[發明專利]環流熱管式電子器件散熱器

無效

• 申請號: 200710074563.5
• 申請日: 2007-05-25
• 公開（公告）號: CN101075593A
• 公開（公告）日: 2007-11-21
• 發明（設計）人: 秦彪
• 申請（專利權）人: 秦彪
• 主分類號: H01L23/34
• 分類號: H01L23/34;H01L23/427;H01L23/467;H05K7/20;G06F1/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術領域

本發明涉及電子器件的散熱技術領域，尤其是采用熱管原理、主要由吸熱塊、空氣換熱器和風扇組成的、用于冷卻半導體集成電路器件的散熱器。

背景技術

隨著半導體集成電路晶體管數量的增加，器件的發熱量也隨著增加。當前計算機芯片CPU發熱和散熱問題已經成了計算機發展過程中的障礙，單純的翅片加風扇結構的散熱器已經滿足不了要求，目前普遍采用熱管式散熱器。

目前用于CPU散熱器中的熱管的基本結構是：兩端封死，內有毛細管結構的銅制管。由于臺式計算機中CPU全是垂直放置，熱管式散熱器中的熱管放置，一是水平，二是U形，熱管中的工質完全靠管內的毛細管結構，如多孔結構、絲網結構、溝槽結構，產生的虹吸原理，使凝成液態的工質回流到蒸發段，實現工質在熱管內循環流動，將熱量從蒸發段輸送到冷凝段，再經冷凝段上的擴展換熱肋片(簡稱肋片)由風扇驅動空氣帶走散出。如果冷凝的工質不能回流到蒸發段(倒U型放置的熱管就有這樣的問題)，或回流量減小，則散熱器完全不能工作，或散熱量減小。由于虹吸力量非常有限，因而這種熱管傳輸的熱量不高，和依靠重力回流式(熱虹吸原理)相比，熱量傳輸相差非常大。

現一般都采用銅管內燒結成的多孔結構實現虹吸，由于工藝要求，熱管必須完成抽真空、灌入工質、封焊成品后才能進行后續工序，因而設置擴展換熱肋片的套片工藝，不能采用現有的高效脹管工藝來保證肋片與熱管有效接觸，即解決接觸熱阻問題。采用錫焊，生產效率不高，焊接時的高溫可能導致熱管爆炸的危險。一片一片地緊配合套入，問題有：對熱管外徑精度要求高，接觸不可靠，生產效率太低。為保證熱管內的毛細管結構不被破壞，熱管的最小彎曲半徑受限制，一般要3倍的熱管直徑，因而散熱器的尺寸不易實現緊湊化設計(尺寸小、重量輕在CPU散熱器中非常重要)。另外，現熱管本身的生產工藝非常復雜，要求非常高，無氧銅管多次在還原性氣體(氫氣)高溫(上千度)燒結，有燒結成品率的問題，因而熱管本身成本價格非常高。

發明內容

本發明提供一種散熱器，采用熱虹吸原理、環流式結構，提高了熱管輸送熱量的能力，可采用高效、低價的脹管工藝套片，或安全簡易的焊接工藝，大大提高生產效率，并顯著地降低成本造價，提高散熱效率。引入強化傳熱結構，優化結構設計，使散熱器尺寸更緊湊。

本發明所采用的技術方案是：散熱器主要部件有：吸熱塊、空氣換熱器和風扇。空氣換熱器中有多根冷凝管，冷凝管上設置有肋片；吸熱塊有與發熱器件散熱面緊貼的面，稱之為吸熱面，其背面即為吸熱塊的背面，這和現CPU熱管式散熱器類似。本發明的特征在于：吸熱塊中有蒸發水道，蒸發水道之間有相互貫通的通孔；冷凝管通過彎管分成兩段，兩段夾角不大于30°，兩段上都設置有肋片；冷凝管第一段的接頭在吸熱塊一端，或靠近一端，與蒸發水道相連通；冷凝管第二段的接頭從吸熱塊背面，蒸發水道徑向方向與蒸發水道相連通，形成環形結構。

其工作過程是：當發熱器件的散熱面為垂直放置，散熱器的吸熱塊緊貼在器件的散熱面上，則吸熱塊為垂直放置，安裝要求冷凝管第一段在上，第二段在下。在蒸發水道內的液態工質受熱蒸發成汽態，向上流動，流進第一段冷凝管，部分汽態工質在第一段冷凝管內冷凝成液態。如果第一段冷凝管向上傾，則由于重力作用，有液態工質逆汽態工質流動方向，回流到蒸發水道內；如果第一段冷凝管向下傾，則由于重力作用，液態工質和其余的汽態工質，一同流入第二段冷凝管；如果第一段冷凝管水平放置，則由汽態工質流動攜帶作用，大部份冷凝成液態的工質，隨汽態工質流進第二段冷凝管。第二段冷凝管必須向下傾，在第二段冷凝管內，所剩的汽態工質被冷凝成液態，由重力作用，液態工質從冷凝管的另一頭(下端)，回流到吸熱塊中的蒸發水道內，工質這樣走了一個循環。冷凝管上的熱量是通過肋片，由被風扇驅動的空氣流經肋片而帶走散出的。

如果發熱器件的散熱面水平向上，散熱器水平地設置在上面，則蒸發水道在下，兩段冷凝管在上。蒸發水道產生的汽態工質從冷凝管的兩頭分別進入冷凝管的兩段，在兩段冷凝管內冷凝成液態的工質，由于重力作用，分別順著冷凝管的兩段回流到蒸發水道內，實現循環。