[发明专利]用于半导体制冷的散热器

说明书

技术领域

本发明涉及散热技术，尤其涉及一种用于半导体制冷的散热器。

背景技术

目前用于半导体制冷的散热器大致分为两类：一类为翅片型散热器加风扇强制方式换热；另一类利用工质相变传热的热管散热方式。第一类因结构简单、成本低廉等特点而广泛应用于半导体制冷的热端散热。第二类散热器结构复杂、成本高但由于采用相变传热，传热热阻远低于第一类散热器，散热量高于翅片型散热器，无需风扇即可实现热量与空气的无声、自然对流换热，无机械噪声，故障率低，在半导体制冷的高端产品中应用较多。此类自然对流散热用热管散热器，采用热源吸热体和网式管丝结合换热方式，吸热体中含有中空的蒸发腔，工作时吸热体吸收热源的热量，使蒸发腔中的液态工质吸热蒸发，通过吸热体中与蒸发腔内部相通的蒸发出口，沿着蒸发管路进行热量传递，在冷凝管路部分通过焊接在管路上的丝网与空气对流换热，管内气态工质换热冷凝成液态，利用自身重力沿冷凝管管壁、回流管、回流口重新回到吸热体中的蒸发腔，完成一次循环，不停重复此循环过程，将传导给吸热体上的热量交换、散发掉，实现散热功能。

目前用于半导体制冷的散热器吸热体以安装平面100（左安装侧支撑臂101和右安装侧支撑臂102的侧面）为基准，基本采用单面凸起结构（如图1所示），为防止热短路，贴合半导体芯片部分的凸起部分200截面与半导体芯片大小近乎相等，兼顾安装结构及可靠性，吸热体的径向a尺寸通常在2cm～4cm，通过与吸热体中蒸发腔110连通的蒸发管120、冷凝管130、回流管140及焊接在冷凝管路上的丝网150完成热量的传导与交换。由于吸热体采用单面凸起结构及前述的安装、可靠性等综合因素，吸热体在横向b、径向a方向均受到限制，同时吸热体需保证其一定的壁厚来承受蒸发腔内液态工质在最高温度蒸发时产生的压力，从而导致吸热体中实际的蒸发腔110容积非常有限，考虑热管传热性能，蒸发腔中的储液量有限，一方面在实际热管制作中对灌注到热管的液态工质量的灌注精度提出了更高要求。另一方面，当散热器吸热体蒸发腔中液态工质蒸发量大于冷凝回流量，对于散热器面积较大，蒸发、冷凝管路较长，大量冷凝的液态工质存留在冷凝管内壁面时，将会出现蒸发腔内无液态工质蒸发的状况，即“干涸”现象，导致吸热体吸热热量减小，热阻增加，散热不稳定。名称为半导体电子冰箱的热管改进结构、授权公告号为CN201255534Y的实用新型专利，为了补充蒸发腔内的液体工质，在回流口170处连接一近似U形的存液弯管，存液弯管的最底端水平高度低于回流口的水平高度，利用存液弯管管腔储存液态工质，做为蒸发腔中工质的缓冲，设计回流管低于吸热体最低点，此方案从一定程度上缓解了蒸发腔的“干涸”，但由于存液弯管低于吸热体1，同样散热面积条件下，使散热器的有效散热面积所占比例减小。此外，因吸热体采用单面凸起结构，以及实际使用热管散热器的安装结构限制，蒸发出口160只能设置在凸起部分200的背面，同样导致热管工作时，工质蒸发阻力增加。如何确保大功率丝网式热管散热器在不同环境温度（不同环温，热管散热器中液态工质在管路内壁的张力不同，回流到蒸发腔的速度与时间均不同）下较高的传热能力及稳定的散热性能，是目前亟待解决的问题。

发明内容

本发明提供一种用于半导体制冷的散热器，用于克服现有技术中的缺陷，实现大功率丝网式热管散热器在不同环境温度下较高的传热能力及稳定的散热性能，有效缓解蒸发腔的“干涸”现象。

本发明提供的用于半导体制冷的散热器，该散热器包括吸热体、蒸发管、冷凝管、丝网和回流管，吸热体具有两个安装侧支撑臂和一位于该两个安装侧支撑臂之间的前凸起部，该前凸起部内设有中空的前蒸发腔，前凸起部具有一用于贴合半导体制冷芯片的安装平面，所述安装侧支撑臂上均设有用于机械接合半导体芯片的安装通孔，该吸热体还具有一与所述前凸起部相对设置的后凸起部，所述后凸起部的后壁相对所述两安装侧支撑臂向后凸伸，后凸起部内设有中空的后蒸发腔，该后蒸发腔与前蒸发腔内部连通共同形成蒸发腔；所述后凸起部设有与蒸发管内部连通用于蒸发腔中液态工质蒸发的蒸发出口、与回流管内部连通用于冷凝液态工质回流至蒸发腔的回流口。