本發(fā)明涉及一種散熱器，具體涉及一種復(fù)合吸液芯式異形熱管散熱器。

背景技術(shù)：

隨著大功率電子器件的出現(xiàn)和超高集成度電子元器件向高速、高頻和高功率化方向發(fā)展，電子器件的發(fā)熱量越來越大，熱流密度和表面溫度越來越高，影響了器件的可靠性和使用壽命，對散熱提出了更高的要求。現(xiàn)有相變散熱器工質(zhì)液化后回流速度慢，不能滿足目前的散熱需求，且現(xiàn)有散熱器風(fēng)阻過大，散熱效率低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對以上問題的提出，而研究設(shè)計一種復(fù)合吸液芯式異形熱管散熱器。本發(fā)明采用的技術(shù)手段如下：

一種復(fù)合吸液芯式異形熱管散熱器，包括基板、異形熱管和設(shè)置于熱管外側(cè)的散熱翅片，所述基板內(nèi)部設(shè)有蒸發(fā)腔，所述熱管包括截面為異形的熱管主體，所述熱管主體的內(nèi)壁上設(shè)有溝槽，相鄰溝槽之間形成凸起，所述熱管主體的內(nèi)壁上鋪設(shè)有茸狀翅纖維層Ⅰ，所述茸狀翅纖維Ⅰ為表面上具有不規(guī)則凸起和/或凹坑并且具有茸狀翅片結(jié)構(gòu)的金屬纖維，所述熱管的內(nèi)部空間與蒸發(fā)腔連通，且所述熱管的內(nèi)部空間與蒸發(fā)腔共同形成密閉的相變換熱腔。

進一步地，所述蒸發(fā)腔的內(nèi)壁上鋪設(shè)有茸狀翅纖維層Ⅱ，所述茸狀翅纖維Ⅱ為表面上具有不規(guī)則凸起和/或凹坑并且具有茸狀翅片結(jié)構(gòu)的金屬纖維。

進一步地，所述蒸發(fā)腔的頂部和底部之間設(shè)有支撐結(jié)構(gòu)，所述支撐結(jié)構(gòu)為支撐柱或支撐筋板，所述支撐結(jié)構(gòu)的表面上鋪設(shè)有茸狀翅纖維層Ⅲ，所述茸狀翅纖維層Ⅰ與茸狀翅纖維層Ⅱ的孔隙相互連通，所述茸狀翅纖維層Ⅱ與茸狀翅纖維層Ⅲ的孔隙相互連通，所述茸狀翅纖維Ⅲ為表面上具有不規(guī)則凸起和/或凹坑并且具有茸狀翅片結(jié)構(gòu)的金屬纖維。

進一步地，所述茸狀翅纖維層Ⅰ、茸狀翅纖維層Ⅱ和茸狀翅纖維層Ⅲ分別定向鋪設(shè)或雜亂鋪設(shè)于熱管主體的內(nèi)壁、蒸發(fā)腔的內(nèi)壁以及支撐結(jié)構(gòu)的外壁上，所述茸狀翅纖維層Ⅰ、茸狀翅纖維層Ⅱ和茸狀翅纖維層Ⅲ分別燒結(jié)于其所依附的壁面上，在茸狀翅纖維之間以及茸狀翅纖維與其所依附的壁面之間形成燒結(jié)頸。

進一步地，所述茸狀翅纖維層Ⅰ為定向鋪設(shè)，鋪設(shè)方向為平行于熱管軸向或與熱管軸向呈一定角度，所述溝槽為平行于熱管軸向或與熱管軸向呈一定角度的縱向凹槽。

進一步地，所述茸狀翅纖維層的纖維直徑為100～200μm，所述茸狀翅纖維層的孔隙率為60％～90％，所述溝槽的寬度為0.1～0.2㎜，所述溝槽的深度為0.2～0.3㎜。

進一步地，所述茸狀翅纖維層的纖維直徑為150μm，所述溝槽的寬度小于或等于茸狀翅纖維層的纖維直徑。

進一步地，所述熱管主體的內(nèi)壁周向上的溝槽數(shù)量為30～70，所述溝槽由犁切-擠壓成形法制成。

進一步地，所述熱管的截面為橢圓形、矩形或扁圓形，所述散熱翅片為板片狀翅片，所述散熱翅片上設(shè)有與熱管外部輪廓相匹配的通孔，所述通孔套于所述熱管上并通過脹管工藝固定在熱管上。

進一步地，所述基板上設(shè)有與蒸發(fā)腔連通的工質(zhì)灌注口。

與現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明所述的復(fù)合吸液芯式異形熱管散熱器具有以下優(yōu)點：

1、蒸發(fā)腔內(nèi)部燒結(jié)茸狀翅纖維層，能夠保證回流工質(zhì)快速充滿蒸發(fā)腔內(nèi)部，使蒸發(fā)腔中的工質(zhì)均勻分布，以避免蒸發(fā)腔局部溫度過高；

2、蒸發(fā)腔內(nèi)部均勻分布的支撐柱或支撐筋板結(jié)構(gòu)，連接蒸發(fā)腔的上下表面，以避免抽真空、灌注工質(zhì)過程中蒸發(fā)腔的凹陷，或者散熱器在工作過程中受力發(fā)生變形；另外，支撐柱或支撐筋板表面的輔助茸狀翅纖維層Ⅲ可以加快液態(tài)工質(zhì)從蒸發(fā)腔的頂部回流至底部，使液態(tài)工質(zhì)快速均勻分布于蒸發(fā)腔內(nèi)；

3、熱管內(nèi)部的茸狀翅纖維層和溝槽組成的復(fù)合式吸液芯可以加快汽態(tài)工質(zhì)的快速冷凝和液態(tài)工質(zhì)的快速回流，有效增強了熱管的傳熱性能，彌補了溝槽式熱管極限功率較低的不足；同時克服了銅粉燒結(jié)式吸液芯重量較重、使用過程中銅粉會因振動出現(xiàn)脫落現(xiàn)象，提高了產(chǎn)品可靠性；

4、散熱翅片套裝在熱管上，增大散熱表面積，提高散熱效率；

5、熱管截面形狀異形化，能有效減小氣流通過散熱器散熱翅片及異形熱管管束時的風(fēng)阻，提高散熱效率。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是圖1的A-A剖視圖。

圖3是本發(fā)明實施例所述的異形熱管的剖面示意圖。

圖4是本發(fā)明實施例所述的茸狀翅纖維的掃描電鏡圖。

圖5是圖4的A處放大5倍的掃描電鏡圖。

具體實施方式

如圖1至圖3所示，一種復(fù)合吸液芯式異形熱管散熱器，包括基板1、異形熱管5和設(shè)置于熱管5外側(cè)的散熱翅片6，所述基板1內(nèi)部設(shè)有蒸發(fā)腔3，則基板1的下表面為吸熱面，也就是熱源模塊安裝面，所述熱管5包括截面為異形的熱管主體11，所述熱管主體11的內(nèi)壁上設(shè)有溝槽12，相鄰溝槽12之間形成凸起，所述熱管主體11的內(nèi)壁上鋪設(shè)有茸狀翅纖維層Ⅰ13，所述熱管5的內(nèi)部空間與蒸發(fā)腔3連通，且所述熱管5的內(nèi)部空間與蒸發(fā)腔3共同形成密閉的相變換熱腔。異形熱管指截面為非圓形的熱管。

如圖4和圖5所示，所述茸狀翅纖維是用特制多齒刀具經(jīng)切削法制成的表面粗糙的細絲狀體，因刀具前刀面與成型面的擠壓、摩擦，在纖維表面形成不規(guī)則的凸起或缺陷，以及大量的微小茸狀翅片結(jié)構(gòu)，絲體細長連續(xù)且具有較高強度和一定韌性，其翅片結(jié)構(gòu)高度為纖維當(dāng)量直徑的5％～25％。

所述蒸發(fā)腔3的內(nèi)壁上鋪設(shè)有茸狀翅纖維層Ⅱ9，茸狀翅纖維之間、茸狀翅纖維與蒸發(fā)腔3內(nèi)壁之間形成燒結(jié)頸，共同構(gòu)成多孔結(jié)構(gòu)14。

所述蒸發(fā)腔3的頂部和底部之間設(shè)有支撐結(jié)構(gòu)4，所述支撐結(jié)構(gòu)4為支撐柱或支撐筋板，所述支撐結(jié)構(gòu)4的表面上鋪設(shè)有茸狀翅纖維層Ⅲ7，所述茸狀翅纖維層Ⅰ13與茸狀翅纖維層Ⅱ9的孔隙相互連通，所述茸狀翅纖維層Ⅱ9與茸狀翅纖維層Ⅲ7的孔隙相互連通。本實施例中，基板1包括基板本體和基板上蓋2，支撐結(jié)構(gòu)4設(shè)置于基板本體和基板上蓋2之間。

所述茸狀翅纖維層Ⅰ13燒結(jié)于熱管主體11的內(nèi)壁上，茸狀翅纖維之間、茸狀翅纖維與壁面之間形成燒結(jié)頸，溝槽12與茸狀翅纖維層Ⅰ13共同構(gòu)成復(fù)合吸液芯，將熱管冷凝段的液體工質(zhì)運送回蒸發(fā)腔3，燒結(jié)過程在氫氣氣氛下進行，燒結(jié)溫度為850～900℃，以保持茸狀翅纖維表面的粗糙和微小翅片結(jié)構(gòu)。茸狀翅纖維層Ⅰ13定向鋪設(shè)或雜亂鋪設(shè)于熱管主體11的內(nèi)壁上。本實施例中，所述茸狀翅纖維層Ⅰ13為定向鋪設(shè)，鋪設(shè)方向為平行于熱管5軸向或與熱管5軸向呈一定角度，所述溝槽12為平行于熱管5軸向或與熱管5軸向呈一定角度的縱向凹槽，有效提高了茸狀翅纖維層Ⅰ13的滲透率，減小液體工質(zhì)回流的阻力。所述茸狀翅纖維層的纖維直徑為100～200μm，根據(jù)不同的散熱要求，所述茸狀翅纖維層的孔隙率為60％～90％，所述溝槽12的寬度為0.1～0.2㎜，所述溝槽12的深度為0.2～0.3㎜。實驗測試驗證表明茸狀翅纖維的直徑為150um時毛細性能最佳，因此優(yōu)選茸狀翅纖維層的纖維直徑為150μm。茸狀翅纖維層Ⅰ13的長度與溝槽的長度保持基本一致。所述熱管主體11的內(nèi)壁周向上的溝槽12數(shù)量為30～70，所述溝槽12由犁切-擠壓成形法制成。本實施例中，所述溝槽12的截面為“V”形。溝槽12的寬度應(yīng)和茸狀翅纖維直徑保持基本一致，或者略小于茸狀翅纖維層Ⅰ的纖維直徑，以避免茸狀翅纖維進入溝槽12內(nèi)部造成堵塞。如圖4所示，茸狀翅纖維表面粗糙且具有微小翅片結(jié)構(gòu)，所述茸狀翅纖維由多齒刀具切削法制作。

所述熱管5的截面為橢圓形、矩形或扁圓形，扁圓形為兩個圓弧和兩個線段連接成的類似跑道的結(jié)構(gòu)。所述散熱翅片6為板片狀翅片，所述散熱翅片6上設(shè)有與熱管5外部輪廓相匹配的通孔，所述通孔套于所述熱管5上并通過脹管工藝固定在熱管5上。

所述基板1上設(shè)有與蒸發(fā)腔3連通的工質(zhì)灌注口8。

使用時，將基板1的下表面，也就是熱源模塊安裝面涂抹導(dǎo)熱硅脂，然后與熱源模塊10緊密貼合，以減小接觸熱阻。熱源模塊10的熱量通過傳導(dǎo)至蒸發(fā)腔3，蒸發(fā)腔3內(nèi)的液體工質(zhì)受熱汽化，蒸汽汽體沿著熱管5的內(nèi)腔向上運輸，蒸汽在熱管5的內(nèi)部通過傳導(dǎo)將熱量傳遞給散熱翅片6后液化，釋放攜帶的熱量，液化后的工質(zhì)在重力和復(fù)合吸液芯毛細力的共同作用下回流到蒸發(fā)腔3。此過程不斷循環(huán)進行，將熱源模塊的熱量運輸?shù)酱髿猱?dāng)中。通過使用茸狀翅纖維復(fù)合溝槽式異形熱管，可以減小風(fēng)阻，相對于翅片式圓形熱管散熱器，其散熱性能得到了進一步提高。

以上所述的實施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本發(fā)明的范圍進行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案做出的各種變形和改進，均應(yīng)落入本發(fā)明權(quán)利要求書確定的保護范圍內(nèi)。