專利名稱：散熱裝置、散熱組件和電子設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種散熱裝置以及包括該散熱裝置的散熱組件和電子設(shè)備，更具體而言，涉及一種高效的三維散熱裝置以及包括該散熱裝置的散熱組件和電子設(shè)備。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，電子設(shè)備的集成度越來越高，在性能得到提升的同時(shí)，單位面積的發(fā)熱量也不斷增大，因此對(duì)散熱技術(shù)提出了更多挑戰(zhàn)?，F(xiàn)有技術(shù)要提高三維的導(dǎo)熱效率，一般采取下面兩種技術(shù)方案。一種是采用高導(dǎo)熱系數(shù)的金屬材料制成三維導(dǎo)熱元件，但是金屬的導(dǎo)熱系數(shù)有局限，純銀的導(dǎo)熱系數(shù)為429ff/m.k，純銅的導(dǎo)熱系數(shù)為401W/m.k，導(dǎo)熱效率低。另一種是采用熱管、熱板這樣的熱超導(dǎo)元件以及金屬材料組合而成的傳熱組件。熱管、熱板的等效導(dǎo)熱系數(shù)可達(dá)到100000W/m.k，但是熱管的導(dǎo)熱特性是軸向?qū)幔瑹岚宓膶?dǎo)熱特性是平面導(dǎo)熱，二者即使彎折以改變走向，也不能做到真正意義上的三維導(dǎo)熱。因此，在熱管或熱板上設(shè)置金屬導(dǎo)熱元件以實(shí)現(xiàn)三維導(dǎo)熱。但是，在制作組件的過程中，在諸如焊接、接觸等的多個(gè)環(huán)節(jié)引入新的熱阻。這些新引入的熱阻會(huì)顯著降低組件的導(dǎo)熱效率。而且，組件占用的空間會(huì)大大增加，對(duì)高度集成的電子行業(yè)散熱設(shè)計(jì)非常不利。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)方面在于提供一種散熱裝置，其能提供高效的三維導(dǎo)熱能力。本發(fā)明的另一方面在于提供一種散熱裝置，其能提供三維導(dǎo)熱能力且具有緊湊的設(shè)計(jì)。本發(fā)明又一方面在于提供具有上述散熱裝置的散熱組件和電子設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明一示范性實(shí)施例，一種散熱裝置可包括:主體，包括殼體和設(shè)置在該殼體的內(nèi)壁上的毛細(xì)層，該殼體具有吸熱區(qū)和散熱區(qū)；在該殼體的散熱區(qū)的表面上設(shè)置有具有中空結(jié)構(gòu)的多個(gè)突起，所述多個(gè)突起和所述殼體一起形成一連通的密封腔；以及密封在該密封腔內(nèi)的工作介質(zhì)。該散熱裝置還可包括設(shè)置在所述多個(gè)突起的內(nèi)壁上的毛細(xì)層。所述毛細(xì)層可以包括形成在內(nèi)壁中的毛細(xì)槽、單獨(dú)設(shè)置在內(nèi)壁上的多孔層或編織網(wǎng)層、或者它們的組合。所述密封腔內(nèi)的氣壓可以小于大氣壓。所述主體可以具有板形或圓柱形。所述突起可以具有圓柱形、棱柱形或球形。所述殼體和所述突起可以由導(dǎo)熱材料制成。所述工作介質(zhì)可以包括從氮、氟里昂、己烷、丙酮、乙醇、甲醇、甲苯和水中選擇的至少一種。根據(jù)本發(fā)明另一示范性實(shí)施例，一種散熱組件可以包括:風(fēng)扇；以及散熱裝置，該散熱裝置包括:主體，包括殼體和設(shè)置在該殼體的內(nèi)壁上的毛細(xì)層，該殼體具有吸熱區(qū)和散熱區(qū)；在該殼體的散熱區(qū)的表面上設(shè)置有具有中空結(jié)構(gòu)的多個(gè)突起，所述多個(gè)突起和所述 殼體一起形成一連通的密封腔；以及密封在該密封腔內(nèi)的工作介質(zhì)。所述多個(gè)突起可以設(shè)置于該風(fēng)扇的出風(fēng)口處。所述散熱裝置還可以包括設(shè)置在所述多個(gè)突起的內(nèi)壁上的毛細(xì)層。所述散熱組件還可以包括多個(gè)散熱翅片，所述散熱翅片設(shè)置于該風(fēng)扇的出風(fēng)口處，散熱翅片所在的平面基本平行于所述風(fēng)扇的出風(fēng)方向，且所述散熱裝置的突起基本垂直地穿過所述散熱翅片并接觸所述散熱翅片。根據(jù)本發(fā)明又一示范性實(shí)施例，一種電子設(shè)備可以包括:發(fā)熱部件；以及散熱裝置，為該發(fā)熱部件提供散熱，該散熱裝置包括:主體，包括殼體和設(shè)置在該殼體的內(nèi)壁上的毛細(xì)層，該殼體具有吸熱區(qū)和散熱區(qū)，且該吸熱區(qū)設(shè)置得靠近該發(fā)熱部件；在該殼體的散熱區(qū)的表面上設(shè)置有具有中空結(jié)構(gòu)的多個(gè)突起，所述多個(gè)突起和所述殼體一起形成一連通的密封腔；以及密封在該密封腔內(nèi)的工作介質(zhì)。所述電子設(shè)備還可以包括:風(fēng)扇，具有入風(fēng)口和出風(fēng)口，其中所述多個(gè)突起設(shè)置于該風(fēng)扇的出風(fēng)口處。 所述發(fā)熱部件可以包括主板、中央處理器(CPU)或顯卡。本發(fā)明的散熱裝置能提供高效的三維導(dǎo)熱能力，其等效導(dǎo)熱系數(shù)可達(dá)到100000W/m.k的級(jí)別。而且，本發(fā)明的散熱裝置具有緊湊的設(shè)計(jì)，特別適用于集成度日益提高的電子設(shè)備行業(yè)。


本發(fā)明的以上和/或其他特征和/或優(yōu)點(diǎn)將通過下面參照附圖詳細(xì)描述示范性實(shí)施例而變得顯然，附圖中:圖1是透視圖，示出根據(jù)本發(fā)明一示范性實(shí)施例的散熱裝置；圖2是圖1所示的散熱裝置的剖視圖；圖3是圖2的A部分的放大視圖；圖4A和4B是示出根據(jù)本發(fā)明一示范性實(shí)施例的散熱裝置的工作原理的示意圖；以及圖5是示出根據(jù)本發(fā)明一示范性實(shí)施例的散熱組件的示意圖。
具體實(shí)施例方式下面將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的示范性實(shí)施例。附圖中相似的附圖標(biāo)記始終表示相似的元件。附圖不是按比例繪制的。圖1是透視圖，示出根據(jù)本發(fā)明一示范性實(shí)施例的散熱裝置100 ;圖2是圖1所示的散熱裝置100的剖視圖；圖3是圖2所示的散熱裝置100的A部分的放大視圖，詳細(xì)示出了主體10和突起20的結(jié)構(gòu)。參照?qǐng)D1，散熱裝置100包括主體10。在圖1所示的實(shí)施例中，主體10可以具有二維形狀，與熱板相似的板形，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以從本公開理解，本發(fā)明不限于此。例如，主體10亦可具有與熱管類似的形狀，例如圓柱形，或者其他形狀。主體10可具有吸熱區(qū)(或熱接收區(qū))和散熱區(qū)。主體10的吸熱區(qū)可以設(shè)置得靠近或者接觸熱源，例如芯片。主體10的散熱區(qū)可設(shè)置有多個(gè)突起20，從而形成三維立體的散熱結(jié)構(gòu)。從熱源接收的熱量Q從吸熱區(qū)二維傳導(dǎo)到散熱區(qū)，并通過多個(gè)三維突起20散去。
如圖2和圖3所示，主體10可包括殼體12和設(shè)置于殼體12的內(nèi)壁上的毛細(xì)層14。殼體12可由導(dǎo)熱金屬形成，例如鋁、鋁合金、銅和銅合金，且形成例如板形或圓柱形(未示出)。殼體12形成一密封腔，毛細(xì)層14形成在密封腔的壁上。毛細(xì)層14可以包括形成在殼體12的內(nèi)壁中的毛細(xì)槽、單獨(dú)設(shè)置在內(nèi)壁上的多孔層或編織網(wǎng)層、或者它們的組合。多孔層可以是例如金屬粉末燒結(jié)而成的疏松多孔層。多個(gè)突起20形成在主體10的散熱區(qū)上，且具有中空結(jié)構(gòu)。例如，突起20可以具有柱形例如圓柱或棱柱、球形等。突起20亦可具有其他形狀，例如不規(guī)則形狀等。突起20可以由與殼體12相同或不同的導(dǎo)電金屬形成。突起20可以與殼體12 —體形成,例如通過沖壓工藝形成于殼體12上。或者，突起20可以單獨(dú)形成，且單獨(dú)形成具有多個(gè)孔的殼體12，然后通過例如焊接等工藝將突起20固定在殼體12的孔的周緣上。這樣，多個(gè)突起20和殼體12 —起形成一連通的密封腔。在本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例中，突起20的內(nèi)壁上還設(shè)置有毛細(xì)層24。毛細(xì)層24可以包括形成在突起20的內(nèi)壁中的毛細(xì)槽、單獨(dú)設(shè)置在內(nèi)壁上的多孔層或編織網(wǎng)層、或者它們的組合。多孔層可以是例如金屬粉末燒結(jié)而成的疏松多孔層。毛細(xì)層24可以與毛細(xì)層14相同或者不同。在突起20和殼體12—起形成的密封腔中，可以密封有工作介質(zhì)。工作介質(zhì)可以包括從氮、氟里昂、己烷、丙酮、乙醇、甲醇、甲苯和水中選擇的至少一種。密封腔內(nèi)的氣壓可以根據(jù)所密封的工作介質(zhì)來調(diào)節(jié)，但是優(yōu)選地，密封腔內(nèi)的氣壓可以小于大氣壓。氣壓降低時(shí)，密封腔所密封的工作介質(zhì)的沸點(diǎn)溫度就會(huì)降低，有利于工作介質(zhì)的蒸發(fā)，這將從后面對(duì)工作原理的描述中更充分地理解。工作介質(zhì)的種類可以根據(jù)熱管所需要工作的溫度范圍來選擇。圖4A和4B示意性示出根據(jù)本發(fā)明一示范性實(shí)施例的散熱裝置100的工作原理。如圖1和4A所示，來自熱源例如芯片的熱量Q傳導(dǎo)到散熱裝置100的吸熱區(qū)。在吸熱區(qū)，熱量Q傳導(dǎo)到殼體12，進(jìn)而傳遞到毛細(xì)層14。毛細(xì)層14中的工作介質(zhì)受熱蒸發(fā)，變成工作介質(zhì)蒸汽并帶走熱量。工作介質(zhì)蒸汽攜帶熱量在壓力作用下沿密封腔二維地向散熱區(qū)流動(dòng)，如虛線箭頭所示。如圖1和4B所示，工作介質(zhì)蒸汽傳輸?shù)缴釁^(qū)，例如可以進(jìn)入到三維突起20的空腔中。在散熱區(qū)，熱量通過殼體12或突起20被帶走，工作介質(zhì)蒸汽接觸到散熱區(qū)的殼體12和突起20的內(nèi)壁上的毛細(xì)層14和24時(shí)放熱冷凝，并且液態(tài)的工作介質(zhì)被毛細(xì)層14和24吸收。在毛細(xì)作用下，液態(tài)的工作介質(zhì)返回到吸熱區(qū)(如實(shí)線箭頭所示)，由此完成一個(gè)循環(huán)。周而復(fù)始，實(shí)現(xiàn)了熱量從吸熱區(qū)向散熱區(qū)的傳遞。散熱裝置100中吸熱區(qū)和散熱區(qū)之間的溫差主要由兩部分組成:熱量穿過殼體時(shí)產(chǎn)生的溫差和密封腔內(nèi)部的吸熱區(qū)和散熱區(qū)之間的溫差。其中，前者由于殼體12和突起20的壁較薄而極小。在密封腔內(nèi)，通過工作介質(zhì)的氣液兩相變換來傳熱，為等溫過程，密封腔中吸熱區(qū)與散熱區(qū)之間的溫差主要取決于壓力差，而工作介質(zhì)蒸汽從吸熱區(qū)流向散熱區(qū)所產(chǎn)生的壓降很小，因此溫降亦很小。因此，散熱裝置100具有優(yōu)良的等溫性，即具有很高的導(dǎo)熱效率，可以達(dá)到100000W/m.k的水平。

通過在主體10上設(shè)置多個(gè)突起20，且主體10和突起20形成連通的密封腔，本發(fā)明的散熱裝置結(jié)構(gòu)緊湊，且避免了熱阻的產(chǎn)生，具有高的散熱效率。
圖5示意性示出根據(jù)本發(fā)明一示范性實(shí)施例的散熱組件1000。散熱組件1000可以包括散熱裝置100和風(fēng)扇200。散熱裝置100可以具有與前述散熱裝置相同或相似的結(jié)構(gòu)，例如可包括板狀主體10和設(shè)置于主體上的多個(gè)突起20，主體10和突起20形成一連通的密封腔，其中密封有工作介質(zhì)。此處對(duì)于散熱裝置100的結(jié)構(gòu)不再詳細(xì)描述。風(fēng)扇200可以是圖5所示的離心風(fēng)扇，或者亦可以是軸流風(fēng)扇(未示出)。風(fēng)扇200具有入風(fēng)口和出風(fēng)口，空氣從入風(fēng)口進(jìn)入風(fēng)扇200，并從出風(fēng)口吹出。散熱裝置100的多個(gè)突起20可以設(shè)置于風(fēng)扇200的出風(fēng)口處，從而吹向突起20的氣流從突起20帶走熱量。在一優(yōu)選實(shí)施例中，還可以在風(fēng)扇200的出風(fēng)口處設(shè)置多個(gè)散熱翅片，散熱翅片所在的平面基本平行于風(fēng)扇的出風(fēng)方向，且突起20基本垂直地穿過散熱翅片并接觸散熱翅片。散熱翅片可由高導(dǎo)熱性的金屬形成，通過熱傳導(dǎo)從突起20吸收熱量，并通過從風(fēng)扇200的出風(fēng)口吹出的氣流帶走熱量，從而加快散熱裝置100的散熱，提高散熱效率。常規(guī)的散熱組件通過在例如熱管和熱板上焊接金屬導(dǎo)熱柱來實(shí)現(xiàn)三維散熱。由于金屬的導(dǎo)熱系數(shù)的限制，若要使熱量順利傳遞到翅片，則負(fù)責(zé)垂直方向?qū)岬慕饘賹?dǎo)熱柱就需要有足夠大的橫截面積，例如設(shè)置足夠多的金屬導(dǎo)熱柱和/或設(shè)置更大直徑的導(dǎo)熱柱。但是，導(dǎo)熱柱的橫截面積越大，則越多地阻礙風(fēng)扇的出風(fēng)，造成氣流量下降，從而散熱效率降低。如果減小導(dǎo)熱柱的橫截面積，則熱量緩慢地傳遞到翅片，造成溫差變大，熱源溫度升高，散熱效率降低。如果使用本發(fā)明的散熱組件1000，則可以解決上述矛盾。散熱組件1000可提供三維熱超導(dǎo)性，設(shè)計(jì)較少的突起即可達(dá)到優(yōu)異的垂直傳熱效果，因而不會(huì)降低出風(fēng)量，從而實(shí)現(xiàn)高的總體散熱效率。本發(fā)明的又一示范性實(shí)`施例提供一種電子裝置(未示出)，例如但不限于計(jì)算機(jī)，諸如筆記本計(jì)算機(jī)。電子裝置可包括發(fā)熱部件，例如但不限于主板、中央處理器(CPU)、顯卡等，以及為發(fā)熱部件提供散熱的散熱裝置或散熱組件。散熱裝置和散熱組件可具有前述結(jié)構(gòu)，此處不再贅述。散熱裝置或散熱組件的主體的吸熱區(qū)可以設(shè)置為靠近發(fā)熱部件，例如直接接觸發(fā)熱部件，或者二者之間還可以設(shè)置有諸如硅脂等的導(dǎo)熱粘接元件。這樣，發(fā)熱部件產(chǎn)生的熱量能迅速通過散熱裝置或散熱組件被散去，從而保證發(fā)熱部件在合適的溫度下正常運(yùn)行。當(dāng)發(fā)熱部件的發(fā)熱量不太大時(shí)，可以使用前述散熱裝置，從而在靜音狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)散熱；當(dāng)芯片發(fā)熱量大時(shí)，可以采用前述包括風(fēng)扇的散熱組件，從而實(shí)現(xiàn)高效的散熱。通過上面的描述應(yīng)理解，本發(fā)明的散熱裝置和散熱組件不僅可以用于例如計(jì)算機(jī)的電子裝置，還可以應(yīng)用于其他具有發(fā)熱部件的電子裝置。本發(fā)明的散熱裝置和散熱組件能提供高效的三維散熱能力，且具有緊湊的結(jié)構(gòu)，因此不但能應(yīng)用到筆記本計(jì)算機(jī)，還能應(yīng)用到其他需要散熱的電子裝置。上面特別顯示和描述的本發(fā)明的示范性實(shí)施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，本發(fā)明并不局限于這些實(shí)施例，而是在細(xì)節(jié)和形式上可以進(jìn)行各種變化而不脫離本發(fā)明的思想和范圍，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等價(jià)物定義。
權(quán)利要求
1.一種散熱裝置，包括: 主體，包括殼體和設(shè)置在該殼體的內(nèi)壁上的毛細(xì)層，該殼體具有吸熱區(qū)和散熱區(qū)； 在該殼體的散熱區(qū)的表面上設(shè)置有具有中空結(jié)構(gòu)的多個(gè)突起，所述多個(gè)突起和所述殼體一起形成一連通的密封腔；以及密封在該密封腔內(nèi)的工作介質(zhì)。
2.如權(quán)利要求1所述的散熱裝置，還包括設(shè)置在所述多個(gè)突起的內(nèi)壁上的毛細(xì)層。
3.如權(quán)利要求1或2所述的散熱裝置，其中所述毛細(xì)層包括形成在內(nèi)壁中的毛細(xì)槽、單獨(dú)設(shè)置在內(nèi)壁上的多孔層或編織網(wǎng)層、或者它們的組合。
4.如權(quán)利要求1所述的散熱裝置，其中所述密封腔內(nèi)的氣壓小于大氣壓。
5.如權(quán)利要求1所述的散熱裝置，其中所述主體具有板形或圓柱形。
6.如權(quán)利要求1所述的散熱裝置，其中所述突起具有圓柱形、棱柱形或球形。
7.如權(quán)利要求1所述的散熱裝置，其中所述殼體和所述突起由導(dǎo)熱材料制成，且所述工作介質(zhì)包括從氮、氟里昂、己烷、丙酮、乙醇、甲醇、甲苯和水中選擇的至少一種。
8.一種散熱組件，包括: 風(fēng)扇；以及 散熱裝置，包括: 主體，包括殼體和設(shè)置在該殼體的內(nèi)壁上的毛細(xì)層，該殼體具有吸熱區(qū)和散熱區(qū)； 在該殼體的散熱區(qū)的表面上設(shè)置有具有中空結(jié)構(gòu)的多個(gè)突起，所述多個(gè)突起和所述殼體一起形成一連通的密封腔；以及密封在該密封腔內(nèi)的工作介質(zhì)， 其中所述多個(gè)突起設(shè)置于該風(fēng)扇的出風(fēng)口處。
9.如權(quán)利要求8所述的散熱組件，其中所述散熱裝置還包括設(shè)置在所述多個(gè)突起的內(nèi)壁上的毛細(xì)層。
10.如權(quán)利要求8所述的散熱組件，還包括多個(gè)散熱翅片，所述散熱翅片設(shè)置于該風(fēng)扇的出風(fēng)口處，散熱翅片所在的平面基本平行于所述風(fēng)扇的出風(fēng)方向，且所述散熱裝置的突起基本垂直地穿過所述散熱翅片并接觸所述散熱翅片。
11.一種電子設(shè)備，包括: 發(fā)熱部件；以及 散熱裝置，為所述發(fā)熱部件提供散熱，該散熱裝置包括: 主體，包括殼體和設(shè)置在該殼體的內(nèi)壁上的毛細(xì)層，該殼體具有吸熱區(qū)和散熱區(qū)，且該吸熱區(qū)設(shè)置為靠近所述發(fā)熱部件； 在該殼體的散熱區(qū)的表面上設(shè)置有具有中空結(jié)構(gòu)的多個(gè)突起，所述多個(gè)突起和所述殼體一起形成一連通的密封腔；以及密封在該密封腔內(nèi)的工作介質(zhì)。
12.如權(quán)利要求11所述的電子設(shè)備，還包括: 風(fēng)扇，具有入風(fēng)口和出風(fēng)口， 其中所述多個(gè)突起設(shè)置于該風(fēng)扇的出風(fēng)口處。
13.如權(quán)利要求11所述的電子設(shè)備，其中所述發(fā)熱部件包括:主板、中央處理器或顯卡。
全文摘要
本發(fā)明提供一種散熱裝置和包括該散熱裝置的散熱組件和電子設(shè)備。該散熱裝置可包括主體，包括殼體和設(shè)置在該殼體的內(nèi)壁上的毛細(xì)層，該殼體具有吸熱區(qū)和散熱區(qū)；在該殼體的散熱區(qū)的表面上設(shè)置有具有中空結(jié)構(gòu)的多個(gè)突起，所述多個(gè)突起和所述殼體一起形成一連通的密封腔；以及密封在該密封腔內(nèi)的工作介質(zhì)。該散熱裝置能提供高效的三維散熱能力，且具有緊湊的結(jié)構(gòu)，因此特別適合于高集成度的電子設(shè)備。
文檔編號(hào)H05K7/20GK103249276SQ20121002684
公開日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2012年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月7日
發(fā)明者李宇 申請(qǐng)人:聯(lián)想(北京)有限公司