一種具有熱沉結構的散熱器的製作方法

2023-04-26 06:00:46

專利名稱：一種具有熱沉結構的散熱器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種散熱器，特別涉及一種具有熱沉結構的散熱器。
背景技術：
隨著IT、通訊、LED (Light Emitting Diode,發光二極體)、太陽能等行業的飛速發展，電子元器件的發熱功率也在不斷提高。傳統的散熱多以熱源加散熱片或將熱源的熱量通過熱管傳至遠端並通過熱交換將熱量排出系統外部的方式進行散熱。當前業界主要採用由散熱片、熱管或VC(Vapor-Chamber,真空腔均熱板)、風扇組成的散熱形式，其熱傳導路徑如下CPU (熱源)一熱導管或VC —散熱片(Fin)—由風扇將熱量帶走。圖I是現有技術提供的均溫板的工作原理圖，如圖I所示，均溫板通常包括三個最基本的組成要素密封殼體11、毛細結構12和工作液。傳統均溫板以紫銅板衝壓成型密封殼體11，並通過真空釺焊等焊接方式將殼體密封焊接在一起，將密封殼體I內抽成 I. 3X (KT1 I(T4)Pa的負壓後充以適量的工作液，使緊貼腔體13內壁的毛細結構12中充滿工作液後加以密封。毛細結構12的吸液芯(wick)多以燒結粉末(Sinter Powder)、網狀物(Mesh)、槽(Groove)等結構或複合結構為主。工作液大多為高純水。密封殼體11內部的腔體13的一端為蒸發端也稱加熱端，另一端為冷凝端也稱冷卻端。蒸發端受熱時毛細結構12中的工作液蒸發汽化，蒸汽在微小的壓差下通過密封殼體11中心的腔體13流向冷卻端，並放出熱量凝結成液體。冷凝後的液體再沿毛細結構12靠毛細力的作用流回蒸發端。 如此循環不已，熱量由均溫板的一端傳至另一端。現有的均溫板具有較大的散熱面積，可以提供更大的結構空腔，從而增大熱傳輸量，另外其毛細結構相對熱管更靈活，可以大幅提升熱流密度，滿足高熱量傳輸和高熱流密度的熱傳需求。但由於其製作工藝複雜，且結構強度、材料及可靠性要求，其成本較高，重量較大，結構強度較差。所以如何在滿足高熱傳性能的基礎上，減輕產品重量，降低成本是均溫板研發的重要方向。圖2是現有技術提供的散熱模組的立體結構示意圖，圖3是現有技術提供的散熱模組的主視圖，如圖2和圖3所示，現有的散熱模組以均溫板21與散熱片22通過錫焊焊接在一起。由於焊接層23的存在增加了一段由均溫板21到散熱片22的熱阻，這段熱阻由於錫焊工藝問題，往往會在焊接層23內形成小氣孔，尤其是均溫板21與散熱片22大面積焊接時，焊接層23出現氣孔的機率會大幅增加，導致此段熱阻增加。

實用新型內容本實用新型的目的在於提供一種具有熱沉結構的散熱器，能更好地解決均溫板與散熱片焊接時焊接層出現氣孔導致熱阻增加的問題。根據本實用新型的一個方面，提供了一種具有熱沉結構的散熱器，所述散熱器包括[0009]殼體1，其一端面具有與其一體成型的多個熱沉翅片3，其另一端面具有下凹空腔；蓋板2，密封安裝在所述殼體I具有下凹空腔4的端面上，以形成散熱器。優選的，所述散熱器還包括由所述蓋板2密封安裝在所述殼體I具有下凹空腔4的端面上所形成的蒸汽空腔 5 ；注入到所述蒸汽空腔5內的用於相變傳熱的工質；其中，所述蓋板2具有毛細結構6優選的，所述散熱器還包括填充在所述熱沉翅片3內腔中的毛細結構6。優選的，所述散熱器還包括複合在熱沉翅片3內表面的毛細結構6。優選的，複合在所述熱沉翅片3內表面的毛細結構6中心具有翅片空腔7，所述翅片空腔7與所述蒸汽空腔5連通。優選的，所述殼體I具有下凹空腔4的端開有用來安裝蓋板2的密封臺階8。優選的，所述毛細結構6是燒結鋁粉末或泡沫鋁。與現有技術相比較，本實用新型的有益效果在於I.熱傳性能優異，熱擴散效果好，從熱源到熱沉的熱阻更低，整體熱沉熱交換效率提升；2.模組重量降低；3.由於減少了均溫板(或熱管)與熱沉的焊接工序，還可以有效降低模組加工製作成本。4.由於其殼體成型的簡便工藝，所以其結構更加靈活，可以根據結構設計和功能性要求設 計各種異型均溫板結構，並可以根據設計要求，在均溫板製作時將機構件也一次性完成，從而增加結構可靠性，並降低成本。

圖I是現有技術提供的散熱器的工作原理圖；圖2是現有技術提供的散熱模組的立體結構示意圖；圖3是現有技術提供的散熱模組的主視圖；圖4是本發明實施例提供的散熱器的立體結構示意圖；圖5是本發明實施例一提供的散熱器的剖視圖；圖6是本發明實施例二提供的散熱器的剖視圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的優選實施例進行詳細說明，應當理解，以下所說明的優選實施例僅用於說明和解釋本實用新型，並不用於限定本實用新型。圖4是本發明實施例提供的散熱器的立體結構示意圖，如圖4所示，散熱器包括殼體I、蓋板2。其中，殼體I的一端面具有與其一體成型的多個熱沉翅片3，另一端面具有下凹空腔。蓋板2密封安裝在殼體I具有下凹空腔的端面上，以形成散熱器。 圖5是本發明實施例一提供的散熱器的剖視圖，如圖5所示，所述散熱器包括殼體I、蓋板2、蒸汽空腔5。殼體I的一端面具有與其一體成型的多個熱沉翅片3,熱沉翅片 3的內腔填充有毛細結構6，殼體I的另一端面具有下凹空腔4。殼體I具有下凹空腔4的端開有用來安裝蓋板2的密封臺階8。蓋板2密封安裝在所述殼體I具有下凹空腔4的端面上，蓋板2的內表面複合有毛細結構6。蓋板2的毛細結構與熱沉翅片3內腔中的毛細結構6之間形成蒸汽空腔5。用於相變傳熱的工質通過工藝管9注入到蒸汽空腔5內。圖5所示的散熱器的製作流程如下以壓鑄或切削工藝製作出如圖5所示的蓋板 2和具有熱沉翅片3的殼體1，熱沉翅片3與殼體I 一體成型，殼體I的內部形成下凹空腔 4，在殼體I的具有下凹空腔4的一端形成支撐蓋板2的密封臺階8。在蓋板2的內表面緊密附加毛細結構6，在熱沉翅片3的內腔填充毛細結構6，所述毛細結構是燒結鋁粉末或泡沫鋁，並將毛細結構6、殼體I、工藝管9、蓋板2組裝在一起。熱沉翅片3的毛細結構6和蓋板2內表面的毛細結構6之間形成一蒸汽空腔5。將組裝好的殼體I和蓋板2的表面進行清洗，然後在其表面進行噴淋或浸泡鋁釺焊劑，之後進行密封釺焊或氮氣氣體保護。在密封檢測後，通過工藝管9抽真空，達到要求真空度後(一般為1.5X10-2Pa)，注入工質(141b、 丙酮、乙二醇等)封口，最後進行性能檢測。圖5所示的散熱器的具體工作原理如下，當加熱區(蓋板2外表面)熱源加熱時， 熱量會使加熱區的工質相變為氣體，通過蒸汽空腔5沿平行於蓋板的平面方向迅速擴散， 並在微小的壓差下通過蒸汽空腔5沿垂直於蓋板的方向將熱量傳遞至熱沉翅片3的毛細結構，熱沉翅片3的毛細結構將熱量凝結成液體。冷凝後的液體再沿熱沉翅片3的毛細結構靠毛細力的作用流回蓋板2的毛細結構。如此循環不已，熱量由散熱器蓋板一端傳至熱沉翅片端。由於熱量由工質相變傳遞，所以散熱器的每根翅片都被均勻加熱，可以有效提升翅片的熱交換效率。且由於採用具有熱沉結構的均溫技術，減少了由熱管或均溫板與散熱片的焊接熱阻，有利於提升散熱器的熱交換效率。圖6是本發明實施例二提供的散熱器的剖視圖，如圖6所示，實施例二提供的散熱器與實施例一提供的散熱器的差別在於實施例二中除兩端外的每個熱沉翅片3的內表面緊密複合一層毛細結構6，所述毛細結構6中心具有翅片空腔7，所述翅片空腔7與所述蒸汽空腔5連通，而實施例一中的散熱器的每個熱沉翅片3的內腔填充滿毛細結構6。除此之夕卜，實施例二和實施例一的結構完全相同，因此此處不再贅述。圖6所示的散熱器的具體工作原理如下，當加熱區(蓋板2外表面)熱源加熱時， 熱量會使蒸汽空腔5的工質相變為氣體，通過蒸汽空腔5熱量沿與蓋板2水平及垂直的方向迅速擴散，並傳遞至翅片空腔7，然後至熱沉翅片3的毛細結構，熱沉翅片3的毛細結構將熱量凝結成液體。冷凝後的液體再沿熱沉翅片3的毛細結構靠毛細力的作用流回蓋板2的毛細結構，如此循環不已。綜上所述，本實用新型通過將熱沉翅片與密封殼體一體成型，解決了均溫板與散熱片焊接時焊接層出現氣孔導致熱阻增加的問題，具有以下有益技術效果均溫板的熱沉翅片與密封殼體一體成型，避免了均溫板與散熱片間焊接層的熱阻。二、製作工藝簡單，成本較低，重量較小，結構強度好。儘管上文對本實用新型進行了詳細說明，但是本實用新型不限於此，本技術領域技術人員可以根據本實用新型的原理進行各種修改。因此，凡按 照本實用新型原理所作的修改，都應當理解為落入本實用新型的保護範圍。
權利要求1.一種具有熱沉結構的散熱器，其特徵在於，所述散熱器包括殼體(I)，其一端面具有與其一體成型的多個熱沉翅片(3)，其另一端面具有下凹空腔(4)；蓋板(2)，密封安裝在所述殼體(I)具有下凹空腔(4)的端面上，以形成散熱器。
2.根據權利要求I所述的散熱器，其特徵在於，所述散熱器還包括由所述蓋板(2)密封安裝在所述殼體(I)具有下凹空腔(4)的端面上所形成的蒸汽空腔(5)；注入到所述蒸汽空腔(5)內的用於相變傳熱的工質；其中，所述蓋板(2)具有毛細結構(6)。
3.根據權利要求I所述的散熱器，其特徵在於，所述散熱器還包括填充在所述熱沉翅片(3)內腔中的毛細結構(6)。
4.根據權利要求I所述的散熱器，其特徵在於，所述散熱器還包括複合在熱沉翅片(3)內表面的毛細結構(6)。
5.根據權利要求4所述的散熱器，其特徵在於，複合在所述熱沉翅片(3)內表面的毛細結構(6)中心具有翅片空腔(7)，所述翅片空腔(7)與所述蒸汽空腔(5)連通。
6.根據權利要求I所述的散熱器，其特徵在於，所述殼體(I)具有下凹空腔(4)的端開有用來安裝蓋板(2)的密封臺階(8)。
7.根據權利要求3至5任一項所述的散熱器，其特徵在於，所述毛細結構(6)是燒結鋁粉末或泡沫鋁。
專利摘要本實用新型公開了一種具有熱沉結構的散熱器，所述散熱器包括殼體1，其一端面具有與其一體成型的多個熱沉翅片3，其另一端面具有下凹空腔4；蓋板2，密封安裝在所述殼體1具有下凹空腔4的端面上，以形成散熱器。本實用新型通過將熱沉翅片與密封殼體一體成型，解決了均溫板與散熱片焊接時焊接層出現氣孔導致熱阻增加的問題，具有以下有益技術效果一、均溫板的熱沉翅片與密封殼體一體成型，避免了均溫板與散熱片間焊接層的熱阻。二、製作工藝簡單，成本較低，重量較小，結構強度好。
文檔編號H05K7/20GK202455719SQ20122003608
公開日2012年9月26日 申請日期2012年2月6日 優先權日2012年2月6日
發明者劉曉東, 王子傑 申請人:國研高能(北京)穩態傳熱傳質技術研究院有限公司