專利名稱：微型高效自循環(huán)電子冷卻器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電子元器件的散熱冷卻裝置，特別是用于高熱流密度電子元器件的散熱冷卻裝置。
背景技術(shù)：
近年來，隨著高技術(shù)信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，人們迫切希望加快“熱管理”技術(shù)的研究，其原因之一是電子電路的集成度大大提高，發(fā)熱量增大，其二是高技術(shù)產(chǎn)業(yè)在提高集成度的同時，也在開發(fā)先進(jìn)緊湊的電子封裝技術(shù)，以上兩個原因使得熱流密度大大提高。
在電子冷卻器產(chǎn)品中，散熱器和風(fēng)扇這種典型的傳統(tǒng)產(chǎn)品，已不能滿足目前電子元件冷卻的需要，為此，開始出現(xiàn)了微熱管及毛細(xì)泵回路的電子冷卻器產(chǎn)品。微熱管與毛細(xì)泵回路的優(yōu)點是屬于被動式冷卻，但采用熱管、微熱管技術(shù)來解決手提電腦CPU芯片、通訊基站、大功率電子元器件的散熱問題，所能去除的熱流密度仍然是比較低的。而采用需要泵、風(fēng)機等機械部件的冷卻器，則存在設(shè)備繁雜，可靠性不高，需要管路連接件、閥門等，占用較大體積空間，運行維護(hù)費用較高等缺點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種能避免上述現(xiàn)有電子冷卻器產(chǎn)品所存在缺點的，適合于高熱流密度電子元器件散熱冷卻的微型高效自循環(huán)電子冷卻器。
本發(fā)明所設(shè)計的微型自循環(huán)電子冷卻器，包括微通道蒸發(fā)器、冷凝器及其連接管路，所說的連接管路包括一條蒸汽管和一條液體管，按微通道蒸發(fā)器、蒸汽管、冷凝器、液體管，再到微通道蒸發(fā)器的順序串接成一單向循環(huán)回路，微通道蒸發(fā)器處于冷凝器之下的空間位置，使充于回路中的工作液體在回路中循環(huán)，所述的微通道蒸發(fā)器具有一個高導(dǎo)熱系數(shù)的金屬基座，沿該基座平面范圍內(nèi)布設(shè)有封閉在基座體中的微通道。
所述的微通道蒸發(fā)器基座體內(nèi)的微通道，通常為深度和寬度均為毫米級或微米級的微型槽道?？刹捎靡韵鹿に囍瞥稍诮饘倩?一般為銅板或鋁板)的平面上加工出微型槽道，再經(jīng)封裝而成為封閉在基座體內(nèi)的微型通道，所說的微型通道的槽道截面可為方形、三角形或圓形等任一形狀，這些微型槽道在基座平面上可有多種布列形式如由多道微型槽道相并聯(lián)后形成一個輸入口和一個輸出口，各道相并聯(lián)的槽道可相互平行，也可不相平行。
所述的冷凝器也可以有多種結(jié)構(gòu)，一般為具有存貯工作液體的方形結(jié)構(gòu)，其上下端分別具有工作液體的輸入端和輸出端，外設(shè)散熱翅片；也可由外設(shè)散熱翅片的成蛇形彎曲形狀的紫銅管構(gòu)成。
所述的連接管路(蒸汽管和液體管)最好均采用紫銅管管道。
本發(fā)明的微型高效自循環(huán)電子冷卻器的工作原理和過程如下將具有高熱流密度的電子元器件置于本微型高效自循環(huán)電子冷卻器的微通道蒸發(fā)器的基體上，由于本冷卻器整個回路通道內(nèi)充有工作液體(例如甲醇、電子冷卻劑FC-72或水等)，電子元器件工作發(fā)熱，使蒸發(fā)器基體微通道內(nèi)的工作液體受熱產(chǎn)生沸騰，產(chǎn)生的汽泡在浮升力作用下由蒸發(fā)器的輸出端通過蒸汽管道向上運動輸入位于蒸發(fā)器上方的冷凝器進(jìn)行冷卻，造成本裝置中蒸汽管和液體管中的工作液體密度不相同，使得整個回路產(chǎn)生壓差，在該壓差作用下，冷凝后的工作液體由冷凝器的輸出端通過液體管道源源不斷地回流補充到微通道蒸發(fā)器的輸入端，重新進(jìn)入下一個循環(huán)過程。
本發(fā)明具有以下技術(shù)效果和優(yōu)點1、本發(fā)明的微型高效自循環(huán)電子冷卻器屬于被動式冷卻方式，具有高熱流密度的電子元器(高功率芯片)件的熱量通過工作液體由微通道蒸發(fā)器、蒸汽管遠(yuǎn)傳到冷凝器，并將熱量最終釋放到大氣環(huán)境中。本冷卻器將冷凝器置于微通道蒸發(fā)器之上，使工作液體在回路中能形成“自循環(huán)”，所述的“自循環(huán)”是指在重力差的作用下，依靠發(fā)熱電子元件(芯片)的的熱量驅(qū)動工作液體在微通道蒸發(fā)器、冷凝器及連接管路所構(gòu)成的回路內(nèi)循環(huán)流動，而無需機械泵等轉(zhuǎn)動部件，從而使裝置結(jié)構(gòu)緊湊、簡單，無噪音，所占體積小。
2、采用微通道蒸發(fā)器，大大強化了傳熱，可適用于高發(fā)熱功率芯片熱量的傳輸。
3、由微通道蒸發(fā)器、蒸汽管、冷凝器及液體管所構(gòu)成的封閉式回路，結(jié)構(gòu)十分簡單，一般無需維護(hù)和檢修。
4、可采用常規(guī)技術(shù)加工制造，成本低，具有優(yōu)良的性能價格比。
本發(fā)明的微型高效自循環(huán)電子冷卻器可應(yīng)用于以下領(lǐng)域1、計算機CPU芯片。微型高效自循環(huán)電子冷卻器在計算機芯片CPU上的應(yīng)用，能有效地解決散熱不良造成死機，工作不穩(wěn)等問題。對于20W～120W之間的CPU芯片，使用本微型高效自循環(huán)電子冷卻器尤為優(yōu)越。
2、可用于室內(nèi)/室外微波發(fā)射站、微蜂窩/宏蜂窩移動通信通訊基站、微波中轉(zhuǎn)站以及發(fā)熱量大的工作模塊，使通訊基站機箱內(nèi)的溫度大幅度下降。
3、可用于大功率電子元件如晶體管、可控硅整流器、大規(guī)模集成芯片的冷卻。
另一個重要的應(yīng)用是在國防及太空技術(shù)中的發(fā)熱模塊，適用于雷達(dá)、功率放大器、激光器、小衛(wèi)星等發(fā)熱模塊的冷卻。


圖1為本發(fā)明的技術(shù)原理圖；圖2、3為本發(fā)明的微型高效自循環(huán)電子冷卻器兩種實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4、5、6、7分別為本發(fā)明的微通道蒸發(fā)器的四種截面結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式
實施例一本微型高效自循環(huán)電子冷卻器如圖2所示，由微通道蒸發(fā)器1、蒸汽管3、冷凝器2和液體管4按順序串連成單向循環(huán)回路，其中微通道蒸發(fā)器1是在銅板基座上加工出多道平行的微型槽道，其上再用一銅板封裝，兩端用金屬塊封裝并留出輸入輸出端口，從而形成微通道蒸發(fā)器1中的微型通道5，所說的微型通道的截面為方形，如圖4所示，微型通道的寬度和深度均在3mm以內(nèi)。所說的微型通道的截面也可為三角形或圓形，如圖5、圖6所示。形成所說的微型通道的結(jié)構(gòu)形式也可如圖7所示，即在微通道蒸發(fā)器1的銅板基座內(nèi)裝配一多孔介質(zhì)形成所說的微型通道5。所說的冷凝器2為一外設(shè)散熱翅片21的方形盒式結(jié)構(gòu)。所說的蒸汽管3和液體管4均采用紫銅管。本微型高效自循環(huán)電子冷卻器的微通道蒸發(fā)器1和冷凝器2垂直放置，冷凝器2位于微通道蒸發(fā)器1的上方，使充于回路中的液體工質(zhì)能在重力作用下的回路中形成自循環(huán)。本發(fā)明的液體工質(zhì)在回路循環(huán)的原理如圖1所示，具體過程如下由于高熱流密度的電子元器件置于微通道蒸發(fā)器1的基體上，其發(fā)出的熱量使蒸發(fā)器微型通道5中的液體工質(zhì)沸騰，形成的蒸汽由微通道蒸發(fā)器1的輸出端輸入蒸汽管3，蒸汽在蒸汽管3中上升至輸入冷凝器2的輸入端(在冷凝器2的上端)，蒸汽在冷凝器2冷凝成液體后，由冷凝器2下部的輸出端輸出，經(jīng)液體管4回流到微通道蒸發(fā)器1下部的輸入端口再進(jìn)入微型通道5，又繼續(xù)下一輪新的循環(huán)，由此達(dá)到將高熱流密度的電子元器件的發(fā)出的熱量傳出實現(xiàn)冷卻的目的。
實施例二本微型高效自循環(huán)電子冷卻器如圖3所示，由微通道蒸發(fā)器1、蒸汽管3、冷凝器2和液體管4按順序串連成單向循環(huán)回路。其中微通道蒸發(fā)器1的結(jié)構(gòu)與實施例一基本相同。冷凝器2為蛇形彎曲狀的紫銅管，外裝有散熱翅片21。冷凝器2位于微通道蒸發(fā)器1的上方，使充于回路中的液體工質(zhì)能在重力作用下的回路中形成自循環(huán)。
權(quán)利要求
1.一種微型自循環(huán)電子冷卻器，其特征在于冷卻器中包括微通道蒸發(fā)器(1)、冷凝器(2)、蒸汽管(3)和液體管(4)，按微通道蒸發(fā)器(1)、蒸汽管(3)、冷凝器(2)、液體管(4)，再到微通道蒸發(fā)器(1)的順序串接成一單向循環(huán)回路，微通道蒸發(fā)器(1)處于冷凝器(2)之下的空間位置，使充于回路中的工作液體在回路中循環(huán)，所述的微通道蒸發(fā)器(1)具有一個高導(dǎo)熱系數(shù)的金屬基座，沿該基座平面范圍內(nèi)布設(shè)有封閉在基座體中的微通道(5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型自循環(huán)電子冷卻器，其特征在于所述的微通道蒸發(fā)器(1)的微通道(5)為深度和寬度均為毫米級或微米級的微型槽道。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的微型自循環(huán)電子冷卻器，其特征在于所述的微通道蒸發(fā)器(1)的微通道(5)由多道微型槽道平行布列構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型自循環(huán)電子冷卻器，其特征在于所述的蒸汽管(3)和液體管(4)均為紫銅管管道。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型自循環(huán)電子冷卻器，其特征在于所述的冷凝器(2)為外設(shè)散熱翅片的方形盒式結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型自循環(huán)電子冷卻器，其特征在于所述的冷凝器(2)為成蛇形彎曲狀的紫銅管，外裝有散熱翅片。
全文摘要
一種用于高熱流密度電子元器件的散熱冷卻微型高效自循環(huán)電子冷卻器，包括一微通道蒸發(fā)器和一冷凝器，所述的微通道蒸發(fā)器具有一個高導(dǎo)熱系數(shù)的金屬基座，沿該基座平面范圍內(nèi)布設(shè)有封閉在基座體中的微通道，該微通道蒸發(fā)器的微通道的通過蒸汽管和液體管與冷凝器串接成一單向循環(huán)回路，微通道蒸發(fā)器處于冷凝器之下的空間位置，使充于回路中的工作液體在回路中循環(huán)。本發(fā)明的電子冷卻器依靠發(fā)熱電子元件(芯片)的熱量驅(qū)動工作液體在微通道蒸發(fā)器、蒸汽管、冷凝器及液體管所構(gòu)成的回路內(nèi)循環(huán)流動，而無需機械泵等轉(zhuǎn)動部件，從而使裝置結(jié)構(gòu)緊湊、簡單，無噪音，所占體積小，傳熱高效，具有優(yōu)良的性能價格比。
文檔編號H05K7/20GK1529360SQ200310111820
公開日2004年9月15日 申請日期2003年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月20日
發(fā)明者徐進(jìn)良, 施慧烈 申請人:中國科學(xué)院廣州能源研究所