CN2823961Y - 热管散热器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种热管嵌入基板上的热管散热器。其特点是：在散热器的基板安装台面和热管之间的导热通道采用铜材，基板的其余部分则采用铝材。由于在安装台面和热管之间的导热通道采用铜材，二者之间的导热热阻可以下降一半；二者之间的接触热阻可以下降一半以上。本实用新型继承了现有技术插片式热管散热器的优点，仅仅改变了基板的加工，即由整体式改变为复合式，就可以同时具有铜基板的优点。按照热管散热器的导热热阻和对流换热热阻(包括辐射散热)之比为2－3比7－8，也就是说采用铜铝复合基板后，其热阻可以下降10－15％，而其成本的增加一般在10％，具有很高的性价比。
Description
技术领域：
本实用新型涉及一种热管散热器，尤其是一种热管嵌入基板上的热管散热器。
背景技术：
热管这项技术早在1963年就在位于美国的losalamos国家实验室中诞生了。其发明人是G.M.Grover。热管属于一种高效传热元件，它充分利用了物体在相变时大量吸收和释放热量的特性的快速热传导性质，透过热管将发热体的热量迅速传递到散热片，其导热能力已远远超过任何已知金属的导热能力。例如：铜棒的热通量是46.75w/cm2，而标准水热管的轴向热通量670w/cm2，高达14倍之多。这项始于航天工程和军事装备应用的经过二、三十年的热管技术，一出现立刻引起了电力半导体器件和超大规模集成电路的青睐。现在一般采用由基板、热管和散热片组成的插片式热管散热器。其中基板(又被称之为受热板这种叫法不全面)在热传递方面起到了从半导体器件接受热量，经过基板的扩展，提供给热管(从这个意义上是供热板)从电的角度基板又是一个引出端，起到导电板的作用；从机械角度，又起着安装板的作用。由于是民用产品考虑产品的成本，其基板和散热板一般采用铝材，这是因为铜的密度为8954kg/m3，而铝仅为2707kg/m3，二者相差3.3倍，而每吨的价格又相差近一倍，所以同样的体积时，铜铝的价格相差6倍多，而二者导热率铜为386w/m.℃，铝为204w/m.℃仅高出一倍还不到。所以，除非在某些高档产品和军工产品上基板全部采用铜材，一般情况下都是采用铝材。
上述现有技术的热管散热器，无论采用单一的铜或铝材质的基板，都具有加工简单这样一个优点，但各自都有其优、缺点：(一)如果采用铜材，缺点是重量重、成本高；优点是导热性能好、接触热阻小。(二)如果采用铝材，优点是重量轻、成本低；缺点是导热率低、接触热阻大。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种既具有铜材的导热率高、热扩散系数大等优点，又能克服铜基板热管散热器成本大幅度增加的热管散热器。
为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案为：热管散热器，含散热片、热管、基板、装配孔组成，其特点是：在散热器的基板安装台面和热管之间的导热通道采用铜材，基板的其余部分则采用铝材。
所述的一种热管散热器，其特点是：在铝质基板装配孔的内侧制有凹槽，在凹槽内配有铜质基板安装台面，在铜质基板安装台面的上端面上配有铜质热管，在数根铜质热管上嵌装有数层铝质散热片。
所述的一种热管散热器，其特点是：基板为两片组装而成，基板后片为铝质材料，基板前片基板安装台面为铜质材料。
本实用新型与现有技术相比的有益效果：
1、由于在安装台面和热管之间的导热通道采用铜材，二者之间的导热热阻可以下降一半；
2、在器件与热管散热器安装台面和基板之间，由原先的铜铝接触与铜铜接触，二者之间的接触热阻可以下降一半以上；
3、在电的方面，虽然增加了一层铜铝之间的接触，但是其接触面积大，一般为引出端子的接触面积的3-4倍，而其压力一般约为2K.N/℃，其引起的接触电阻大大低于引出端子的接触电阻，可以忽略不计；
4、本实用新型继承了现有技术插片式热管散热器的优点，仅仅改变了基板的加工，即由整体式改变为复合式，就可以同时具有铜基板的优点。按照热管散热器的导热热阻和对流换热热阻(包括辐射散热)之比为2-3比7-8，也就是说采用铜铝复合基板后，其热阻可以下降10-15％，而其成本的增加一般在10％，具有很高的性价比。
附图说明：
图1为本实用新型的主视图；
图2为图1的左视图；
图3为图1中的A-A向视图；
图4为图1中另一实施例的A-A向视图。
下面结合附图详细描述本实用新型的实施例：
如图1-图3所示，在四根铜质热管1上嵌装有数层散热片2，四根铜质热管1的根部配在基板4顶面的前部，在基板4上设有装配孔3、6。为降低热管散热器的导热热阻，在散热器的基板安装台面5和热管1之间的导热通道采用铜材，基板4的其余部分则采用铝材。
上述技术方案可以采用以下实施例：
(一)、在铝质基板4装配孔3的内侧制有凹槽，在凹槽内配有铜质基板安装台面5，在铜质基板安装台面5的上端面上配有铜质热管，在数根铜质热管上嵌装有数层铝质散热片。
(二)、基板4由两片组成，通过油压机压紧，基板4后片为铝质材料，基板4前片基板安装台面5为铜质材料，在铜质基板安装台面5的上端面上配有铜质热管1，在数根铜质热管1上嵌装有数层铝质散热片2。
工作原理：热管1利用液态物质相变成气态物质时吸收大量的热量，气态物质相变成液态物质时释放出大量的热量的特性而制作的。为了能使工质的沸点降低(液态物质的沸点随气压的变化而变化，当气压为0.006kg/cm2时，水的沸点为0℃，而当气压为1.03kg/cm2时，水的沸点为100℃)。同时，热管1内工质对热管1壁体凝结放热系数与管内工质水蒸汽中不凝结气体含量之相对关系为：以水为例，当水蒸汽中的不凝结的气体含量为无穷小时的放热系数为1；当水蒸汽中的不凝结的空气为1％时，则对流放热系数仅为0.42；当不凝结的空气为3％时，则对流放热系数仅为0.2，因而，热管1腔体内应抽真空，更确切地讲热管1腔体内排除任何不能与工质同时凝结和沸腾的气体。在这种理想状态下，其对流换热系数是流动水的对流换热系数7倍左右，风冷时30倍左右，自然冷却时的1000倍左右。正因为热管1具有如此良好的热传导性能，电力半导体器件和集成电路正在日益广泛地利用它来做散热器，解决日渐增大的耗散功率，以确保器件的正常工作。
插片式热管散热器的热阻示意图如下：
器件
基板安装台面5
基板装配孔3
热管1
热管1腔体
散热片2
散热器的表面
空气
从上面的热阻示意图中可以看出，采用铜铝复合基板和铝基板相比较，器件与散热器基板安装台面5和基板4与热管1之间的接触，由铜铝改为铜铜，按照美国J.P.霍夫曼教授的“热传学”一书中表2-1典型表面的接触热导中指出，在同为研磨、空气的表面类型，在接触热阻1/hcA均为0.18A℃/W×104时，铝的表面粗糙度为0.25Mm，而铜的表面粗糙度为3.81Mm，二者对表面粗糙度的要求相差15倍之多，而当铜的表面粗糙度为1.27Mm时，即其的粗糙度为铝的5倍时，其接触热阻1/hcA为0.07A℃/W×104，仅为铝的接触热阻的40％，所以，采用铜基板和铝基板相比，不但可以使基板4中的热传导阻力下降近一半，而且，可以使器件与基板4、基板4与热管1之间的接触热阻下降一半以上。
Claims (3)
1、一种热管散热器，含散热片、热管、基板、装配孔组成，其特征在于：在散热器的基板安装台面和热管之间的导热通道采用铜材，基板的其余部分则采用铝材。
2、根据权利要求1所述的一种热管散热器，其特征在于：在铝质基板装配孔的内侧制有凹槽，在凹槽内配有铜质基板安装台面，在铜质基板安装台面的上端面上配有铜质热管，在数根铜质热管上嵌装有数层铝质散热片。
3、根据权利要求1所述的一种热管散热器，其特征在于：基板为两片组装而成，基板后片为铝质材料，基板前片基板安装台面为铜质材料。
Priority Applications (1)
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| CN 200520075442 CN2823961Y (zh) | 2005-09-10 | 2005-09-10 | 热管散热器 |
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| CN 200520075442 CN2823961Y (zh) | 2005-09-10 | 2005-09-10 | 热管散热器 |
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| CN2823961Y true CN2823961Y (zh) | 2006-10-04 |
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| CN (1) | CN2823961Y (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108526832A (zh) * | 2018-05-23 | 2018-09-14 | 成都共同散热器有限公司 | 一种热管散热器的加工工艺 |
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2005
- 2005-09-10 CN CN 200520075442 patent/CN2823961Y/zh not_active Expired - Fee Related
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