專(zhuān)利名稱(chēng)：利用潛熱型功能流體的散熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電子器件的散熱裝置，更具體地，涉及一種利用潛熱型功能流體對(duì)具有非連續(xù)工作熱源的電子器件進(jìn)行散熱的散熱裝置。
背景技術(shù)：
隨著電子技術(shù)和封裝技術(shù)的不斷發(fā)展，電子 器件高度集成，組件體積日趨微小，熱流密度也隨之急劇增加。高熱流密度對(duì)電子元件提出了更高的散熱要求。散熱不及時(shí)會(huì)使得電子設(shè)備的溫度迅速提高，導(dǎo)致電子器件的失效或損壞，因而對(duì)電子設(shè)備實(shí)現(xiàn)有效的散熱十分重要。常用的電子器件散熱方式包括翅片空冷，微通道或微噴等液冷，半導(dǎo)體制冷，以及利用電子隧穿進(jìn)行納米尺度散熱等。翅片散熱由于成本低、制造簡(jiǎn)單、可靠性高，因而成為最常用的散熱方式之一，并被廣泛用于計(jì)算機(jī)、空調(diào)、LED路燈等器件的散熱。對(duì)于含有非連續(xù)工作熱源的電子器件，當(dāng)熱源工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生熱量，為保證器件正常工作，必須將熱量快速有效地散出，因而對(duì)散熱裝置提出了很高的要求。當(dāng)使用翅片進(jìn)行散熱時(shí)，為保證散熱效果，翅片往往需要較大的散熱面積，進(jìn)而使得翅片占據(jù)的空間和質(zhì)量較大。而電子器件的體積和質(zhì)量一般受到限制，翅片的體積和質(zhì)量過(guò)大會(huì)導(dǎo)致電子器件無(wú)法生產(chǎn)或因改變散熱方式而導(dǎo)致成本增加。當(dāng)熱源停止工作時(shí)，翅片停止散熱，此時(shí)翅片并未被利用。此種狀況下，電子器件產(chǎn)熱和散熱同步進(jìn)行，導(dǎo)致散熱的難度或成本大為提高。

實(shí)用新型內(nèi)容針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本實(shí)用新型的目的在于提供一種利用潛熱型功能流體對(duì)具有非連續(xù)性工作熱源的電子器件進(jìn)行散熱的散熱裝置，由于利用潛熱型功能流體巨大的相變潛熱，在熱源工作時(shí)將未能及時(shí)散出的熱量存儲(chǔ)在潛熱型功能流體內(nèi)并保持熱源溫度穩(wěn)定，儲(chǔ)存的熱量在熱源停止工作時(shí)散出，因此可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)熱與放熱的非同步進(jìn)行，延長(zhǎng)散熱時(shí)間，降低散熱難度和散熱成本等方面的技術(shù)效果。按照本實(shí)用新型的一個(gè)方面，本實(shí)用新型提供了一種利用潛熱型功能流體用于對(duì)具有非連續(xù)工作熱源的電子器件進(jìn)行散熱的散熱裝置，該散熱裝置包括由導(dǎo)熱性材料制成的殼體；由導(dǎo)熱性材料制成的蓋板，該蓋板與殼體相連并與其閉合共同形成內(nèi)部腔室；設(shè)置在殼體一側(cè)、用于注入潛熱型功能流體的注液管；以及填充在所述內(nèi)部腔室中的潛熱型功能流體，該潛熱型功能流體將非連續(xù)工作熱源工作時(shí)未能及時(shí)排出的熱量?jī)?chǔ)存在其內(nèi)部，并在非連續(xù)工作熱源停止工作時(shí)將熱量散出，從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)熱與放熱的非同步進(jìn)行。作為進(jìn)一步優(yōu)選地，構(gòu)成所述殼體和蓋板的導(dǎo)熱性材料可以包括銅、鋁、鋁合金、不銹鋼、硅、導(dǎo)熱性陶瓷或者導(dǎo)熱性高分子復(fù)合材料。作為進(jìn)一步優(yōu)選地，所述殼體與蓋板相對(duì)置的底面可以包括一個(gè)或多個(gè)支柱，所述支柱朝向內(nèi)部腔室伸出并與蓋板相連，用于增強(qiáng)導(dǎo)熱并對(duì)內(nèi)部腔室起支撐作用。作為進(jìn)一步優(yōu)選地，所述蓋板是帶有一個(gè)或多個(gè)凸出的平板結(jié)構(gòu)，所述凸出朝向內(nèi)部腔室伸出，用于增強(qiáng)導(dǎo)熱并提高蓋板的機(jī)械強(qiáng)度。作為進(jìn)一步優(yōu)選地，所述散熱裝置可以根據(jù)非連續(xù)工作熱源停止工作的時(shí)間、工作環(huán)境的溫度、潛熱型功能流體的相變潛熱以及潛熱型功能流體的量這些因素，確定是否需要連接翅片，并在需要連接翅片的情況下確定所連接翅片的散熱面積。作為進(jìn)一步優(yōu)選地，所述潛熱型功能流體全部填充或部分填充在所述內(nèi)部腔室中。作為進(jìn)一步優(yōu)選地，所述散熱裝置的形狀可以是圓柱體或者規(guī)則多面體。作為進(jìn)一步優(yōu)選地，所述的非連續(xù)工作熱源為L(zhǎng)ED模塊。作為進(jìn)一步優(yōu)選地，所述散熱裝置被用作LED基板。
·[0019]作為進(jìn)一步優(yōu)選的，所述非連續(xù)工作熱源的數(shù)量可以是I個(gè)或2個(gè)以上。對(duì)于非連續(xù)工作熱源，尤其是限于條件限制只能使用空冷，特別是自然對(duì)流散熱的情況(如LED路燈)，按照本實(shí)用新型的方法能夠利用潛熱型功能流體的特性，實(shí)現(xiàn)非連續(xù)工作熱源工作時(shí)產(chǎn)生的熱量部分存儲(chǔ)、部分散失，存儲(chǔ)的熱量在熱源停止工作時(shí)繼續(xù)散失，使得產(chǎn)熱與散熱非同步進(jìn)行，延長(zhǎng)散熱時(shí)間，進(jìn)而能夠減少散熱翅片的面積甚至實(shí)現(xiàn)無(wú)翅片散熱的技術(shù)效果。

圖I是按照本實(shí)用新型的第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是按照本實(shí)用新型的第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是按照本實(shí)用新型的第三實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是按照本實(shí)用新型的第四實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是按照本實(shí)用新型的第五實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是按照本實(shí)用新型的第六實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖中符號(hào)說(shuō)明I非連續(xù)工作熱源 2蓋板 3潛熱型功能流體4注液管 5殼體 6散熱翅片；
具體實(shí)施方式
為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。實(shí)施例一圖I是按照本實(shí)用新型的實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖I中所示，散熱裝置包括非連續(xù)工作熱源1，蓋板2，潛熱型功能流體3，注液管4，以及殼體5。非連續(xù)工作熱源I設(shè)置在蓋板2或殼體5的外表面，本實(shí)施例中非連續(xù)工作熱源I設(shè)置在蓋板2的外表面。非連續(xù)工作熱源I的數(shù)量可以是I個(gè)或2個(gè)以上，本實(shí)施例中熱源I的數(shù)量為I個(gè)。蓋板2與殼體5連接并閉合形成內(nèi)部腔室，潛熱型功能流體3通過(guò)注液管4注入該內(nèi)部腔室。蓋板2可以是平板或帶有一個(gè)或多個(gè)朝向內(nèi)部腔室方向伸出的凸起，本實(shí)施例中蓋板2是一個(gè)平板。殼體5的內(nèi)部可以是平面結(jié)構(gòu)、帶凸起結(jié)構(gòu)或具有朝向內(nèi)部腔室伸出并與相對(duì)置的蓋板相連的支柱，本實(shí)施例中殼體5內(nèi)部不帶凸起結(jié)構(gòu)或支柱。潛熱型功能熱流體3是由不同方法制得的相變材料微粒(一般為高分子材料，尺寸多為微米量級(jí))與單相傳熱流體混合構(gòu)成的一種新型固液多相流體。當(dāng)相變材料受到外界溫度的影響使得自身溫度改變至其相變區(qū)間溫度時(shí)，相變材料會(huì)吸收或放出大量熱量，相應(yīng)地改變物理狀態(tài)(固態(tài)、液態(tài))，而自身溫度基本不變。潛熱型功能熱流體主要有相變?nèi)闋钜汉拖嘧兾⒛z囊懸浮液2種相變?nèi)闋钜菏峭ㄟ^(guò)機(jī)械攪拌將相變材料直接分散在含乳化劑的水中所形成的微乳液體系；相變微膠囊是將微膠囊技術(shù)應(yīng)用于相變材料，用成膜材料將相變材料包覆成具有核殼結(jié)構(gòu)的微粒，保護(hù)相變材料不被外界影響，同時(shí)改善相變材料 自身的某些缺陷，其中球形微粒的核心相變材料在高溫態(tài)時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)，但表面包封的高分子薄層仍保持固態(tài)，因此材料在外形上仍為固態(tài)顆粒。按照本實(shí)用新型的潛熱型功能流體的相變材料可以是正十四烷、正十六烷、正十八烷、正二十二烷、石蠟以及它們的混合物或其他相變潛熱較大的材料。潛熱型功能流體3可以注滿(mǎn)內(nèi)部腔室也可以部分填充內(nèi)部腔室，本實(shí)施例中潛熱型功能流體注滿(mǎn)內(nèi)部腔室。注液之后，將注液管4密封防止?jié)摕嵝凸δ芰黧w泄漏。對(duì)于含有非連續(xù)工作熱源I的電子器件，一般的散熱方式為非連續(xù)工作熱源I直接與散熱翅片6相連。非連續(xù)工作熱源I工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生熱量由翅片直接散出。為保證器件正常工作，必須將熱量快速有效地散出，而翅片散熱效率較低，為保證散熱效果，散熱翅片6往往需要較大的散熱面積，進(jìn)而使得翅片占據(jù)的空間和質(zhì)量較大。而電子器件的體積和質(zhì)量一般受到限制，散熱翅片6的體積和質(zhì)量過(guò)大會(huì)導(dǎo)致電子器件無(wú)法生產(chǎn)或因改變散熱方式而導(dǎo)致成本增加。當(dāng)非連續(xù)工作熱源I停止工作時(shí)，散熱翅片6停止散熱，此時(shí)散熱翅片6并未被利用。此種狀況下，電子器件產(chǎn)熱和散熱同步進(jìn)行，導(dǎo)致散熱的難度或成本大為提聞。潛熱型功能流體3用于電子器件散熱一般是利用潛熱型功能流體3含有微粒，其在流動(dòng)時(shí)換熱系數(shù)相對(duì)較大，因而利用其對(duì)流換熱，而不是利用其相變潛熱巨大可以?xún)?chǔ)熱的特性。本實(shí)用新型考慮翅片散熱的不足，結(jié)合潛熱型功能流體3的巨大潛熱特性，針對(duì)具有非連續(xù)工作熱源I的電子器件散熱，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)熱與散熱的非同步進(jìn)行，同時(shí)利用熱源停止工作的時(shí)間散熱，大大降低散熱難度，從而減小翅片的體積和質(zhì)量甚至不使用翅片，從而降低電子器件的成本。本實(shí)用新型通過(guò)在散熱裝置內(nèi)部填充潛熱型功能流體3，利用其相變潛熱大的特性，將非連續(xù)工作熱源I工作時(shí)未能及時(shí)排出的熱量?jī)?chǔ)存在潛熱型功能流體3內(nèi)部，當(dāng)非連續(xù)工作熱源I停止工作時(shí)，再將熱量散出。利用本實(shí)用新型的散熱裝置，實(shí)現(xiàn)非連續(xù)工作熱源I工作時(shí)產(chǎn)生的熱量部分存儲(chǔ)、部分散失，存儲(chǔ)的熱量在非連續(xù)工作熱源I停止工作時(shí)繼續(xù)散失，使得產(chǎn)熱與散熱非同步進(jìn)行，延長(zhǎng)散熱時(shí)間。具體工藝方法可以包括下列步驟根據(jù)非連續(xù)工作熱源I的正常工作溫度范圍和該電子器件所處工作環(huán)境的溫度范圍，確定潛熱型功能流體3的類(lèi)型及其相變材料的種類(lèi)，使得潛熱型功能流體3的相變區(qū)間溫度低于電子器件的正常工作溫度范圍，且高于電子器件所處工作環(huán)境的溫度范圍；[0040]根據(jù)非連續(xù)工作熱源I的工作時(shí)間、正常工作溫度范圍以及潛熱型功能流體3的相變潛熱等因素，確定待注入到內(nèi)部腔室中的潛熱型功能流體3的量，以確保熱源未及時(shí)散到環(huán)境的熱量能被完全存儲(chǔ)；通過(guò)注液管4向散熱裝置的內(nèi)部腔室注入由上述步驟所確定的潛熱型功能流體3，并將電子器件的非連續(xù)工作熱源放置在散熱裝置的蓋板或殼體外表面上；以及根據(jù)非連續(xù)工作熱源I停止工作的時(shí)間、工作環(huán)境的溫度、潛熱型功能流體3的相變潛熱和潛熱型功能流體3的質(zhì)量等因素，確定是否需要連接翅片6，并在需要連接翅片的情況下確定所連接翅片的散熱面積。實(shí)施例二實(shí)施例二與實(shí)施例一所不同的是實(shí)施例二中殼體5與蓋板相對(duì)置的底面上帶有支柱，該支柱朝向內(nèi)部腔室伸出并與蓋板相連，主要作用是增強(qiáng)導(dǎo)熱并提高散熱裝置的機(jī) 械強(qiáng)度，具體參見(jiàn)圖2。實(shí)施例三實(shí)施例三與實(shí)施例二所不同的是實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)無(wú)翅片散熱。實(shí)施例三中非連續(xù)工作熱源I的工作時(shí)間較短，非工作時(shí)間較長(zhǎng)，潛熱型功能流體3儲(chǔ)存的熱量較少，散熱器件通過(guò)蓋板2和殼體5的散熱面積在較長(zhǎng)時(shí)間散熱可滿(mǎn)足散熱要求，無(wú)需散熱翅片6，實(shí)現(xiàn)無(wú)翅片的技術(shù)效果。具體參見(jiàn)圖3。實(shí)施例四實(shí)施例四與實(shí)施例二所不同的是實(shí)施例四中非連續(xù)工作熱源I的數(shù)目為多個(gè)，本實(shí)施例中非連續(xù)工作熱源I的數(shù)目為3個(gè)，具體參見(jiàn)圖4。實(shí)施例五實(shí)施例五與實(shí)施例二所不同的是實(shí)施例五中蓋板2朝向內(nèi)部腔室的表面有朝向內(nèi)部腔室伸出的凸起結(jié)構(gòu)，該凸起結(jié)構(gòu)的作用主要是加強(qiáng)導(dǎo)熱，同時(shí)可提高散熱裝置的機(jī)械強(qiáng)度，具體參見(jiàn)圖5。實(shí)施例六實(shí)施例六與實(shí)施例五所不同的是實(shí)施例六中潛熱型功能流體3未填充滿(mǎn)整個(gè)封閉腔，以防止溫度較高時(shí)潛熱型功能流體3汽化產(chǎn)生的蒸汽使蓋板2變形，具體參見(jiàn)圖6。通過(guò)本實(shí)用新型的散熱裝置及其散熱方法，與單純使用翅片散熱的方式相比，利用了潛熱型功能流體的巨大潛熱，針對(duì)具有非連續(xù)工作熱源的電子器件散熱，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)熱與散熱的非同步進(jìn)行，同時(shí)利用熱源停止工作的時(shí)間散熱，大大降低散熱難度，從而減小翅片的體積和質(zhì)量甚至不使用翅片，從而降低電子器件的成本。本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種利用潛熱型功能流體用于對(duì)具有非連續(xù)工作熱源的電子器件進(jìn)行散熱的散熱裝置，其特征在于，該散熱裝置包括 由導(dǎo)熱性材料制成的殼體； 由導(dǎo)熱性材料制成的蓋板，該蓋板與殼體相連并與其閉合共同形成內(nèi)部腔室； 設(shè)置在殼體一側(cè)、用于注入潛熱型功能流體的注液管；以及 填充在所述內(nèi)部腔室中的潛熱型功能流體，該潛熱型功能流體將非連續(xù)工作熱源工作時(shí)未能及時(shí)排出的熱量?jī)?chǔ)存在其內(nèi)部，并在非連續(xù)工作熱源停止工作時(shí)將熱量散出，從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)熱與放熱的非同步進(jìn)行。
2.如權(quán)利要求I所述的散熱裝置，其特征在于，所述殼體與蓋板相對(duì)置的底面包括一個(gè)或多個(gè)支柱，所述支柱朝向內(nèi)部腔室伸出并與蓋板相連，用于增強(qiáng)導(dǎo)熱并對(duì)內(nèi)部腔室起支撐作用。
3.如權(quán)利要求I所述的散熱裝置，其特征在于，所述蓋板是帶有一個(gè)或多個(gè)凸出的平板結(jié)構(gòu)，所述凸出朝向內(nèi)部腔室伸出，用于增強(qiáng)導(dǎo)熱并提高蓋板的機(jī)械強(qiáng)度。
4.如權(quán)利要求I所述的散熱裝置，其特征在于，該散熱裝置根據(jù)非連續(xù)工作熱源停止工作的時(shí)間、工作環(huán)境的溫度、潛熱型功能流體的相變潛熱以及潛熱型功能流體的量這些因素，確定是否需要連接翅片，并在需要連接翅片的情況下確定所連接翅片的散熱面積。
5.如權(quán)利要求I所述的散熱裝置，其特征在于，所述潛熱型功能流體全部填充或部分填充在所述內(nèi)部腔室中。
6.如權(quán)利要求1-5任意一項(xiàng)所述的散熱裝置，其特征在于，所述的非連續(xù)工作熱源為L(zhǎng)ED模塊。
7.如權(quán)利要求6所述的散熱裝置，其特征在于，該散熱裝置被用作LED基板。
8.如權(quán)利要求I所述的散熱裝置，其特征在于，所述非連續(xù)工作熱源的數(shù)量是I個(gè)或2個(gè)以上。
9.如權(quán)利要求I所述的散熱裝置，其特征在于，構(gòu)成所述殼體和蓋板的導(dǎo)熱性材料為銅、鋁、鋁合金、不銹鋼、硅、導(dǎo)熱性陶瓷或者導(dǎo)熱性高分子復(fù)合材料。
10.如權(quán)利要求I所述的散熱裝置，其特征在于，該散熱裝置的形狀為圓柱體或者規(guī)則多面體。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種利用潛熱型功能流體的散熱裝置，該裝置包括由導(dǎo)熱性材料制成的殼體；由導(dǎo)熱性材料制成與殼體相連并與其閉合共同形成內(nèi)部腔室的蓋板；用于注入潛熱型功能流體的注液管；以及填充在內(nèi)部腔室中的潛熱型功能流體，該潛熱型功能流體將非連續(xù)工作熱源工作時(shí)未能及時(shí)排出的熱量?jī)?chǔ)存在其內(nèi)部，并在熱源停止工作時(shí)將熱量散出，從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)熱與放熱的非同步進(jìn)行。通過(guò)本實(shí)用新型，利用了潛熱型功能流體的相變潛熱，實(shí)現(xiàn)熱量部分存儲(chǔ)、部分散失，存儲(chǔ)的熱量在熱源停止工作時(shí)繼續(xù)散失，產(chǎn)熱與散熱能夠非同步進(jìn)行，延長(zhǎng)散熱時(shí)間，進(jìn)而能夠獲得減少散熱翅片的面積甚至實(shí)現(xiàn)無(wú)翅片散熱的技術(shù)效果。
文檔編號(hào)H01L23/427GK202488944SQ20112053973
公開(kāi)日2012年10月10日 申請(qǐng)日期2011年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月21日
發(fā)明者付星, 劉勝, 羅小兵, 胡錦炎 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)