[實用新型]一種熱管式CPU散熱器

無效

• 申請號: 200720120379.5
• 申請日: 2007-05-30
• 公開（公告）號: CN201084722Y
• 公開（公告）日: 2008-07-09
• 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

本實用新型涉及電子器件散熱技術，尤其是采用熱管原理、主要由吸熱塊、熱管加肋片和風扇組成的、用于冷卻半導體集成芯片的散熱器。

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。當前電腦CPU芯片的發熱和散熱問題已經成了計算機發展過程中的障礙，單純的鋁基翅片加風扇結構的散熱器已經滿足不了要求，熱管式散熱器都普遍被臺式電腦CPU散熱器采用了。

目前臺式電腦CPU散熱器的基本問題有：尺寸龐大，笨重，散熱量不高，價格高。這些問題阻礙了熱管式散熱器在臺式電腦中更廣泛的應用。這些問題的產生，是由于設計不合理，表現出傳熱原理不清晰，制造加工工藝、工序不合理，低效，成本高。

現CPU散熱器中的熱管，一般都是管內壁有燒結成型的、厚厚的多孔結構層的銅制管，管內液態工質從冷凝段回流到蒸發段，就是依靠該多孔結構層的毛細管虹吸原理。這種熱管制造工藝復雜，效率低，要求非常高，必須采用無氧銅管，低效率地灌加內壁銅粉層，多次在還原性氣體中高溫燒結，有燒結成品率的問題，因而熱管本身成本價格非常高。

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，這給后續工藝帶來了致命的問題，主要有：冷凝段上設置肋片，解決肋片和熱管外壁之間的接觸熱阻問題。套片式肋片簡單，因而被普遍采用，但是，在其他行業(如空調行業)中，普遍采用的高效、可靠、低價的脹管工藝，在此卻完全不能被采用；采用整體錫焊工藝，面臨著焊接時的高溫引起熱管中高壓，可能導致熱管爆炸的危險；一片一片地緊配合套入方法，對熱管外徑精度要求高，接觸不可靠，生產效率太低。

電腦主板尺寸有限，不宜承擔重物。減小散熱器尺寸，減小其占主板的面積，減輕重量，對整體性能有益，這是非常重要的。但現熱管，為保證熱管內的毛細管結構不被破壞，熱管的彎曲半徑受限制，一般最小彎曲半徑為三倍的熱管直徑，因而散熱器的尺寸不易實現緊湊化設計。蒸發段和冷凝段之間的距離也長，對熱管傳輸熱量不利。另外，空氣換熱器部分(主要是肋片)的設計，沒有深入運用傳熱學知識進行優化設計，對蒸發段與吸熱塊之間的接觸熱阻問題也不夠重視。

發明內容

本實用新型利用重力回流(熱虹吸原理)，省去高成本的在整個管內壁燒結一層厚厚的毛細管結構，改變制造工序和工藝，采用整體套片脹管等簡單、高效的生產工藝，大大地降低制造成本；引入強化傳熱結構，優化設計，使散熱器不僅散熱量得到提高，散熱器的尺寸也小巧緊湊，重量減輕，材料成本顯著下降。

本實用新型所采用的技術方案是：散熱器主要部件有：吸熱塊、熱管、肋片和風扇。熱管的冷凝段上設置有套片式肋片，熱管的蒸發段緊固在吸熱塊上，這和現熱管式散熱器類似，本實用新型的特征在于：熱管被折彎，一側為冷凝段，另一側為蒸發段，冷凝段和蒸發段之間成95°～140°角；吸熱塊采用鋁或鋁合金制成，有嵌孔，熱管的蒸發段嵌在嵌孔吸內；肋片采用了短肋形或波形強化傳熱結構，或片距為0.7至1.5mm的平板肋；冷凝段上設置肋片的工序在充液管封口工序之前，并采用了脹管工藝或整體錫焊工藝；

現臺式電腦，主板都是垂直放置，芯片的散熱面也就垂直，散熱器的吸熱塊也就垂直放置。本實用新型的散熱器，安裝要求熱管的蒸發段垂直，冷凝段在上，這樣在熱管彎曲段和蒸發段，熱管內液態工質回流最大利用重力作用。由于蒸發段和冷凝段的夾角不小于95°，冷凝段向蒸發段下傾就有5°以上，冷凝段內液態工質就可依靠重力作用回流。蒸發段和冷凝段兩者之間夾角越大，重力作用回流力也越大，熱管內熱傳輸也就越高：但夾角太大，整體尺寸加大，結構不緊湊，傾斜的空氣換熱器可能與主板上的其它元件或部件產生干涉，一般取115°～125°為佳。如果芯片水平放置，則熱管蒸發段水平，冷凝段向蒸發段下傾有40°以上，熱管完全處于重力回流狀態。

由于完全靠重力回流(熱虹吸原理)，降低了熱管內毛細管的虹吸作用，冷凝段內可以不需要毛細管結構，因而就可以省去在整個管內壁需要燒結一層厚厚的毛細管結構，一、降低了熱管成本，二、可以改變散熱器的制造工序和工藝，進一步提高生產效率和降低成本。制造工序上的改變：將熱管充液、抽真空、封焊充液管(充液管封口)的工序排在熱管的冷凝段上設置肋片的工序之后，因而可以采用脹管工藝。

肋片上的套管孔比熱管冷凝段直徑稍大一點，使得所有的肋片可以一次套入熱管，再采用脹管工藝，脹大冷凝段的管徑，使肋片上的套管孔翻邊與管外壁緊密接觸，這樣就有效可靠地解決了接觸熱阻問題，該工藝簡單、高效，不限制材料，肋片可以采用鋁材，不僅制造成本降低了，材料成本也降低了。