一種高熱流密度均溫散熱裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種高熱流密度均溫散熱裝置，下部是冷板，上部是冷卻水套，冷卻水套的下端與冷板的上端固接，冷板和冷卻水套的內(nèi)腔中有數(shù)根平行布置的熱管，熱管的下段是蒸發(fā)段且在冷板的內(nèi)腔中，熱管的上段是冷凝段且在冷卻水套的內(nèi)腔中，所有熱管的下端均與下部集散管固接且相通，所有熱管的上端均與上部集散管固接且相通；熱管由管殼、多孔泡沫銅吸液芯層、納米流體工質(zhì)和絲網(wǎng)支撐架組成，熱管最外部是管殼，管殼的內(nèi)壁上緊貼有多孔泡沫銅吸液芯層，多孔泡沫銅吸液芯層由孔徑大小不一的多孔泡沫銅吸液芯組成，多孔泡沫銅吸液芯層的內(nèi)壁上緊貼絲網(wǎng)支撐架，增加熱管的傳熱能力，整個冷板結(jié)構(gòu)傳熱能力增加，等溫性良好。
【專利說明】一種高熱流密度均溫散熱裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種換熱設(shè)備，特指一種散熱裝置，適用于陣列式電子設(shè)備的高熱流散熱。
【背景技術(shù)】
[0002]電子設(shè)備的高效散熱一直是現(xiàn)代傳熱技術(shù)的主要應(yīng)用之一，電子元器件可靠性的改善，功率容量的增加以及結(jié)構(gòu)的微小型化等都直接取決于器件本身熱控制的完善程度。隨著電子技術(shù)迅速發(fā)展，電子器件的高頻、高速以及集成電路的密集和小型化，使得單位容積電子器件的發(fā)熱量快速增大，電子器件正常的工作溫度范圍一般為-5?+65°C,超過這個范圍，元件性能將顯著下降，不能穩(wěn)定工作，會影響系統(tǒng)運行的可靠性。研究和實際應(yīng)用表明，單個半導(dǎo)體元件的溫度每升高10°C，系統(tǒng)的可靠性將降低50%。因此電子技術(shù)的發(fā)展需要有良好的散熱手段來保證。由于電子元器件的小型化和集成化，這種散熱手段要求具有緊湊性、可靠性、靈活性、高散熱效率、不需維修等特點。
[0003]傳統(tǒng)的冷卻方法是強制水冷冷卻，這種冷卻方法已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代電子設(shè)備短時、快速、高效的散熱要求。近年來對新型冷卻劑特性、接觸熱阻研究，促進了一批新穎、有效的冷卻方式在工程上的應(yīng)用，主要有:浸潰冷卻、冷板冷卻、相變冷卻、溫差致冷和熱管冷卻等，浸潰冷卻方式不適用于非接觸散熱，溫差致方式無法滿足高熱流密度散熱要求。中國專利申請?zhí)枮?9108950.2、名稱為“電子器件的散熱裝置”，是一個具有熱管部分的金屬本體和安裝在本體上的散熱片組合而成的散熱器，采用熱管相變散熱技術(shù)，不能滿足均溫性好的高熱流密度散熱冷卻問題和反重力情況下的冷卻問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是結(jié)合熱管相變散熱技術(shù)和冷板散熱技術(shù)二者之間的優(yōu)勢，提供一種既能將受限空間內(nèi)陣列式電子設(shè)備的高密度熱流帶走、又能夠為陣列電子設(shè)備提供均溫性良好的支承面、且不受重力影響的散熱裝置。
[0005]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:本發(fā)明下部是冷板，上部是冷卻水套，冷卻水套的下端與冷板的上端固接，冷板和冷卻水套的內(nèi)腔中有數(shù)根平行布置的熱管，熱管的下段是蒸發(fā)段且在冷板的內(nèi)腔中，熱管的上段是冷凝段且在冷卻水套的內(nèi)腔中，所有熱管的下端均與下部集散管固接且相通，所有熱管的上端均與上部集散管固接且相通；熱管由管殼、多孔泡沫銅吸液芯層、納米流體工質(zhì)和絲網(wǎng)支撐架組成，熱管最外部是管殼，管殼的內(nèi)壁上緊貼有多孔泡沫銅吸液芯層，多孔泡沫銅吸液芯層由孔徑大小不一的多孔泡沫銅吸液芯組成，多孔泡沫銅吸液芯層的內(nèi)壁上緊貼絲網(wǎng)支撐架，熱管內(nèi)充有納米流體工質(zhì)，納米流體工質(zhì)是金屬氧化物水基納米流體工質(zhì)，金屬氧化物是氧化鋁、氧化銅或二氧化硅。
[0006]本發(fā)明的有益效果是:
1、本發(fā)明采用以納米流體為工質(zhì)、多孔泡沫銅為吸液芯的熱管作為熱管單元，能減少工作液體接觸熱阻和回流阻力，大大增加芯體的毛細(xì)壓力，增加熱管的傳熱能力，使得整個冷板結(jié)構(gòu)傳熱能力增加，等溫性良好，采用該熱管制成的熱管冷板可以冷卻空間任意位置電子設(shè)備。
[0007]2、本發(fā)明中熱管的蒸發(fā)段和冷凝段分別采用支管與集散管相連的結(jié)構(gòu)形式，有利于實現(xiàn)均溫散熱，整個裝置結(jié)構(gòu)緊湊，可滿足電子設(shè)備熱流密度高趨勢的散熱要求。
[0008]3、本發(fā)明較好地綜合運用冷板冷卻、相變冷卻、熱管冷卻技術(shù)，既能保持陣列電子設(shè)備的緊湊，又能有效帶走其功率消耗所產(chǎn)生的高密度熱流。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是本發(fā)明一種高熱流密度均溫散熱裝置安裝在陣列電子設(shè)備上的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是圖1中本發(fā)明結(jié)構(gòu)的主視剖視放大圖；
圖3是圖1中單根熱管的截面剖視放大圖；
圖中:1.電子設(shè)備；2.冷板；3.熱管；4.冷卻水套；5.上部集散管；6.下部集散管；
7.多孔泡沫銅吸液芯層；8.納米流體工質(zhì)；9.絲網(wǎng)支撐架；10.熱管管殼。
【具體實施方式】
[0010]參見圖1和圖2，本發(fā)明的下部有冷板2，上部有冷卻水套4，冷卻水套4的下端直接與冷板2的上端固定焊接在一起。本發(fā)明使用時，將陣列電子設(shè)備I緊密貼在冷板2的兩側(cè)外表面上，將冷板2的兩個大表面作為安裝陣列電子設(shè)備I的支承表面。
[0011]在冷板2和冷卻水套4的內(nèi)腔中有數(shù)根熱管3，數(shù)根熱管3平行布置，熱管3的下段是蒸發(fā)段，蒸發(fā)段在冷板2的內(nèi)腔中，所有熱管3的蒸發(fā)段的下端均與下部集散管6固定連接，并且均與下部集散管6相通，下部集散管6也位于冷板2的內(nèi)腔中。熱管3的上段是冷凝段，冷凝段在冷卻水套4的內(nèi)腔中，所有熱管3的冷凝段的上端均與上部集散管5固定連接，并且均與上部集散管5相通，上部集散管5也位于冷卻水套4的內(nèi)腔中。
[0012]熱管3安裝時，可在冷板2和冷卻水套4內(nèi)部通過機加工多個平行的孔道，該孔道用于安裝熱管3。
[0013]參見圖3，熱管3由紫銅材料制作，熱管3由管殼10、多孔泡沫銅吸液芯層7、納米流體工質(zhì)8和絲網(wǎng)支撐架9組成。熱管3最外部是管殼10，在管殼10的內(nèi)壁上緊貼有多孔泡沫銅吸液芯層7，多孔泡沫銅吸液芯層7由孔徑大小不一的多孔泡沫銅吸液芯組成，多孔泡沫銅吸液芯層7的壁厚為0.2~1.0 mm，孔隙率為50%~80%。多孔泡沫銅吸液芯層7的內(nèi)壁上緊貼絲網(wǎng)支撐架9，絲網(wǎng)支撐架9由孔密度為20 PPI的大孔徑絲網(wǎng)制成。在熱管3內(nèi)充有納米流體工質(zhì)8，使熱管3內(nèi)為負(fù)壓。納米流體工質(zhì)8是金屬氧化物水基納米流體工質(zhì)，金屬氧化物是氧化鋁、氧化銅或二氧化硅，金屬氧化物的質(zhì)量濃度為納米流體工質(zhì)8的
0.5%，所充納米流體工質(zhì)8的體積為熱管3的蒸發(fā)段的體積的40%-60%。
[0014]陣列電子設(shè)備I工作時，功率消耗所產(chǎn)生的高密度熱流被冷板2所吸收，熱量傳給熱管3，納米流體工質(zhì)8在蒸發(fā)段吸收熱量后發(fā)生沸騰，相變成氣體，氣態(tài)工質(zhì)在蒸發(fā)段流向冷凝段，在冷卻水套4冷卻下釋放熱量后轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)，液態(tài)工質(zhì)通過依靠多孔泡沫銅吸液芯的毛細(xì)力回留至蒸發(fā)段，形成循環(huán)回路，實現(xiàn)源源不斷的散熱，同時由于熱管3的良好的等溫性能能夠保證冷板2的外表面支承面均溫性也很好。
【權(quán)利要求】
1.一種高熱流密度均溫散熱裝置，下部是冷板(2)，上部是冷卻水套(4)，冷卻水套(4)的下端與冷板(2)的上端固接，其特征是:冷板(2)和冷卻水套(4)的內(nèi)腔中有數(shù)根平行布置的熱管(3)，熱管(3)的下段是蒸發(fā)段且在冷板(2)的內(nèi)腔中，熱管(3)的上段是冷凝段且在冷卻水套(4)的內(nèi)腔中，所有熱管(3)的下端均與下部集散管(6)固接且相通，所有熱管(3)的上端均與上部集散管(5)固接且相通；熱管(3)由管殼(10)、多孔泡沫銅吸液芯層(7)、納米流體工質(zhì)(8)和絲網(wǎng)支撐架(9)組成，熱管(3)最外部是管殼(10)，管殼(10)的內(nèi)壁上緊貼有多孔泡沫銅吸液芯層(7)，多孔泡沫銅吸液芯層(7)由孔徑大小不一的多孔泡沫銅吸液芯組成，多孔泡沫銅吸液芯層(7)的內(nèi)壁上緊貼絲網(wǎng)支撐架(9)，熱管(3)內(nèi)充有納米流體工質(zhì)(8),納米流體工質(zhì)(8)是金屬氧化物水基納米流體工質(zhì),金屬氧化物是氧化鋁、氧化銅或二氧化硅。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種高熱流密度均溫散熱裝置，其特征是:下部集散管(6)上部集散管(5)均位于冷卻水套(4)的內(nèi)腔中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種高熱流密度均溫散熱裝置，其特征是:金屬氧化物的質(zhì)量濃度為納米流體工質(zhì)(8)的0.5%，納米流體工質(zhì)(8)的體積為熱管(3)的蒸發(fā)段的體積的40%-60%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種高熱流密度均溫散熱裝置，其特征是:多孔泡沫銅吸液芯層(7)的壁厚為0.2?1.0 mm,孔隙率為50%?80%。
【文檔編號】H05K7/20GK103997877SQ201410188506
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年5月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月7日
【發(fā)明者】姚壽廣, 蘆笙, 鄧江偉, 盛冬, 劉健 申請人:江蘇科技大學(xué)