一種采用金屬泡沫為蒸發(fā)表面的高效散熱裝置制造方法及圖紙

本實(shí)用新型專(zhuān)利技術(shù)公開(kāi)了一種采用金屬泡沫為蒸發(fā)表面的高效散熱裝置，所涉及的技術(shù)包括熱設(shè)計(jì)技術(shù)、液體相變換熱技術(shù)、金屬泡沫表面的池沸騰相變技術(shù)、金屬泡沫的加工成型技術(shù)、金屬表面的處理技術(shù)，由集蒸發(fā)器與冷凝器為一體的半橢圓形散熱體（1）和端部蓋板（2）組合而成，組合后形成一種新型的散熱裝置。本散熱裝置主要用于電力電子器件的散熱，其功能是將電力電子發(fā)熱器件運(yùn)行過(guò)程中所產(chǎn)生的耗散熱量帶離發(fā)熱器件表面，從而使電力電子器件的表面溫度在一個(gè)合理的范圍內(nèi)波動(dòng)。本散熱裝置具有較高的散熱能力，可以實(shí)現(xiàn)較高熱流密度下電子器件散熱要求。（*該技術(shù)在2022年保護(hù)過(guò)期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)屬于電力電子發(fā)熱器件的散熱領(lǐng)域，是一種采用金屬泡沫為蒸發(fā)表面的高效散熱裝置，將發(fā)熱器件的表面與散熱裝置的底面下表面緊密貼合，接觸面涂抹導(dǎo)熱硅脂，本高效散熱裝置可有效降低電力電子發(fā)熱器件的溫度。適用于發(fā)熱功率為100W-500W的電力電子發(fā)熱器件的散熱，將發(fā)熱器件的溫度控制在50°C以下。
技術(shù)介紹
二十世紀(jì)六十年代至今，隨著微電子和光電子等行業(yè)的不斷發(fā)展，技術(shù)上的不斷進(jìn)步，光電器件的集成度越來(lái)越高，工作時(shí)產(chǎn)生的熱量越來(lái)越多，熱流密度也越來(lái)越高。在 半導(dǎo)體芯片領(lǐng)域，根據(jù)著名的摩爾定律，在價(jià)格不變的情況下，集成電路上可以容納的晶體管的數(shù)量每隔約十八個(gè)月就會(huì)增加一倍，其性能也將提升一倍。雖然技術(shù)的進(jìn)步也同樣降低了單個(gè)晶體管的能量消耗，但是由于晶體管數(shù)目增長(zhǎng)的速度大于單個(gè)晶體管能耗降低的速度，整體上造成了電子芯片的能耗是不斷增加的，如此多的熱量如不能及時(shí)地?cái)U(kuò)散掉，將會(huì)使芯片內(nèi)部溫度逐漸上升，最終導(dǎo)致芯片停止工作。同時(shí)，芯片長(zhǎng)時(shí)間在較高溫度下運(yùn)行也會(huì)顯著地降低其使用壽命。隨著單個(gè)芯片上集成的晶體管數(shù)量的不斷增加，其功耗必然也會(huì)不斷地隨之增加，而當(dāng)單個(gè)芯片的功耗超過(guò)70W后，其冷卻器件的價(jià)格會(huì)急劇上升。在顯示
，陰極射線管顯示器(CRT)由于其高質(zhì)量的畫(huà)質(zhì)曾經(jīng)壟斷整個(gè)顯示行業(yè)，但是近年來(lái)液晶顯示(IXD)、等離子顯示(PDP)和激光顯示等新型的平板式顯示器正逐漸取代CRT顯示器成為市場(chǎng)上的主導(dǎo)產(chǎn)品，這主要是由于激光和發(fā)光二極管技術(shù)的進(jìn)步引起的。與傳統(tǒng)CRT顯示不同，激光和發(fā)光二極管顯示都是采用固體光源，而解決這些固體光源的散熱難題也成了必須面對(duì)的新挑戰(zhàn)。由于激光以及發(fā)光二極管等器件對(duì)溫度很敏感，工作溫度的不穩(wěn)定不但會(huì)嚴(yán)重影響畫(huà)面顯示質(zhì)量，而且也會(huì)大大縮短光源的壽命，所以這些固體光源的工作溫度范圍很窄，允許的工作溫度波動(dòng)范圍往往很小。此外，在顯示器播放運(yùn)動(dòng)畫(huà)面時(shí)，由于播放畫(huà)面的不一致性和畫(huà)面間的連續(xù)轉(zhuǎn)換，屏幕的局部區(qū)域所產(chǎn)生的熱量可能會(huì)有成百上千倍地增加，從而使保持整個(gè)屏幕光源工作溫度的均一性面臨更大的挑戰(zhàn)。因此，精確的工作溫度控制對(duì)這些光源來(lái)說(shuō)不可或缺。在照明領(lǐng)域，隨著技術(shù)的進(jìn)步，采用發(fā)光二極管(LED)作為光源的照明燈正逐漸出現(xiàn)并替代傳統(tǒng)的燈具。LED照明具有高效、節(jié)能、環(huán)保、壽命長(zhǎng)和響應(yīng)速度快等特點(diǎn)，被認(rèn)為將成為繼白熾燈、熒光燈、氣體放電燈之后的第四代光源，有廣闊的市場(chǎng)前景。目前，LED燈的發(fā)光效率為10% 20%，其余的能量最后轉(zhuǎn)化成熱能。由于LED的高功率和結(jié)構(gòu)緊湊的特征，其工作過(guò)程中產(chǎn)生的余熱使芯片的封裝表面具有較高的熱流密度，這些熱量如果不能及時(shí)帶走，必將使發(fā)光二極管的溫度顯著升高，這種由溫升引起的熱效應(yīng)對(duì)LED的性能產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，可以使芯片的發(fā)射光譜發(fā)生紅移，影響出光效率，加速器件的老化，縮短使用壽命，甚至導(dǎo)致芯片燒毀。因此，LED芯片的散熱問(wèn)題成了制約LED照明行業(yè)快速發(fā)展的關(guān)鍵問(wèn)題。照明行業(yè)的用電量大約占社會(huì)用電量的12%左右，如果可以解決LED照明芯片的散熱問(wèn)題，進(jìn)而推動(dòng)LED照明的普及，必將對(duì)我國(guó)節(jié)能減排做出巨大貢獻(xiàn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本技術(shù)的目的在于解決現(xiàn)有電力電子設(shè)備與器件運(yùn)行過(guò)程中存在的發(fā)熱量過(guò)大、器件溫度過(guò)高、工作壽命短、由于產(chǎn)熱引起的工作不穩(wěn)定等問(wèn)題；提供一種換熱效率高、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)緊湊、成本低、溫控能力強(qiáng)的相變式散熱裝置來(lái)解決電力電子設(shè)備運(yùn)行中存在的熱問(wèn)題。為達(dá)到上述目的，本技術(shù)的技術(shù)解決方案是一種采用金屬泡沫為蒸發(fā)表面的高效散熱裝置，包括集腔內(nèi)蒸發(fā)與冷凝為一體的半橢圓形散熱體和兩個(gè)端部蓋板，其特征在于，所述半橢圓形散熱體的橫截面外輪廓呈半橢圓形，內(nèi)部為沿橢圓短徑方向切割形成的半橢圓形空腔，半橢圓形空腔的外圍是半橢圓形的金屬外殼，在所述金屬外殼的外表面均勻布置有多個(gè)金屬肋片，在所述半橢圓形散熱體的兩開(kāi)口端面分別布置一個(gè)端部蓋板，且端部蓋板與所述開(kāi)口端面的形狀一致，用以密 封所述半橢圓形空腔；所述端部蓋板上設(shè)置有充液/汽口 ；在所述半橢圓形散熱體的底面的內(nèi)表面上設(shè)置有兩個(gè)金屬條；在所述兩個(gè)金屬條之間設(shè)置有金屬泡沫層；所述底面的外表面與發(fā)熱部件的發(fā)熱面緊密貼合。優(yōu)選地，所述金屬泡沫層所在的所述底面的外表面與發(fā)熱部件的發(fā)熱面緊密貼合。這種采用金屬泡沫為蒸發(fā)表面的高效散熱裝置，優(yōu)選地，所述金屬泡沫層位于所述底面的內(nèi)表面，其厚度為O. 5-10mm,寬度為5_50mm，長(zhǎng)度與所述底面的長(zhǎng)度相同，且所述金屬泡沫層中的金屬泡沫材質(zhì)的氣孔直徑為O. 1-5_。這種采用金屬泡沫為蒸發(fā)表面的高效散熱裝置，優(yōu)選地，所述兩個(gè)金屬條為長(zhǎng)方體金屬條，分布在所述底面中心線兩側(cè)，且所述兩個(gè)金屬條的高度為l-15mm，寬度為2-20mm,長(zhǎng)度與所述底面的長(zhǎng)度相同。這種采用金屬泡沫為蒸發(fā)表面的高效散熱裝置，優(yōu)選地，其半橢圓形空腔的橢圓長(zhǎng)徑為20-500mm,短徑為15-400mm,所述半橢圓是沿著所在橢圓的短徑方向被分割的。這種采用金屬泡沫為蒸發(fā)表面的高效散熱裝置，優(yōu)選地，其金屬外殼的厚度為2-20mm。優(yōu)選地，其底面的厚度為l_20mm。優(yōu)選地，其端部蓋板的厚度為l_20mm。這種采用金屬泡沫為蒸發(fā)表面的高效散熱裝置，優(yōu)選地，其金屬肋片的厚度為2-30mm，高度為5_100mm，且各肋片的高度相同，相鄰肋片間的間距為2_50mm。這種采用金屬泡沫為蒸發(fā)表面的高效散熱裝置，其密封的半橢圓形空腔中充裝有換熱工質(zhì)。這種采用金屬泡沫為蒸發(fā)表面的高效散熱裝置，優(yōu)選地，其換熱工質(zhì)為甲醇與去離子水的混合液，其中去離子水的體積比例為10%-90%。這種采用金屬泡沫為蒸發(fā)表面的高效散熱裝置，高溫高壓的換熱工質(zhì)通過(guò)所述充液/汽口充滿(mǎn)所述半橢圓形空腔后，充液/汽口是封閉的，換熱工質(zhì)冷卻液化后，半橢圓形空腔內(nèi)部形成真空。本技術(shù)所述的采用金屬泡沫為蒸發(fā)表面的高效散熱裝置，所述底面的外表面與發(fā)熱裝置的表面相貼合，貼合面涂抹導(dǎo)熱硅脂用于熱傳遞。當(dāng)電力電子器件工作時(shí)，電力電子器件所產(chǎn)生的熱量通過(guò)貼合表面?zhèn)鬟f給散熱裝置底面，散熱裝置底面再將熱量傳遞到裝置底面內(nèi)部，底面內(nèi)表面為金屬泡沫結(jié)構(gòu)，泡沫結(jié)構(gòu)浸泡在甲醇與去離子水的混合液體工質(zhì)中；混合液體工質(zhì)受熱后在金屬泡沫表面產(chǎn)生池沸騰，這種金屬表面的池沸騰具有很高的換熱效率，混合液體工質(zhì)池沸騰相變后吸收傳遞到底面內(nèi)表面的熱量，相變產(chǎn)生的蒸汽彌散到整個(gè)空腔的內(nèi)部，由于空腔的非加熱表面溫度較低，蒸汽在空腔內(nèi)的非加熱表面發(fā)生冷凝，蒸汽變?yōu)橐后w流回空腔底部，同時(shí)將熱量傳遞給非加熱表面，然后再通過(guò)金屬外殼將熱量傳遞到散熱裝置外表面，外殼外表面布置有散熱肋片，通過(guò)肋片等強(qiáng)化傳熱手段再將熱量傳遞到環(huán)境中去，達(dá)到對(duì)電力電子器件散熱的目的。本技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于本技術(shù)高效散熱裝置的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面I.散熱效率高、散熱溫差小。本高效散熱裝置采用金屬泡沫表面的池沸騰相變傳熱技術(shù)，液體在金屬泡沫表面池沸騰相變時(shí)溫差很小，相變過(guò)程氣液溫度基本不發(fā)生變化，但是散熱裝置內(nèi)混合液體在散熱裝置上底面金屬泡沫表面吸熱發(fā)生相變變?yōu)檎羝麜r(shí)，相變的面積較小，但是當(dāng)蒸汽在空腔內(nèi)其它表面放熱液化變?yōu)橐后w的時(shí)候，相變的面積明顯變大。這樣就在基本上不增加換熱溫差的情況下，增大了換熱發(fā)生的面積，使得電力電子設(shè)本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種采用金屬泡沫為蒸發(fā)表面的高效散熱裝置，包括集腔內(nèi)蒸發(fā)與冷凝為一體的半橢圓形散熱體（1）和兩個(gè)端部蓋板（2），其特征在于，所述半橢圓形散熱體（1）的橫截面外輪廓呈半橢圓形，內(nèi)部為沿橢圓短徑方向切割形成的半橢圓形空腔（13），所述半橢圓形空腔（13）的外圍是半橢圓形的金屬外殼（12），在所述金屬外殼（12）的外表面均勻布置有多個(gè)金屬肋片（11），在所述半橢圓形散熱體（1）的兩開(kāi)口端面分別布置一個(gè)端部蓋板（2），且端部蓋板（2）與所述開(kāi)口端面的形狀一致，用以密封所述半橢圓形空腔（13）；所述端部蓋板（2）上設(shè)置有充液/汽口（21）；在所述半橢圓形散熱體（1）的底面（16）的內(nèi)表面上設(shè)置有兩個(gè)金屬條（15）；在所述兩個(gè)金屬條（15）之間設(shè)置有金屬泡沫層（14）；所述底面（16）的外表面（17）與發(fā)熱部件的發(fā)熱面緊密貼合。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種采用金屬泡沫為蒸發(fā)表面的高效散熱裝置，包括集腔內(nèi)蒸發(fā)與冷凝為一體的半橢圓形散熱體(I)和兩個(gè)端部蓋板(2)，其特征在于，所述半橢圓形散熱體(I)的橫截面外輪廓呈半橢圓形，內(nèi)部為沿橢圓短徑方向切割形成的半橢圓形空腔(13),所述半橢圓形空腔(13)的外圍是半橢圓形的金屬外殼(12),在所述金屬外殼(12)的外表面均勻布置有多個(gè)金屬肋片(11)，在所述半橢圓形散熱體(I)的兩開(kāi)口端面分別布置一個(gè)端部蓋板(2)，且端部蓋板(2)與所述開(kāi)口端面的形狀一致，用以密封所述半橢圓形空腔(13);所述端部蓋板(2)上設(shè)置有充液/汽口(21);在所述半橢圓形散熱體(I)的底面(16)的內(nèi)表面上設(shè)置有兩個(gè)金屬條(15);在所述兩個(gè)金屬條(15)之間設(shè)置有金屬泡沫層(14);所述底面(16)的外表面(17)與發(fā)熱部件的發(fā)熱面緊密貼合。2.如權(quán)利要求I所述的高效散熱裝置，其特征在于，所述金屬泡沫層(14)位于所述底面(16)的內(nèi)表面，其厚度為O. 5-10mm,寬度為5_50mm，長(zhǎng)度與所述底面(16)的長(zhǎng)度相同，且所述金屬泡沫層(14)中的金屬泡沫材質(zhì)的氣孔直徑為O. 1-5_。3.如權(quán)利要求I所述的高效散熱裝置，其特征在于，所述兩個(gè)金屬條(15)為長(zhǎng)方體金屬條，分布在所述底面(16)中心線兩側(cè)，且所述兩個(gè)金屬條(15)的高度為l_15mm，寬度為2-20mm，長(zhǎng)度與所述底面(16)的長(zhǎng)度相同...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：徐新旗，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：北京瑞德桑節(jié)能科技有限公司，
類(lèi)型：實(shí)用新型
國(guó)別省市：