[發明專利]立體熱超導散熱器

在審

• 申請號: 201610207889.X
• 申請日: 2016-04-06
• 公開（公告）號: CN105792607A
• 公開（公告）日: 2016-07-20
• 發明（設計）人: 王亞雄
• 申請（專利權）人: 內蒙古博特科技有限責任公司
• 主分類號: H05K7/20
• 分類號: H05K7/20
• 代理公司: 包頭市專利事務所 15101
• 代理人: 莊英菊

技術領域：

本發明涉及一種立體熱超導散熱裝置，可廣泛用于LED照明裝置，計算機芯片，IGBT，激 光發射器的大功率、低熱阻散熱和溫度控制，屬于高端裝備制造技術領域。

技術背景

現代先進微電子裝置是由大量的芯片和電子元器件組成的，元器件的熱量主要來 自自身的阻性載荷，如變壓器、集成電路、大功率晶體管、大功率電阻等，它們所產生的熱量 大部分以熱傳導、對流和輻射的形式散發到周圍介質中，只有少部分以電磁波的形式散出。 隨著電子元器件集成度的提高和制造工藝的完善電子設備的體積越來越小；同時為了滿足 用戶對高性能的需求，電子裝置的功率也越來越大；另外為了美觀和防潮、防雨雪等電子設 備都采取了必要的封裝措施?；谶@三個方面的原因電子裝置的熱流密度越來越大。如何 對它們進行有效的散熱已經成為眾多廠家面臨的一個難題，因為散熱技術的高低決定了電 子產品銷售的成敗。

電子產品的發展趨勢要求散熱手段應具有緊湊性、可靠性、靈活性、散熱效率高、 不需要維修等特點。電子設備的熱耗隨功率的增加而增加，這使得單位容積內電子器件的 發熱量不斷增大，有些電子器件工作時的表面熱流度已達數十瓦每平方厘米。當溫度升高 到一定溫度時，電子元件將無法正常使用，電子設備的可靠性受到影響。電子設備的運行實 踐表明:隨溫度的增加，電子元器件的失效率呈指數增長，對于有些電子器件，環境溫度每 升高10℃，失效率甚至會增大一倍以上，這在不同程度上降低了設備的可靠性。此外，由于 設計理念的轉變，電子器件的封裝度不斷提高，小型化、模塊化成為電子設備的發展趨勢， 這就對電子設備的熱設計提出了更高的要求，科學、有效的冷卻系統設計就顯得尤為重要， 導致電子設備失效的因素中，溫度占55%。

隨著LED功率和光效的增加，LED的散熱問題顯得越來越突出，大量實際應用表明， LED不能加大輸入功率的基本原因，是由于LED在工作過程中會放出大量的熱，使管芯結溫 迅速上升，熱阻變大。輸入功率越高，發熱效應越大。溫度的升高將導致器件性能變化與衰 減，非輻射復合增加，器件的漏電流增加，半導體材料缺陷增長，金屬電極電遷移，封裝用環 氧樹脂黃化等，嚴重影響LED的光電參數。甚至使功率LED失效。因此，對于LED器件，降低熱 阻與結溫、對發光二極管的熱特性進行研究顯得日趨重要。

LED照明裝置是由大量的半導體元件和電子元器件組成的，電子元器件所產生的 熱量大部分以熱傳導、對流和輻射的形式散發到周圍環境中，只有少部分以電磁波的形式 散出。隨著LED照明裝置光效越來越高，體積越來越小，裝置的功率也越來越大，同時為了美 觀、防塵、防潮、防雨雪等必要的封裝措施，有效解決散熱問題已經成為規模化制造、降低成 本和保證受用壽命面臨的一個難題。

現代軍事裝備中的能量轉化系統，需要超大功率和超導熱流面度的冷卻散熱技 術，實現能量的轉換，需要非常規的熱控技術。

發明內容

本發明的目的在于提供一種立體熱超導散熱器，該裝置能夠形成有效導熱系數超 高、各向均勻的散熱裝置，整體熱阻低，散熱能力高，體積小型化，重量輕。

立體熱超導散熱器，包括：殼體，殼體具有一定長度、外設軸向散熱翅片，外殼上設 有充液管，殼體中心位置設置內管，內管內設軸向翅片，殼體底板及內側壁上分別設有金屬 絲網層，金屬絲網層緊緊壓貼于外殼內壁及底板，形成內部毛細結構，殼體上端蓋設有中心 孔，所述內管穿過上端蓋中心孔，內管與中心孔間焊接密封，上端蓋外延與殼體焊接密封， 形成密閉的環形殼體。

所述內管內表面具有軸向翅片。

所述內管外壁上緊貼有金屬絲網。

所述金屬絲網燒結、點焊或由彈簧固定且緊帖于殼體的底板、內壁及內管外壁上。

本發明密閉環形殼體在真空狀態下，通過充液管充入工質，液相工質充滿金屬絲 網毛細結構的空隙，氣化工質在殼體及內管空間中。

本發明針對在高熱流密度（50W/cm²以上）和大功率條件下，嚴格控制熱源節點溫 度這一技術難點，開發設計一種立體熱超導散熱裝置，利用獨特設計的毛細結構和外部散 熱翅片，通過相變傳熱，拓展了熱源等溫散熱面，能夠顯著提高裝置散熱功率，降低熱源節 點溫度，可廣泛用于大功率LED照明、計算機芯片超頻、IGBT功率轉換、激光發射器等高端裝 備制造技術領域。

發明創新點：