專利名稱：電子器件高效散熱冷板的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及電子器件的散熱技術，具體是一種電子器件高效散熱冷板。
技術背景電子器件及芯片需要在一定溫度條件下工作，同時，電子器件在工作時將產生一定的熱量，使得其溫度不斷升髙。電子器件正常的工作溫度范圍一般為-5 +65C，最大允許 工作溫度在100 12(TC。過高或過低的溫度都會降低電子器件的性能，甚至造成器件的損 壞。要控制電子產品在一定溫度范圍內工作，就必須預熱并為一些溫度過高的芯片或者溫 度過高的器件表面來散熱。隨著電子技術迅速發展，電子器件的高頻、高速以及大規模集 成電路的密集和小型化，使得單位容積電子器件的發熱量快速增大。以微電子芯片為例， 目前一般已達60 卯W/cm2，最高達200W/cm2以上，電子器件散熱技術越來越成為電子 產品開發、研制中非常關鍵的技術，電子器件散熱性能的好壞直接影響到電子產品可靠性以及工作性能。研究結果表明，電子元件的溫度降低rc，其故陣率可減少4%;若增加10 20'C，則故障率提高100%。然而傳統的依靠單相流體的對流換熱方法和強制風冷方 法難以滿足許多電子器件的散熱要求。電子器件散熱技術目前主要有空氣冷卻技術和液體冷卻技術兩大類。空氣冷卻技術是 目前應用最廣泛的電子冷卻技術，包括自然對流空氣冷卻技術和強制對流空氣冷卻技術。 自然對流空氣冷卻技術主要應用于體積發熱功率較小的電子器件。對于體積發熱功率較大 的電子器件，如單一器件功耗達到7W，板級功耗超過300W時， 一般則采用強制對流空氣 冷卻技術。目前，強制空冷散熱器的一般結合熱管技術使用，可強化空冷技術的冷卻能力， 但熱管仍然存在有效傳熱面積小、與散熱器之間熱阻較大、單根傳熱效率低以及緊湊化性 能差等問題，影響了它在髙功率電子器件中的應用。 實用新型內容本實用新型的目的是克服現有技術的不足，提供一種緊湊一體化、運行穩定、換熱效 率高的電子器件高效散熱冷板。實現本實用新型的技術方案為 一種電子器件高效散熱冷板，包括三維鋸齒翅片冷凝板和多孔表面蒸發板，多孔表面蒸發板的表面具有多孔，孔底部以毛細通道互相連接；三 維鋸齒翅片冷凝板與多孔表面蒸發板貼合焊接而形成密閉空腔，在空腔內充有工作物質。 所充注的工作物質優選大致填充滿多孔表面蒸發板的所有孔及毛細通道，空腔內充注
的工作物質優選水、乙醇或制冷劑。本實用新型的電子器件高效散熱冷板，其工作原理是，工作介質通過蒸發板從高溫熱 源吸熱后蒸發汽化，在壓差的驅動下向冷凝板運動，在冷卻板氣體向低溫熱源放熱后冷卻 凝結，冷凝液依靠多孔表面的毛細作用力返回蒸發板，蒸發與凝結過程不斷循環，完成熱 量從高溫到低溫的傳遞。本實用新型的電子器件高效散熱冷板利用工作介質的蒸發冷凝過程，強化了熱量的傳 遞過程。三維鋸齒翅片結構破壞了氣體傳熱邊界層、激發了氣體的湍動，強化了冷凝過程； 機械加工表面多孔結構提供了更多氣化核心，促進了內部液體流動，強化了沸騰傳熱，從 而提高傳熱速率。髙效散熱冷板與現有電子散熱器集成簡單，接觸面積增大，使器件緊湊 化，以節省空間、節省材料并提高運行過程的穩定性。本實用新型可廣泛用于圖形加速卡、 CPU等各類高功率電子器件的散熱設備。本實用新型與現有技術相比，具有以下優點和效果1. 本實用新型的電子器件高效散熱冷板，結構緊湊，加工簡單，可解決發熱功率在 100W/cm2以上的電子器件散熱。2. 本實用新型的電子器件高效散熱冷板，利用工作介質的蒸發冷凝過程，強化了熱量 的傳遞過程。三維鋸齒翅片結構破壞了氣體傳熱邊界層、激發了氣體的湍動，強化了冷凝 過程；機械加工表面多孔結構提供了更多氣化核心，促進了內部液體流動，強化了沸騰傳 熱，從而提高傳熱速率。3. 本實用新型的電子器件髙效散熱冷板，運行穩定、性能可靠、使用壽命長。
圖1為本實用新型裝置結構示意圖。 圖2為圖1的剖視圖。 圖3為圖2中的冷凝板結構示意圖。 圖4為圖2中的蒸發板結構示意圖。圖中l冷凝板，2蒸發板，3貼合焊接面，4冷凝板的三維鋸齒翅片，5蒸發板的多 孔表面結構。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步的詳細說明。如圖1、 2所示，本實用新型的電子器件高效散熱冷板包括三維鋸齒翅片冷凝板1和多 孔表面蒸發板2，圖4中，多孔表面蒸發板的表面具有多孔，孔底都以毛細通道互相連接; 圖2所示，三維鋸齒翅片冷凝板(結構如圖3所示)與多孔表面蒸發板貼合焊接而形成密 閉空腔，在空腔內充有工作物質。 實施例l如圖1和圖2所示，電子器件高效散熱冷板，長寬厚度分別為80mm、 80mm和8mm， 由冷凝板1和蒸發板2貼合焊接而成。所述冷凝板1是在厚度為3mm的光滑紫銅基板表 面上，通過犁切擠壓的機械加工方法形成細密的三維鋸齒翅片4。所述蒸發板2是在厚度 為3mm的光滑紫銅基板表面上，通過犁切擠壓的機械加工方法形成底部以毛細通道互相連 接的多孔表面結構5。高效散熱冷板的蒸發面與電子器件芯片緊貼，冷凝面與強制對流電 子散熱器緊貼。高效散熱冷板采用純水作為工作介質，所充注的純水體積約等于加工前后 蒸發板的體積差，純水通過蒸發板從高溫熱源芯片表面吸熱后在蒸發板的多孔表面蒸發汽 化，在壓差的驅動下向冷凝板運動。在冷凝板表面，水蒸汽向強制通過散熱器的低溫空氣 放熱后冷卻凝結，冷凝水依靠多孔表面的毛細作用力返回蒸發板，蒸發與凝結過程不斷循 環，完成熱量從高溫芯片到低溫空氣的傳遞。可解決發熱功率為120W/cn^的電子器件芯片 的散熱問題，芯片表面溫度為70-80'C。 實施例2如圖1和圖2所示，電子器件高效散熱冷板，長寬厚度分別為60mm、 60mm和7mm， 由冷凝板1和蒸發板2貼合焊接而成。所述冷凝板1是在厚度為2.5cm的光滑紫銅基板表 面上，通過犁切擠壓的機械加工方法形成細密的三維鋸齒翅片4。所述蒸發板2是在厚度 為2.5mm的光滑紫銅基板表面上，通過犁切擠壓的機械加工方法形成底部以毛細通道互相 連接的多孔表面結構5。高效散熱冷板的蒸發面與電子器件芯片緊貼，髙效散熱冷板的冷 凝面與強制對流電子散熱器緊貼。高效散熱冷板采用乙醇作為工作介質，所充注的乙醇的 體積約等于加工前后蒸發板的體積差，乙醇通過蒸發板從高溫熱源芯片表面吸熱后在蒸發 板的多孔表面蒸發汽化，在壓差的驅動下向冷凝板運動。在冷凝板表面，乙醇蒸汽向強制 通過散熱器的低溫空氣放熱后冷卻凝結，冷凝液依靠多孔表面的毛細作用力返回蒸發板， 蒸發與凝結過程不斷循環，完成熱量從高溫芯片到低溫空氣的傳遞。可解決發熱功率為 80W/ci^的電子器件芯片的散熱問題，芯片表面溫度為60-70'C。 實施例3如圖1和圖2所示，電子器件高效散熱冷板，長寬厚度分別為50mm、 50mm和6mm， 由冷凝板1和蒸發板2貼合焊接而成。所述冷凝板1是在厚度為2cm的光滑紫銅基板表面 上，通過犁切擠壓的機械加工方法形成細密的三維鋸齒翅片4。所述蒸發板2是在厚度為 2mm的光滑紫銅基板表面上，通過犁切擠壓的機械加工方法形成底部以毛細通道互相連接 的多孔表面結構5。高效散熱冷板的蒸發面與電子器件芯片緊貼，冷凝面與強制對流電子 散熱器緊貼。高效散熱冷板采用制冷劑FC-72作為工作介質，所充注的制冷劑FC-72的體 積約等于加工前后蒸發板的體積差，制冷劑FC-72通過蒸發板從高溫熱源芯片表面吸熱后 在蒸發板的多孔表面蒸發汽化，在壓差的驅動下向冷凝板運動。在冷凝板表面，制冷劑FC-72蒸汽向強制通過散熱器的低溫空氣放熱后冷卻凝結，冷凝液依靠多孔表面的毛細作用力返 回蒸發板，蒸發與凝結過程不斷循環，完成熱量從高溫芯片到低溫空氣的傳遞。可解決發 熱功率為60-80W/cm2的電子器件芯片的散熱問題，芯片表面溫度為50-60'C。
權利要求1、 一種電子器件高效散熱冷板，其特征在于包括三維鋸齒翅片冷凝板和多孔表面蒸發 板，多孔表面蒸發板的表面具有多孔，孔底部以毛細通道互相連接；三維鋸齒翅片冷凝板 與多孔表面蒸發板貼合焊接而形成密閉空腔，在空腔內充有工作物質。
2、 根據權利要求l所述的電子器件高效散熱冷板，其特征在于所充注的工作物質大 致填充滿多孔表面蒸發板的所有孔及毛細通道。
3、 根據權利要求1或2所述的電子器件高效散熱冷板，其特征在于空腔內充注的工 作物質為水、乙醇或制冷劑。
專利摘要本實用新型公開了一種電子器件高效散熱冷板，包括三維鋸齒翅片冷凝板和多孔表面蒸發板，多孔表面蒸發板的表面具有多孔，孔底部以毛細通道互相連接；三維鋸齒翅片冷凝板與多孔表面蒸發板貼合焊接而形成密閉空腔，在空腔內充有工作物質。三維鋸齒翅片結構破壞了氣體傳熱邊界層、激發了氣體的湍動，強化了冷凝過程；機械加工表面多孔結構提供了更多氣化核心，促進了內部液體流動，強化了沸騰傳熱，從而提高了傳熱速率。
文檔編號H05K7/20GK201039644SQ200720051329
公開日2008年3月19日 申請日期2007年5月11日 優先權日2007年5月11日
發明者尹輝斌, 張正國, 方曉明, 方玉堂, 陸應生, 高學農 申請人:華南理工大學