專利名稱：利用潛熱型功能流體的散熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種電子器件的散熱裝置，更具體地，涉及一種利用潛熱型功能流體對具有非連續(xù)工作熱源的電子器件進(jìn)行散熱的散熱裝置。
背景技術(shù)：
隨著電子技術(shù)和封裝技術(shù)的不斷發(fā)展，電子 器件高度集成，組件體積日趨微小，熱流密度也隨之急劇增加。高熱流密度對電子元件提出了更高的散熱要求。散熱不及時會使得電子設(shè)備的溫度迅速提高，導(dǎo)致電子器件的失效或損壞，因而對電子設(shè)備實現(xiàn)有效的散熱十分重要。常用的電子器件散熱方式包括翅片空冷，微通道或微噴等液冷，半導(dǎo)體制冷，以及利用電子隧穿進(jìn)行納米尺度散熱等。翅片散熱由于成本低、制造簡單、可靠性高，因而成為最常用的散熱方式之一，并被廣泛用于計算機(jī)、空調(diào)、LED路燈等器件的散熱。對于含有非連續(xù)工作熱源的電子器件，當(dāng)熱源工作時會產(chǎn)生熱量，為保證器件正常工作，必須將熱量快速有效地散出，因而對散熱裝置提出了很高的要求。當(dāng)使用翅片進(jìn)行散熱時，為保證散熱效果，翅片往往需要較大的散熱面積，進(jìn)而使得翅片占據(jù)的空間和質(zhì)量較大。而電子器件的體積和質(zhì)量一般受到限制，翅片的體積和質(zhì)量過大會導(dǎo)致電子器件無法生產(chǎn)或因改變散熱方式而導(dǎo)致成本增加。當(dāng)熱源停止工作時，翅片停止散熱，此時翅片并未被利用。此種狀況下，電子器件產(chǎn)熱和散熱同步進(jìn)行，導(dǎo)致散熱的難度或成本大為提高。

實用新型內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本實用新型的目的在于提供一種利用潛熱型功能流體對具有非連續(xù)性工作熱源的電子器件進(jìn)行散熱的散熱裝置，由于利用潛熱型功能流體巨大的相變潛熱，在熱源工作時將未能及時散出的熱量存儲在潛熱型功能流體內(nèi)并保持熱源溫度穩(wěn)定，儲存的熱量在熱源停止工作時散出，因此可實現(xiàn)產(chǎn)熱與放熱的非同步進(jìn)行，延長散熱時間，降低散熱難度和散熱成本等方面的技術(shù)效果。按照本實用新型的一個方面，本實用新型提供了一種利用潛熱型功能流體用于對具有非連續(xù)工作熱源的電子器件進(jìn)行散熱的散熱裝置，該散熱裝置包括由導(dǎo)熱性材料制成的殼體；由導(dǎo)熱性材料制成的蓋板，該蓋板與殼體相連并與其閉合共同形成內(nèi)部腔室；設(shè)置在殼體一側(cè)、用于注入潛熱型功能流體的注液管；以及填充在所述內(nèi)部腔室中的潛熱型功能流體，該潛熱型功能流體將非連續(xù)工作熱源工作時未能及時排出的熱量儲存在其內(nèi)部，并在非連續(xù)工作熱源停止工作時將熱量散出，從而實現(xiàn)產(chǎn)熱與放熱的非同步進(jìn)行。作為進(jìn)一步優(yōu)選地，構(gòu)成所述殼體和蓋板的導(dǎo)熱性材料可以包括銅、鋁、鋁合金、不銹鋼、硅、導(dǎo)熱性陶瓷或者導(dǎo)熱性高分子復(fù)合材料。作為進(jìn)一步優(yōu)選地，所述殼體與蓋板相對置的底面可以包括一個或多個支柱，所述支柱朝向內(nèi)部腔室伸出并與蓋板相連，用于增強(qiáng)導(dǎo)熱并對內(nèi)部腔室起支撐作用。作為進(jìn)一步優(yōu)選地，所述蓋板是帶有一個或多個凸出的平板結(jié)構(gòu)，所述凸出朝向內(nèi)部腔室伸出，用于增強(qiáng)導(dǎo)熱并提高蓋板的機(jī)械強(qiáng)度。作為進(jìn)一步優(yōu)選地，所述散熱裝置可以根據(jù)非連續(xù)工作熱源停止工作的時間、工作環(huán)境的溫度、潛熱型功能流體的相變潛熱以及潛熱型功能流體的量這些因素，確定是否需要連接翅片，并在需要連接翅片的情況下確定所連接翅片的散熱面積。作為進(jìn)一步優(yōu)選地，所述潛熱型功能流體全部填充或部分填充在所述內(nèi)部腔室中。作為進(jìn)一步優(yōu)選地，所述散熱裝置的形狀可以是圓柱體或者規(guī)則多面體。作為進(jìn)一步優(yōu)選地，所述的非連續(xù)工作熱源為LED模塊。作為進(jìn)一步優(yōu)選地，所述散熱裝置被用作LED基板。
·[0019]作為進(jìn)一步優(yōu)選的，所述非連續(xù)工作熱源的數(shù)量可以是I個或2個以上。對于非連續(xù)工作熱源，尤其是限于條件限制只能使用空冷，特別是自然對流散熱的情況(如LED路燈)，按照本實用新型的方法能夠利用潛熱型功能流體的特性，實現(xiàn)非連續(xù)工作熱源工作時產(chǎn)生的熱量部分存儲、部分散失，存儲的熱量在熱源停止工作時繼續(xù)散失，使得產(chǎn)熱與散熱非同步進(jìn)行，延長散熱時間，進(jìn)而能夠減少散熱翅片的面積甚至實現(xiàn)無翅片散熱的技術(shù)效果。

圖I是按照本實用新型的第一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是按照本實用新型的第二實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是按照本實用新型的第三實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是按照本實用新型的第四實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是按照本實用新型的第五實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是按照本實用新型的第六實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖中符號說明I非連續(xù)工作熱源 2蓋板 3潛熱型功能流體4注液管 5殼體 6散熱翅片；
具體實施方式
為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，
以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。實施例一圖I是按照本實用新型的實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖I中所示，散熱裝置包括非連續(xù)工作熱源1，蓋板2，潛熱型功能流體3，注液管4，以及殼體5。非連續(xù)工作熱源I設(shè)置在蓋板2或殼體5的外表面，本實施例中非連續(xù)工作熱源I設(shè)置在蓋板2的外表面。非連續(xù)工作熱源I的數(shù)量可以是I個或2個以上，本實施例中熱源I的數(shù)量為I個。蓋板2與殼體5連接并閉合形成內(nèi)部腔室，潛熱型功能流體3通過注液管4注入該內(nèi)部腔室。蓋板2可以是平板或帶有一個或多個朝向內(nèi)部腔室方向伸出的凸起，本實施例中蓋板2是一個平板。殼體5的內(nèi)部可以是平面結(jié)構(gòu)、帶凸起結(jié)構(gòu)或具有朝向內(nèi)部腔室伸出并與相對置的蓋板相連的支柱，本實施例中殼體5內(nèi)部不帶凸起結(jié)構(gòu)或支柱。潛熱型功能熱流體3是由不同方法制得的相變材料微粒(一般為高分子材料，尺寸多為微米量級)與單相傳熱流體混合構(gòu)成的一種新型固液多相流體。當(dāng)相變材料受到外界溫度的影響使得自身溫度改變至其相變區(qū)間溫度時，相變材料會吸收或放出大量熱量，相應(yīng)地改變物理狀態(tài)(固態(tài)、液態(tài))，而自身溫度基本不變。潛熱型功能熱流體主要有相變?nèi)闋钜汉拖嘧兾⒛z囊懸浮液2種相變?nèi)闋钜菏峭ㄟ^機(jī)械攪拌將相變材料直接分散在含乳化劑的水中所形成的微乳液體系；相變微膠囊是將微膠囊技術(shù)應(yīng)用于相變材料，用成膜材料將相變材料包覆成具有核殼結(jié)構(gòu)的微粒，保護(hù)相變材料不被外界影響，同時改善相變材料 自身的某些缺陷，其中球形微粒的核心相變材料在高溫態(tài)時轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)，但表面包封的高分子薄層仍保持固態(tài)，因此材料在外形上仍為固態(tài)顆粒。按照本實用新型的潛熱型功能流體的相變材料可以是正十四烷、正十六烷、正十八烷、正二十二烷、石蠟以及它們的混合物或其他相變潛熱較大的材料。潛熱型功能流體3可以注滿內(nèi)部腔室也可以部分填充內(nèi)部腔室，本實施例中潛熱型功能流體注滿內(nèi)部腔室。注液之后，將注液管4密封防止?jié)摕嵝凸δ芰黧w泄漏。對于含有非連續(xù)工作熱源I的電子器件，一般的散熱方式為非連續(xù)工作熱源I直接與散熱翅片6相連。非連續(xù)工作熱源I工作時會產(chǎn)生熱量由翅片直接散出。為保證器件正常工作，必須將熱量快速有效地散出，而翅片散熱效率較低，為保證散熱效果，散熱翅片6往往需要較大的散熱面積，進(jìn)而使得翅片占據(jù)的空間和質(zhì)量較大。而電子器件的體積和質(zhì)量一般受到限制，散熱翅片6的體積和質(zhì)量過大會導(dǎo)致電子器件無法生產(chǎn)或因改變散熱方式而導(dǎo)致成本增加。當(dāng)非連續(xù)工作熱源I停止工作時，散熱翅片6停止散熱，此時散熱翅片6并未被利用。此種狀況下，電子器件產(chǎn)熱和散熱同步進(jìn)行，導(dǎo)致散熱的難度或成本大為提聞。潛熱型功能流體3用于電子器件散熱一般是利用潛熱型功能流體3含有微粒，其在流動時換熱系數(shù)相對較大，因而利用其對流換熱，而不是利用其相變潛熱巨大可以儲熱的特性。本實用新型考慮翅片散熱的不足，結(jié)合潛熱型功能流體3的巨大潛熱特性，針對具有非連續(xù)工作熱源I的電子器件散熱，實現(xiàn)產(chǎn)熱與散熱的非同步進(jìn)行，同時利用熱源停止工作的時間散熱，大大降低散熱難度，從而減小翅片的體積和質(zhì)量甚至不使用翅片，從而降低電子器件的成本。本實用新型通過在散熱裝置內(nèi)部填充潛熱型功能流體3，利用其相變潛熱大的特性，將非連續(xù)工作熱源I工作時未能及時排出的熱量儲存在潛熱型功能流體3內(nèi)部，當(dāng)非連續(xù)工作熱源I停止工作時，再將熱量散出。利用本實用新型的散熱裝置，實現(xiàn)非連續(xù)工作熱源I工作時產(chǎn)生的熱量部分存儲、部分散失，存儲的熱量在非連續(xù)工作熱源I停止工作時繼續(xù)散失，使得產(chǎn)熱與散熱非同步進(jìn)行，延長散熱時間。具體工藝方法可以包括下列步驟根據(jù)非連續(xù)工作熱源I的正常工作溫度范圍和該電子器件所處工作環(huán)境的溫度范圍，確定潛熱型功能流體3的類型及其相變材料的種類，使得潛熱型功能流體3的相變區(qū)間溫度低于電子器件的正常工作溫度范圍，且高于電子器件所處工作環(huán)境的溫度范圍；[0040]根據(jù)非連續(xù)工作熱源I的工作時間、正常工作溫度范圍以及潛熱型功能流體3的相變潛熱等因素，確定待注入到內(nèi)部腔室中的潛熱型功能流體3的量，以確保熱源未及時散到環(huán)境的熱量能被完全存儲；通過注液管4向散熱裝置的內(nèi)部腔室注入由上述步驟所確定的潛熱型功能流體3，并將電子器件的非連續(xù)工作熱源放置在散熱裝置的蓋板或殼體外表面上；以及根據(jù)非連續(xù)工作熱源I停止工作的時間、工作環(huán)境的溫度、潛熱型功能流體3的相變潛熱和潛熱型功能流體3的質(zhì)量等因素，確定是否需要連接翅片6，并在需要連接翅片的情況下確定所連接翅片的散熱面積。實施例二實施例二與實施例一所不同的是實施例二中殼體5與蓋板相對置的底面上帶有支柱，該支柱朝向內(nèi)部腔室伸出并與蓋板相連，主要作用是增強(qiáng)導(dǎo)熱并提高散熱裝置的機(jī) 械強(qiáng)度，具體參見圖2。實施例三實施例三與實施例二所不同的是實施例中實現(xiàn)無翅片散熱。實施例三中非連續(xù)工作熱源I的工作時間較短，非工作時間較長，潛熱型功能流體3儲存的熱量較少，散熱器件通過蓋板2和殼體5的散熱面積在較長時間散熱可滿足散熱要求，無需散熱翅片6，實現(xiàn)無翅片的技術(shù)效果。具體參見圖3。實施例四實施例四與實施例二所不同的是實施例四中非連續(xù)工作熱源I的數(shù)目為多個，本實施例中非連續(xù)工作熱源I的數(shù)目為3個，具體參見圖4。實施例五實施例五與實施例二所不同的是實施例五中蓋板2朝向內(nèi)部腔室的表面有朝向內(nèi)部腔室伸出的凸起結(jié)構(gòu)，該凸起結(jié)構(gòu)的作用主要是加強(qiáng)導(dǎo)熱，同時可提高散熱裝置的機(jī)械強(qiáng)度，具體參見圖5。實施例六實施例六與實施例五所不同的是實施例六中潛熱型功能流體3未填充滿整個封閉腔，以防止溫度較高時潛熱型功能流體3汽化產(chǎn)生的蒸汽使蓋板2變形，具體參見圖6。通過本實用新型的散熱裝置及其散熱方法，與單純使用翅片散熱的方式相比，利用了潛熱型功能流體的巨大潛熱，針對具有非連續(xù)工作熱源的電子器件散熱，實現(xiàn)產(chǎn)熱與散熱的非同步進(jìn)行，同時利用熱源停止工作的時間散熱，大大降低散熱難度，從而減小翅片的體積和質(zhì)量甚至不使用翅片，從而降低電子器件的成本。本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種利用潛熱型功能流體用于對具有非連續(xù)工作熱源的電子器件進(jìn)行散熱的散熱裝置，其特征在于，該散熱裝置包括 由導(dǎo)熱性材料制成的殼體； 由導(dǎo)熱性材料制成的蓋板，該蓋板與殼體相連并與其閉合共同形成內(nèi)部腔室； 設(shè)置在殼體一側(cè)、用于注入潛熱型功能流體的注液管；以及 填充在所述內(nèi)部腔室中的潛熱型功能流體，該潛熱型功能流體將非連續(xù)工作熱源工作時未能及時排出的熱量儲存在其內(nèi)部，并在非連續(xù)工作熱源停止工作時將熱量散出，從而實現(xiàn)產(chǎn)熱與放熱的非同步進(jìn)行。
2.如權(quán)利要求I所述的散熱裝置，其特征在于，所述殼體與蓋板相對置的底面包括一個或多個支柱，所述支柱朝向內(nèi)部腔室伸出并與蓋板相連，用于增強(qiáng)導(dǎo)熱并對內(nèi)部腔室起支撐作用。
3.如權(quán)利要求I所述的散熱裝置，其特征在于，所述蓋板是帶有一個或多個凸出的平板結(jié)構(gòu)，所述凸出朝向內(nèi)部腔室伸出，用于增強(qiáng)導(dǎo)熱并提高蓋板的機(jī)械強(qiáng)度。
4.如權(quán)利要求I所述的散熱裝置，其特征在于，該散熱裝置根據(jù)非連續(xù)工作熱源停止工作的時間、工作環(huán)境的溫度、潛熱型功能流體的相變潛熱以及潛熱型功能流體的量這些因素，確定是否需要連接翅片，并在需要連接翅片的情況下確定所連接翅片的散熱面積。
5.如權(quán)利要求I所述的散熱裝置，其特征在于，所述潛熱型功能流體全部填充或部分填充在所述內(nèi)部腔室中。
6.如權(quán)利要求1-5任意一項所述的散熱裝置，其特征在于，所述的非連續(xù)工作熱源為LED模塊。
7.如權(quán)利要求6所述的散熱裝置，其特征在于，該散熱裝置被用作LED基板。
8.如權(quán)利要求I所述的散熱裝置，其特征在于，所述非連續(xù)工作熱源的數(shù)量是I個或2個以上。
9.如權(quán)利要求I所述的散熱裝置，其特征在于，構(gòu)成所述殼體和蓋板的導(dǎo)熱性材料為銅、鋁、鋁合金、不銹鋼、硅、導(dǎo)熱性陶瓷或者導(dǎo)熱性高分子復(fù)合材料。
10.如權(quán)利要求I所述的散熱裝置，其特征在于，該散熱裝置的形狀為圓柱體或者規(guī)則多面體。
專利摘要本實用新型涉及一種利用潛熱型功能流體的散熱裝置，該裝置包括由導(dǎo)熱性材料制成的殼體；由導(dǎo)熱性材料制成與殼體相連并與其閉合共同形成內(nèi)部腔室的蓋板；用于注入潛熱型功能流體的注液管；以及填充在內(nèi)部腔室中的潛熱型功能流體，該潛熱型功能流體將非連續(xù)工作熱源工作時未能及時排出的熱量儲存在其內(nèi)部，并在熱源停止工作時將熱量散出，從而實現(xiàn)產(chǎn)熱與放熱的非同步進(jìn)行。通過本實用新型，利用了潛熱型功能流體的相變潛熱，實現(xiàn)熱量部分存儲、部分散失，存儲的熱量在熱源停止工作時繼續(xù)散失，產(chǎn)熱與散熱能夠非同步進(jìn)行，延長散熱時間，進(jìn)而能夠獲得減少散熱翅片的面積甚至實現(xiàn)無翅片散熱的技術(shù)效果。
文檔編號H01L23/427GK202488944SQ20112053973
公開日2012年10月10日 申請日期2011年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月21日
發(fā)明者付星, 劉勝, 羅小兵, 胡錦炎 申請人:華中科技大學(xué)