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三维传热结构及装置的制作方法

2022-03-01 20:42:51 来源:中国专利 TAG:


1.本技术涉及散热领域,尤其涉及一种三维传热结构及装置。


背景技术:

2.当前电子产品的性能日渐提升,满足了消费者日益增长的需求。而电子产品的性能受芯片的能力影响较大,通常情况下,芯片的计算速度越快,性能越强,但芯片的发热量也越大。如果不能有效地将芯片的热量散出,可能造成芯片超温,导致芯片降频工作甚至烧毁。
3.均温板(vapor chamber,vc)是目前解决芯片散热问题的一种常用结构,vc可以用于解决二维热扩散问题,其等效导热系数为纯铜的10倍以上,可以将集中在芯片上的热量传递到vc上,再通过vc上的翅片将热量传递至空气中,使得芯片的工作温度保持在给定的需求环境下。
4.三维均温板(3-dimensional vapor chamber,3dvc)是一种可以解决三维散热问题的均温板,其包括外壳板、外壳管、毛细结构以及工作液体,其结构及工作原理如图1所示,图1中,外壳板外部的箭头表示热量的扩散方向,腔体中的箭头表示蒸汽的流动方向,毛细结构中的箭头表示工作液体的回流方向。工作液体吸收热量后蒸发,蒸汽在外壳板和外壳管内冷却,形成三维散热,在3dvc结构中,蒸汽在外壳管内冷却成工作液体后,工作液体从外壳管流回外壳板内,但现有的3dvc结构中存在外壳板内的毛细结构与外壳管内的毛细结构连接质量较差,从而影响工作液体从外壳管内流回到外壳板内,导致散热性能较差,无法满足高功耗芯片的散热需求。


技术实现要素:

5.本技术实施例提供一种三维传热结构及装置,能够解决工质从热管内流回均温板内时,流动通道的横截面积较小的问题,从而提高高功耗芯片的散热性能。
6.为达到上述目的,本技术采用如下技术方案:
7.本技术的第一方面,提供一种三维传热结构,该三维传热结构包括均温板和热管,均温板包括第一腔体,热管包括第二腔体,第二腔体与第一腔体连通,热管与均温板之间密封连接。在第一腔体的内壁上设置有vc毛细结构,在第二腔体内设置有中空的热管毛细结构,将热管毛细结构的外壁贴合第二腔体的内壁设置,并将热管毛细结构的一端与vc毛细结构连接。热管毛细结构的中空部分设置有毛细连接结构,毛细连接结构至少包含与热管毛细结构内壁连接的第一面,以及与vc毛细结构连接的第二面。
8.基于该三维传热结构,通过将第一腔体与第二腔体连通,可以实现第一腔体和第二腔体内工质吸热蒸发后蒸汽的流通以及蒸汽凝结后工质的回流,热管与均温板之间的连接处采用密封连接,可以避免工质吸热后形成的蒸汽流出。vc毛细结构、热管毛细结构和毛细连接结构均可以吸收工质,通过在第二腔体的内壁上贴合设置热管毛细结构,热管毛细结构可以尽量多地吸收凝结在第二腔体内壁上的工质。通过在第一腔体内壁设置vc毛细结
构,vc毛细结构可以尽量多地吸收凝结在第一腔体内壁上的工质。通过设置毛细连接结构来连接热管毛细结构和vc毛细结构,并且毛细连接结构与热管毛细结构和vc毛细结构之间均采用面连接的方式,增大了接触面积,在热管毛细结构与vc毛细结构之间形成了大面积的毛细结构连接通道,降低毛细结构连接处的回液阻力,有利于在第二腔体内壁上凝结的工质回流到第一腔体的蒸发区域继续受热气化带走热量,从而提升该三维传热结构的散热性能。
9.可选的,毛细连接结构的第一面包括与热管毛细结构内壁对应设置的曲面,毛细连接结构的第二面包括与vc毛细结构适应连接的平面。
10.在此情况下,毛细连接结构的第一面包括与热管毛细结构内壁对应设置的曲面,可以实现毛细连接结构与热管毛细结构贴合更紧密,连接更充分,有利于工质从热管毛细结构回流到毛细连接结构;毛细连接机构的第二面包括与vc毛细结构适应连接的平面,平面的毛细结构便于加工,而且平面与平面之间的连接,贴合度较高,提高了毛细连接结构与vc毛细结构之间的连接度,有利于工质从毛细连接结构中回流到vc毛细结构,使得毛细连接结构成为更好的工质回流通道。
11.可选的,毛细连接结构与热管毛细结构内壁所连接的部分的高度小于或者等于第二腔体的高度。在此情况下,毛细连接结构与热管毛细结构内壁所连接的部分的高度越高,则毛细连接结构与热管毛细结构之间的接触面积越大,越有利于工质的回流,因此毛细连接结构与热管毛细结构内壁所连接的部分的高度最高可为第二腔体的高度。本实施例中,并不限定毛细连接结构与热管毛细结构内壁所连接的部分的具体高度,可以根据实际情况中两者的接触面积、毛细连接结构的重量或者成本等因素进行确定。
12.可选的,毛细连接结构的形状包括“l”型、“凸”型和柱状中的一种或多种。在此情况下,采用“l”型、“凸”型或柱状的毛细连接结构,其侧部和底部都可以设置成为较大的面,且这样形状的毛细连接结构,其侧部可以方便地与热管毛细结构的内壁相连接,与此同时,其底部可以方便地与vc毛细机构的顶部或底部连接,有利于提升毛细连接结构与热管毛细结构和vc毛细结构之间的接触面积,以形成大面积的毛细结构连接通道。
13.毛细连接结构的形状不影响本技术目的的实现,可以根据连接需要或者其他需求设置毛细连接结构的形状,本技术实施例对毛细连接结构的具体形状不做限定。
14.可选的,热管毛细结构的中空部分设置有一个或多个毛细连接结构。在此情况下,毛细连接结构是热管毛细结构与vc毛细结构之间供工质回流的一个毛细结构连接通道,设置一个或多个毛细连接结构,有利于降低工质在毛细结构连接处的回液阻力,提高工质的回液速度和回液量,从而实现散热性能的提升。本技术中的多个包括两个。
15.一种可能的设计方案中,vc毛细结构包括位于第一腔体顶部的vc上层毛细结构和位于第一腔体底部的vc下层毛细结构。位于第一腔体内的热管上设有供气体流通的气体通道口,气体通道口将第一腔体和第二腔体连通。热管毛细结构与vc下层毛细结构相连,毛细连接结构的第一面与热管毛细结构的内壁贴合连接,毛细连接结构的第二面与vc下层毛细结构相连。
16.在此情况下,通过设置气体通道口,将第一腔体与第二腔体连通,使第一腔体内的工质吸热蒸发后的蒸汽可以进入到第二腔体内进行散热。通过设置热管毛细结构与vc下层毛细结构相连,实现两者的直接连接,可以使工质直接从热管毛细结构中回流到vc下层毛
细结构中;通过将毛细连接结构的第一面与热管毛细结构的内壁连接,将毛细连接结构的第二面与vc下层毛细结构直接相连,使工质通过毛细连接结构从热管毛细结构内直接流回到距离蒸发区更近的vc下层毛细结构中,并且采用面连接的方式,增大了毛细结构之间的接触面积,增大了工质的回流通道,且毛细结构间大面积的连接降低了工质回流的阻力,有利于工质回流到蒸发区,从而实现散热性能的提高。
17.可选的,热管毛细结构的底部凸出热管的底部,毛细连接结构的底部凸出热管的底部。在此情况下,在热管毛细结构在与vc毛细结构连接时,以及毛细连接结构在与vc毛细结构连接时,由于热管的强度较大,将热管毛细结构的底部和毛细连接结构的底部均凸出热管底部一部分,热管毛细结构和毛细连接结构的强度相较于热管较小,更容易挤压,可以防止热管倾斜所导致的热管毛细结构与vc毛细结构连接不充分以及毛细连接结构与vc毛细结构连接不充分。
18.另一种可能的设计方案中,vc毛细结构包括位于第一腔体顶部的vc上层毛细结构。位于第一腔体内的热管上设有供气体流通的气体通道口,气体通道口将第一腔体和第二腔体连通。热管毛细结构与vc上层毛细结构相连,毛细连接结构的第一面与热管毛细结构的内壁贴合连接,毛细连接结构的第二面与vc上层毛细结构相连。
19.在此情况下,通过将热管毛细结构与vc上层毛细结构相连,将毛细连接结构的第一面与热管毛细结构的内壁贴合,毛细连接结构的第二面与vc上层毛细结构直接相连,实现了热管毛细结构与vc上层毛细结构之间接触面积的增大,提升了工质回流的效果,而工质可以通过vc上层毛细结构回到第一腔体内的蒸发区进行吸热,这样的设置也实现了对三维传热结构散热性能的提升。
20.可选地,毛细连接结构呈“l”型,毛细连接结构的竖直部与热管毛细结构的内壁贴合连接,毛细连接结构的水平部与vc上层毛细结构的底部相连。在此情况下,通过将毛细连接结构设置成“l”型,符合热管毛细结构的内壁与vc上层毛细结构之间所形成的空间结构,使得毛细连接结构的第一面与热管毛细结构的内壁更贴合,同时,使得毛细连接结构的第二面与vc上层毛细结构也更贴合,提升了上述毛细结构之间的连接度,有利于降低工质的回流阻力,从而实现对散热性能的提升。
21.又一种可能的设计方案中,vc毛细结构包括位于第一腔体顶部的vc上层毛细结构和位于第一腔体底部的vc下层毛细结构。热管毛细结构与vc上层毛细结构相连,毛细连接结构呈“凸”型,毛细连接结构的上侧部与热管毛细结构的内壁贴合连接,毛细连接结构的底部与vc下层毛细结构相连。毛细连接结构上设置有供气体流通的气体通道口,气体通道口将第一腔体和第二腔体连通。
22.在此情况下,通过设置“凸”型的毛细连接结构,“凸”型的毛细连接结构的底面积较大,可以增加毛细连接结构与vc下层毛细结构之间的接触面积,从而增大热管毛细结构与vc毛细结构之间的连接通道,提升工质的回流能力,提升散热能力。此外,“凸”型的毛细连接结构可以同时实现与vc上层毛细结构和vc下层毛细结构相连,同时增加毛细连接结构与vc上层毛细结构和vc下层毛细结构之间的接触面积,提升整个三维传热结构的散热能力。而通过在毛细连接结构上设置气体通道口,可以实现第一腔体与第二腔体之间的连通,实现工质蒸汽的流通。
23.再一种可能的设计方案中,vc毛细结构包括位于第一腔体顶部的vc上层毛细结构
和位于第一腔体底部的vc下层毛细结构。位于第一腔体内的热管上设置有供气体流通的气体通道口,气体通道口将第一腔体和第二腔体连通。热管毛细结构的中空部分设置有至少一第一毛细连接结构和至少一第二毛细连接结构。第一毛细连接结构的侧部与热管毛细结构的内壁贴合连接,第一毛细连接结构的底部与vc上层毛细结构相连。第二毛细连接结构的侧部与热管毛细结构的内壁贴合连接,第二毛细连接结构的底部与vc下层毛细结构相连。
24.在此情况下,通过在热管毛细结构的中空部分内设置至少两个毛细连接结构,两个毛细连接结构均与热管毛细结构的侧壁相贴合,其中一个毛细连接结构还与vc上层毛细结构相连接,另一个毛细连接结构还与vc下层毛细结构相连接,通过至少两个毛细连接结构,既增加了热管毛细结构与vc上层毛细结构之间的接触面积,又增加了热管毛细结构与vc下层毛细结构之间的接触面积,从而增加了热管毛细结构与vc毛细结构之间的连接通道,提高了工质的回流能力,实现散热性能的提升。
25.可选地,气体通道口为热管侧面上开设的孔,位于气体通道口处的热管毛细结构与气体通道口平齐,热管毛细结构与vc下层毛细结构相连。在此情况下,通过将气体通道口设置为热管侧面的孔,实现了热管毛细结构的底端是一个完整的圆,在将热管毛细结构与vc毛细结构相连时,使得热管毛细结构可以与vc毛细结构进行全周长连接,实现热管毛细结构与vc毛细结构在热管轴向上的接触面积最大化,有利于提升散热性能。
26.可选地,第一毛细连接结构包括“l”型的毛细连接结构,第二毛细连接结构包括柱状和/或凸台状的毛细连接结构。在此情况下,“l”型的毛细连接结构更贴合热管毛细结构内壁与vc上层毛细结构之间的空间结构,有利于提高与热管毛细结构内壁和vc上层毛细结构之间的连接紧密性;柱状和/或凸台状的毛细连接结构有利于提高与热管毛细结构内壁和vc下层毛细结构之间的连接紧密性。
27.可选地,第二毛细连接结构的底部凸出热管的底部。在此情况下,通过将第二毛细连接结构的底部凸出热管的底部,可以防止热管倾斜所引起的第二毛细连接结构与vc毛细结构连接不充分,有利于提升第二毛细连接结构与vc毛细结构之间的连接紧密性。
28.可选地,位于第一腔体内的热管上设置有一个或多个气体通道口。在此情况下,通过设置一个或多个气体通道口,有利于提升第一腔体与第二腔体之间的连通度,实现蒸汽在第一腔体和第二腔体内。
29.可选地,位于均温板外的热管的一部分为扁平状。在此情况下,采用扁平状的热管,可以降低热管的迎风面积,有利于降低热管的迎风阻力,提升通过热管之间的风量,从而提升散热性能。
30.本技术第二方面提供一种三维传热装置,包括翅片以及权利要求1至14中任意一项的三维传热结构,翅片设置于三维传热结构的热管之间。翅片是在进行热传递的换热装置表面增加的导热性较强的金属片,以增大换热装置的换热表面积,上述三维传热装置具有与前述实施例提供的三维传热结构相同的技术效果,在此不做赘述。
31.可选地,还包括工质,工质注入到三维传热结构中的vc毛细结构、热管毛细结构和毛细连接结构内。工质的注入量小于或等于vc毛细结构、热管毛细结构和毛细连接结构对工质的吸收量总和。在此情况下,将工质的注入量控制在不超过所有毛细结构的吸收量总和,可以实现处于蒸发区的vc毛细结构中保持有工质,但不会因为工质的量太多而影响工
质的蒸发,有利于工质的散热。
附图说明
32.图1为现有技术提供的一种3dvc的内部结构示意图;
33.图2为本技术实施例提供的一种三维散热结构的结构示意图;
34.图3为本技术实施例提供的一种三维散热结构中均温板的剖视图;
35.图4为本技术实施例提供的一种三维散热结构的连接示意图之一以及热管在a-a方向的剖视图;
36.图5为本技术实施例提供的一种三维散热结构的连接示意图之二以及热管在a1-a1方向的剖视图;
37.图6为本技术实施例提供的一种三维散热结构的连接示意图之三以及热管在a2-a2方向的剖视图;
38.图7为本技术实施例提供的一种三维散热结构的连接示意图之四以及热管在a3-a3方向的剖视图;
39.图8为本技术实施例提供的一种三维散热结构的连接示意图之五以及热管在a4-a4方向的剖视图;
40.图9为本技术实施例提供的一种三维散热结构的连接示意图之六以及热管在a5-a5方向的剖视图。
41.图中:1-均温板;11-vc盖板;12-vc底板;13-第一腔体;14-盖板接口;2-vc毛细结构;21-vc上层毛细结构;22-vc下层毛细结构;3-热管;31-气体通道口;32-第二腔体;4-热管毛细结构;5-毛细连接结构。
具体实施方式
42.下面将结合本技术实施例中的附图,对本技术实施例中的技术方案进行描述,显然,所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例,而不是全部的实施例。
43.本文中,术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。
44.此外,本文中,“上”、“下”等方位术语是相对于附图中的结构示意置放的方位来定义的,应当理解到,这些方向性术语是相对的概念,它们用于相对于的描述和澄清,其可以根据结构所放置的方位的变化而相应地发生变化。
45.另外,在本技术实施例中,“示例地”、“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本技术中被描述为“示例”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言,使用示例的一词旨在以具体方式呈现概念。
46.参考图2和图4,图2是本技术实施例提供的一种三维散热结构的结构示意图,图4为本技术实施例提供的一种三维散热结构的连接示意图之一以及热管3在a-a方向的剖视图。如图2、图4所示,该三维传热结构包括均温板1和热管3,均温板1包括第一腔体13,热管3包括第二腔体32,第二腔体32与第一腔体13连通,形成一个三维空腔,热管3与均温板1之间
密封连接。在第一腔体13的内壁上设置有vc毛细结构2,在第二腔体32内设置有中空的热管毛细结构4,将热管毛细结构4的外壁贴合第二腔体32的内壁设置,并将热管毛细结构4的一端与vc毛细结构2连接。热管毛细结构4的中空部分设置有毛细连接结构5,毛细连接结构5至少包含与热管毛细结构4内壁连接的第一面,以及与vc毛细结构2连接的第二面。如图4中所示,热管毛细结构4、毛细连接结构5和vc毛细结构2在三维空腔内形成一个整体的三维毛细结构。
47.该三维散热结构的工作原理为:将三维腔体抽真空后注入工质,工质会因为三维毛细结构的毛细作用力被吸附到三维毛细结构中。将均温板1的底部与芯片接触,均温板1与芯片接触的地方称为蒸发区,芯片在工作时将产生热量,热量被导入到均温板1上,位于蒸发区的工质会因为均温板1的导热以及均温板1内毛细结构的导热而受热蒸发,蒸发后的气相工质将会充满整个三维空腔。由于热管3外一般会设置用于降温的翅片,因此热管3的温度较低,当气相工质接触到热管3较冷的区域时,会在热管3壁上凝结成液相工质,同时释放热量以实现散热。凝结在热管3内壁上的液相工质会因为热管3中空腔内的毛细结构所产生的毛细作用力被吸回到三维毛细结构中,然后通过三维毛细结构回到蒸发区内继续受热气化带走热量,实现对芯片的不断散热。通过设置不同高度的热管3,芯片产生的热量可以通过该三维散热结构传递至热管3对应高度的翅片,然后被空气带走,实现芯片的正常工作。本技术实施例中的工质为一种高汽化潜热的液体,如水、甲醇、丙酮等单质或其混合物。
48.基于该三维传热结构,通过将第一腔体13与第二腔体32连通,可以实现第一腔体13和第二腔体32内工质吸热蒸发后蒸汽的流通以及蒸汽凝结后工质的回流,热管3与均温板1之间的连接处采用密封连接,可以避免工质吸热后形成的蒸汽流出。vc毛细结构2、热管毛细结构4和毛细连接结构5均可以吸收工质,通过在第二腔体32的内壁上贴合设置热管毛细结构4,热管毛细结构4可以尽量多地吸收凝结在第二腔体32内壁上的工质。通过在第一腔体13内壁设置vc毛细结构2,vc毛细结构2可以尽量多地吸收凝结在第一腔体13内壁上的工质。通过设置毛细连接结构5来连接热管毛细结构4和vc毛细结构2,并且毛细连接结构5与热管毛细结构4和vc毛细结构2之间均采用面连接的方式,增大了接触面积,在热管毛细结构4与vc毛细结构2之间形成了大面积的毛细结构连接通道,降低毛细结构连接处的回液阻力,有利于在第二腔体32内壁上凝结的工质回流到第一腔体13的蒸发区域继续受热气化带走热量,从而提升该三维传热结构的散热性能。
49.在本技术一实施例中,均温板1可以是一个二维散热结构,为具有真空腔的板状结构或者盒状结构。参考图2和图3,图2为本技术实施例提供的一种三维散热结构的结构示意图,图3为本技术实施例提供的一种三维散热结构中均温板1的剖视图。如图2、图3所示,均温板1包括vc盖板11和vc底板12,vc盖板11和vc底板12之间密封连接形成真空腔。热管3可以垂直于均温板1设置,在vc盖板11上设置有用于连接热管3的盖板接口14,热管3通过盖板接口14与均温板1连接,热管3与盖板接口14之间密封连接。热管3内部为中空的第二腔体32,与均温板1内的第一腔体13连通形成一个三维空腔。vc毛细结构2包括vc上层毛细结构21和vc下层毛细结构22,vc上层毛细结构21贴合vc盖板11的底部设置,vc下层毛细结构22贴合vc底板12的顶部设置。
50.将均温板1设置成包括vc盖板11和vc底板12组成的盒状结构,有利于生产加工,vc盖板11和/或vc底板12可以是具有一定弧度的弧形板,两者的边缘部分直接密封连接形成
具有真空腔的盒状结构。vc盖板11和vc底板12也可以是两块平板,两者四周通过侧板密封连接,形成具有真空腔的盒状结构。在vc盖板11上设置盖板接口14便于将热管3与均温板1连接,本技术实施例中的密封连接可以是采用焊接的方式进行连接。将vc上层毛细结构21贴合vc盖板11底部设置,使得vc上层毛细结构21可以实现更好地吸收凝结在vc盖板11上的液相工质,将vc下层毛细结构22贴合vc底板12顶部设置,使得vc下层毛细结构22可以更好地吸收凝结在vc底板12上的液相工质。
51.在本技术一实施例中,毛细连接结构5的第一面包括与热管毛细结构4内壁对应设置的曲面,毛细连接结构5的第二面包括与vc毛细结构2适应连接的平面。
52.由于热管3一般呈圆环形,因此,热管3的内壁为环形的弧面,毛细连接结构5的第一面包括与热管毛细结构4内壁对应设置的曲面,即毛细结构与热管3内壁接触的面设置为与热管3的内壁直径相同的环形的弧面,这样可以实现毛细连接结构5与热管毛细结构4贴合更紧密,连接更充分,有利于工质从热管毛细结构4回流到毛细连接结构5;毛细连接机构的第二面包括与vc毛细结构2适应连接的平面,平面的毛细结构便于加工,而且平面与平面之间的连接,贴合度较高,提高了毛细连接结构5与vc毛细结构2之间的连接度,有利于工质从毛细连接结构5中回流到vc毛细结构2,使得毛细连接结构5成为更好的工质回流通道。
53.需要说明的是,本实施例并不具体限定第一面和第二面的具体形状,第一面与热管3内壁相贴合且第二面与vc毛细结构2上与第二面相连的连接面相贴合即可,具体可根据热管3内壁的形状以及vc毛细结构2的形状进行适应性设置。如热管3为方形管,则第一面可以为平面,或者为两个垂直的平面所组成的面。如vc毛细结构2与毛细连接结构5连接的面为曲面,则第二面也对应地设置为曲面。
54.在本技术一实施例中,毛细连接结构5与热管毛细结构4内壁所连接的部分的高度小于或者等于第二腔体32的高度。在此情况下,毛细连接结构5与热管毛细结构4内壁所连接的部分的高度越高,则毛细连接结构5与热管毛细结构4之间的接触面积越大,越有利于工质的回流,因此毛细连接结构5与热管毛细结构4内壁所连接的部分的高度最高可为第二腔体32的高度。本实施例中,并不限定毛细连接结构5与热管毛细结构4内壁所连接的部分的具体高度,可以根据实际情况中两者的接触面积、毛细连接结构5的重量或者成本等因素进行确定。
55.在本技术一实施例中,毛细连接结构5的形状包括“l”型、“凸”型和柱状中的一种或多种。“l”型的毛细结构的形状可以如图5、图9中所示,凸”型的毛细结构的形状可以如图7、图8中所示,柱状的毛细结构的形状可以如图4、图6或图9中所示。采用“l”型、“凸”型或柱状的毛细连接结构5,其侧部和底部都可以设置成为较大的面,且这样形状的毛细连接结构5,其侧部可以方便地与热管毛细结构4的内壁相连接,与此同时,其底部可以方便地与vc毛细机构的顶部或底部连接,有利于提升毛细连接结构5与热管毛细结构4和vc毛细结构2之间的接触面积,以形成大面积的毛细结构连接通道。
56.毛细连接结构5的形状不影响本技术目的的实现,可以根据连接需要或者其他需求设置毛细连接结构5的形状,本技术实施例对毛细连接结构5的具体形状不做限定。
57.在本技术一实施例中,热管毛细结构4的中空部分设置有一个或多个毛细连接结构5。毛细连接结构5是热管毛细结构4与vc毛细结构2之间供工质回流的一个毛细结构连接通道,设置一个毛细结构,使得热管毛细结构4与vc毛细结构2之间的接触面积可以满足工
质回流的要求即可,这样有利于降低工质在毛细结构连接处的回液阻力,提高工质的回液速度和回液量,从而实现散热性能的提升。而设置多个毛细结构,可以更好地提升热管毛细结构4与vc毛细结构2之间的接触面积,从而更好地实现工质的回流,其目的也是实现更好的散热性能。在设置多个毛细结构时,需要留出一定的通道,以实现第一腔体13与第二腔体32之间的连通,实现气相工质的正常流动。
58.在本技术一实施例中,参考图4,图4为本技术实施例提供的一种三维散热结构的连接示意图之一以及热管3在a-a方向的剖视图,图中的箭头表示气相工质的流动方向。如图4所示,vc毛细结构2包括位于第一腔体13顶部的vc上层毛细结构21和位于第一腔体13底部的vc下层毛细结构22。vc上层毛细结构21和vc下层毛细结构22可以一体成型;也可以是单独的两个毛细结构,再连接在一起构成vc毛细结构2。位于第一腔体13内的热管3上设有供气体流通的气体通道口31,气体通道口31将第一腔体13和第二腔体32连通。本实施例中的气体通道口31可以是在热管3侧壁上开设的一个气体通孔,也可以是将热管3的侧壁底部去掉一部分所形成的缺口。本实施例并不限定气体通道口31的具体形式,气体通道口31只要实现将第一腔体13与第二腔体32连通即可,因此,气体通道口31包括了在热管3上的开口以及在热管毛细结构4上的开口。热管毛细结构4与vc下层毛细结构22相连,实现了热管毛细结构4与vc毛细结构2的直接接触,实现液相工质之间的流动。毛细连接结构5的第一面与热管毛细结构4的内壁贴合连接,毛细连接结构5的第二面与vc下层毛细结构22相连。在本实施例中,如图3所示,毛细连接结构5的第一面是指的毛细结构的左侧面,该左侧面为圆弧形的曲面,毛细结构的第二面是指的毛细结构的底面,该底面为一平面。毛细结构的左侧面与热管3内壁贴合连接,底面与vc下层毛细结构22贴合连接,间接地增大了热管毛细结构4与vc下层毛细结构22之间的接触面积。
59.本实施例中,通过设置孔状的气体通道口31,将第一腔体13与第二腔体32连通,使第一腔体13内的工质吸热蒸发后的蒸汽可以进入到第二腔体32内进行散热。通过设置热管毛细结构4与vc下层毛细结构22相连,实现两者的直接连接,可以使工质直接从热管毛细结构4中回流到vc下层毛细结构22中;通过将毛细连接结构5的第一面与热管毛细结构4的内壁连接,将毛细连接结构5的第二面与vc下层毛细结构22直接相连,使工质通过毛细连接结构5从热管毛细结构4内直接流回到距离蒸发区更近的vc下层毛细结构22中,并且采用面连接的方式,增大了毛细结构之间的接触面积,增大了工质的回流通道,且毛细结构间大面积的连接降低了工质回流的阻力,有利于工质回流到蒸发区,从而实现散热性能的提高。
60.在上述任一实施例的基础上,热管毛细结构4的底部凸出热管3的底部,毛细连接结构5的底部凸出热管3的底部。在热管毛细结构4在与vc毛细结构2连接时,以及毛细连接结构5在与vc毛细结构2连接时,由于热管3的强度较大,若热管3在设置时呈一定角度的倾斜,则会导致热管毛细结构4以及毛细连接结构5无法充分与vc毛细结构2相连,导致接触面积减少。若将热管毛细结构4的底部和毛细连接结构5的底部均凸出热管3底部一部分,热管毛细结构4和毛细连接结构5的强度相较于热管3较小,更容易挤压,可以防止热管3倾斜所导致的热管毛细结构4与vc毛细结构2连接不充分以及毛细连接结构5与vc毛细结构2连接不充分,从而提高热管毛细结构4以及毛细连接结构5与vc毛细结构2之间的接触面积,提高工质的回流能力,进而提高散热能力。
61.在本技术一实施例中,参考图6,图6是本技术实施例提供的一种三维散热结构的
连接示意图之三以及热管3在a2-a2方向的剖视图。如图6所示,vc毛细结构2包括位于第一腔体13顶部的vc上层毛细结构21,vc上层毛细结构21即位于第一腔体13上壁的vc毛细结构2。位于第一腔体13内的热管3上设有供气体流通的气体通道口31,气体通道口31将第一腔体13和第二腔体32连通。气体通道口31可以是在热管3侧壁上的一气体通孔,也可以是热管3侧壁底部去掉一部分所形成的缺口,还可以是热管3内第二腔体32的底部开口,本实施例中的气体通道口31即为第二腔体32的底部开口。热管毛细结构4与vc上层毛细结构21相连,也实现了热管毛细结构4与vc毛细结构2间的直接连接,使液相工质可以直接从热管毛细结构4中直接流回到vc毛细结构2中。毛细连接结构5的第一面与热管毛细结构4的内壁贴合连接,毛细连接结构5的第二面与vc上层毛细结构21相连,此时vc上层毛细结构21超出热管3一部分,毛细连接结构5直接连接在vc毛细结构2的顶面上。在本实施例中,毛细连接结构5具体的结构如图6中所示的柱状,第一面为毛细连接结构5的左侧面,该左侧面为圆弧形的曲面;第二面为毛细连接结构5的底面,该底面为平面。
62.在此情况下,通过将热管毛细结构4与vc上层毛细结构21相连,将毛细连接结构5的第一面与热管毛细结构4的内壁贴合,毛细连接结构5的第二面与vc上层毛细结构21直接相连,实现了热管毛细结构4与vc上层毛细结构21之间接触面积的增大,提升了工质回流的效果,而工质可以通过vc上层毛细结构21回到第一腔体13内的蒸发区进行吸热,这样的设置也实现了对三维传热结构散热性能的提升。
63.在上述实施例的基础上,参考图5,图5是本技术实施例提供的一种三维散热结构的连接示意图之二以及热管3在a1-a1方向的剖视图。如图5所示,毛细连接结构5呈“l”型,毛细连接结构5的竖直部的左侧面与热管毛细结构4的内壁贴合连接,毛细连接结构5的水平部的顶面与vc上层毛细结构21的底部相连,此时位于热管3连接处的vc上层毛细结构21与热管3内壁平齐。在本实施例中,第一面为毛细结构竖直部的左侧面,该左侧面为圆弧形的曲面;第二面为毛细结构水平部的顶面,该顶面为平面。
64.在此情况下,通过将毛细连接结构5设置成“l”型,符合热管毛细结构4的内壁与vc上层毛细结构21之间所形成的空间结构,使得毛细连接结构5的第一面与热管毛细结构4的内壁更贴合,同时,使得毛细连接结构5的第二面与vc上层毛细结构21也更贴合,提升了上述毛细结构之间的连接度,有利于降低工质的回流阻力,从而实现对散热性能的提升。
65.在本技术一实施例中,参考图7、图8,图7是本技术实施例提供的一种三维散热结构的连接示意图之四以及热管3在a3-a3方向的剖视图,图8是本技术实施例提供的一种三维散热结构的连接示意图之五以及热管3在a4-a4方向的剖视图。如图7、图8所示,vc毛细结构2包括位于第一腔体13顶部的vc上层毛细结构21和位于第一腔体13底部的vc下层毛细结构22。热管毛细结构4与vc上层毛细结构21相连,此时位于热管3连接处的vc上层毛细结构21与热管3内壁平齐,毛细连接结构5呈“凸”型,毛细连接结构5的上侧部与热管毛细结构4的内壁贴合连接,毛细连接结构5的底部与vc下层毛细结构22相连。本实施例中的上侧部指的是“凸”型毛细连接结构5上部的侧面,也是毛细连接结构5的第一面,此时,第一面为直径与毛细连接结构5内壁直径相同的一个柱体的侧面,该柱体的高为热管毛细结构4与毛细连接结构5重合部分的高度。第二面为“凸”型毛细连接结构5的底面,该底面为一平面,该底面可以为一圆形,也可以为方形,还可以是其它形状。毛细连接结构5上设置有供气体流通的气体通道口31,气体通道口31将第一腔体13和第二腔体32连通。本实施例中的气体通道口
31为毛细连接结构5中的一条通道或者多条通道,通道的形状可以为倒“t”型或者“l”型。
66.在此情况下,通过设置“凸”型的毛细连接结构5,“凸”型的毛细连接结构5的底面积较大,可以增加毛细连接结构5与vc下层毛细结构22之间的接触面积,从而增大热管毛细结构4与vc毛细结构2之间的连接通道,提升工质的回流能力,提升散热能力,如图8所示,此时只有“凸”型毛细结构的底面与vc毛细结构2相连。此外,“凸”型的毛细连接结构5可以同时实现与vc上层毛细结构21和vc下层毛细结构22相连,如图7所示,“凸”型毛细连接结构5下部的顶面和底面同时与vc毛细结构2相连,同时增加毛细连接结构5与vc上层毛细结构21和vc下层毛细结构22之间的接触面积,提升整个三维传热结构的散热能力。而通过在毛细连接结构5上设置气体通道口31,可以实现第一腔体13与第二腔体32之间的连通,实现工质蒸汽的流通。
67.在本技术一实施例中,参考图9,图9是本技术实施例提供的一种三维散热结构的连接示意图之六以及热管3在a5-a5方向的剖视图。如图9所示,vc毛细结构2包括位于第一腔体13顶部的vc上层毛细结构21和位于第一腔体13底部的vc下层毛细结构22。位于第一腔体13内的热管3上设置有供气体流通的气体通道口31,气体通道口31将第一腔体13和第二腔体32连通,本实施例中气体通道口31为热管3的侧壁底部去掉一部分所形成的缺口。热管毛细结构4的中空部分设置有至少一第一毛细连接结构5和至少一第二毛细连接结构5。第一毛细连接结构5的侧部与热管毛细结构4的内壁贴合连接,第一毛细连接结构5的底部与vc上层毛细结构21相连。第一毛细连接结构5可以是图5中所示的“l”型毛细连接结构5,也可以是图6中所示的柱状毛细连接结构5。第二毛细连接结构5的侧部与热管毛细结构4的内壁贴合连接,第二毛细连接结构5的底部与vc下层毛细结构22相连,第二毛细连接结构5可以是图4中所示的柱状毛细结构,也可以为“l”型毛细连接结构5,还可以是其它形状的毛细连接结构5。
68.在此情况下,通过在热管毛细结构4的中空部分内设置至少两个毛细连接结构5,两个毛细连接结构5均与热管毛细结构4的侧壁相贴合,其中一个毛细连接结构5还与vc上层毛细结构21相连接,另一个毛细连接结构5还与vc下层毛细结构22相连接,通过至少两个毛细连接结构5,既增加了热管毛细结构4与vc上层毛细结构21之间的接触面积,又增加了热管毛细结构4与vc下层毛细结构22之间的接触面积,从而增加了热管毛细结构4与vc毛细结构2之间的连接通道,提高了工质的回流能力,实现散热性能的提升。
69.在本技术一实施例中,气体通道口31为热管3侧面上开设的孔,位于气体通道口31处的热管毛细结构4与气体通道口31平齐,热管毛细结构4与vc下层毛细结构22相连。在此情况下,通过将气体通道口31设置为热管3侧面的孔,实现了热管毛细结构4的底端是一个完整的圆,在将热管毛细结构4与vc毛细结构2相连时,使得热管毛细结构4可以与vc毛细结构2进行全周长连接,实现热管毛细结构4与vc毛细结构2在热管3轴向上的接触面积最大化,有利于提升散热性能。
70.在本技术一实施例中,第一毛细连接结构5可以为“l”型的毛细连接结构5,第二毛细连接结构5可以为柱状和/或凸台状的毛细连接结构5。在此情况下,“l”型的毛细连接结构5更贴合热管毛细结构4内壁与vc上层毛细结构21之间的空间结构,有利于提高与热管毛细结构4内壁和vc上层毛细结构21之间的连接紧密性;柱状和/或凸台状的毛细连接结构5有利于提高与热管毛细结构4内壁和vc下层毛细结构22之间的连接紧密性。第一毛细连接
结构5和第二毛细连接结构5的形状不影响本技术目的的实现,可以根据加工需要、连接需要或者其他需求设置第一毛细连接结构5和第二毛细连接结构5的形状,本技术实施例不做限定。
71.在上述实施例的基础上,第二毛细连接结构5的底部凸出热管3的底部。在此情况下,通过将第二毛细连接结构5的底部凸出热管3的底部,可以防止热管3倾斜所引起的第二毛细连接结构5与vc毛细结构2连接不充分,有利于提升第二毛细连接结构5与vc毛细结构2之间的连接紧密性。
72.在本技术一实施例中,位于第一腔体13内的热管3上设置有一个或多个气体通道口31。在此情况下,通过设置一个或多个气体通道口31,有利于提升第一腔体13与第二腔体32之间的连通度,实现蒸汽在第一腔体13和第二腔体32内。本实施例中,热管3内第二腔体32的底部开口也在位于第一腔体13内的热管3上设置有一个或多个气体通道口31包含的范围之内。
73.在本技术一实施例中,位于均温板1外的热管3的一部分为扁平状。位于均温板1内的热管3为圆环状,圆环状的热管3和扁平状的热管3之间通过过渡段连接。
74.在此情况下,采用扁平状的热管3,可以降低热管3的迎风面积,有利于降低热管3的迎风阻力,提升通过热管3之间的风量,从而提升散热性能。
75.基于同一发明构思,本技术一实施例提供一种三维传热装置,包括翅片以及上述任一实施例所提供的三维传热结构,翅片设置于三维传热结构的热管3之间。翅片是在进行热传递的换热装置表面增加的导热性较强的金属片,以增大换热装置的换热表面积,上述三维传热装置具有与前述实施例提供的三维传热结构相同的技术效果,在此不做赘述。
76.在本技术一实施例中,三维传热装置还包括工质,工质注入到三维传热结构中的vc毛细结构2、热管毛细结构4和毛细连接结构5内。工质的注入量小于或等于vc毛细结构2、热管毛细结构4和毛细连接结构5对工质的吸收量总和。
77.在此情况下,将工质的注入量控制在不超过所有毛细结构的吸收量总和,可以实现处于蒸发区的vc毛细结构2中保持有工质,但不会因为工质的量太多而影响工质的蒸发,有利于工质的散热。
78.应理解,本文中术语“和/或”,仅仅是一种描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,a和/或b,可以表示:单独存在a,同时存在a和b,单独存在b这三种情况,其中a,b可以是单数或者复数。另外,本文中字符“/”,一般表示前后关联对象是一种“或”的关系,但也可能表示的是一种“和/或”的关系,具体可参考前后文进行理解。
79.以上所述,仅为本技术的具体实施方式,但本技术的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此,本技术的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
80.本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
81.尽管已描述了本技术实施例的优选实施例,但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念,则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以,所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本技术实施例范围的所有变更和修改。
82.最后,还需要说明的是,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他
性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个
……”
限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
83.以上对本技术所提供的一种三维传热结构及装置,进行了详细介绍,本文中应用了具体个例对本技术的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本技术的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本技术的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本技术的限制。
再多了解一些

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