[发明专利]传热装置、电子设备和传热装置制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种热连接到电子设备的热源的传热装置、包括该传 热装置的电子设备，以及传热装置制造方法。

背景技术

诸如散热器(heat spreader)、热管或CPL(毛细泵环(capillary pumped loop))的传热装置已经用作热连接到诸如PC(个人计算机) 的CPU(中央处理单元)的电子设备的热源的装置，以吸收和扩散热 源的热。例如，作为散热器，已知由例如铜板制成的固态型(solid-type) 金属散热器，并且近来已经提出了一种包括蒸发部分和工作流体的散 热器。类似地，热管或CPL包括蒸发部分和工作流体。

已知诸如碳纳米管的纳米材料的导热性高，从而纳米材料有助于 加速蒸发。作为使用上述碳纳米管的传热装置，已知热管(例如，参 见美国专利No.7,213,637的第3栏第66行至第4栏第12行、图1， 下文中称为专利文献1)。专利文献1的热管具有设置在管的内壁上 的碳纳米管层，并且碳纳米管层形成芯(wick)。

发明内容

一般来说，已知当与工作流体接触的蒸发部分的表面面积较大 时，加速工作流体的蒸发。因此，在专利文献1的碳纳米管层的芯中， 为了提高散热效率，仅仅需要使碳纳米管层的芯的表面面积较大。然 而，在需要安装有这样的传热装置的电子设备来提高热辐射效率时， 需要减小电子设备自身的尺寸。因此，在这样的传热装置中，增大芯 的表面面积与减小尺寸的要求相悖。

鉴于上述情形，希望提供一种在不需要制造得变大的情况下实现 较高的热辐射效率的传热装置，以及包括该传热装置的电子设备。

还希望提供一种实现具有较高可靠性的更容易制造的传热装置 制造方法。

根据本发明的实施例，提供一种包括由纳米材料制成的蒸发部 分、流路、冷凝器部分和工作流体的传热装置。蒸发部分在表面上形 成有V形槽。流路与蒸发部分连通。冷凝器部分通过流路与蒸发部分 连通。工作流体在蒸发部分中从液相蒸发为气相(vapor phase)，并 且在冷凝器部分中从气相凝聚为液相。

根据本发明的实施例，蒸发部分热连接到热源。液相工作流体在 蒸发部分中蒸发为气相。气相工作流体在冷凝器部分中凝聚为液相。 在传热装置中重复执行相变。因为蒸发部分在表面具有槽，所以与没 有经过表面处理的蒸发部分相比较，增加了与工作流体接触的表面的 面积。在毛细作用力下，液相工作流体在槽中流动，结果，工作流体 扩散在整个槽上。

蒸发部分由例如碳纳米管的纳米材料制成。例如，碳纳米管的导 热率为铜的导热率的大约10倍，铜是金属散热器的典型金属材料。因 此，通过提供由碳纳米管制成的蒸发部分，与主要由金属材料制成的 传热装置相比较，获得极大提高了的传热效率。

蒸发部分被形成为在表面上具有V形槽。一般来说，在槽中的液 相工作流体在弯月面附近具有液体薄膜区。与U形槽或凹形槽相比较， V形槽在弯月面附近具有大的液体薄膜区。来自蒸发部分的热在液体 薄膜区中以比除了液体薄膜区以外的其它工作流体的传热系数高的传 热系数传输。因此，在液体薄膜区中的蒸发效率比除了液体薄膜区以 外的其它液相工作流体的蒸发效率高。因此，具有大液体薄膜区的V 形槽实现的传热系数和蒸发效率比U形槽或凹形槽的传热系数和蒸发 效率高。

根据本发明实施例，蒸发部分由具有较高的导热性的诸如碳纳米 管的纳米材料制成，并且形成有实现更高蒸发效率的V形槽。因此， 在没有被制造得更大的情况下，该传热装置实现了极其高的热辐射效 率。

在该传热装置中，每一个V形槽可以具有底角2θ(10≤2θ≤130) 和宽度a，底角2θ(10≤2θ≤130)和宽度a的关系为a≤11＊2θ+50且 a≥0.3＊2θ+1。

根据本发明实施例，在V形槽中，在底角2θ较大的情况下，当 弯月面表面位于最高的位置时，槽宽度a或者工作流体宽度较小，并 且工作流体与槽壁表面的接触角较小，实现了较高的蒸发效率。具有 宽度a和底角2θ(10≤2θ≤130)的V形槽具有较高的蒸发效率，其中 宽度a和底角2θ的关系为a≤11＊2θ+50且a≥0.3＊2θ+1(＊表示乘 法运算符)。

在该传热装置中，V形槽可以以同心状、放射状的方式设置在蒸 发部分的表面上。在该传热装置中，V形槽可以以螺旋状、放射状的 方式设置在蒸发部分的表面上。