[实用新型]空腹热管散热器

说明书

技术领域

 本实用新型涉及一种新型高效散热器，特别适用于发热量较大而散热能力不够，又受到空间尺寸约束的大功率电子元器件, 如igbt,igct等。以及led, tec,cpu,gpu等器件。本散热器一改传统的实心翅片散热器而采用空心翅片散热器, 并佐以微槽技术，复合纳米技术, 重力热管技术等多项新技术, 故称之为空腹热管散热器。与传统平面重力热管散热器相比，其热阻仅它的五分之一左右。因而在同等体积的散热条件下，其散热能力提高了百分之四十至百分之九十五左右。

背景技术

众所周知，诸如开关电源，变频电源，IGBT，IGCT及LED，TEC,GPU等大功率器件的能耗较高。其中仅极少一部分电能转换成为有用的功率能够为人类服务, 如led的光亮等。而大部分的能耗却变为热能, 如果不将这些热量散发出去，器件将无法正常工作。因此，高效的散热器对于大功率器件的工作性能起到至关重要的作用。

现代常用的散热技术主要有: 自然对流散热，加装风扇强制散热，液冷散热，热管散热，半导体制冷散热等。自然对流散热方式的热阻大,传热性能差，当器件热密度大于0.08W/cm2时,这种冷却方法已不能满足实际要求。通常不得不采用加大散热器尺寸的方式才能勉强应用。而加装风扇的散热方式所占空间较大，噪声也大,往往限制了其应用。液冷散热系统较复杂, 其寿命受到水泵密封圈的制约, 一旦冷却液外漏会浸湿线路板, 可靠性难以保证。热管作为一种高效传热元件，热量传递很快, 但由于散热器的翅片热阻较大, 散热能力跟不上而难以达到良好的效果，而有芯热管技术直接应用在大功率器件的散热上还存在制造成本高、体积宠大，加工困难等缺点,不利于产品的市场化。半导体制冷易产生冷端结露,造成主板短路，且制冷效率低,消耗功率较大。因此，开发一种可应用于大功率器件且价格适中,体积不大,高效,可靠性高的新型散热器显得尤为迫切。

目前应用较为广泛的散热方式有:A,图1所示的翅片型散热器，主要是将高导热材料（如铝型材或铜）挤压成型形成翅片4，然后翅片通过空气自然对流将热源1的热量散发出去，或增加强迫风冷措施以提高散热效果。B,如图2所示的平面热管散热器。其翅片为实心的铜铝等金属材料，和空心的平面热管基板连成一体。上述散热器在将热量导出的过程中，接触热阻2较大，发热体的温度往往比翅片的温度高十几摄氏度乃至几十摄氏度。而半导体PN结所能承受的温度希望不高于65℃。国际上普遍认为，高于该温度时每增加5℃，器件寿命会缩短一倍，且可靠性将明显降低。因此，人们希望开发一种既不增大散热器外型尺寸，也不增加散热器重量的高效散热器。

实用新型内容

为了提高散热器对大功率器件的散热效果，申请人通过多年研究实用新型了一种空腹热管散热器。所述散热器包括冷凝器，与热源接触的取热器母板。冷凝器位于取热器母板之上并与之直接连接。其特征在于：所述冷凝器与取热器母板均为中空结构，并且冷凝器包括多个中空的翅片。所述取热器母板具有两个表面，其中的一个表面为直接接触热源的光滑平面，并在取热器上设置有安装热源的多个盲孔。另一个表面为平面或微槽形状的表面，在该多个中空的翅片与取热器母板空腔中填充有用于相变散热的工质。

该多个中空的翅片空腔与取热器母板的空腔为一体结构。所述取热器母板中设置有多个与中空翅片相适应的微槽，中空翅片被收纳于该容纳槽中，中空翅片的侧壁底部分别与该母板容纳槽的侧壁相连接。其中所述散热的工质为相变材料，为了进一步提高散热效果还可以在相变材料中加入纳米碳管；所述相变材料包括蒸馏水、甲醇、丙酮，HFC制冷剂，氯化钙，硝酸钙，硝酸锰，硫酸纳等多种工质，根据实际要求选取其中一种或几种的组合。其中所述取热器母板底部包括采用多个利用机加工，型材挤出，蚀刻，锻压等技术形成的微槽，或者平面或其他曲面。所述翅片与母板的材料包括铝、铜以及其他高导热金属材料或高导热的非金属材料。所述热源包括大功率的LED、TEC、IGBT、IGCT等多种规格型号的电子元器件，以及除此之外的需散发热量的芯片，如cpu,gpu等。所述翅片的数目与尺寸并无特别限定，可以根据实际散热需要而设置。

本实用新型的空腹热管散热器在不增大散热器外型尺寸以及重量的基础上，将中空翅片冷凝器与中空取热器母板成型为空腔相互连通的一体结构，也可在该取热器母板的底部设置微槽，以进一步提高灌装在该空腔中的重力冷却相变介质的散热能力，从而提高了对大功率器件的散热效率。

附图说明

图1：普通散热器；

图2：平面热管散热器；

图3：重力热管的基本工作原理示意图；