720和底层板730。在此叠合板被焊接和焊缝表面被研磨平滑之后，可用超声波扫描作无损监测以控制焊接质量。必要时，有缺陷焊缝可以通过重新焊接修理缺陷部分。然后，通过线切割，冲孔，或其他的类似的方法分割出每个单元的平板型热管或平板型蒸汽腔。在单元分离以后，如图2和图4所示，在各个单元四面的界面线会消失。如果所有的三层板是同样的材料，将不会观察到焊接的迹象。

参考图16，使用FSW方法来焊接一顶层板101和一底层板102，其中顶层板101和底板102被冲压形成凹坑，其焊接轨迹则沿着周围的阶梯形凸缘而形成横向连接。焊接后，对合的凹坑就形成了密封的空间或壳体。如果制造一平板型热管，顶层板101和底层板102的内表面上要分别具有毛细结构层105和106。否则，为一平板型蒸汽腔。

四、平板型热管散热器

参考图17，为一平板型热管散热器的结构示意图。平板型热管散热器包括一矩形的平板型热管100带有固定在它的顶面上的鳍片902。鳍片902可以通过锡焊固定，其方法为，把焊膏903印刷在平板型热管901上顶面，然后把鳍片902放在焊膏903，通过自动重熔炉固定。在一般应用中，由于平板型热管100内表面上的毛细结构可以克服重力把工作液体抽吸回到平板型热管的蒸发区域，平板型热管散热器能够以任何方位固定在一电子元件之上方。鳍片可以用任何的方式制作，例如，冲压成型的鳍片902卡扣在一起。平板型热管100有安装孔107用于固定散热器在系统板上。平板型热管100也有一导管110用于填入热管901工作液体并在真空处理后封闭。例如，平板型热管100用铜制成，鳍片902用铜，铝，石墨，或很高的导热聚合物制成。

五、接近等温的散热器

参考图18，以下叙述为接近等温的散热器的结构及其工作原理。接近等温的散热器包括一个用作蒸发端和一冷凝端的平板型热管100，一用作另一个冷凝端的第一平板型蒸汽腔1110和一用作另一个冷凝端的第二平板型蒸汽腔1120。一导管1010用来串连平板型热管1100，平板型蒸汽腔1110和1120，使平板型热管100中的工作蒸汽扩充流向平板型蒸汽腔1110和1120并可能使工作液体流回平板型热管100。特别地，导管1010有与平板型热管100，平板型蒸汽腔1110和平板型蒸汽腔1120的空腔分别对应的横向开口1002，1003和1004，如图19所示。导管1010被插入平板型热管100，平板型蒸汽腔1110和平板型蒸汽腔1120的圆孔再通过焊接封闭导管周围的空隙(焊缝不可见)。

参见图18和图20，一热管1020有与平板型热管100，平板型蒸汽腔1110和平板型蒸汽腔1120的空腔分别对应的横向开口1012，1013和1014。热管1020的内部可以塞满毛细结构材料如纤维或金属丝1030以帮助工作液体回流到平板型热管100。其上端密封。热管1020被插入平板型热管100，平板型蒸汽腔1110和平板型蒸汽腔1120的圆孔再通过焊接封闭热管周围的空隙以其焊缝或焊道1105(为清楚起见。仅标注一个)示意。当导管1010和热管1020连通了平板型热管100、平板型蒸汽腔1110和平板型蒸汽腔1120的时候，就形成了连通的蒸汽域。在导管1010的封闭端上的小孔1005(详见图19)被用来把共通的蒸汽域抽成真空并注入工作液体，然后将小孔1005密封。第一组鳍片1102利用锡焊等方法固定在平板型热管100的上表面和平板型蒸汽腔1110的下表面之间。第二组鳍片1103固定平板型蒸汽腔1110底面并在第一组鳍片1102的两个侧边上。平板型热管100小于平板型蒸汽腔1110和1120，并且第二组鳍片1103比第一组鳍片1102更短。这是为了适应可能位于热源及平板型热管100两边的较高的元件。第三组鳍片1112固定在平板型蒸汽腔1110的上表面和平板型蒸汽腔1120的底面之间。第四组鳍片1122固定在平板型蒸汽腔1120的上表面。安装孔107通常在平板型热管100焊合后钻通，用来把散热器固定在外部结构上。因为经由导管110和热管1020的连通，平板型热管100，平板型蒸汽腔1110和平板型蒸汽腔1120能够全部保持几乎相同的温度，即是接近等温的装置。合理地设计第一组鳍片1102，第二组鳍片1103，第三组鳍片1112和第四组鳍片1122的长度，可使平板型散热器接近等温。因此，第一组鳍片1102，第二组鳍片1103，第三组鳍片1112和第四组鳍片1122提供较大的等温面积从而大大地改善散热的效率。

当散热器垂直地安装，如图18所示时，在平板型蒸汽腔1110和1120中蒸汽冷凝后的工作液体靠重力作用通过导管1010和热管1020向下流回到平板型热管100。然而，散热器一般是固定到系统板上，而此板垂直地固定在一机架或一机箱中，在这情况中，散热器处于水平方向。图21示意说明散热器在水平位置时的工作原理。由图21可见，平板型热管100和平板型蒸汽腔1110和1120现处于垂直状态。导管1010位于上方而热管1020位于连通蒸汽域的下方。平板型热管100还包括一与热源接触的吸热垫座1107。平板型热管100底部的垫座1107的对面是一支撑半岛104用于将底座1107所吸的热传导到毛细结构105和106使工作液体蒸发。工作液体蒸发为汽体而通过导管1010充满平板型蒸汽腔1110和1120。蒸汽携带的潜热经由第一组鳍片1102，第二组鳍片1103，第三组鳍片1112和第四组鳍片1122在自然的或强制对流下扩散，蒸汽快速的冷凝为液体而充满热管1020中毛细结构1030，在平板型蒸汽腔1110和1120中的高压蒸汽压迫工作液体。这样，在蒸汽压力和毛细结构作用的作用下，工作液体回到平板型热管100。一旦工作液体到达平板型热管100，它在毛细结构105和106中又被蒸发。虽然倒置的散热器仍然工作，但不推荐倒置使用，因为不会象两个前述的所描述的方位那样有效率。

参考图22，一个平板型热管散热器适用于一便携式计算机(例如，一膝上计算机或一平板计算机)。平板型热管100为L形状，一部分鳍片被固定在在热源的上面，另一部分鳍片位于远离热源的另一段，且接近于计算机盒一侧的出口，这样风扇可以把从外面吸进的冷空气吹到鳍片上。图22所示的卡扣在一起的几组鳍片被分别利用锡焊等方式固定到平板型热管100上下两面的局部。平板型热管100有安装孔107用于固定平板型热管100到一系统板上。平板型热管100也有一导管110用于注入平板型热管100的工作液体和抽成真空及密封。

六、接近等温的散热器的制造过程：

参考图23，接近等温的散热器的制造过程大致有下述流程：

工序1401：散热器的设计，包括：散热器的形状设计、尺寸设计；

工序1402：选择并加工有毛细结构的板用做平板型热管的顶层板和底层板；

工序1403：加工用于制作平板型热管或平板型蒸汽腔的间隔层框架的板；

工序1404：将顶层板、底层板和间隔层的框架板焊接为整块夹层结构板；

工序1405：进行无损检测评估焊接结果；若合格则进行工序1406，如不合格则进行工序1409；

工序1406：将焊接后的板分割为单个的平板型热管或平板型蒸汽腔；

工序1407：把鳍片固定在单个的平板型热管或平板型蒸汽腔上；

工序1408：注入工作液体，抽成真空再密封，以及测试个别的散热器以保证质量；

工序1409：重新焊接修理，完成后进行工序1406。

Claims (20)

1.一种传热装置，其特征在于：该装置包括一顶层板、一底层板、以及一间隔框架，其开孔空间内含有至少一个从间隔框架边缘延伸进的支承结构；所述的间隔框架夹在所述的顶层板和底层板之间；所述的顶层板和间隔框架，以及间隔框架和底层板之间隙，由沿框架和支承结构的横向连接而形成一空腔结构。

2.如权利要求1所述的一种传热装置，其特征在于：在所述的顶层板和底层板两者中至少一个的外表面上有焊接缝；所述的焊接缝沿着由所述的间隔框架和支承结构定义的轨迹，形成夹层结构厚度方向的焊接，使顶层板和间隔框架，以及间隔框架和底层板之间连接而构成空腔结构。

3.如权利要求1所述的一种传热装置，其特征在于：所述的顶层板和底层板的内表面上具有毛细结构。

4.如权利要求1所述的一种传热装置，其特征在于：所述的底层板的下表面上还设置有至少一个垫座。

5.一种平板型热管散热器，包括一个平板型热管、一组或一组以上鳍片、以及至少一个用于与发热元件接触的垫座，其特征在于：所述的鳍片分别地固定在所述的平板型热管的上表面和下表面的区域上；所述的垫座设置在平板型热管的下表面上；所述的平板型热管包括在其内表面有毛细结构的一顶层板和一底层板、以及夹在顶层板和底层板之间的一层间隔框架；所述的间隔框架的开孔空间内含有至少一个且位于所述的垫座位置的支承结构；所述的顶层板和间隔框架，以及间隔框架和底层板之间隙，由沿框架和支承结构的横向连接而形成一空腔结构，其内含有工作液体且被真空密封。

6.一种接近等温的热管散热器，包括一个平板型热管、一个或一个以上平板型蒸汽腔、或一组以上鳍片、以及一个导管，其特征在于：所述的导管侧面有扁口与平板型热管和平板型蒸汽腔的空腔对接串联而形成一个连通的蒸汽域，其内含有工作液体，且被真空密封；所述的鳍片固定在所述的平板型热管和平板型蒸汽腔之间及外表面。

7.如权利要求6所述的接近等温的热管散热器，其特征在于：所述的平板型热管包括在其内表面有毛细结构的一顶层板和一底层板，以及夹在顶层板和底层板之间的一层间隔框架；所述的间隔框架的开孔空间内含有至少一个支承结构；所述的顶层板和间隔框架，以及间隔框架和底层板之间隙，由沿框架和支承结构的横向连接而形成一空腔结构。

8.如权利要求6所述的接近等温的热管散热器，其特征在于：所述的平板型蒸汽腔包括一顶层板和一底层板，以及夹在顶层板和底层板之间的一层间隔框架；所述的顶层板和间隔框架，以及间隔框架和底层板之间隙，由沿框架和支承结构的横向连接而形成一空腔结构。

9.如权利要求6所述的接近等温的热管散热器，其特征在于：更进一步的包括一个热管，所述的热管侧面有扁口与平板型热管和平板型蒸汽腔的空腔对接串联，使工作液体从平板型蒸汽腔被抽吸回到平板型热管。

10.如权利要求6所述的接近等温的热管散热器，其特征在于：所述的鳍片由锡焊过程固定到平板型热管和平板型蒸汽腔的外表面。

11.如权利要求6所述的接近等温的热管散热器，其特征在于：至少在所述的平板型热管和平板型蒸汽腔两者中之一，包括一顶层凹形板和一底层凹形板，沿着对合的凹坑周围的阶梯形凸缘连接，而形成密封的空间。

12.如权利要求7所述的接近等温的热管散热器，其特征在于：在相对于所述的平板型热管的空腔内的至少一个支承结构的位置，且在所述的平板型热管的下表面，设置有至少一个垫座。

13.一种用于制作多个元件的平板型热管和平板型蒸汽腔的加工方法，其特征在于：

提供一个顶层板、一个底层板和一个间隔层板，所述的间隔层板由多个元件的平板型热管或平板型蒸汽腔的间隔框架构成，并夹在所述的顶层板和底层板之间；

应用一个整板焊接过程连接所述的夹层结构，其焊接轨迹由间隔层板内的各单元的间隔框架定义；所述的整板焊接过程为，控制焊接工具沿所述的焊接迹线，在顶层板或底层板的外表面上一次行程，或分别在顶层板或底层板的外表面上两次行程，使每一个单元形成一个密封的空腔；

应用一个单元分割过程把每一个单元的平板型热管或平板型蒸汽腔从焊接好的夹层结构板中分割出来。

14.如权利要求13所述的加工方法，其特征在于：在所述的焊接之前，应用多点的穿透点焊来固定顶层板，间隔层板和底层板在焊接过程中保持彼此的相关位置。

15.如权利要求13所述的的加工方法，其特征在于：所述的整板焊接过程为摩擦搅拌焊接方法。

16.如权利要求13所述的的加工方法，其特征在于：所述的整板焊接过程为等离子束焊接方法。

17.如权利要求13所述的的加工方法，其特征在于：在用于制作多个元件的平板型热管时，所述的夹层结构的顶层板和底层板的内表面上的毛细结构层为下述结构之一：(1)烧结的金属粉末层；(2)烧结的金属纤维层；(3)V形凹槽的蜂窝图案；(4)V形凹槽的交叉图案；和(5)V形凹槽的交叉图案上面再覆盖金属丝网。

18.如权利要求17所述的的加工方法，其特征在于：所述的夹层结构的顶层板和底层板的内表面上的V形凹槽的交叉图案由冷轧金属带，或金属板，或金属片之一形成。

19.如权利要求13所述的的加工方法，其特征在于：在所述的焊接之后和在所述的分割之前，更进一步的包括用超声波无损探伤的手段扫描检测焊接质量，并重新焊接任何可能的焊接缺陷。

20.如权利要求13所述的的加工方法，其特征在于：所述的分割方法可以为冲压或者切割之一。

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