专利名称：一种用于电子器件的液体自循环复合热管散热装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及微型计算机、投影仪、电源、半导体器件、功率器件等产品内电子器件用的散热器，特别是液体自循环的复合热管散热装置，属于散热领域。
背景技术：
计算机中央处理器(CPU等电子器件目前普遍使用的散热器为空气冷却型散热器，CPU等电子器件工作时发出的热量传递给安装在其散热表面上的铝合金或铜合金散热片，空气靠自然对流或风扇强制对流的方式流过散热片表面时把热量带走，达到冷却CPU等电子器件的目的。随着电子器件性能的提高，特别CPU主频的不断增大，其发热量也越来越大，传统的风冷散热器越来越显得难以胜任高性能电子器件的散热要求，同时耗电量和气流噪声的增大也给其使用带来一些负面影响。在现有技术中，液体散热器的载热能力远大于空气散热器，用水等液体冷却电子器件可以改善冷却效果。但传统的液体散热器需要泵来循环液体，因此，散热器耗电和产生噪声等问题还依然存在，同时液体泄漏出来对电子设备的危害也是致命的。
为此，中国发明专利03137282.1提出一种用于微电子器件的无泵液体散热方法及其装置，如图3所示，它采用一种低沸点、无毒、不燃的载热介质3装入吸热容器2中，该吸热容器2与末端散热器9成为连接成一体形成内部密闭空间，用载热液体吸收微电子器件的发热量，散热器的外表面将热量散发到周围空气中，散热后的液滴沿着末端散热器9和连接管8的内壁回流到吸热容器中形成散热过程循环。该发明具有液体冷却的效果，又省去泵，不仅散热效果好，而且不耗电、无噪声，其中低沸点载热液体在室温下围气态，即使泄漏也对电子设备不产生危害。
上述的无泵液体散热装置的载热介质3需要在吸热容器2中汽化，经过连接管8才能上升至末端散热器中散热，散热后再凝结为液体，再经连接管流到吸热容器中。电子器件的工作负荷是动态变化的，通常情况下，工作负荷越轻，其发热量越小，而电子产品往往相当长的时间是在轻负荷下工作的。在发热量较小的情况下，载热液体汽化的量很小，这部分蒸汽无法克服整个流道内的阻力扩散到整个末端散热器中，而主要滞留在吸热容器中无液体占据的部分、连接管和末端散热器靠近连接管的部分，使末端散热器不能完全发挥散热作用而影响整个装置的散热效果。
发明内容
为了克服上述现有技术中存在的问题，提出一种适用于电子器件的液体自循环复合热管散热装置，改善上述的无泵液体散热装置在器件发热量较小时的散热效果，它能在宽广的发热量范围内和较大热流量的情况下均具有良好的散热性能。
为了实现上述的发明目的，本发明的技术方案以如下方式实现该装置包括盛有低沸点液体载热介质3的吸热容器2、送汽管6、回液管5和上冷凝器7，其特征在于还包括装在上冷凝器7下方的下冷凝器4，下冷凝器4与吸热容器3、上冷凝器7、送汽管6、回液管5连为一体，内部形成密闭空间。
吸热容器吸收电子器件的发热量后，载热介质汽化，其蒸汽充满上冷凝器、下冷凝器内表面，和冷凝器外表面的空气产生热交换，散热后的载热介质重新凝结为液体，沿着冷凝器内表面和连接管的内壁回流到吸热容器中，构成散热过程的循环。当发热量较小时，热量主要通过下冷凝器散出，当发热量较大时，热量同时通过上冷凝器和下冷凝器散出。
本发明所述的液体自循环复合热管散热装置，下冷凝器可以作为吸热容器的部分容器壁，或与吸热容器焊接或紧固成一体，其与空气接触侧有散热肋片。
本发明所述的液体自循环复合热管散热装置，送汽管、回液管可以是同一段薄壁管，也可以是两段不同的管，还可以是U型管结构。
本发明所述的液体自循环复合热管散热装置，上冷凝器可以是管串片结构，也可以是管接触板的结构，还可以是两块金属薄板压制或吹胀而成，薄板压制成的片式网格状或片式字型状，电子器件的机箱板可以作为上冷凝器的散热面。
本发明由于采用了上述的结构，吸热容器、上冷凝器、下冷凝器与送汽管、回液管连为一体，使其内部形成密闭空间，且下冷凝器在上冷凝器的下方，上冷凝器、下冷凝器均暴露在空气之中。装入吸热容器中的载热液体，吸收电子器件的发热量，液体吸热后部分蒸发为蒸汽。当电子器件发热量较小时，载热液体汽化的量较小，这时蒸汽主要充满吸热容器无液体占据的上部分，通过下冷凝器将热量散到空气中，蒸汽散热后在下冷凝器内表面的凝结为液滴，滴回到吸热容器的下部；当电子器件发热量较大时，载热液体汽化的量较大，这时蒸汽不仅充满吸热容器无液体占据的上部分，而且通过送汽管升腾到上冷凝器中，同时通过上冷凝器、下冷凝器的外表面将热量散发到周围空气中。上冷凝器中的蒸汽散热后凝结为液滴，液滴沿着冷凝器和回液管的内壁回流到吸热容器中。这样，无论电子器件在工作过程中的发热量如何变化，通过本发明都能达到良好的散热效果。同现有技术相比，本发明不仅具有散热能力强、体积小、无能源消耗、无噪声的特点，尤其是在散热量动态变化时，始终保持良好的散热效果。本发明设计合理、结构简单、加工容易、成本低廉，极利于推广使用。
下面结合附图和具体的实施方式对本发明作进一步的说明。
图1为本发明实施例1的结构示意图；图2为本发明实施例2的结构示意图；图3为用于微电子器件的无泵液体散热装置的结构示意图；以上图中标号说明1、电子器件，2、吸热容器，3、载热介质，4、下冷凝器，5、回液管，6、送汽管 7、上冷凝器 8、连通管， 9、末端散热器。
具体实施例方式
具体实施方案分述如下实施例1参见图1，图1为电子器件用液体自循环复合热管散热装置，盛有低沸点液体载热介质3的吸热容器2紧贴在电子器件1的发热表面上，与空气接触侧有散热肋片的下冷凝器4焊接到吸热容器2上，成为吸热容器2的顶板；串片式的上冷凝器7，通过回液管5、送汽管6和吸热容器2连通，下冷凝器4在上冷凝器7的下方，这样，吸热容器2、上冷凝器7、下冷凝器4与送汽管6、回液管5连为一体，使其内部形成密闭空间。吸热容器2吸收电子器件的发热量后，载热介质3汽化，其蒸汽充满上冷凝器7、下冷凝器4内表面，和冷凝器外表面的空气产生热交换，散热后的载热介质3重新凝结为液体，沿着冷凝器内表面和连接管的内壁回流到吸热容器中，构成散热过程的循环。载热液体3为三氟二氯乙烷化合物，它是不燃、无毒的环保工质，其沸点接近室温。因此，吸热容器2内部的正常工作压力相对较低，一般不超过0.3MPa。当电子器件1发热量较小时，载热液体3汽化的量较小，这时蒸汽主要充满吸热容器2无液体占据的上部分，通过下冷凝器4将热量散到空气中，蒸汽散热后在下冷凝器4内表面的凝结为液滴，滴回到吸热容器2的下部；当电子器件1发热量较大时，载热液体汽化的量较大，这时蒸汽不仅充满吸热容器2无液体占据的上部分，而且通过送汽管6升腾到上冷凝器7中，同时通过上冷凝器7、下冷凝器4的外表面将热量散发到周围空气中。上冷凝器7中的蒸汽散热后凝结为液滴，液滴沿着冷凝器和回液管5的内壁回流到吸热容器中。这样，无论电子器件在工作过程中的发热量如何变化，通过本发明都能达到良好的散热效果。上冷凝器还可以做成由两块金属薄板压制或吹胀而成的平板状结构，也可以在局部机箱板上压制出。
实施例2参见图2，图2为连通管结构的电子器件用液体自循环复合热管散热装置。其结构与实施例1类似，所不同的是吸热容器2和上冷凝器7之间仅靠连通管8连通，连通管之间相互独立。连通管8起到实施例1中的送汽管6和回液管5的作用。吸热容器2吸收电子器件1的发热量后，部分载热介质3汽化为蒸汽，蒸汽通过连通管8升腾到上冷凝器7中，上冷凝器7将蒸汽携带的热量散发到周围空气中。上冷凝器7中的蒸汽散热后凝结为液滴，液滴沿着上冷凝器7和连通管8的内壁回流到吸热容器中。这样，连通管8中心部分走蒸汽、紧贴管壁部分走液体，同时起到了送汽和回液的作用，减少了载热介质3在上冷凝器7中的流程，降低了流动阻力，同时也使换热装置的结构得到简化。
权利要求
1.一种用于电子器件的液体自循环复合热管散热装置，包括盛有低沸点液体载热介质(3)的吸热容器(2)、送汽管(6)、回液管(5)和上冷凝器(7)，其特征在于还包括装在上冷凝器(7)下方的下冷凝器(4)，下冷凝器(4)与吸热容器(3)、上冷凝器(7)、送汽管(6)、回液管(5)连为一体，内部形成密闭空间。
2.根据权利要求1所述的用于电子器件的液体自循环复合热管散热装置，其特征在于所述下冷凝器与吸热容器焊接或紧固成一体，其与空气接触侧有散热肋片。
3.根据权利要求1所述的用于电子器件的液体自循环复合热管散热装置，其特征在于所述送汽管、回液管是同一段管或者是两段不同的管，或者是同一段U型管。
4.根据权利要求1所述的用于电子器件的液体自循环复合热管散热装置，其特征在于所述上冷凝器是管串片结构，或者是管接触板的结构，或者是两块金属薄板压制或吹胀而成的板状结构。
全文摘要
一种用于电子器件的液体自循环复合热管散热装置属于散热领域。电子产品往往相当长的时间是在轻负荷下工作的。在发热量较小的情况下，现有散热装置不能完全发挥散热作用而影响整个装置的散热效果。它包括盛有低沸点液体载热介质(3)的吸热容器(2)、送汽管(6)、回液管(5)和上冷凝器(7)，其特征在于，还包括装在上冷凝器(7)下方的下冷凝器(4)，下冷凝器(4)与吸热容器(3)、上冷凝器(7)、送汽管(6)、回液管(5)连为一体，内部形成密闭空间。发热量较小时，主要通过下冷凝器散热，发热量较大时，上冷凝器和下冷凝器同时散热，当电子器件发热量动态变化时，该散热装置始终保持良好的散热效果。
文档编号H01L23/34GK101022717SQ20071006469
公开日2007年8月22日 申请日期2007年3月23日 优先权日2007年3月23日
发明者马国远, 张鑫 申请人:北京工业大学