專利名稱：散熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高熱通量熱源的散熱裝置，特別涉及一種可用于電腦中的芯片或其他應(yīng)用中需冷卻物件的散熱的平板式的散熱裝置。
背景技術(shù)：
目前最新的個(gè)人電腦中央處理器發(fā)熱量已經(jīng)超過(guò)一百瓦，為將芯片維持在許可的溫度以防止其效能降低或損壞，就需要高效率的散熱方式?，F(xiàn)有散熱裝置主要有以下幾種圖1是一種公知的散熱裝置，即傳統(tǒng)的平板式熱管(或稱蒸汽室)。其中，平板狀真空密封容器11的內(nèi)壁附著一層毛細(xì)結(jié)構(gòu)10，通常為燒結(jié)金屬粉末、金屬網(wǎng)或金屬布。毛細(xì)結(jié)構(gòu)的一部分作為蒸發(fā)器，如毛細(xì)結(jié)構(gòu)10的下層中央部份即位于發(fā)熱組件的相鄰區(qū)，其上方就是蒸發(fā)器區(qū)域。蒸發(fā)器吸收貼于其外壁的發(fā)熱裝置產(chǎn)生的熱，使工作液體蒸發(fā)，蒸汽則遍布內(nèi)部空間，使內(nèi)部溫度接近等溫。密封容器上壁區(qū)域可連接其它散熱組件(圖中未標(biāo)示)，以提高散熱效果，使蒸汽在該區(qū)域凝結(jié)，凝結(jié)液體利用毛細(xì)結(jié)構(gòu)作為回流至蒸發(fā)器的通路。這種散熱裝置的缺點(diǎn)是，一，上述毛細(xì)結(jié)構(gòu)10為多孔性材料，對(duì)工作液體流動(dòng)造成很大的阻力，使其不易回流，在高散熱量時(shí)易發(fā)生干化；二，密封容器承受內(nèi)向壓力，容易凹陷變形，為了避免凹陷變形，現(xiàn)有技術(shù)中常需加入一些支撐物(圖中未表示)，或是在局部位置壓扁容器，使上下結(jié)構(gòu)體相接觸，得以抗壓。
圖2是另一種公知的散熱裝置，這是為了改進(jìn)圖1所示裝置中存在毛細(xì)結(jié)構(gòu)致使液體不易回流的缺點(diǎn)，而采用溝槽結(jié)構(gòu)9取代毛細(xì)結(jié)構(gòu)10，以減少工作液體的流阻，但為抗壓，常需加入一些支撐物作補(bǔ)強(qiáng)。
美國(guó)專利3,613,778號(hào)公開(kāi)了圖3所示的一種散熱裝置，該裝置是為了克服圖1所示裝置的結(jié)構(gòu)不耐抗壓的缺點(diǎn)，而采用堅(jiān)固的毛細(xì)結(jié)構(gòu)6a以抗壓。在密封容器11內(nèi)部放置具有溝槽組14的毛細(xì)層12與13，二者的溝槽14走向相互垂直，且個(gè)別溝槽面彼此相對(duì)，相互垂直且相通的溝槽組14作為工作蒸汽的通道。但在此裝置中，工作液體的通道仍然是毛細(xì)結(jié)構(gòu)，所以這種裝置并沒(méi)有克服圖1所示裝置工作液體流阻較大的缺點(diǎn)。
美國(guó)專利6,679,318號(hào)，于2004年1月20日公開(kāi)了另一種散熱裝置，該裝置采用松餅形狀的單層燒結(jié)金屬粉末毛細(xì)結(jié)構(gòu)來(lái)抗壓，采用上下兩區(qū)的配置，兩區(qū)均采用非結(jié)構(gòu)性的毛細(xì)層，下層采用孔隙較小的毛細(xì)層作為液體通道，上層則采用孔隙較大的毛細(xì)網(wǎng)層或銅質(zhì)泡棉層作為蒸汽通道，也可達(dá)到抗壓的目的。
美國(guó)專利申請(qǐng)公開(kāi)案20050183847-A1號(hào)，于2005年8月15日公開(kāi)了圖4所示的一種平板式熱管。該裝置中，密封金屬容器100的內(nèi)部空間可分為上、下兩區(qū)，供工作流體循環(huán)之用，工作流體的循環(huán)路徑如箭頭所示。上區(qū)包括一組平行流道組201，下端由平行的V型金屬202構(gòu)成，平行金屬202之間構(gòu)成平行流道，跨越下區(qū)的毛細(xì)結(jié)構(gòu)203的上方。平行流道組201與毛細(xì)結(jié)構(gòu)203之間用一金屬或非金屬網(wǎng)布的滲透性分隔層205隔開(kāi)，分隔層205的中央?yún)^(qū)域，保留一空間300，供蒸汽橫向擴(kuò)散流入各平行流道中。當(dāng)熱管與中央處理器或其它發(fā)熱裝置接觸時(shí)，毛細(xì)結(jié)構(gòu)203中的工作液體受熱蒸發(fā)而向上釋出蒸汽，如箭頭所示。蒸汽在上區(qū)的平行流道組201的壁面202上凝結(jié)，凝結(jié)熱經(jīng)由與上壁相連的散熱組件(圖中未表示)散出，而凝結(jié)液體依靠毛細(xì)作用及重力向下通過(guò)滲透性分隔層205進(jìn)入毛細(xì)結(jié)構(gòu)203中。當(dāng)毛細(xì)結(jié)構(gòu)203中段區(qū)域作為蒸發(fā)器區(qū)域中的工作液體蒸發(fā)時(shí)，會(huì)在蒸發(fā)區(qū)域形成一液汽界面。此液汽界面造成一毛細(xì)拉力，使毛細(xì)結(jié)構(gòu)203中的工作液體被拉回蒸發(fā)器中，從而完成一完整的循環(huán)液體→蒸汽→冷卻→液體。但這種技術(shù)的缺點(diǎn)是網(wǎng)布材質(zhì)的毛細(xì)結(jié)構(gòu)203容易在保留空間300處出現(xiàn)局部向上拱起的現(xiàn)象，造成該處毛細(xì)力減弱，使工作液體不易被拉回蒸發(fā)器區(qū)域中，加速導(dǎo)致干化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種工作液體流阻小、毛細(xì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的散熱裝置。
為解決以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供的散熱裝置包括一密閉金屬容器，與發(fā)熱裝置相接觸；一種二相可蒸發(fā)工作流體，在所述金屬容器內(nèi)部循環(huán)；一工作流體路徑，包括上區(qū)與下區(qū)，上區(qū)與下區(qū)相鄰接；所述上區(qū)包括一組作為蒸汽通道的流道，與所述金屬容器的上內(nèi)壁面相接觸，從而形成供蒸汽凝結(jié)以及散出熱量之用的流道；所述下區(qū)作為凝結(jié)工作液體的循環(huán)通道的一部份；一毛細(xì)結(jié)構(gòu)，位于所述工作流體路徑的下區(qū)，部份毛細(xì)結(jié)構(gòu)作為蒸發(fā)器，其余部分則作為液體通道，依靠毛細(xì)作用收集所述工作流體路徑下區(qū)的凝結(jié)液體；所述流道組的分隔壁上具有多個(gè)擴(kuò)散缺口，跨越導(dǎo)通所述流道。
所述流道組可以是平行形、輻射形、分枝形、交叉形、不規(guī)則形或以上形狀的組合式樣的溝槽。
所述流道壁為金屬材料或非金屬材料制成。
所述金屬流道的截面形狀，為下述形狀中的一種V型、三角形、方形、梯形、圓弧形。
所述金屬流道壁與所述金屬容器的上內(nèi)壁面為一體成型。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是(1)溝槽組與密封容器上壁可以一體制作，此時(shí)構(gòu)造比較簡(jiǎn)單，且溝槽與容器上壁間沒(méi)有接觸熱阻，因此蒸汽與外界的熱傳效果較好；(2)液體通道在上區(qū)為溝槽角與溝槽壁，流阻遠(yuǎn)小于多孔性毛細(xì)結(jié)構(gòu)的內(nèi)部孔隙的流阻；(3)上區(qū)的非多孔性金屬的溝槽結(jié)構(gòu)體及下區(qū)的普通多孔性毛細(xì)結(jié)構(gòu)層均比具溝槽的多孔性毛細(xì)結(jié)構(gòu)容易制作；(4)蒸汽通道在上區(qū)為平滑的溝槽，流阻遠(yuǎn)小于多孔性的金屬網(wǎng)層或泡棉層的非平滑性空隙造成的流阻；(5)毛細(xì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，同時(shí)增加數(shù)個(gè)擴(kuò)散缺口，提高了熱氣流擴(kuò)散效果，加速了冷卻。


圖1是一種采用毛細(xì)結(jié)構(gòu)的平板式熱管；圖2是一種采用溝槽結(jié)構(gòu)的平板式熱管；圖3是一種采用堅(jiān)固的毛細(xì)結(jié)構(gòu)的平板式熱管；圖4是一種美國(guó)專利申請(qǐng)公開(kāi)案號(hào)20050183847-A1所公開(kāi)的平板式熱管；圖5是本發(fā)明的一種實(shí)施例；圖6是圖5的平行流道組結(jié)構(gòu)的以底面朝上的示意圖。
圖7是本發(fā)明的平行流道組的另一實(shí)施例圖8是本發(fā)明的分枝狀流道組結(jié)構(gòu)底面朝上的示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
圖5是本發(fā)明的一個(gè)代表性實(shí)施例。本實(shí)施例將圖4中上區(qū)的滲透性分隔層205及保留空間300刪除，使平行流道組201與毛細(xì)結(jié)構(gòu)203相接，同時(shí)在平行流道組201的金屬流道壁202上制作出多個(gè)擴(kuò)散缺口204，且各擴(kuò)散缺口分布的范圍涵蓋蒸發(fā)器上方的區(qū)域，允許蒸汽作橫向擴(kuò)散流動(dòng)的通道，使蒸發(fā)器產(chǎn)生的蒸汽得以遍布上區(qū)的各平行流道內(nèi)，進(jìn)而凝結(jié)于流道壁202上。此凝結(jié)液體可直接被下區(qū)的毛細(xì)結(jié)構(gòu)203收集并進(jìn)而被帶回到蒸發(fā)器中。各缺口之間的流道壁可將部分流道壁面202上的凝結(jié)水直接導(dǎo)引入毛細(xì)結(jié)構(gòu)203，并同時(shí)壓迫下區(qū)的毛細(xì)結(jié)構(gòu)203，防止其拱起，并可抵抗金屬容器內(nèi)部空間被抽真空時(shí)的內(nèi)向壓力。平行流道的金屬壁202所構(gòu)成的流道截面形狀除了圖5所示的V型以外，也可以是三角形、長(zhǎng)方形、梯形、圓弧形中的一種。
流道壁上的擴(kuò)散缺口204除了圖5所示的矩形以外，也可以是其它形狀，平行流道201或流道壁擴(kuò)散缺口204可采用機(jī)械制造與加工、化學(xué)蝕刻或其它方法做成。流道壁202表面可額外作物理性(如噴砂、刮、刻、磨等)或化學(xué)性(如酸洗、氧化、鍍膜等)的親水或疏水處理，以增強(qiáng)集水或傳熱效果。毛細(xì)結(jié)構(gòu)203可由金屬粉末燒結(jié)而成，或由單層或多層的金屬網(wǎng)或金屬布構(gòu)成。毛細(xì)結(jié)構(gòu)203下方的金屬容器100的內(nèi)壁面也可制作出平行形、輻射形、分枝形、交叉形、不規(guī)則形或上述形狀所組合形成的式樣的微溝槽(圖中未顯示)，以進(jìn)一步減低工作液體回流的摩擦阻力。
圖6是本發(fā)明的平行流道組的一種結(jié)構(gòu)，其中，上區(qū)的平行流道金屬壁202可以與金屬容器的上壁面101一體制作而成。
圖7是本發(fā)明的平行流道組的另一種結(jié)構(gòu)。圖中平行流道組可由分離的分隔壁結(jié)構(gòu)物202與金屬容器上壁面101組合而成。分隔壁結(jié)構(gòu)物可采用非金屬材料制作。圖7還示出流道壁擴(kuò)散缺口204可以是后退式缺口204a，或是壁上的孔洞204b。圖7雖然同時(shí)示出后退式缺口204a與孔洞式缺口204b，但實(shí)際上也可僅采用兩種缺口中的一種。
圖8是本發(fā)明的非平行流道組201與金屬容器的上壁面101一體制作成的一種頂部結(jié)構(gòu)，流道組201采取分枝形式樣，部分流道壁面202上制作了擴(kuò)散缺口204a，利于蒸汽擴(kuò)散。本實(shí)施例中工作流體的循環(huán)路徑與前述采取平行流道組201的實(shí)施例相同。流道組201不必限于平行形或分枝形，也可以是輻射形、交叉形、不規(guī)則形或上述形狀的組合，在此不一一贅述。
以上實(shí)施例可作水平或垂直安置，并可在任意區(qū)域選擇多個(gè)位置作為蒸發(fā)器，以涵蓋多個(gè)中央處理器或其它發(fā)熱裝置。平板式的密封金屬容器100的外型不限于方形，可依需要制作成其它形狀。
權(quán)利要求
1.一種散熱裝置，包括一密閉金屬容器，與發(fā)熱裝置相接觸；一種二相可蒸發(fā)工作流體，在所述金屬容器內(nèi)部循環(huán)；一工作流體路徑，包括上區(qū)與下區(qū)，上區(qū)與下區(qū)相鄰接；所述上區(qū)包括一組作為蒸汽通道的流道，與所述金屬容器的上內(nèi)壁面相接觸，從而形成供蒸汽凝結(jié)以及散出熱量之用的流道；所述下區(qū)作為凝結(jié)工作液體的循環(huán)通道的一部份；一毛細(xì)結(jié)構(gòu)，位于所述工作流體路徑的下區(qū)，部份毛細(xì)結(jié)構(gòu)作為蒸發(fā)器，其余部分則作為液體通道，依靠毛細(xì)作用收集所述工作流體路徑下區(qū)的凝結(jié)液體；其特征在于所述流道組的分隔壁上具有多個(gè)擴(kuò)散缺口，跨越導(dǎo)通所述流道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的散熱裝置，其特征在于，所述流道組可以是平行形、輻射形、分枝形、交叉形、不規(guī)則形或以上形狀的組合式樣的溝槽。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的散熱裝置，其特征在于，所述流道壁為金屬材料制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的散熱裝置，其特征在于，所述流道壁為非金屬材料制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的散熱裝置，其特征在于，所述金屬流道的截面形狀為下述形狀中的一種V型、三角形、方形、梯形、圓弧形。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的散熱裝置，其特征在于，所述金屬流道壁與所述金屬容器的上內(nèi)壁面為一體成型。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種散熱裝置，利用二相循環(huán)工作流體，用來(lái)將如計(jì)算機(jī)中央處理器等發(fā)熱裝置所產(chǎn)生的熱量散出。工作流體在散熱裝置中的密閉金屬容器中循環(huán)。金屬容器內(nèi)含上、下兩區(qū)，下區(qū)包含作為蒸發(fā)器的毛細(xì)結(jié)構(gòu)層，上區(qū)包含一組平行流道，平行流道組在蒸發(fā)器的上方具有多個(gè)擴(kuò)散缺口，允許蒸汽作擴(kuò)散流動(dòng)的通道。蒸發(fā)器中的工作液體被發(fā)熱裝置產(chǎn)生的熱量所蒸發(fā)，工作蒸汽直接進(jìn)入接鄰的平行流道，通過(guò)擴(kuò)散區(qū)迅速擴(kuò)散到遍布上區(qū)的各平行流道內(nèi)，進(jìn)而凝結(jié)于流道壁上，釋放出的凝結(jié)熱通過(guò)金屬容器的上壁散出。流道壁上的凝結(jié)液體可直接由下區(qū)的毛細(xì)結(jié)構(gòu)層收集并依靠毛細(xì)作用流回蒸發(fā)器中而完成循環(huán)。
文檔編號(hào)G06F1/20GK1956175SQ20051003075
公開(kāi)日2007年5月2日 申請(qǐng)日期2005年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月27日
發(fā)明者王訓(xùn)忠 申請(qǐng)人:王訓(xùn)忠