專利名稱：電子器件的散熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電子器件的散熱器，特別涉及一種采用液體內(nèi)循環(huán)的電 子器件的散熱器。 技術(shù)背景任何電子器件工作過程的實質(zhì)是能量轉(zhuǎn)化過程，這個過程總會伴隨著發(fā)熱，發(fā)熱的根源是任何能量轉(zhuǎn)化過程都不可能是100%的效率，不足100%部分的能量全部或大多數(shù)變成了熱量?，F(xiàn)有的電子器件向更小、更高速、更大 功率密度方向發(fā)展，這些都意味著更大的熱流密度，超級計算機(jī)主要由微處 理器和控制電路等高功率密度電子元器件構(gòu)成，其熱流密度非常大，量級在100W/cm2左右或者更高。由于容積限制，高性能服務(wù)器和筆記本熱流密度 也非常高，為了保持正常工作，他們對冷卻的需求也顯得非常迫切。電子器件的工作溫度升高往往對它的性能有很大影響，熱噪聲或暗電流 是最明顯的受溫度影響的特征，例如在傳感器件、紅外探測器及各種光子探 測器、放大器件等受溫度影響的情形就是如此，降溫將直接對電子器件起到 熱噪聲抑制或隔斷的作用。在某些情況下，如超級計算機(jī)等，如果不采取外 加冷卻手段，電子器件工作溫度將非常高，高溫將直接導(dǎo)致系統(tǒng)效率下降， 或者無法工作甚至燒毀。總之，降低器件的溫度將極大地提高與溫度有關(guān)的 器件性能和提高器件的工作壽命。另外，由于熱能導(dǎo)致材料匹配等問題而引發(fā)了電子器件封裝的可靠性。 作為一個系統(tǒng)，封裝方法和冷卻材料的選擇對減少系統(tǒng)發(fā)熱和應(yīng)力變形、芯 片及連接元件間的匹配等具有至關(guān)重要的作用。由于上述的原因，電子器件的冷卻和相應(yīng)的封裝技術(shù)已經(jīng)逐漸成為一個 重要的學(xué)術(shù)研究方向。在高性能超級電子計算機(jī)、軍用航空電子等設(shè)備中應(yīng) 用大熱流密度芯片越來越普遍，單純的空冷技術(shù)已經(jīng)不能滿足冷卻的要求。 液體冷卻因為高效緊湊，在大熱流密度芯片冷卻上得到了廣泛的應(yīng)用，但傳 統(tǒng)的液體冷卻存在一個缺陷，液體冷卻需要泵和許多管道連接，這些連接使 得系統(tǒng)的可靠性降低，有可能導(dǎo)致管路發(fā)生泄漏，而電子設(shè)備是不允許液體 泄漏的。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是針對已有技術(shù)中存在的缺陷，提供了一種采用液體內(nèi)循 環(huán)的電子器件的散熱器，采用一種高導(dǎo)熱材料構(gòu)成液體容器，容器的一個面 與被冷卻熱源器件連接，其他單側(cè)面或多個側(cè)面布置熱沉和風(fēng)扇，容器內(nèi)部 放置液體驅(qū)動器。液體驅(qū)動器驅(qū)使液體在容器內(nèi)循環(huán)。容器內(nèi)與熱源接觸的 壁面和容器底部熱沉附近的流體吸收大量熱量，溫度升高，升溫的流體在驅(qū) 動器的作用下循環(huán)，當(dāng)這些流體攜帶的熱量經(jīng)過翅片和風(fēng)扇快速傳遞到環(huán)境 中，冷卻后流體回到與熱源接觸的壁面和容器底部熱沉附近時，重新吸收熱 量并進(jìn)行下一個循環(huán)。系統(tǒng)為無任何管路連接的液體冷卻裝置，該冷卻系統(tǒng) 以液體作為工作介質(zhì)，能夠冷卻高功率的電子器件。本發(fā)明主要包括:熱沉、散熱器殼體、冷卻液體、風(fēng)扇、液體驅(qū)動器， 電子器件熱源底板與散熱器殼體緊密連接，散熱器殼體內(nèi)設(shè)有一腔體，其特 征在于所述腔體內(nèi)注滿冷卻液體，腔體內(nèi)設(shè)有熱沉及液體驅(qū)動器，腔體內(nèi) 的冷卻液體為高比熱的冷卻液體內(nèi)加入防凍液及去離子蒸餾水，冷卻液體為 不導(dǎo)電的介質(zhì)，通過液體驅(qū)動器驅(qū)動的冷卻液體在散熱器腔體內(nèi)形成封閉的 內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)，散熱器四周設(shè)有熱沉、散熱器翅片和風(fēng)扇，散熱器采用高導(dǎo)熱 材料制作，四壁或者雙壁面上設(shè)置熱沉、風(fēng)扇，散熱器內(nèi)壁上設(shè)有多條散熱 通道。本發(fā)明的優(yōu)點是采用封閉的內(nèi)循環(huán)冷卻系統(tǒng)，不需要管路連接，不會 發(fā)生泄漏，加工方便、冷卻效率好和可靠性高。


圖1A本發(fā)明采用壓電膜片驅(qū)動器的俯視結(jié)構(gòu)示意圖； 圖1B本發(fā)明采用壓電膜片驅(qū)動器的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2本發(fā)明采用微型離心泵驅(qū)動器的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3本發(fā)明采用壓電式驅(qū)動器結(jié)構(gòu)示意圖。l風(fēng)扇、2懸臂梁、3壓電驅(qū)動器、4電線、5熱源、6散熱器殼體、7 冷卻液體、8支撐架、9壓電膜片組、IO壓電膜片組、ll熱沉、12微型離心 泵、14散熱器翅片、15熱沉B具體實施方式
下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說明
具體實施例方式
實施例1參見圖1A，圖1B，散熱器工作原理當(dāng)壓電膜片組9通電向下發(fā)生變形時， 同時壓電膜片組10通電向上發(fā)生變形，兩組壓電膜片組的變形將散熱器殼 體6內(nèi)的冷卻液體7產(chǎn)生運動，與熱源5接觸的冷卻液體7在吸收熱量后迅速流到散熱器其他部位，這些熱流體攜帶的熱量通過四壁的散熱器翅片14和風(fēng)扇l進(jìn)行熱交換，將熱量傳遞到周圍的環(huán)境中去，流體溫度迅速下降，當(dāng)冷卻了的流體重新回到散熱器殼體6的底部時候，散熱器殼體6內(nèi)的熱沉 11又吸收了來自熱源5傳導(dǎo)的熱量，冷卻了的流體重新吸收熱量并開始新循 環(huán)。為防止壓電膜片組9、 10的電輸入通過冷卻液體7導(dǎo)入到散熱器壁，冷 卻液體7采用非導(dǎo)電的液體，為了增加換熱效果好，盡量選擇比熱大的液體， 并在冷卻液體7內(nèi)加入了防凍液的去離子蒸餾水。為了獲得高效的換熱效果，散熱器內(nèi)的冷卻液體7應(yīng)有更強(qiáng)的擾動，壓 電膜片組9與壓電膜片組10在同一時刻的運動方向應(yīng)相反，壓電膜片在電 能驅(qū)動下要求產(chǎn)生較大的振幅，基于這一考慮，壓電膜片應(yīng)選用薄而柔性壓 電材料。散熱器殼體6材料，為了減小熱傳遞的熱阻，選擇高導(dǎo)熱金屬材 料，比如銅，鋁等。另外，考慮到散熱器內(nèi)的冷卻液體7長期在密封狀態(tài)下 運行，必須考慮有防止冷卻液體7與散熱器殼體6的內(nèi)壁發(fā)生反應(yīng)的措施。 散熱器翅片14和風(fēng)扇1的設(shè)計必須基于需要散去的熱量來考慮，當(dāng)散熱量 比較大的時候，散熱器上熱沉B和風(fēng)扇可增設(shè)為四周每邊一個，提高散熱效 率。實施例2參見圖2,實施例2與實施例1相同，所不同的是液體驅(qū)動器為微型離心 泵12。微型離心泵12的葉片設(shè)于腔體內(nèi)，當(dāng)微型離心泵轉(zhuǎn)動運行后，使吸 收了熱源熱量的冷卻液體7流動，然后驅(qū)使這些熱流體流入散熱器內(nèi)壁上設(shè)
有多條散熱通道中，冷卻液體7攜帶的熱量通過熱沉外壁和風(fēng)扇傳遞到環(huán)境中，冷卻液體7溫度下降，當(dāng)冷卻了的冷卻液體7重新回到散熱器殼體6底部的時候，它將重新吸收熱源的熱量并開始新循環(huán)。為了獲得大的流體驅(qū)動力和更低的噪音，微馬達(dá)應(yīng)選用高速直流馬達(dá)。 實施例3參見圖3，實施例3與實施例2相同，所不同的是液體驅(qū)動器為壓電式驅(qū) 動器，壓電式驅(qū)動器由懸臂梁2、支撐架8組成，懸臂梁2為柔性梁，其工 作原理如下當(dāng)壓電驅(qū)動器3通過電線4接入電源，壓電驅(qū)動器3開始振動， 由于懸臂梁的特點，該驅(qū)動力將導(dǎo)致懸臂梁發(fā)生較大的變形，懸臂梁的變形 將驅(qū)動散熱器殼體6內(nèi)的冷卻液體7產(chǎn)生運動，與熱源接觸的冷卻液體7在 吸收熱量后迅速流到容器其他位置，這些熱流體攜帶的熱量通過四壁上的散 熱器翅片14和風(fēng)扇1傳遞到周圍的環(huán)境中去，使熱流體溫度下降，為了獲 得大的流體驅(qū)動力，懸臂梁應(yīng)能產(chǎn)生較大的振幅。基于這一考慮，懸臂梁應(yīng) 選用薄的柔性材料，如塑料。
權(quán)利要求
1. 一種電子器件的散熱器,主要包括:熱沉、散熱器殼體、冷卻液體、風(fēng)扇、 液體驅(qū)動器，電子器件熱源底板與散熱器殼體緊密連接，散熱器殼體內(nèi) 設(shè)有一腔體，其特征在于所述腔體內(nèi)注滿冷卻液體，腔體內(nèi)設(shè)有熱沉及液體驅(qū)動器，腔體內(nèi)的冷卻液體為高比熱的冷卻液體內(nèi)加入防凍液及 去離子蒸餾水，冷卻液體為不導(dǎo)電的介質(zhì)，通過液體驅(qū)動器驅(qū)動的冷卻 液體在散熱器腔體內(nèi)形成封閉的內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)，散熱器四周設(shè)有熱沉、散 熱器翅片和風(fēng)扇。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電子器件的散熱器，其特征在于所述液體驅(qū) 動器為壓電式驅(qū)動器或采用微型離心泵或壓電膜片的驅(qū)動。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電子器件的散熱器，其特征在于所述散熱器 采用高導(dǎo)熱材料制作，四壁或者雙壁面上設(shè)置熱沉，散熱器內(nèi)壁上設(shè)有 多條散熱通道。
全文摘要
一種采用液體內(nèi)循環(huán)的散熱器，主要包括熱沉、散熱器、冷卻液體、風(fēng)扇、液體驅(qū)動器，其特征在于所述散熱器內(nèi)設(shè)有一腔體，腔體內(nèi)設(shè)有一熱沉及液體驅(qū)動器，冷卻液體通過液體驅(qū)動器在散熱器腔體內(nèi)形成封閉的內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)，散熱器采用高導(dǎo)熱材料制作，四壁或者雙壁面上設(shè)置熱沉、風(fēng)扇，散熱器內(nèi)壁上設(shè)有多條散熱通道。本發(fā)明的優(yōu)點是采用封閉的內(nèi)循環(huán)冷卻系統(tǒng)，不需要管路連接，不會發(fā)生泄漏，加工方便、冷卻效率好和可靠性高。
文檔編號H05K7/20GK101146429SQ200610116110
公開日2008年3月19日 申請日期2006年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月15日
發(fā)明者勝 劉, 羅小兵, 偉 陳 申請人:勝 劉