電子器件的散熱器的製作方法
2023-04-25 09:51:31
專利名稱：電子器件的散熱器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種電子器件的散熱器，特別涉及一種採用液體內循環的電 子器件的散熱器。 技術背景任何電子器件工作過程的實質是能量轉化過程，這個過程總會伴隨著發熱，發熱的根源是任何能量轉化過程都不可能是100%的效率，不足100%部分的能量全部或大多數變成了熱量。現有的電子器件向更小、更高速、更大 功率密度方向發展，這些都意味著更大的熱流密度，超級計算機主要由微處 理器和控制電路等高功率密度電子元器件構成，其熱流密度非常大，量級在100W/cm2左右或者更高。由於容積限制，高性能伺服器和筆記本熱流密度 也非常高，為了保持正常工作，他們對冷卻的需求也顯得非常迫切。電子器件的工作溫度升高往往對它的性能有很大影響，熱噪聲或暗電流 是最明顯的受溫度影響的特徵，例如在傳感器件、紅外探測器及各種光子探 測器、放大器件等受溫度影響的情形就是如此，降溫將直接對電子器件起到 熱噪聲抑制或隔斷的作用。在某些情況下，如超級計算機等，如果不採取外 加冷卻手段，電子器件工作溫度將非常高，高溫將直接導致系統效率下降， 或者無法工作甚至燒毀。總之，降低器件的溫度將極大地提高與溫度有關的 器件性能和提高器件的工作壽命。另外，由於熱能導致材料匹配等問題而引發了電子器件封裝的可靠性。 作為一個系統，封裝方法和冷卻材料的選擇對減少系統發熱和應力變形、芯 片及連接元件間的匹配等具有至關重要的作用。由於上述的原因，電子器件的冷卻和相應的封裝技術已經逐漸成為一個 重要的學術研究方向。在高性能超級電子計算機、軍用航空電子等設備中應 用大熱流密度晶片越來越普遍，單純的空冷技術已經不能滿足冷卻的要求。 液體冷卻因為高效緊湊，在大熱流密度晶片冷卻上得到了廣泛的應用，但傳 統的液體冷卻存在一個缺陷，液體冷卻需要泵和許多管道連接，這些連接使 得系統的可靠性降低，有可能導致管路發生洩漏，而電子設備是不允許液體 洩漏的。 發明內容本發明的目的是針對已有技術中存在的缺陷，提供了一種採用液體內循 環的電子器件的散熱器，採用一種高導熱材料構成液體容器，容器的一個面 與被冷卻熱源器件連接，其他單側面或多個側面布置熱沉和風扇，容器內部 放置液體驅動器。液體驅動器驅使液體在容器內循環。容器內與熱源接觸的 壁面和容器底部熱沉附近的流體吸收大量熱量，溫度升高，升溫的流體在驅 動器的作用下循環，當這些流體攜帶的熱量經過翅片和風扇快速傳遞到環境 中，冷卻後流體回到與熱源接觸的壁面和容器底部熱沉附近時，重新吸收熱 量並進行下一個循環。系統為無任何管路連接的液體冷卻裝置，該冷卻系統 以液體作為工作介質，能夠冷卻高功率的電子器件。本發明主要包括:熱沉、散熱器殼體、冷卻液體、風扇、液體驅動器， 電子器件熱源底板與散熱器殼體緊密連接，散熱器殼體內設有一腔體，其特 徵在於所述腔體內注滿冷卻液體，腔體內設有熱沉及液體驅動器，腔體內 的冷卻液體為高比熱的冷卻液體內加入防凍液及去離子蒸餾水，冷卻液體為 不導電的介質，通過液體驅動器驅動的冷卻液體在散熱器腔體內形成封閉的 內循環系統，散熱器四周設有熱沉、散熱器翅片和風扇，散熱器採用高導熱 材料製作，四壁或者雙壁面上設置熱沉、風扇，散熱器內壁上設有多條散熱 通道。本發明的優點是採用封閉的內循環冷卻系統，不需要管路連接，不會 發生洩漏，加工方便、冷卻效率好和可靠性高。
圖1A本發明採用壓電膜片驅動器的俯視結構示意圖； 圖1B本發明採用壓電膜片驅動器的結構示意圖； 圖2本發明採用微型離心泵驅動器的結構示意圖； 圖3本發明採用壓電式驅動器結構示意圖。l風扇、2懸臂梁、3壓電驅動器、4電線、5熱源、6散熱器殼體、7 冷卻液體、8支撐架、9壓電膜片組、IO壓電膜片組、ll熱沉、12微型離心 泵、14散熱器翅片、15熱沉B具體實施方式
下面結合附圖進一步說明
具體實施例方式
實施例1參見圖1A，圖1B，散熱器工作原理當壓電膜片組9通電向下發生變形時， 同時壓電膜片組10通電向上發生變形，兩組壓電膜片組的變形將散熱器殼 體6內的冷卻液體7產生運動，與熱源5接觸的冷卻液體7在吸收熱量後迅速流到散熱器其他部位，這些熱流體攜帶的熱量通過四壁的散熱器翅片14和風扇l進行熱交換，將熱量傳遞到周圍的環境中去，流體溫度迅速下降，當冷卻了的流體重新回到散熱器殼體6的底部時候，散熱器殼體6內的熱沉 11又吸收了來自熱源5傳導的熱量，冷卻了的流體重新吸收熱量並開始新循 環。為防止壓電膜片組9、 10的電輸入通過冷卻液體7導入到散熱器壁，冷 卻液體7採用非導電的液體，為了增加換熱效果好，儘量選擇比熱大的液體， 並在冷卻液體7內加入了防凍液的去離子蒸餾水。為了獲得高效的換熱效果，散熱器內的冷卻液體7應有更強的擾動，壓 電膜片組9與壓電膜片組10在同一時刻的運動方向應相反，壓電膜片在電 能驅動下要求產生較大的振幅，基於這一考慮，壓電膜片應選用薄而柔性壓 電材料。散熱器殼體6材料，為了減小熱傳遞的熱阻，選擇高導熱金屬材 料，比如銅，鋁等。另外，考慮到散熱器內的冷卻液體7長期在密封狀態下 運行，必須考慮有防止冷卻液體7與散熱器殼體6的內壁發生反應的措施。 散熱器翅片14和風扇1的設計必須基於需要散去的熱量來考慮，當散熱量 比較大的時候，散熱器上熱沉B和風扇可增設為四周每邊一個，提高散熱效 率。實施例2參見圖2,實施例2與實施例1相同，所不同的是液體驅動器為微型離心 泵12。微型離心泵12的葉片設於腔體內，當微型離心泵轉動運行後，使吸 收了熱源熱量的冷卻液體7流動，然後驅使這些熱流體流入散熱器內壁上設
有多條散熱通道中，冷卻液體7攜帶的熱量通過熱沉外壁和風扇傳遞到環境中，冷卻液體7溫度下降，當冷卻了的冷卻液體7重新回到散熱器殼體6底部的時候，它將重新吸收熱源的熱量並開始新循環。為了獲得大的流體驅動力和更低的噪音，微馬達應選用高速直流馬達。 實施例3參見圖3，實施例3與實施例2相同，所不同的是液體驅動器為壓電式驅 動器，壓電式驅動器由懸臂梁2、支撐架8組成，懸臂梁2為柔性梁，其工 作原理如下當壓電驅動器3通過電線4接入電源，壓電驅動器3開始振動， 由於懸臂梁的特點，該驅動力將導致懸臂梁發生較大的變形，懸臂梁的變形 將驅動散熱器殼體6內的冷卻液體7產生運動，與熱源接觸的冷卻液體7在 吸收熱量後迅速流到容器其他位置，這些熱流體攜帶的熱量通過四壁上的散 熱器翅片14和風扇1傳遞到周圍的環境中去，使熱流體溫度下降，為了獲 得大的流體驅動力，懸臂梁應能產生較大的振幅。基於這一考慮，懸臂梁應 選用薄的柔性材料，如塑料。
權利要求
1. 一種電子器件的散熱器,主要包括:熱沉、散熱器殼體、冷卻液體、風扇、 液體驅動器，電子器件熱源底板與散熱器殼體緊密連接，散熱器殼體內 設有一腔體，其特徵在於所述腔體內注滿冷卻液體，腔體內設有熱沉及液體驅動器，腔體內的冷卻液體為高比熱的冷卻液體內加入防凍液及 去離子蒸餾水，冷卻液體為不導電的介質，通過液體驅動器驅動的冷卻 液體在散熱器腔體內形成封閉的內循環系統，散熱器四周設有熱沉、散 熱器翅片和風扇。
2. 根據權利要求1所述的一種電子器件的散熱器，其特徵在於所述液體驅 動器為壓電式驅動器或採用微型離心泵或壓電膜片的驅動。
3. 根據權利要求1所述的一種電子器件的散熱器，其特徵在於所述散熱器 採用高導熱材料製作，四壁或者雙壁面上設置熱沉，散熱器內壁上設有 多條散熱通道。
全文摘要
一種採用液體內循環的散熱器，主要包括熱沉、散熱器、冷卻液體、風扇、液體驅動器，其特徵在於所述散熱器內設有一腔體，腔體內設有一熱沉及液體驅動器，冷卻液體通過液體驅動器在散熱器腔體內形成封閉的內循環系統，散熱器採用高導熱材料製作，四壁或者雙壁面上設置熱沉、風扇，散熱器內壁上設有多條散熱通道。本發明的優點是採用封閉的內循環冷卻系統，不需要管路連接，不會發生洩漏，加工方便、冷卻效率好和可靠性高。
文檔編號H05K7/20GK101146429SQ200610116110
公開日2008年3月19日 申請日期2006年9月15日 優先權日2006年9月15日
發明者勝 劉, 羅小兵, 偉 陳 申請人:勝 劉