[實用新型]熱管散熱器

有效

• 申請號: 201720038403.4
• 申請日: 2017-01-13
• 公開（公告）號: CN206556480U
• 公開（公告）日: 2017-10-13
• 發明（設計）人: 杰羅姆·E·托斯
• 申請（專利權）人: 愛美達(深圳)熱能系統有限公司
• 主分類號: F28D15/04
• 分類號: F28D15/04
• 代理公司: 深圳市沈合專利代理事務所(特殊普通合伙)44373
• 代理人: 沈祖鋒

技術領域

本說明書總的來說涉及熱交換器和熱交換器的制造方法。更具體而言，本說明書涉及用于冷卻發熱裝置的熱管和具有蒸發腔和內部工質的其它熱交換器，以及制造這種熱管和熱交換器的方法，其中發熱裝置例如是集成電路芯片和其它電氣設備。

背景技術

隨著集成電路芯片的尺寸和功率增加，在某些情形下，所需要的散熱器已經發展至比芯片大。當施加至整個熱輸入面的熱通量是均勻的時候，散熱器是最高效的。當具有大的熱輸入面的散熱器安裝至熱源的小很多的接觸區時，經常會對熱量沿散熱器的熱輸入面傳遞至散熱器未與集成電路芯片的接觸區直接接觸的其它表面部位造成嚴重阻力。較高功率和較小尺寸的熱源，或者偏離散熱器中心的熱源，通常會增加這種熱流阻力。這種現象會造成散熱器各部分的熱傳遞效能的顯著差異。這種不平衡的熱傳遞造成的后果就是，由于高運行溫度，其降低了集成電路芯片的性能和可靠性。

克服散熱器(例如尺寸大于待冷卻裝置的散熱器)內的這種熱流阻力的蠻力方式包括增加散熱器的尺寸，增加與待冷卻裝置接觸的散熱器表面的厚度，增加冷卻散熱器的冷卻氣流，以及降低冷卻氣流的溫度。然而，這些方式通常會增加重量、噪音、系統復雜度和成本。

如果設計出相對簡單、重量輕的熱交換器，且該散熱器可高效地擴散或以其它方式從發熱設備或元件將熱量傳走、重量較輕、容易制造且非常適合于確保與待冷卻設備和元件緊密接觸，這種熱交換器將會具有顯著的優勢。

發明內容

公開的是一種低成本、簡單、重量輕的用于冷卻集成電路芯片和其它電子元件的熱管散熱器。在此和在所附的權利要求中使用的術語“熱管散熱器”(或類似術語)包括任何具有蒸發腔的傳熱裝置，其中工質從熱管的第一部分(例如蒸發部)接收熱量，傳輸該熱量至熱管的第二部分(例如冷凝部)，在這里該熱量被傳遞至環境中或另一個裝置，然后工質返回至熱管的第一部分以重復上述過程，而不管熱管具有何種形狀、尺寸和構造。在一些實施例中，工質在熱管的第一部分蒸發，然后在熱管的第二部分冷凝。在此公開的熱管散熱器的制造幾乎不需要額外的空間，可提供額外的表面積用于冷卻集成電路芯片，且非常適合用于建立和維持與發熱元件和裝置和/或其它傳熱元件進行熱溝通以將熱量從該集成電路芯片移至熱量可被更容易處理的位置。而且，在此公開的熱管散熱器可被構造成用以保證精確的平整度和最大化地將熱源的熱量傳遞至一散熱器。為此目的，在此公開的熱管散熱器具有貫穿其本體(例如，穿入和穿透熱管散熱器的蒸發腔) 的通孔以利于安裝。

在此公開的熱管散熱器不需要對電路板或插槽進行重大更改，因為所述熱管散熱器可利用安裝至集成電路安裝板或類似的相鄰結構的常規螺絲或其它緊固件保持與集成電路芯片緊密接觸。這意味著所公開的熱管散熱器可使用數量相對少的簡單零件。而且，用于將熱管散熱器保持在集成電路芯片上的相同螺絲或其它緊固件也可以用于將散熱器(例如，散熱翅片、冷卻板或類似裝置)固定在熱管散熱器的另一表面上。

在一些實施例中，熱管散熱器的內部結構是一個具有有限數量的流體的真空蒸發腔。該熱管散熱器的內部結構可包括一個或多個間隔件，間隔件在這兩個板或形成該蒸發腔的任何其他邊界結構之間延伸并與這兩個板或邊界結構接觸。這些間隔件防止這些板向內彎曲，因此可維持熱管散熱器的接觸面平坦以與集成電路芯片和其他設備和元件接觸。這些間隔件可由初始時與兩個板都分離，然后與兩塊板接合或以其它方式固定的元件形成，可由任何一個或兩個板的部分形成，其中這些板已從初始的平坦狀態變形(例如，沖壓、壓印、穿孔(pierced)、擠壓或拉伸)，甚至可以由兩個板的部分整體成型，例如通過加工、增量制造和鑄造操作。這些間隔件可采用多種不同的形狀，例如中空或實心柱、棒、桿、壁、或其他元件，可具有任何期望的橫截面形狀，但仍然如上所述橫穿蒸發腔，且可以沿間隔件的長度具有不變或變化的橫截面形狀和/或尺寸(即，從蒸發腔的其中一板到另一板進行變化，例如圓錐形、圓臺形、沙漏狀、或其它形狀)。至少部分取決于間隔件的成型方式，這些間隔件也可以通過任何一個或兩個蒸發腔板上的凹陷形成。

多孔毛細芯材料可覆蓋熱管散熱器的內表面。而且，多孔毛細芯材料可至少部分圍繞間隔件位于熱管散熱器內的表面，或者甚至可以形成至少部分間隔件。以這種方式，多孔毛細芯材料可形成多孔吸液芯柱，該多孔吸液芯柱在蒸發腔內的一個或多個位置跨過兩個板之間的空間。