熱管與相變材料聯合熱控裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術公開了一種熱管與相變材料聯合熱控裝置，包括內部封裝有相變材料的熱沉結構，所述熱沉結構的內部或外部連有至少一根可與熱沉結構進行熱交換的、內設有熱介質的熱管；本實用新型專利技術的熱控裝置的熱管與內部封裝有相變材料的熱沉結構導熱連接在一起，芯片所產生的熱量主要由熱管傳遞出去，當熱沉和熱管溫度升高且達到熱管介質相變溫度時，熱沉內的相變材料開始吸收熱量并相變，熱控裝置及芯片溫度均會維持在相變材料的相變溫度，而不會繼續升溫，從而達到對芯片及熱管進行過熱保護的目的；當芯片功率下降以后，熱管在將芯片產生的熱量帶走的同時，也會將蓄存在相變材料內的熱量帶走，這樣相變材料又會發生相變，恢復常態。（*該技術在2018年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及熱控裝置
，尤其是一種熱管與相變材料聯合熱 控裝置。
技術介紹
隨著微電子技術的迅速發展，單位容積電子元件的總功率密度和發熱量大幅度地增長，而據報導超過55%的電子設備的失效形式是由溫度過高引起 的，因此電子元件的熱控制設計在電子元件發展中具有舉足輕重的作用。目 前，比較成熟的熱控系統有各種熱沉散熱器；如風扇、泵以及各種導熱固體 或液體等。為了適應電子技術的發展，產生了相變冷卻(熱管、相變材料等) 等效率高的熱控技術。熱管是一種高效率利用相變傳熱的熱傳導器。熱管一端是蒸發段，另一端 是冷凝段，管中含有蒸發時傳遞大量熱量的液體以及冷凝時將液體帶回起始 點的吸液芯(毛細抽吸作用)。由于熱管傳熱溫差小，傳熱量大，不需泵送傳 熱介質，已廣泛用于電子元件的熱控領域。目前，熱管用于電子元件的熱控 方式有兩種 一、直接熱管式，即將熱管直接跟芯片相連。這種方式加工安 裝都很方便，但是此方式并不能完全把熱管強大的換熱能力發揮出來；二、 熱沉與熱管復合式，熱沉(heat sink )工業上是指用來冷卻電子芯片的散 熱器，熱沉與熱管復合式是將熱管與熱沉黏合到一起加裝到芯片上，將熱管 絕熱段彎曲，使熱管冷凝段位于熱沉另一端，'同時在頂部加襲風扇。這種形 式的熱管能加大熱管換熱面積，在大功率芯片，尤其是CPU芯片熱控方面表現 優異，所以應用比較多。但冷凝段與蒸發段同在一個熱沉上，會使熱沉溫度 過高，進而影響熱管和電子芯片的壽命和熱管換熱效率。而且要依賴風扇來 加強散熱，不僅增加能耗，且一旦風扇發生故障，就有燒壞熱管與電子芯片 的危險。 ...固液相變材料具有體積小、儲熱密度大和恒溫放熱等優點。當固態相變材 料吸收熱量后變為液態；當電子元件功率降低后，相變材料向環境散熱而恢復 為固態。因此可利用相變材料的相變過程吸收一定時段內運行的電子元件產 生的熱量，從而對電子元件進行保護。由于在相變過程中，相變材料能保持恒溫，所以相變材料用于電子元件的熱保護有很好的應用前景。目前，相變材 料用于熱控系統主要是將相變材料封裝于熱沉內部，但單純相變材料熱控系 統存在的最大問題是熱沉中的相變材料全部融化完畢以后，系統溫度會繼續 上升，進而失去對電子元件的保護功能。
技術實現思路
本技術的目的在于提供一種熱沉及其中的相變材料可與熱沉外的熱 管進行熱交換、由相變材料儲存熱量而對熱管熱保護的熱管與相變材料聯合 熱控裝置。本技術的技術方案是 一種熱管與相變材料聯合熱控裝置，包括內 部封裝有相變材料的熱沉結構，所述熱沉結構的內部或外部連有至少一根可 與熱沉結構中的相變材料進行熱交換的、內設有熱介質的熱管。所述熱沉結構固定在基座上，所述熱管的蒸發段埋設于基座中，熱管的 冷凝段伸出基座外部。所述基座為銅質基座。所述熱沉結構為封閉式的空腔熱沉結構，在空腔熱沉結構的內部設有豎 向的肋片，空腔熱沉結構的內壁與各肋片之間形成相變材料填充腔，所述相 變材料填充于各相變材料填充腔內，各相變材料填充腔的頂部均留有容相變 材料相變脹縮的空間。所述各填充腔內所填相變材料的高度為肋片高度的80%。所述相變材料的相變溫度比熱管內介質的相變溫度高3 4('C。 本技術的熱控裝置的熱管與內部封裝有相變材料的熱沉結構導熱連 接在一起，以CPU散熱為例，'本技術中的相變材料采用固-液相變材料， 當芯片開始工作，所產生的熱量主要由熱管傳遞出去，當芯片功率突然升高 或者某種原因熱管故障，熱沉和熱管溫度都會有進一步升高且達到熱管介質 相變溫度時，熱沉內的相變材料開始吸收熱量并相變融化，熱控裝置及芯片 溫度均會維持在相變材料的相變溫度，而不會繼續升溫，從而達到對芯片及熱 管進行過熱保護的目的；當芯片功率下降以后，熱管在將芯片產生的熱量帶 走的同時，也會將蓄存在相變材料內的熱量帶走，這樣相變材料又會發生凝 固，恢復到固態。另外，本技術的熱管的蒸發段埋設于基座內部，冷凝段位于基座外部，空腔熱沉結構固定在基座上部，基座可選擇導熱性能好的銅質基座，使熱控 裝置整體結構牢靠、換熱效率高。另外，本技術的相變材料填充于封閉式熱沉內的腔體中，相變材料所 在的腔體頂部預留有相變膨脹空間，以備相變材料吸熱放熱時的膨脹和收縮，所使用的相變材料的相變溫度要比熱管內部介質的相變溫度高3 4"C，使相變材料能夠實現一定溫度范圍內的過熱保護。與現有的熱管熱沉、內封相變材料的熱沉等技術相比，本技術是將 相變材料、熱沉、熱管三者進行結合，組成熱管與相變材料的聯合熱制系統。 利用相變材料的恒溫性特點以及熱管的高效率導熱能力來完成對電子元件的 熱保護，在熱管高效導熱的同時相變材料也為熱管提供熱保護，從而延長熱 管的使用壽命。使用本技術可將電子元器件的工作溫度控制在某一溫度 點以下，具有較高的換熱效率和穩定性，因此可取消外加風扇，進而從根本 上消除了風扇的噪音及振動對電子元件的性能影響。另外，本技術中的熱管還可與電子器件中的其它熱管共用一個冷凝段，如與冷卻CPU芯片、南北橋芯片、顯卡芯片、電源內電子器件的熱管共用一個冷凝段，這樣可使系 統熱控進一步優化，從而達到節約整體成本的目的。附圖說明圖l是本技術的結構示意圖； 圖2是圖1的B^B剖視圖； 圖3是圖1的A—A剖視圖。具體實施方式如圖l、圖2、圖3所示，本賣用新型的聯合熱控裝置包括銅質的基座6， 基座6內固定有兩根內設有熱介質的熱管5，兩根熱管5的一端由基座6內部 伸出，其中熱管5的蒸發段埋設于基座6內部，冷凝段位于基座6外部。緊 貼基座6上表面固連有一個封閉式的空腔熱沉結構1，空腔熱沉結構1的材料 為鋁，在空腔熱沉結構1的內部設有豎向的鋁制肋片4，空腔熱沉結構1的內 壁與各肋片4之間形成相變材料填充腔，相變材料填充腔內填充有固一液相 變材料3，各相變材料填充腔6的頂部均留有容相變材料3相變脹縮的空間2， 各填充腔內所填相變材料的高度為肋片4高度的80%，相變材料3的相變溫度要求比熱管5內介質的相變溫度高3 4。C，并且具有較高的相變潛熱。上述實施例中的熱管5也可設置于熱沉側面或中部。權利要求1、一種熱管與相變材料聯合熱控裝置，其特征在于包括內部封裝有相變材料的熱沉結構，所述熱沉結構的內部或外部連有至少一根可與熱沉結構中的相變材料進行熱交換的、內設有熱介質的熱管。2、 根據權利要求1所述的熱管與相變材料聯合熱控裝置，其特征在于所 述熱沉結構固定在基座上，所述熱管的蒸發段埋設于基座中，熱管的冷 凝段伸出基座外部。3、 根據權利要求2所述的熱管與相變材料聯合熱控裝置，其特征在于所 述基座為銅質基座。4、 根據權利要求1或2或3所述的熱管與相變材料聯合熱控裝置，其特征在于所述熱沉結構為封閉式的空腔熱沉結構，在空腔熱沉結構的內 部設有豎向的肋片，空腔熱沉結構的內壁與各肋片之間形成相變材料填 充腔，所述相變材料填充于各相變材料填充腔內，各相變材料填充腔的 頂部均留有容相變材料相變脹縮的空間。5、 根據權利要求4所述的熱管與相變材料聯合熱控裝置，其特征在于所述各填充腔內所填相變材料的高度為肋片高.度的80%。專利摘要本技術公開了一種熱管與相變材料聯合熱控裝置，包括內部封裝有相變材料的熱沉結構，所述熱沉結構的內部或外部本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種熱管與相變材料聯合熱控裝置，其特征在于：包括內部封裝有相變材料的熱沉結構，所述熱沉結構的內部或外部連有至少一根可與熱沉結構中的相變材料進行熱交換的、內設有熱介質的熱管。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：郭茶秀，黃云浩，劉亮，魏新利，王定林，
申請(專利權)人：鄭州大學，
類型：實用新型
國別省市：41[中國|河南]