一种基于液态金属的半工字型铜-石墨复合材料散热器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于液态金属的半工字型铜‑石墨复合材料散热器，包括：半工字型导热支架、两个回路型导热通道和多片铝合金散热片；所述半工字型导热支架由下水平段、中垂直段和上水平段组成半个工字形，所述下水平段的底面用于连接在发热源之上，两个回路型导热通道分别位于中垂直段的两侧，多片铝合金散热片平行间隔固定在上水平段的前半段；且半工字型导热支架采用铜和石墨材料复合而成，每个回路型导热通道内均灌满有可流动的液态金属；由于采用了铜和石墨复合而成的半工字型支架，结合位于其两侧的灌满有液态金属的回路型导热通道，以及平行间隔固定在其上部的多片铝合金散热片，大大提高了散热效率，而且结构简单、工艺要求较低。

【技术实现步骤摘要】
一种基于液态金属的半工字型铜-石墨复合材料散热器
本技术涉及电子器件的散热装置领域，尤其涉及的是一种基于液态金属的半工字型铜-石墨复合材料散热器。
技术介绍
随着电子及通讯技术的迅猛发展，高性能芯片和集成电路的使用越来越广泛，电子设备在工作期间所消耗的电能，例如射频功放，FPGA芯片，电源类产品，除了有用功外，大部分会转化成热量。如今，电子器件芯片的功率不断增大，而体积却逐渐缩小，且大多数电子芯片的待机发热量较低而运行时发热量较大，瞬间温升较快；而高温会对电子器件的性能和使用寿命都产生有害的影响，电子器件的散热技术越来越成为电子设备开发、研制中非常关键的技术，其目的是对电子设备的运行温度进行控制（或称热控制），以保证其工作的稳定性和可靠性，可见，电子器件的散热问题已成为电子技术发展的瓶颈，国际和中国市场上对高性能导热材料和器件的需求异常迫切。但是，现有电子元器件散热的常用冷却方式有：1）自冷式：仅依靠周围空气的自然对流和热辐射来散热；自冷式散热器的制造、安装、使用方便，但散热效果差，所以一般仅用于电流容量较小的电力电子器件。2）风冷式：依靠流动的冷空气来散热，由风扇或鼓风机通过一定的风道供给；风冷式的散热效果比自冷式散热效果要好，适用于中等容量和大容量的电力电子器件，缺点是当容量较大时，散热器的体积、重量都很大。3）油冷式：通常采用变压器油作为冷却介质，分为油浸冷却和油管冷却两种；油冷式的冷却效果好，能防止外界尘埃，散热器几乎不用维修，但体积和重量较大。4）水冷式：利用水作冷却介质，散热效果好，散热器体积小。5）蒸发冷却式：利用液体沸腾蒸发时吸收热量的原理将器件产生的热量传递到散热面；例如热管散热器，蒸发冷却式散热效果好，散热器体积小、重量轻，是一种较好的冷却方式，但是散热器结构复杂，工艺要求高。因此，现有技术尚有待改进和发展。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本技术提供一种基于液态金属的半工字型铜-石墨复合材料散热器，散热效率高、结构简单、工艺要求低。本技术的技术方案如下：一种基于液态金属的半工字型铜-石墨复合材料散热器，包括：半工字型导热支架、两个回路型导热通道和多片铝合金散热片；所述半工字型导热支架由下水平段、中垂直段和上水平段组成半个工字形，所述下水平段的底面用于连接在发热源之上，两个回路型导热通道分别位于中垂直段的两侧，多片铝合金散热片平行间隔固定在上水平段的前半段；所述半工字型导热支架采用铜和石墨材料复合而成，每个回路型导热通道内均灌满有可流动的液态金属。所述的基于液态金属的半工字型铜-石墨复合材料散热器，其中：所述半工字型导热支架的下水平段、中垂直段和上水平段的横断面均为正方形，且下水平段的长度为该正方形边长的6~10倍，中垂直段的长度为该正方形边长的10~20倍，上水平段的长度为该正方形边长的10~15倍。所述的基于液态金属的半工字型铜-石墨复合材料散热器，其中：两个回路型导热通道均采用铜管制成闭路型管道，并分别焊接在半工字型导热支架中垂直段的两侧面之上，且所用铜管的内径为该正方形边长的1/10。所述的基于液态金属的半工字型铜-石墨复合材料散热器，其中：所述铝合金散热片呈圆盘状，中心设置有适配套装在上水平段的方孔，且该铝合金散热片的外径为该正方形边长的3倍，相邻两铝合金散热片之间的间距为该铝合金散热片厚度的1/2，并通过钎焊固定在半工字型导热支架的上水平段。所述的基于液态金属的半工字型铜-石墨复合材料散热器，其中：所述半工字型导热支架的下水平段经由螺栓与发热源相连接。本技术所提供的一种基于液态金属的半工字型铜-石墨复合材料散热器，由于采用了铜和石墨复合而成的半工字型支架，结合位于其两侧的灌满有液态金属的回路型导热通道，以及平行间隔固定在其上部的多片铝合金散热片，大大提高了散热效率，而且结构简单、工艺要求较低。附图说明图1是本技术基于液态金属的半工字型铜-石墨复合材料散热器的主视结构示意图；图2是本技术图1的左视图；图3是本技术图1的俯视图。具体实施方式以下将结合附图，对本技术的具体实施方式和实施例加以详细说明，所描述的具体实施例仅用以解释本技术，并非用于限定本技术的具体实施方式。如图1所示，图1是本技术基于液态金属的半工字型铜-石墨复合材料散热器的主视结构示意图，该散热器包括半工字型导热支架210、两个回路型导热通道220和多个铝合金散热片230；其中，所述半工字型导热支架210由下水平段、中垂直段和上水平段组成半个工字形，该半工字型导热支架210下水平段的底面用于连接在电子器件的发热源100之上，连接方式可通过螺栓进行连接；结合图2和图3所示，图2是本技术图1的左视图，图3是本技术图1的俯视图，两个回路型导热通道220分别位于该半工字型导热支架210中垂直段的两侧，而多片铝合金散热片230平行间隔固定在该半工字型导热支架210上水平段的前半段；同时，所述半工字型导热支架210采用铜和石墨材料复合而成，而每个回路型导热通道220内均灌满有可流动的液态金属。一方面，液态金属是一种全新的高导热流体介质，传热系数大于30W/m﹒K，且具有可以和水相比拟的粘度。当封装于较小的流通管道或者局部区域内时，在周围有温差的情况下，由密度差异产生的自然对流，会对液态金属有很大的推动力，从而使得液态金属借助自然对流，将热量从高温端带往低温端；此外，液态金属凭借自身高导热性能的优势，也可借助热传导，将热量高效传递到散热端。另一方面，铜-石墨复合材料是一种新型的高导热合金材料，根据其中石墨含量的不同，可将复合材料的导热系数维持在450W/m﹒K左右，而目前散热器所用铜材料的传热系数一般不超过250W/m﹒K，由此可见，采用铜-石墨复合材料制备的散热器，仅凭借该材料的优异热传导性能，就能将散热效率提高30-40%左右。在本技术基于液态金属的半工字型铜-石墨复合材料散热器的优选实施方式中，优选地，所述半工字型导热支架210的下水平段、中垂直段和上水平段的横断面均为正方形形状，且下水平段的长度为该正方形边长的6~10倍，中垂直段的长度为该正方形边长的10~20倍，上水平段的长度为该正方形边长的10~15倍。优选地，两个回路型导热通道220均采用铜管制成闭路型管道，并分别焊接在半工字型导热支架210中垂直段的两侧面之上，且所用铜管的内径为该正方形边长的1/10。优选地，所述铝合金散热片230呈圆盘状，中心位置设置有适配套装在半工字型导热支架210上水平段的方孔，且该铝合金散热片230的外径为该正方形边长的3倍，相邻两铝合金散热片230之间的间距为该铝合金散热片230厚度的1/2，并通过钎焊固定在半工字型导热支架210的上水平段。通过采用铜-石墨复合材料来制备半工字型导热支架210，并采用液态金属填充焊接在其两侧壁上的流通管道或者封闭区域内，必将能够使液态金属与铜-石墨的高导热能力耦合起来，实现创新型的散热器设计和产业化。基于众多行业对高端散热的需求，本技术基于液态金属的半工字型铜-石墨复合材料散热器不仅可以用于高性能服务器、台式机、笔记本、工控机和通讯基站的芯片热管理，而且在先进能源领域(工业余热利用、太阳能发电、聚焦光电池冷却、燃料电池等)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于液态金属的半工字型铜‑石墨复合材料散热器，其特征在于，包括：半工字型导热支架、两个回路型导热通道和多片铝合金散热片；所述半工字型导热支架由下水平段、中垂直段和上水平段组成半个工字形，所述下水平段的底面用于连接在发热源之上，两个回路型导热通道分别位于中垂直段的两侧，多片铝合金散热片平行间隔固定在上水平段的前半段；所述半工字型导热支架采用铜和石墨材料复合而成，每个回路型导热通道内均灌满有可流动的液态金属。

【技术特征摘要】
1.一种基于液态金属的半工字型铜-石墨复合材料散热器，其特征在于，包括：半工字型导热支架、两个回路型导热通道和多片铝合金散热片；所述半工字型导热支架由下水平段、中垂直段和上水平段组成半个工字形，所述下水平段的底面用于连接在发热源之上，两个回路型导热通道分别位于中垂直段的两侧，多片铝合金散热片平行间隔固定在上水平段的前半段；所述半工字型导热支架采用铜和石墨材料复合而成，每个回路型导热通道内均灌满有可流动的液态金属。2.根据权利要求1所述的基于液态金属的半工字型铜-石墨复合材料散热器，其特征在于：所述半工字型导热支架的下水平段、中垂直段和上水平段的横断面均为正方形，且下水平段的长度为该正方形边长的6~10倍，中垂直段的长度为该正方形边长的10~20倍，上水平段的长度为...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚幸福，
申请(专利权)人：南京驰韵科技发展有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32