散热翅片和热虹吸散热器的制作方法

1.本发明涉及散热的技术领域，尤其涉及一种散热翅片和热虹吸散热器。


背景技术：

2.近十年来，随着通信设备、超级计算、数据挖掘、电子商务，人工智能等领域的飞速发展，总散热量需求量急剧增加。设备小型化进一步增加了功率密度，同时也加剧了对高效冷却方案的需求。
3.相关技术中的热虹吸散热器通过相变工质吸热蒸发成气体来对电子设备进行散热，但现有的热虹吸散热器的翅片与基板直接相连，热量一方面可以通过内部工作的相变和流动，从基板传递到翅片；另一方面，也会通过翅片的固体部分，将基板的热量通过热传导的方式传递到翅片上。固体翅片的热量会影响内部工质的温度分布，从而可能导致内部工质循环受阻，无法实现对热源进行快速散热。


技术实现要素：

4.基于此，有必要针对上述问题提出一种散热效果更佳的散热翅片和热虹吸散热器。
5.根据本发明的第一方面，提供一种散热翅片，所述散热翅片包括所述散热翅片包括板体以及固体翅片，所述板体具有第一端和第二端，所述第二端位于所述第一端一侧，所述板体内形成有冷凝腔和回流通道，所述冷凝腔靠近所述第一端设置且具有流体入口，所述回流通道的一端与所述冷凝腔连通，另一端向远离所述第一端的方向延伸且具有流体出口，所述流体出口位于所述第二端上，所述冷凝腔、回流通道以及所述第二端围合形成一固体散热区域，所述固体翅片设于所述固体散热区域内，且所述固体翅片靠近所述回流通道的一侧与所述板体不相连。
6.作为本发明的一个实施例，所述板体在所述固体散热区域内贯穿开设有至少一个隔热孔，所述固体翅片至少与所述隔热孔靠近所述第二端一侧的孔壁相连接。
7.作为本发明的一个实施例，所述固体翅片的一侧与所述隔热孔靠近所述第二端的孔壁连接，相对的另一侧向靠近所述回流通道的方向延伸且凸出所述板体表面。
8.作为本发明的一个实施例，所述固体翅片由所述固体散热区域内的部分所述板体与所述板体本体分离形成。
9.作为本发明的一个实施例，所述固体翅片有多个，多个所述固体翅片在所述固体散热区域内间隔设置。
10.作为本发明的一个实施例，所述回流通道自与所述冷凝腔连通的一端呈抛物线状延伸至所述流体出口。
11.作为本发明的一个实施例，所述板体还具有与所述第一端相对的第三端，自所述第三端朝向所述第一端的方向为第一方向，所述回流通道具有多条，多条回流通道对应具有多个流体出口，多个流体出口沿所述第一方向依次间隔设置于所述第二端。
12.作为本发明的一个实施例，所述散热翅片还包括设于所述冷凝腔内的若干组彼此间隔的第一支撑组件，所述第一支撑组件包括若干个彼此间隔设置的第一支撑件，所述第一支撑件自所述冷凝腔一内侧壁延伸至相对的另一内侧壁上。
13.根据本发明的第二方面，提供一种热虹吸散热器，所述热虹吸散热器包括具有收容腔的基板和如上任一实施例中所述的散热翅片，所述基板具有相对的第一表面和第二表面，所述第一表面上设置有若干用于安装热源的区域，所述板体的第二端固定于所述第二表面，所述流体入口和所述流体出口均与所述收容腔连通。
14.作为本发明的一个实施例，所述基板包括主板和盖合所述主板的盖板，所述主板上朝向所述盖板的一侧表面内凹形成有凹槽或所述盖板朝向所述主板的一侧表面内凹以形成凹槽，所述盖板盖合所述主板上的凹槽或所述主板盖合所述盖板的凹槽以形成所述收容腔。
15.作为本发明的一个实施例，所述收容腔内形成有若干组彼此间隔设置的第二支撑组件，所述第二支撑组件包括若干个彼此间隔设置的第二支撑件。
16.作为本发明的一个实施例，所述第二支撑组件与所述主板一体成型；或，所述第二支撑组件与所述盖板一体成型；又或，部分所述第二支撑组件与所述主板一体成型，部分所述第二支撑组件与所述盖板一体成型。
17.作为本发明的一个实施例，所述基板形成有连通所述流体入口与所述收容腔的第一连通孔，以及连通所述流体出口与所述收容腔的第二连通孔，所述第一连通孔和所述第二连通孔均形成于两组相邻所述第二支撑组件之间的所述基板板面上。
18.作为本发明的一个实施例，所述散热翅片具有多个，多个所述板体平行且间隔设置且与所述基板垂直设置，多个所述固体翅片平行且间隔设置且与所述基板垂直设置；或
19.多个所述板体间隔设置且与所述基板呈锐角或钝角连接，相邻两所述板体之中，至少一个所述板体朝向另一个所述板体的表面为曲面。
20.采用本发明实施例，具有如下有益效果：
21.通过将热源安装在基板上，并基于热传导将热量传递到收容腔中的相变工质中，因此，液态相变工质吸热蒸发成气态相变工质，并通过流体入口扩散至冷凝腔中，气态相变工质在冷凝腔中换热冷凝成液态相变工质；且液态相变工质基于重力作用会流动到回流通道中再回流到收容腔中，该过程中，在回流通道中相变工质进一步与外界换热以降低温度，回流通道中的相变工质相对收容腔中相变工质温度较低、密度较大，相对的，收容腔中的相变工质相对回流通道中的相变工质温度较高、密度较小；因此，回流通道中的相变工质流动到收容腔并驱动收容腔内的相变工质向上运动，形成自然对流以强化对热源的冷却效果。另外，将固体翅片也固定于基板上，通过固体翅片可直接将基板上的热量导出一部分，而且固体翅片设于固体散热区域内，且固体翅片靠近回流通道的一侧与板体不相连，减小了固体导热对内部工质的回流影响，使该散热翅片的结构合理化，本实施例中的热虹吸散热器通过板体与收容腔内的工质的相变换热以及固体翅片的直接导热两种方式的共同作用，大大提高了热虹散热器散热的效果。
附图说明
22.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现
有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.其中：
24.图1示出了根据本发明所提供的一种热虹吸散热器的整体结构示意图；图2为图1中的分解示意图；
25.图3为图2中a处的局部放大示意图；
26.主要元件符号说明：
27.10、热源；100、基板；101、收容腔；102、第一连通孔；103、第二连通孔；104、注液孔；110、主板；112、凹槽；120、盖板；130、第二支撑组件；131、第二支撑件；200、散热翅片；201、固体散热区域；210、板体；2101、第一端；2102、第二端；2103、第三端；211、冷凝腔；212、回流通道；2121、流体出口；2122、连通口；213、隔热孔；220、固体翅片；230、第一支撑组件；231、第一支撑件。
具体实施方式
28.为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以通过其他多种不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
29.需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
30.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
31.参见图1-图3，在本发明实施例中，提供了一种热虹吸散热器，热虹吸散热器可以对电力电子器件的中央处理器、芯片等热源10进行散热，保证电力电子器件在额定温度范围内稳定工作。本实施例中的热虹吸散热器包括具有收容腔101的基板100和固定于基板100上并与收容腔101连通的散热翅片200，收容腔101内收容有相变工质，液态相变工质经热源10吸热蒸发形成气态相变工质并流动到散热翅片200内，气态相变工质在散热翅片200内冷凝形成液态相变工质并回流至收容腔101，从而完成散热循环。具体地，散热翅片200内的工质温度低，工质的密度大，而与散热翅片200连接的收容腔101内的工质的温度比较高，工质的密度比较低，进而使得散热翅片200与基板100内的工质的密度存在密度差，进而使得收容腔101内的工质能够流向散热翅片200，从而使得热源10能够安装在本实施例中的热虹吸散热器的任意位置，无论是安装在基板100的上方，还是基板100的下方，都能够起到很好的散热效果，保证散热翅片200与环境的热交换效率。
32.需要说明的是，为了防止热源10对散热翅片200的散热产生影响，优选为将热源10
和散热翅片200分别安装在基板100相对的两侧上。
33.具体地，为了提高热虹吸散热器的散热效率以快速对热源10进行散热，本发明实施例还提供了一种散热翅片200，该实施例中，散热翅片200包括板体210以及固体翅片220，板体210具有第一端2101和第二端2102，第二端2102位于第一端2101一侧，第二端2102位于第一端2101一侧，具体的，第二端2102可以与第一端2101相邻设置，两者直接相连，当然，第二端2102与第一端2101之间也可以通过其它端面间接相连，只要保证第二端2102位于第一端2101的一侧，例如图1所示第二端2102位于第一端2101的左侧；板体210内形成有冷凝腔211和回流通道212，冷凝腔211靠近第一端2101设置且具有流体入口，回流通道212的一端与冷凝腔211连通，另一端向远离第一端2101的方向延伸且具有流体出口2121，流体出口2121位于第二端2102上，冷凝腔211、回流通道212以及第二端2102围合形成一固体散热区域201，固体翅片220设于固体散热区域201内，且固体翅片220靠近回流通道212的一侧与板体210不相连。其中，流体入口和流体出口2121均与收容腔101连通，以使收容腔101与散热翅片200形成一个循环流通的回路。
34.本实施例中，将热源10安装在基板100上，并基于热传导将热量传递到收容腔101中的相变工质中，因此，液态相变工质吸热蒸发成气态相变工质，并通过流体入口扩散至冷凝腔211中，气态相变工质在冷凝腔211中换热冷凝成液态相变工质；且液态相变工质基于重力作用会流动到回流通道212中再回流到收容腔101中，该过程中，在回流通道212中相变工质进一步与外界换热以降低温度，回流通道212中的相变工质相对收容腔101中相变工质温度较低、密度较大，相对的，收容腔101中的相变工质相对回流通道212中的相变工质温度较高、密度较小；因此，回流通道212中的相变工质流动到收容腔101并驱动收容腔101内的相变工质向上运动，形成自然对流以强化对热源10的冷却效果。另外，将固体翅片220也固定于基板100上，通过固体翅片220可直接将基板100上的热量导出一部分，而且固体翅片220设于固体散热区域201内，且固体翅片220靠近回流通道212的一侧与板体210不相连，减小了固体导热对内部工质的回流影响，使该散热翅片200的结构合理化，本实施例中的热虹吸散热器通过板体210与收容腔101内的工质的相变换热以及固体翅片220的直接导热两种方式的共同作用，大大提高了热虹散热器散热的效果。
35.需要说明的是，固体翅片220的安装方式没有过多的限制。另外，固体翅片220的具体形状也不做限定。
36.还需要说明的是，对不同高度位置、不同水平位置的热源10，不需要在基板100进行高度划分，即可以使用同一收容腔101对不同水平位置、不同高度位置的热源10进行冷却，提高了热虹吸散热器的通用性，可以适应多种结构不同的热源10。优选为收容腔101中的相变工质需保证能覆盖高度位置最大的热源10，进而能够使得每个位置处的热源10均能够更接近工质，进而得到很好的散热效果。
37.为了避免基板100上的热量更多的直接传导至回流通道212内的工质，影响自回流通道212内流至收容腔101内的工质的温度，而造成工质散热效果降低，在一实施例中，板体210在固体散热区域201内贯穿开设有至少一个隔热孔213，固体翅片220至少与隔热孔213靠近第二端2102一侧的孔壁相连接。通过该隔热孔213能够使基板100上的热量不能够自隔热孔213所在的位置传导至回流通道212，进而使回流通道212内的工质能够保持在足够低的温度，从而增加了该热虹吸散热器的散热效果。
38.需要说明的是，该隔热孔213的形状及大小不做具体的限定。
39.由于该热虹吸散热器同时具有板体210和固体翅片220，为了使得结构更加合理，即在充分降低该热虹吸散热器的整体体积的同时能够更小程度的影响其散热性能，在一具体的实施例中，固体翅片220的一侧与隔热孔213靠近第二端2102的孔壁连接，相对的另一侧向靠近回流通道212的方向延伸且凸出板体210表面。该实施例中，由于在该隔热孔213所在的空间是未被充分利用的，通过将固体翅片220设置在隔热孔213内，可充分利用该空间，从而在基板100不变的情况下，可以在基板100上安装更多的板体210和固体翅片220，大大提高了该热虹吸散热器的散热性能。
40.进一步地，固体翅片220由固体散热区域201内的部分板体210与板体210本体分离形成。需要说明的是，也可以是固体翅片220和板体210分开设置。
41.还需要说明的是，在某些实施例中，固体翅片220有多个，多个固体翅片220在固体散热区域201内间隔设置。通过多个固体翅片220能够增大与空气的接触面积，从而提高散热效率。
42.由于工质流动的速度同样影响着该热虹吸散热器的散热性能，为了提高该热虹吸散热器内的工质的流动速度，在一实施例中，回流通道212自与冷凝腔211连通的一端呈抛物线状延伸至流体出口2121。即该回流通道212自其与冷凝腔211连通的一端到其与收容腔101连通的另一端呈抛物线状延伸，由速降法可知，高低不同的两点之间，物体自高点通过抛物线状的路径能够最快到达低点，由于回流通道212自与冷凝腔211连通的一端呈抛物线状延伸至流体出口2121，进而可以使冷凝腔211内的水在最短的时间内回流至收容腔101内，从而通过增加工质流速，提高了该热虹吸散热器的散热效果。
43.需要说明的是，在其它一些实施例中，为了更充分利用板体210的有效面积，该回流通道212还可以是呈连续弯曲状态自其一端延伸至另一端，当然，还可以是其它的形状。
44.还需要说明的是，回流通道212的数量也是不做限定的，可以是一个，也可以是多个。
45.在一具体的实施例中，板体210还具有与第一端2101相对的第三端2103，自第三端2103朝向第一端2101的方向为第一方向，其中，第一方向为图中所示的z方向。在该实施例中，第一端2101、第二端2102以及第三端2103依次相连，流体入口贯穿第二端2102并与冷凝腔211连通，回流通道212具有多条，多条回流通道212对应具有多个流体出口2121，多个流体出口2121沿第一方向依次间隔设置于第二端2102。通过设置多条回流通道212，能够使回流通通道的内径更小，每一回流通道212内的工质流通量更小，而且增大了回流通道212的换热面积，从而更易将热量散出，进而提高该热虹吸散热器的散热效果。
46.另外，由于回流通道212具有多条，流体出口2121具有多个，且多个流体出口2121沿第一方向依次间隔设置于第二端2102，进而当收容腔101内的工质受热后产生气泡后，气泡可以自各流体出口2121及时流向冷凝腔211，进而不会使气泡均堆积在流体入口处，从而避免了因流体入口处堆积过多气泡而导致的工质循环不畅，进而不会因产生的气泡影响该热虹吸散热器的散热效果。
47.具体地，板体210还具有与第二端2102相对的第四端，第四端朝向第二端2102的方向为第二方向，其中第二方向为图中所示的x方向。第二方向与基板100垂直，进而可以在基板100上安装更多的板体210。
48.在一更具体的实施例中，多条回流通道212对应具有多个与冷凝腔211连通的连通口2122，每一回流通道212均具有一个连通口2122和一个流体出口2121。当然，多条回流通道212也可以是共用一个与冷凝腔211连通的连通口2122。
49.参见图2，在一实施例中，散热翅片200还包括设于冷凝腔211内的第一支撑结构，防止因冷凝腔211的工作环境设置为真空或高压而导致散热翅片200容易出现塌陷或鼓胀的现象，也保证冷凝腔211与收容腔101的连通效果。
50.在一实施例中，第一支撑结构包括若干组彼此间隔的第一支撑组件230。
51.具体地，若干组第一支撑组件230与第二方向平行设置，一方面实现了第一支撑结构对散热翅片200均衡稳定的支撑，另一方面，使得受热形成的气态相变工质可以沿着相邻两组第一支撑组件230之间的间隙在冷凝腔211中扩散，减小第一支撑结构对气态相变工质的阻力，保证相变工质的流动性和扩散速度。
52.进一步地，第一支撑组件230包括若干个彼此间隔设置的第一支撑件231，第一支撑件231自冷凝腔211一内侧壁延伸至相对的另一内侧壁上。
53.具体地，若干个第一支撑件231与第一方向平行设置，即第一支撑结构呈矩阵结构排列，一方面进一步提高第一支撑结构支撑散热翅片200的均衡稳定性，另一方面，增加气态相变工质在冷凝腔211中的流动扩散路径，进一步减小第一支撑结构对气态相变工质的阻力，也进一步提高相变工质的流动性和扩散速度。
54.在一实施例中，板体210在靠近第三端2103处形成有连通流体出口2121的回流腔，以对从回流通道212流回到收容腔101的液态相变工质进行缓存，保证自然对流换热效果；同时有利于回流通道212的加工。
55.在一实施例中，基板100具有相对的第一表面和第二表面，第一表面上设置有若干用于安装热源10的区域，板体210的第二端2102固定于第二表面，流体入口和流体出口2121均与收容腔101连通。
56.进一步地，基板100包括主板110和盖合主板110的盖板120，主板110上朝向盖板120的一侧表面内凹形成有凹槽112或盖板120朝向主板110的一侧表面内凹以形成凹槽112，盖板120盖合主板110上的凹槽112或主板110盖合盖板120的凹槽112以形成收容腔101。该实施例中的基板100结构合理，利于基板100的收容腔101的加工，也方便对收容腔101进行清洁。
57.结合图2，在一实施例中，收容腔101内形成有第二支撑结构。通过设置第二支撑结构防止基板100因收容腔101处于真空或高压情况而出现塌陷或鼓胀的问题。
58.在一实施例中，第二支撑结构包括若干组彼此间隔第二支撑组件130。
59.具体地，第二支撑组件130与第一方向平行设置的，一方面保证了第二支撑结构对基板100的支撑性，另一方面使得受热形成的气态相变工质可以沿着相邻两组第二支撑组件130之间的间隙朝向冷凝腔211扩散，减小因第二支撑结构对气态相变工质的阻力而对气态相变工质流动速度造成的影响。
60.在一实施例中，第二支撑组件130包括若干个彼此间隔第二支撑件131。
61.进一步地，第二支撑组件130与主板110一体成型；或，第二支撑组件130与盖板120一体成型；又或，部分第二支撑组件130与主板110一体成型，部分第二支撑组件130与盖板120一体成型。进而降低了本实施例中的基板100的生产难度。
62.进一步地，若干个第二支撑件131沿着第一方向间隔设置，第二支撑件131一方面进一步提高了第二支撑结构支撑基板100的均衡稳定性，另一方面增加液态相变工质在收容腔101的流动性，提高自然对流换热效果；以及提高气态相变工质流动到冷凝腔211的速度。
63.在一实施例中，基板100还形成有连通流体入口与收容腔101的第一连通孔102，以及连通流体出口2121与收容腔101的第二连通孔103，且第一连通孔102和第二连通孔103均形成于两组相邻第二支撑组件130之间的基板100板面上，以确保第二支撑结构在保证基板100稳定工作的同时，不阻挡第一连通孔102和第二连通孔103以确保收容腔101与冷凝腔211、回流通道212的连通；另一方面，基板100因开设第一连通孔102、第二连通孔103会导致其强度下降，通过将第一连通孔102、第二连通孔103开设在两组相邻的第二支撑组件130之间的基板100板面上，以提高基板100的强度。
64.在一实施例中，基板100还设有与收容腔101连通的注液孔104；其中，注液孔104可设置在基板100的顶端。
65.在一具体的实施例中，散热翅片200具有多个，多个板体210平行且间隔设置且与基板100垂直设置，多个固体翅片220平行且间隔设置且与基板100垂直设置。
66.为了进一步提高散热效果，在另一实施例中，多个板体210间隔设置且与基板100呈锐角或钝角连接，相邻两板体210之中，至少一个板体210朝向另一个板体210的表面为曲面，多个固体翅片220间隔设置且与基板100呈锐角或钝角连接，相邻两固体翅片220之中，至少一个固体翅片220朝向另一个固体翅片220的表面为曲面。该实施例中，由于相邻两个板体210之间，至少一个板体210朝向另一个板体210的表面为曲面，进而使得该相邻两个板体210之间的气流会发生紊乱，进而提高散热性能，同理，相邻两个固体翅片220之间的气流也会发生紊乱，进而提高散热性能。
67.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
68.以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。