本發明涉及電子設備散熱技術領域，更具體地說，涉及一種電子設備與器件的散熱裝置。

背景技術：

隨著半導體科學技術的發展，各類電子設備及元器件(如cpu、gpu、led)不斷向著微型化、集成化、高功率化方向發展，其單位容積內的產熱量急速增加、局部熱流密度急劇增長，如果熱量不能及時排，將對電子設備及元器件的穩定性、可靠性及使用壽命產生重大影響。

傳統的單純依靠自然對流的普通型材散熱器已無法滿足這些大功率電子設備及元器件的散熱需求，散熱問題成為制約大功率電子設備及器件產業發展的主要瓶頸。因此，急需新的更加高效的散熱技術來解決此問題。

綜上所述，如何有效地解決現有散熱器散熱效率低、大功率電子設備散熱需求難以滿足等問題，是目前本領域技術人員急需解決的問題。

技術實現要素：

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種電子設備與器件的散熱裝置，該電子設備與器件的散熱裝置的結構設計可以有效地解決大功率電子設備散熱需求難以滿足的問題。

為了達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種電子設備與器件的散熱裝置，包括底盤、密封板、熱管和散熱翅片，所述底盤上開設有相變材料儲放腔，所述密封板密封連接于所述相變材料儲放腔的頂部開口，所述相變材料儲放腔內設置有相變材料，所述密封板上開設有密封板通孔，所述熱管的蒸發端穿過所述密封板通孔并包含于所述相變材料內，冷凝端夾持于所述散熱翅片內。

優選地，上述電子設備與器件的散熱裝置中，所述相變材料為熔點范圍為30℃-60℃的材料。

優選地，上述電子設備與器件的散熱裝置中，所述相變材料為單一相變材料、復合相變材料、無機相變材料、有機相變材料或者微膠囊。

優選地，上述電子設備與器件的散熱裝置中，所述相變材料為添加有膨脹石墨粉、銅粉或者鋁粉以提高導熱性的復合材料。

優選地，上述電子設備與器件的散熱裝置中，所述散熱翅片上開設有用于空氣流動的翅片通孔，所述散熱翅片的底端與所述密封板的頂面接觸。

優選地，上述電子設備與器件的散熱裝置中，還包括端板，所述端板上開設有熱管冷凝端固定通孔，所述冷凝端的末端插接于所述熱管冷凝端固定通孔中。

優選地，上述電子設備與器件的散熱裝置中，所述端板上開設有用于空氣流動的空氣流動通孔。

優選地，上述電子設備與器件的散熱裝置中，所述底盤的材料為銅、鋁、不銹鋼或者陶瓷材料。

優選地，上述電子設備與器件的散熱裝置中，所述熱管的內壁設置有超親水毛細芯。

優選地，上述電子設備與器件的散熱裝置中，所述超親水毛細芯為燒結于所述熱管內壁的毛細芯經熱氧化或者過氧化氫氧化制備而成的超親水毛細芯，或者通過添加造孔劑制備而成的多尺度孔隙超親水毛細芯。

本發明提供的電子設備與器件的散熱裝置包括底盤、密封板、熱管和散熱翅片。其中，底盤具有相變材料儲放腔，密封板設置于相變材料儲放腔的頂端開口，且與底盤密封連接。相變材料儲放腔內設置有相變材料，密封板上開設有密封板通孔，熱管的蒸發端穿過所述密封板通孔并包含于相變材料內，冷凝端夾持于散熱翅片內。

應用本發明提供的電子設備與器件的散熱裝置，相變材料迅速吸收電子設備及元器件工作時產生的熱量，并以潛熱的形式儲存起來，相變材料吸收熱量熔化，且相變材料在融化過程中溫度保持不變，因此可以減緩電子設備溫度上升的速率，對電子設備有很好的保護作用。當熔融狀態下的相變材料的溫度達到熱管內部工質的沸點時，工質吸收大量熱量變成蒸汽并進入到熱管冷凝端，蒸汽在冷凝端冷凝成液體，并將熱量釋放給散熱翅片，液體在自身重力及毛細力的作用下再次進入到蒸發端吸收熱量，散熱翅片最終將熱量散失到周圍環境，實現被動式散熱。同時，熱管的蒸發端位于相變材料內，由于相變材料與熱管蒸發端直接接觸，因此可以減小熱管從相變材料取熱的熱阻，最大程度的提高熱管取熱能力。綜上，本發明提供的電子設備與器件的散熱裝置結合了相變材料與熱管的散熱優勢，結構簡單、緊湊、無需消耗額外動力，能滿足大功率電子設備及元器件的散熱要求。

同時，由于相變材料融化之后具有較好的流動性，因此可以保證每個熱管都可以高效工作，提高整個裝置的散熱能力，還可以確保相變材料儲放腔下底板溫度一致性，從而保證電子設備受熱均勻，避免由于溫度不均導致電子設備及元器件內部產生熱應力，從而對電子設備及元器件產生破壞。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明提供的電子設備與器件的散熱裝置一種具體實施方式的爆炸結構示意圖；

圖2為圖1中密封板的放大示意圖；

圖3a為單一相變材料與熱管蒸發端截面放大示意圖；

圖3b為復合相變材料與熱管蒸發端截面放大示意圖；

圖4為超親水毛細芯熱管橫截面結構示意圖；

圖5a為熱氧化法制造超親水毛細芯熱管的工藝流程圖；

圖5b為過氧化氫氧化法制造超親水毛細芯熱管的工藝流程圖；

圖6為圖1中熱管與散熱翅片組合圖；

圖7為圖1中單個散熱翅片示意圖；

圖8為圖1中端板的放大示意圖；

圖9為圖1中散熱裝置組裝后的結構示意圖。

附圖中標記如下：

1、相變材料儲放腔；2、相變材料；3、密封板；4、散熱翅片；5、熱管；6、端板；3-1、密封板通孔；4-1、第一散熱翅片；4-2、第二散熱翅片；4-3、第三散熱翅片；4-4、翅片通孔；4-5、插入熱管的通道；5-1、超親水毛細芯；6-1、空氣流動通孔；6-2、熱管冷凝端固定通孔。

具體實施方式

本發明實施例公開了一種電子設備與器件的散熱裝置，以提高散熱效率、滿足大功率電子設備的散熱需求。

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

請參閱圖1-圖9，圖1為本發明提供的電子設備與器件的散熱裝置一種具體實施方式的爆炸結構示意圖；圖2為圖1中密封板的放大示意圖；圖3a為單一相變材料與熱管蒸發端截面放大示意圖；圖3b為復合相變材料與熱管蒸發端截面放大示意圖；圖4為超親水毛細芯熱管橫截面結構示意圖；圖5a為熱氧化法制造超親水毛細芯熱管的工藝流程圖；圖5b為過氧化氫氧化法制造超親水毛細芯熱管的工藝流程圖；圖6為圖1中熱管與散熱翅片組合圖；圖7為圖1中單個散熱翅片示意圖；圖8為圖1中端板的放大示意圖；圖9為圖1中散熱裝置組裝后的結構示意圖。

在一種具體實施方式中，本發明提供的電子設備與器件的散熱裝置包括底盤、密封板、熱管和散熱翅片。

其中，底盤具有相變材料儲放腔1，用于放置相變材料2。具體相變材料儲放腔1可以為橫截面呈圓形、方形或者橢圓形的腔體。當然，其并不局限于上述結構，也可以為其他合適的形狀。相變材料儲放腔1用于放置相變材料2，因而底盤的制作材料應滿足導熱系數大、耐腐蝕的特點，優選的可以為銅、鋁、不銹鋼或者陶瓷材料，但并不局限于上述材料。相變材料儲放腔1的下底板，也就是底盤的下端面通常用于與電子設備連接。

密封板3設置于相變材料儲放腔1的頂端開口，且與底盤密封連接。具體的，密封板3與相變材料儲放腔1之間可以采用焊接的方式進行密封，也可以采用螺栓連接或者螺紋連接等方式密封連接。密封板3其制作材料應滿足硬度大、抗拉伸、耐腐蝕的特點，可以是金屬，也可是非金屬固體材料，如陶瓷。密封板3的形狀需與相變材料儲放腔1的形狀對應。密封板3上預留有插入熱管5的蒸發端的密封板通孔3-1，熱管5的蒸發端穿過密封板通孔3-1并包含于相變材料2內，如嵌插在相變材料2內。由于相變材料2與熱管5蒸發端直接接觸，因此可以減小熱管5從相變材料2取熱的熱阻，最大程度的提高熱管取熱能力。具體的，熱管5蒸發端可以是呈豎直的狀態嵌插在相變材料2內，也可以是呈l行(冷凝端與蒸發端垂直或者有一定的弧度)貼合在相變材料儲放腔1的下底板內表面，如此可以快速將電子設備產生的熱量迅速帶離到熱管冷凝端。對于固體相變材料，其表面同樣預制有插入熱管5蒸發端的孔，為了增加熱管5蒸發端的吸熱能力，可以將蒸發端表面制成螺紋狀，或者套上短翅片。

熱管5的冷凝端夾持于散熱翅片內。具體的，熱管5與散熱翅片4可以通過過盈配合固定連接，也可以通過焊接或者其他可拆卸的固定連接方式連接。熱管5與密封板通孔3-1優選的為密封連接，如通過過盈配合或設置密封結構密封等。熱管5的工質可以是水、乙醇、丙酮、有機工質及其混合物，其他適合于熱管5的工作流體也包括在內。熱管5的直徑、長度、個數可根據具體需要進行設計，此處不作具體限定。

在相變材料儲放腔1內部儲放有相變材料2，考慮到相變材料2在吸熱融化時體積可能會發生一定程度的變化，因此在相變材料儲放腔1內部優選的預留有空腔。

應用本發明提供的電子設備與器件的散熱裝置，相變材料2迅速吸收電子設備及元器件工作時產生的熱量，并以潛熱的形式儲存起來，隨著溫度升高，相變材料2熔化，且相變材料2在融化過程中溫度保持不變，因此可以減緩電子設備溫度上升的速率，對電子設備有很好的保護作用。當熔融狀態下的相變材料2的溫度達到熱管內部工質的沸點時，工質吸收大量熱量變成蒸汽并進入到熱管冷凝端，蒸汽在冷凝端冷凝成液體，并將熱量釋放給散熱翅片，液體在自身重力及毛細力的作用下再次進入到蒸發端吸收熱量，散熱翅片最終將熱量散失到周圍環境，實現被動式散熱。綜上，本發明提供的電子設備與器件的散熱裝置結合了相變材料2與熱管的散熱優勢，結構簡單、緊湊、無需消耗額外動力，能滿足大功率電子設備及元器件的散熱要求。

同時，由于相變材料2融化之后具有較好的流動性，因此可以保證每個熱管都可以高效工作，提高整個裝置的散熱能力，還可以確保相變材料儲放腔1下底板溫度一致性，從而保證電子設備受熱均勻，避免由于溫度不均導致電子設備及元器件內部產生熱應力，從而對電子設備及元器件產生破壞。

由于本發明將熱管5蒸發端嵌插在相變材料2內部，因此可以消除熱管5與相變材料2的接觸熱阻，從而大大提高熱管5的取熱能力。另外，由于相變材料2融化之后具有較好的流動性，因此可以使每個熱管5高效工作，還可以使整個相變材料儲放腔1下底板溫度一致，從而保證整個電子設備及元器件受熱均勻，避免由于溫差過大導致電子設備內部產生熱應力破壞電子設備，繼而本發明也就能夠使裝置的散熱過程實現高效、低成本和低能耗的操作運行，為解決制約大功率電子設備及元器件的散熱提供了一種較好的解決途徑。

具體的，相變材料2為熔點范圍為30℃-60℃的材料。對于某一散熱裝置而言，可以根據其散熱對象選擇合適熔點的相變材料2。優選的，相變材料2的熔點范圍可以為35℃-50℃，如45℃等。相變材料2的狀態可以是固態、液態，還可以為固液混合物，具體根據需要進行選擇。

進一步地，相變材料2的種類可以為單一相變材料、復合相變材料、無機相變材料、有機相變材料或者微膠囊。根據散熱裝置的應用對象，即電子設備的不同，可以選擇不同的相變材料2，以獲得最優的散熱效果。

為了增強相變材料2的導熱性，可在相變材料2中添加輔助劑。例如可以在相變材料2內部添加導熱能力強的金屬粉末以增強相變材料2的導熱能力，如銅粉；非金屬粉末，如膨脹石墨粉等。也就是相變材料2可以為添加有膨脹石墨粉、銅粉或者鋁粉以提高導熱性的復合材料。當然，輔助劑并不局限于上述成分，其他適用于增加導熱性的輔助劑也可以使用。根據需要，還可以將相變材料制成泡沫金屬復合相變材料，如圖3b所示。

上述各實施例中，散熱翅片4上可以進一步開設用于空氣流動的翅片通孔4-4。通過翅片通孔4-4的設置，以加速空氣流動，提高翅片的散熱能力。具體翅片通孔4-4可以為圓孔，包括多個翅片通孔4-4時，其可以在散熱翅片4上均勻分布。需要說明的是，散熱翅片4既可以為單個的散熱翅片單體，還可以為包括多個散熱翅片單體的散熱翅片模組。對于散熱翅片4的結構可以不作具體限定，如矩形/三角形截面散熱翅片、螺紋狀散熱翅片、太陽花狀散熱翅片，或者也可以為其他形狀合適的散熱翅片。散熱翅片4的個數根據具體需要進行設置。散熱翅片4的制作材料應滿足導熱系數大、耐腐蝕的特點，可以是銅、鋁、塑包鋁及其合金，也可以是陶瓷材料，其他適合于制作散熱翅片4的材料也包含在內。

進一步地，散熱翅片4的底端與密封板3的頂面接觸。也就是散熱翅片4底端與密封板3上表面接觸，因此可以最大限度的增加熱量的傳遞量。當然，為滿足安裝需要等特殊情況下，也可以將散熱翅片4的底端距離密封板3設置預設間隙。

更進一步地，散熱翅片4可以為包括多組散熱翅片的散熱翅片模組，且每組散熱翅片通過預制的方式加工制造。具體的，每組散熱翅片可以包括至少三個小的散熱翅片單體，即第一散熱翅片4-1，第二散熱翅片4-2，第三散熱翅片4-3，三者均連接于熱管5通道的外壁。優選地，第一散熱翅片4-1，第二散熱翅片4-2，第三散熱翅片4-3的末端截面積大于翅片中部的截面積，以提高輻射換熱面積。

具體的，散熱翅片4上可以開設用于插入熱管的通道4-5，進而熱管5可以嵌插于通道4-5內。優選的，對散熱翅片4表面進行處理，如設置水性納米涂料鍍層，以提高表面輻射換熱能力。

在上述各實施例的基礎上，還包括端板6，端板上預制有熱管冷凝端固定通孔6-2，進而冷凝端的末端插接于熱管冷凝端固定通孔6-2中。也就是熱管5的蒸發端與密封板3連接，冷凝端與端板6連接，從而便于熱管5的固定安裝，散熱裝置整體結構緊湊可靠。具體的，熱管5與端板6可以為焊接或其他可拆卸的固定連接方式連接。

進一步地，端板上開設有用于空氣流動的空氣流動通孔6-1，以加速空氣的流動，提高整個裝置的散熱能力。具體空氣流動通孔6-1的個數、形狀及分布可以根據需要進行設置。

在上述各實施例的基礎上，熱管5的內壁設置有超親水毛細芯5-1，也就是熱管為超親水毛細芯熱管。具體超親水毛細芯熱管其制作材料可以是銅、不銹鋼及其合金，其他適合于制作熱管的材料也包含在內。優選的，毛細芯1為具備超親水特性的多尺度毛細芯，多尺度毛細芯結構的存在，不僅可以有效解決蒸汽溢出與液體吸入的矛盾問題，還可以加快冷凝液從冷凝端進入到蒸發端，從而大大提高熱管的傳熱性能。

進一步地，超親水毛細芯5-1為燒結于熱管內壁的毛細芯經熱氧化或者過氧化氫氧化制備而成，或者通過添加造孔劑制備而成的多尺度孔隙超親水毛細芯5-1。請參閱圖5a和圖5b，圖5a為熱氧化法制造超親水毛細芯熱管的工藝流程圖；圖5b為過氧化氫氧化法制造超親水毛細芯熱管的工藝流程圖。毛細芯的制備材料為紫銅粉，采用燒結的方式將毛細芯制備在熱管5的內壁，熱管5基體為紫銅，即銅管。在燒結之前，需要對銅管進行去油、拋光、清洗處理，以去除銅管內壁面的雜質，避免雜質釋放出不凝性氣體，從而破壞熱管真空度，使熱管性能下降甚至失效。在毛細芯的燒結過程中，可加入造孔劑如碳酸鈉，碳酸鈉在高溫條件下會分解，從而形成多尺度孔隙。對于用過氧化氫氧化處理得到的超親水毛細芯熱管，在其封裝過程中將毛細芯內部的過氧化氫完全分解，避免熱管封裝后由于毛細芯內部殘留的過氧化氫分解產生氧氣，從而對熱管的真空度產生破壞，使熱管失效。對于未氧化的毛細芯其表面光滑，無微—納米多尺度結構，因此親水特性一般；對毛細芯進行超親水處理后，其表面會形成一層粗糙的納米皮膚和納米草，納米皮膚和納米草的存在，不僅可以大大提高毛細芯的吸液能力，還可以增大相變換熱面積，從而大大提高熱管的熱性能。毛細芯的制備也并不局限于上述方式。

具體的，熱管5還可以是無毛細芯結構的銅光管，可以將銅光管內表面制備成超疏水特性的表面，液體在超疏水表面會發生珠狀冷凝，珠狀冷凝可以減薄液膜厚度，從而大大強化熱管的冷凝換熱能力。冷凝后的液體可以在重力的驅動下進入到銅管的底端，繼續吸熱蒸發，以此不斷循環。

應用本發明提供的電子設備與器件的散熱裝置，當大功率電子設備及元器件(如led)開始工作時，熱量經過熱傳導的方式進入到相變材料儲放腔1下底板，再進入到相變材料2并被其吸收，相變材料2吸收熱量不斷融化，當溫度達到熱管5內部液體工質的沸點時，工質吸收大量熱量變成蒸汽進入到熱管冷凝端，蒸汽在冷凝端將熱量釋放給散熱翅片模組4并冷凝成液體，液體在自身重力及毛細力作用下再次進入到蒸發端吸收熱量，如此不斷循環工作，散熱翅片最終將熱量散失到周圍環境，實現被動式散熱。

該裝置還可以和低壓交流或直流風扇組裝在一起構成體積小、重量輕的高效散熱裝置，把大功率電子設備及元器件產生的熱量散發到周圍環境中。

本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。

對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。