专利名称：用于半导体制冷的散热器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及散热技术，尤其涉及一种用于半导体制冷的散热器。
背景技术：
目前用于半导体制冷的散热器大致分为两类一类为翅片型散热器加风扇强制方式换热；另一类利用工质相变传热的热管散热方式。第一类因结构简单、成本低廉等特点而广泛应用于半导体制冷的热端散热。第二类散热器结构复杂、成本高但由于采用相变传热，传热热阻远低于第一类散热器，散热量高于翅片型散热器，无需风扇即可实现热量与空气的无声、自然对流换热，无机械噪声，故障率低，在半导体制冷的高端产品中应用较多。此类自然对流散热用热管散热器，采用热源吸热体和网式管丝结合换热方式，吸热体中含有 中空的蒸发腔，工作时吸热体吸收热源的热量，使蒸发腔中的液态工质吸热蒸发，通过吸热体中与蒸发腔内部相通的蒸发出口，沿着蒸发管路进行热量传递，在冷凝管路部分通过焊接在管路上的丝网与空气对流换热，管内气态工质换热冷凝成液态，利用自身重力沿冷凝管管壁、回流管、回流口重新回到吸热体中的蒸发腔，完成一次循环，不停重复此循环过程，将传导给吸热体上的热量交换、散发掉，实现散热功能。目前用于半导体制冷的散热器吸热体以安装平面100(左安装侧支撑臂101和右安装侧支撑臂102的侧面)为基准，基本采用单面凸起结构(如图1所示)，为防止热短路，贴合半导体芯片部分的凸起部分200截面与半导体芯片大小近乎相等，兼顾安装结构及可靠性，吸热体的径向a尺寸通常在2cm 4cm,通过与吸热体中蒸发腔110连通的蒸发管120、冷凝管130、回流管140及焊接在冷凝管路上的丝网150完成热量的传导与交换。由于吸热体采用单面凸起结构及前述的安装、可靠性等综合因素，吸热体在横向b、径向a方向均受到限制，同时吸热体需保证其一定的壁厚来承受蒸发腔内液态工质在最高温度蒸发时产生的压力，从而导致吸热体中实际的蒸发腔110容积非常有限，考虑热管传热性能，蒸发腔中的储液量有限，一方面在实际热管制作中对灌注到热管的液态工质量的灌注精度提出了更高要求。另一方面，当散热器吸热体蒸发腔中液态工质蒸发量大于冷凝回流量，对于散热器面积较大，蒸发、冷凝管路较长，大量冷凝的液态工质存留在冷凝管内壁面时，将会出现蒸发腔内无液态工质蒸发的状况，即“干涸”现象，导致吸热体吸热热量减小，热阻增加，散热不稳定。名称为半导体电子冰箱的热管改进结构、授权公告号为CN201255534Y的实用新型专利，为了补充蒸发腔内的液体工质，在回流口 170处连接一近似U形的存液弯管，存液弯管的最底端水平高度低于回流口的水平高度，利用存液弯管管腔储存液态工质，做为蒸发腔中工质的缓冲，设计回流管低于吸热体最低点，此方案从一定程度上缓解了蒸发腔的“干涸”，但由于存液弯管低于吸热体1，同样散热面积条件下，使散热器的有效散热面积所占比例减小。此外，因吸热体采用单面凸起结构，以及实际使用热管散热器的安装结构限制，蒸发出口 160只能设置在凸起部分200的背面，同样导致热管工作时，工质蒸发阻力增加。如何确保大功率丝网式热管散热器在不同环境温度(不同环温，热管散热器中液态工质在管路内壁的张力不同，回流到蒸发腔的速度与时间均不同)下较高的传热能力及稳定的散热性能，是目前亟待解决的问题。
实用新型内容本实用新型提供一种用于半导体制冷的散热器，用于克服现有技术中的缺陷，实现大功率丝网式热管散热器在不同环境温度下较高的传热能力及稳定的散热性能，有效缓解蒸发腔的“干涸”现象。本实用新型提供的用于半导体制冷的散热器，该散热器包括吸热体、蒸发管、冷凝管、丝网和回流管，吸热体具有两个安装侧支撑臂和一位于该两个安装侧支撑臂之间的前凸起部，该前凸起部内设有中空的前蒸发腔，前凸起部具有一用于贴合半导体制冷芯片的安装平面，所述安装侧支撑臂上均设有用于机械接合半导体芯片的安装通孔，该吸热体还具有一与所述前凸起部相对设置的后凸起部，所述后凸起部的后壁相对所述两安装侧支撑臂向后凸伸，后凸起部内设有中空的后蒸发腔，该后蒸 发腔与前蒸发腔内部连通共同形成蒸发腔；所述后凸起部设有与蒸发管内部连通用于蒸发腔中液态工质蒸发的蒸发出口、与回流管内部连通用于冷凝液态工质回流至蒸发腔的回流口。进一步地，所述后凸起部的横截面为矩形、梯形、半圆形。进一步地，所述蒸发腔的横截面为矩形或椭圆形。其中，所述蒸发腔内侧壁设置有多条槽道或加强筋。特别是，所述吸热体的蒸发出口设置在后凸起部的顶壁或后壁的上部；所述回流口设置在后凸起部侧壁的下部或后壁的下部。本实用新型提供的用于半导体制冷的散热器，安装时可使前凸起部的安装平面贴合半导体芯片以吸收半导体芯片产生的热量，通过两安装侧支撑臂上的通孔将吸热体固定在半导体芯片上，后凸起部向外凸伸于半导体芯片的外部，不受半导体芯片安装空间的限制，通过在后凸起部内设与前蒸发腔连通的后蒸发腔从而大大增加蒸发腔的容积，进而增加蒸发腔内液态工质的储量，蒸发腔中的工质受液态工质蒸发量、冷凝回流量的波动影响相对较小，对散热面积较大、冷凝管路较长的热管散热器解决了热管散热器工作时，因工质量少造成的“干涸”现象；因蒸发腔容积增大，则内表面容积增大。吸热体吸收热量后，通过蒸发腔内壁完成热量到液态工质的传递，与工质接触面积增加，使得液态工质蒸发量增大，传热量提高，提升了热管散热器的散热性能；由于蒸发腔中存储液态工质总量增大，保证同样散热性能的条件下，对热管制造过程中的液态工质量灌注绝对误差精度要求降低，使热管散热器制作的成品合格率提高，成本降低。
图1为现有技术的结构示意图；图2为图1中吸热体的横截面示意图；图3为本实用新型提供的实施例一的结构示意图；图4为图1中吸热体的立体图；图5为图4吸热体的横截面示意图；图6为实施例一中吸热体的具体结构示意图一；图7为实施例一中吸热体的具体结构示意图二 ；[0018]图8为实施例一中吸热体的具体结构示意图三；图9为图6的横截面示意图；图10为图7的横截面示意图；图11为图8的横截面示 意图；图12为本实用新型提供的实施例一中的蒸发管和冷凝管的结构示意图一；图13为本实用新型提供的实施例一中的蒸发管和冷凝管的结构示意图二；图14为本实用新型提供的实施例一中的蒸发管和冷凝管的结构示意图三。图15为本实用新型提供的实施例二中的吸热体的横截面示意图；图16为本实用新型提供的实施例三中的吸热体的立体图一；图17为本实用新型提供的实施例三中的吸热体的立体图二 ；图18为本实用新型提供的实施例三中的吸热体的立体图三；图19为本实用新型提供的实施例一种的吸热体的分解示意图。
具体实施方式
实施例一如图3-5所示，本实用新型实施例提供的半导体散热器，该散热器包括吸热体1、蒸发管2、冷凝管3、丝网4和回流管5，吸热体I具有左安装侧支撑臂11、右安装侧支撑臂12和一位于该左安装侧支撑臂11与右安装侧支撑臂12之间的前凸起部13，该前凸起部内设有中空的前蒸发腔131，前凸起部具有一用于贴合半导体制冷芯片的安装平面132，左安装侧支撑臂11、右安装侧支撑臂12上均设有用于机械接合半导体芯片的安装通孔10，该吸热体I还具有一与前凸起部11相对设置的后凸起部14，后凸起部14的后壁141相对左安装侧支撑臂11和右安装侧支撑臂12向后凸伸，后凸起部14内设有中空的后蒸发腔40，该后蒸发腔40与前蒸发腔30内部连通共同形成蒸发腔20 (如图9-11所示);后凸起部14上设有与蒸发管2内部连通用于蒸发腔中液态工质蒸发的蒸发出口 142、与回流管5内部连通用于冷凝液态工质回流至蒸发腔的回流口 143。本实用新型提供的用于半导体制冷的散热器，安装时可使前凸起部的安装平面贴合半导体芯片以吸收半导体芯片产生的热量，通过两安装侧支撑臂上的通孔将吸热体固定在半导体芯片上，后凸起部向外凸伸于半导体芯片的外部，不受半导体芯片安装空间的限制，通过在后凸起部内设与前蒸发腔连通的后蒸发腔从而大大增加蒸发腔的容积，进而增加蒸发腔内液态工质的储量，蒸发腔中的工质受液态工质蒸发量、冷凝回流量的波动影响相对较小，对散热面积较大、冷凝管路较长的热管散热器解决了热管散热器工作时，因工质量少造成的“干涸”现象；因蒸发腔容积增大，则内表面容积增大。吸热体吸收热量后，通过蒸发腔内壁完成热量到液态工质的传递，与工质接触面积增加，使得液态工质蒸发量增大，传热量提高，提升了热管散热器的散热性能；由于蒸发腔中存储液态工质总量增大，保证同样散热性能的条件下，对热管制造过程中的液态工质量灌注绝对误差精度要求降低，使热管散热器制作的成品合格率提高，成本降低。因为蒸发腔内容积增大，克服了“干涸”现象，则回流管的最低点可设置高于吸热体的最低位置，这样设计，一方面热管散热器的有效散热面积增大；另一方面利用重力，冷凝的液态工质回流到蒸发腔更加顺畅，确保了蒸发腔中工质蒸发-冷凝-再蒸发的有效循环。[0033]作为实施例一的具体实现形式，如图6-8所示，后凸起部14的横截面为矩形、梯形、半圆形。如图9-11所示，蒸发腔20的横截面为矩形或椭圆形。蒸发管2与冷凝管3的连接可采用一对一方式，即一根蒸发管2连接一根冷凝管3 (如图12)，当冷凝管3数量多于蒸发管2数量时，可通过三通连接，一根蒸发管2连接两根冷凝管3 (如图13)，也可以通过四通连接，一根蒸发管2连接三根冷凝管3 (如图14)进行连接；吸热体包含前凸起部13、后凸起部14及中空的蒸发腔20、左安装侧支撑臂11和右安装侧支撑臂12做为型材，可一次挤出成型，如图19所示，再在中间的蒸发腔20的镂空部分两面焊接上封装板50即可完成。实施例二如图15所示，为强化换热及增加蒸发体机械强度，在蒸发腔内侧壁设置有多条槽道144和/或加强筋145。 实施例三如图16-18所示，以后凸起部14横截面为矩形的吸热体为例对其蒸发出口和回流口的具体位置进行说明，吸热体的蒸发出口 142设置在后凸起部14的顶壁146(如图16所示)或后壁141的上部(如图17、图18所示)；回流口 143设置在后凸起部侧壁147的下部(如图16、图17所示)或后壁141的下部(如图18所示)。由于受热管散热器实际使用过程的安装结构及安装可靠性的限制，单面凸起的吸热体，蒸发腔出口只能在安装基准面上，而改为双面凸起结构的吸热体后，蒸发腔出口可设置于新增的后凸起部分的顶壁，如图16所示，液态工质蒸发通路更顺畅，蒸发阻力减小，传热量增大。最后应说明的是以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。
权利要求1.一种用于半导体制冷的散热器，该装置包括吸热体、蒸发管、冷凝管、丝网和回流管， 吸热体具有两个安装侧支撑臂和一位于该两个安装侧支撑臂之间的前凸起部，该前凸起部内设有中空的前蒸发腔，前凸起部具有一用于贴合半导体制冷芯片的安装平面，该安装平面相对两安装侧支撑臂向前凸伸，所述安装侧支撑臂上均设有用于机械接合半导体芯片的安装通孔，其特征在于，该吸热体还具有一与所述前凸起部相对设置的后凸起部，所述后凸起部的后壁相对所述两安装侧支撑臂向后凸伸，后凸起部内设有中空的后蒸发腔，该后蒸发腔与前蒸发腔内部连通共同形成蒸发腔；所述后凸起部设有与蒸发管内部连通用于蒸发腔中液态工质蒸发的蒸发出口、与回流管内部连通用于冷凝液态工质回流至蒸发腔的回流 □。
2.根据权利要求1所述的用于半导体制冷的散热器，其特征在于，所述后凸起部的横截面为矩形、梯形、半圆形。
3.根据权利要求1或2所述的用于半导体制冷的散热器，其特征在于，所述蒸发腔的横截面为矩形或椭圆形。
4.根据权利要求3所述的用于半导体制冷的散热器，其特征在于，所述蒸发腔内侧壁设置有多条槽道或加强筋。
5.根据权利要求1、2或4所述的用于半导体制冷的散热器，其特征在于，所述吸热体的蒸发出口设置在后凸起部的顶壁或后壁的上部；所述回流口设置在后凸起部侧壁的下部或后壁的下部。
专利摘要本实用新型公开了一种用于半导体制冷的散热器，该散热器包括吸热体、蒸发管、冷凝管、丝网和回流管，吸热体具有两个安装侧支撑臂和一前凸起部，该前凸起部内设有前蒸发腔，前凸起部具有一相对两安装侧支撑臂向前凸伸的安装平面，该吸热体还具有一与前凸起部相对设置且后壁相对两安装侧支撑臂向后凸伸的后凸起部，后凸起部内设有与前蒸发腔内部连通共同形成蒸发腔的后蒸发腔，后凸起部设有与蒸发管内部连通用的蒸发出口、与回流管内部连通的回流口。本实用新型相对现有技术增加了蒸发腔的容积，缓解了因工质量少造成的“干涸”现象；内表面面积增大，传热量提高，提升了热管散热器的散热性能。
文档编号H01L23/427GK202839588SQ201220323889
公开日2013年3月27日 申请日期2012年7月5日 优先权日2012年7月5日
发明者叶国政 申请人:常州天诺电子科技有限公司