[发明专利]一种多向进出相变传热装置及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电子产品领域的散热装置及其制作方法，特别是涉及一种多向进出相变传热装置及其制作方法。

背景技术

大功率电子芯片的冷却是电子、计算机、通讯和光电设备中非常重要的一个技术环节。目前市场上针对大功率电子器件散热常用的方法包括以下几种：(1)风扇+散热器；(2)风扇+热管+散热器；(3)风扇+液冷技术。他们在一定程度上都可以解决大功率器件的散热问题，但是各自存在如下缺点：

(1)风扇+散热器，为了增强散热装置的散热能力，只有通过增大散热翅片的面积以及提高风扇转速，导致的结果是噪音大、体积大且厚重，不利于安装，还会对电子器件产生很大的压力；

(2)风扇+热管+散热器，可以解决方法1中的缺点，但是其本身结构复杂，热管的设计及安装常常受到实际结构的限制，并且在有限根热管作用下，其散热能力也是有限的；

(3)液冷技术，在性能上超越以上两种方式，但是液冷技术存在结构极其复杂的缺陷，需要增加驱动液体工质循环的泵，此外目前还没有一种能够完全保证不泄漏的管道连接技术，这些方面都将影响到液冷散热装置的实际使用寿命，并且液冷散热装置的造价最高，在同样散热能力下，是普通热管散热器的3倍以上。

环路热管技术最早出现于1974年，前苏联科学家在1979年、1985年申请了相关专利。目前环路热管技术已经成功应用于航空航天领域，近5年来环路热管技术逐渐进入电子芯片散热领域，但是大规模商业应用还没有到来，不过可以预见，当全面提升了环路热管的性能以及有效地降低其加工成本以后，环路热管将在电子设备散热领域将大展身手。

环路热管是集合了热管以及液冷散热技术的优点，同时抛弃了各自的缺点的一种散热方式，散热潜力同液冷技术一样，一款紧促型微小环路热管，可以轻松实现500瓦及以上的散热(环路热管整体热阻可以低到0.15℃/W以下)，同时其造价远低于液冷技术。环路热管散热器还具有以下优点：(1)性能受重力影响小于普通热管；(2)结构形状可以多样化，满足不同使用需求；(3)可以远距离传递热量；(4)环路热管散热器属于被动式散热方式，可以完全做到零能耗，等等。由于环路热管制造工艺和普通热管类似，因此其可靠性和使用寿命和普通热管一样，可以广泛使用在一些要求比较苛刻的环境中.

请参阅图1所示，现有的一款环路热管散热器主要包括带有毛细结构12的蒸发器1、提供工作介质循环的蒸汽管道2和液体管道3、以及把热量释放到环境的冷凝器4。蒸发器1上还设有补偿腔13和上盖14或壳体。工作时，蒸发器1底面接收从发热器件(例如，电子芯片)传递过来的热量，工作介质在毛细结构12内部蒸发，蒸汽离开蒸发器1，通过弯曲的蒸汽管道2流到带有翅片的冷凝器4，蒸汽在冷凝器4通过，把热量释放到流过冷凝器的环境介质中(例如空气)，蒸汽经自然冷却或风扇强制冷却后转变为液体，液体在毛细结构12提供的毛细力的作用下经由液体管道3返回蒸发器1，完成一次热力学循环，据此循环往复，持续不断地把热量从发热器件释放到周围空气中。

目前，环路热管在电子散热领域的应用并不多。由于普通电子芯片的形状基本为四方形(正方体或者长方体)，而传统的圆筒形蒸发器不利于和芯片的平表面接触。目前研究比较多的是带有盘状平板形式蒸发器的环路热管技术，但是盘状平板形式蒸发器的制程复杂，并且在安装时会占用额外的空间，也不利于电子芯片散热。

如上所述，将现有的环路热管散热器应用于电子芯片类散热尚存在以下问题：

1、现有的环路热管蒸发器结构不能很好地满足与电子芯片的配合安装，无法实现和电子芯片充分并且有效地接触；

2、目前环路热管散热器热阻偏大，对于热流密度高于100W/cm²的高功率芯片散热无能为力；

3、目前环路热管蒸发器结构不利于微小型化；

4、不能随意拓展汽液进出蒸发器的位置和方向；

5、蒸发器制作工艺复杂及成本太高；

6、毛细结构在烧结过程中成品率不高，烧结模具容易损坏。

如何能创设一种制程简单可靠，成本较低，并能够充分开拓环路热管的散热潜能的新的多向进出相变传热装置及其制作方法，实属当前本领域的重要研发课题之一。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种多向进出相变传热装置，使其散热效率高，运行稳定，并能够充分开拓环路热管的散热潜能，从而克服现有的环路热管散热装置的不足。