热超导散热板及插翅散热器的制作方法

本实用新型属于传热技术领域，特别是涉及一种热超导散热板及插翅散热器。

背景技术：

随着电力电子技术的快速发展，模块化、集成化、轻量化、低成本化和高可靠性的要求越来越高，因此在太阳能逆变器、不间断电源(UPS)、充电桩、功率变换器(PCS)、有源电力滤波器(APF)、静态无功补偿器(SVG)、变频器等电力设备上普遍采用MosFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)、Diode(二极管)、IGBT(绝缘栅双极型晶体管)等功率器件。由于这些功率元器件的集成度越来越高，功率密度也越来越大，在工作时自身产生的热量也越来越大，若不能及时快速将功率器件产生的热散除，会导致功率器件中的芯片温度升高，轻则造成效能降低，缩短使用寿命，重则会导致功率器件的失效和芯片的烧毁炸管。

现有的散热器一般包括散热器基板及插设于传热板基板上表面的散热板，散热板内形成有填充有传热工质的传热管路，散热器基板的下表面贴置发热元件，发热元件产生的热量经由散热器基板传送至散热板，并经由散热板散发出去，以实现为发热元件散热的目的。然而，现有技术的散热板内传热管路的内壁一般均为平滑状，传热管路的换热面积较小，热阻较大，传热能力有限，从而使得散热板与散热器基板之间的温差较大，即使得散热板与发热元件的温差较大，容易导致发热元件烧坏。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种热超导散热板及插翅散热器，用于解决现有技术中散热板内传热管路的内壁一般均为平滑状，传热管路的换热面积较小而导致的热阻较大，传热能力有限，从而使得散热板与散热器基板之间的温差较大，容易导致发热元件烧坏的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种热超导散热板，用于为发热元件散热，所述热超导散热板内形成有热超导管路，所述热超导管路为封闭管路，所述热超导管路内填充有传热工质；所述热超导管路内设有强化传热结构部，所述强化传热结构部位于所述热超导管路临近所述发热元件的内壁上，以增加所述热超导管路的换热面积。

可选地，所述热超导散热板的形状包括板状，所述热超导散热板的一侧边为用于插设安装的插置边；所述强化传热结构部位于所述热超导管路临近所述插置边的侧边内壁上。

可选地，所述热超导管路包括第一管部，所述第一管部为直管部，所述第一管部的延伸方向与所述插置边的延伸方向相同，所述强化传热结构部位于所述第一管部临近所述插置边的侧边内壁上。

可选地，所述热超导管路还包括第二管部，所述第二管部与所述第一管部相连通，所述第二管部位于所述第一管部远离所述插置边的一侧；所述第二管部于所述热超导散热板内呈六边形蜂窝状、圆形蜂窝状、纵横交错的网格状、首尾串接的U形、菱形、三角形、圆形、矩形及梯形中的至少一种形态分布。

可选地，所述热超导散热板包括主体部及折弯部，所述折弯部与所述主体部一体连接；所述热超导管路位于所述主体部内，所述强化传热结构部位于所述热超导管路临近所述折弯部的侧边内壁上。

可选地，所述热超导管路包括第一管部，所述第一管部为直管部，所述第一管部的延伸方向与所述主体部及所述折弯部的结合边的延伸方向相同，所述强化传热结构部位于所述第一管部临近所述折弯部的侧边内壁上。

可选地，所述热超导管路还包括第二管部，所述第二管部与所述第一管部相连通，所述第二管部位于所述第一管部远离所述折弯部的一侧；所述第二管部于所述热超导散热板内呈六边形蜂窝状、圆形蜂窝状、纵横交错的网格状、首尾串接的U形、菱形、三角形、圆形、矩形及梯形中的至少一种形态分布。

可选地，所述热超导散热板为复合板式结构，所述热超导散热板为单面胀形态、双面胀形态或双面平形态。

可选地，所述热超导散热板包括第一板材及第二板材，所述第一板材与所述第二板材通过辊压工艺复合在一起，所述热超导管路位于所述第一板材与所述第二板材之间。

可选地，所述热超导散热板还包括焊料层，所述焊料层位于所述第一板材与所述第二板材之间，所述第一板材与所述第二板材经由所述焊料层焊接复合在一起。

可选地，所述强化传热结构部包括多个凸部，多个所述凸部沿所述热超导管路延伸的方向排布，以使得所述热超导管路临近所述发热元件的内壁呈凹凸状；所述凸部向所述热超导管路的外侧凸起或向所述热超导管路的内侧凸起。

可选地，所述强化传热结构部包括多个第一凸起部及多个第二凸起部，所述第一凸起部与所述第二凸起部沿所述热超导管路延伸的方向依次交替排布，以使得所述热超导管路临近所述发热元件的内壁呈凹凸状；所述第一凸部向所述热超导管路的外侧凸起，所述第二凸部向所述热超导管路的内侧凸起。

本实用新型还提供一种插翅散热器，所述插翅散热器包括：

散热器基板；

如上述任一方案中所述的热超导散热板，所述热超导散热板设置于所述散热器基板上。

可选地，所述热超导散热板贴置于所述散热器基板的表面。

可选地，所述散热器基板的表面设有插槽，所述热超导散热板插设于所述插槽内。

可选地，所述散热器基板的表面设有凸台，所述凸台内设有插槽，所述热超导散热板插设于所述插槽内。

可选地，所述插槽沿所述凸台的高度方向贯穿所述凸台并延伸至所述散热器基板内。

如上所述，本实用新型的热超导散热板及插翅散热器，具有以下有益效果：

本实用新型的热超导散热板通过在热超导管路临近发热元件的内壁上设置强化传热结构部，可以增加热超导管路与发热元件间的换热面积，降低热阻，使得热超导散热板的传热能力显著增强，当所述热超导散热板插设于贴置有发热元件的散热器基板上时，可以降低热超导散热板与散热器基板之间的温差，即可以降低热超导散热板与发热元件的温差，从增加热超导板的散热能力，从而避免发热元件被烧坏。

附图说明

图1至图6显示为本实用新型实施例一中提供的不同示例的板状的热超导散热板的俯视结构示意图；其中，图2为图1的局部放大图，图4为图3的局部放大图，图6为图5的局部放大图。

图7及图8显示为本实用新型实施例一中提供的不同示例的包括主体部及折弯部的热超导散热板的侧视结构示意图。

图9至图13显示为本实用新型实施例一中提供的不同示例的热超导散热板的局部截面结构示意图。

图14至图20显示为本实用新型实施例二中提供的不同示例的插翅散热器的结构示意图。

元件标号说明

1 热超导散热板

11 热超导管路

111 第一管路

112 第二管路

12 插置边

13 凹凸状侧边内壁

131 强化传热结构部

1311 凸部

1312 第一凸部

1313 第二凸部

14 主体部

15 折弯部

16 第一板材

17 第二板材

18 焊料层

191 灌装口

192 压封部

2 散热器基板

21 插槽

22 凸台

3 发热元件

4 导热胶

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1至图20。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，虽图示中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的形态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局形态也可能更为复杂。

实施例一

请参阅图1至图6，本实用新型提供一种热超导散热板1，所述热超导散热板1用于为电子功率器件等发热元件散热，所述热超导散热板1内形成有热超导管路11，所述热超导管路11为封闭管路，所述热超导管路11内填充有传热工质(未示出)；所述热超导管路11内设有强化传热结构部131，所述强化传热结构部131位于所述热超导管路11临近所述发热元件的内壁上，以增加所述热超导管路11的换热面积。具体的，所述发热元件可以直接贴置于所述热超导散热板1上，也可以贴置于一散热器基板的表面，所述热超导散热板1插设于所述散热器基板上为所述发热元件散热。

需要说明的是，所述热超导管路11内涉及的热超导传热技术包括在密闭的相互连通的微槽道系统内充装工作介质，通过工作介质的蒸发与冷凝相变实现热超导传热的热管技术；及通过控制密闭体系中工作介质微结构状态，即在传热过程中，液态介质的沸腾(或气态介质的冷凝)被抑制，并在此基础上达到工质微结构的一致性，而实现高效传热的相变抑制(PCI)传热技术。本实施例中，所述热超导散热板1可以为相变抑制散热板，此时，所述热超导散热板1内的所述传热工质在传热的过程中沸腾或冷凝被抑制，并在此基础上达到工质微结构的一致性而实现传热。本实施例中，所述热超导散热板1也可以为热管传热板，此时，所述热超导散热板1内的所述传热工质在传热过程中连续进行蒸发吸热与冷凝放热的相变循环来实现快速传热。

作为示例，所述传热工质为流体，优选地，所述传热工质可以为气体或液体或气体与液体的混合物，更为优选地，本实施例中，所述传热工质可以包括丙酮、液氨或至少一种低温碳氟系冷媒。所述传热工质可以经由灌装口191灌装于所述热超导管路11内，然后压封焊接形成压封部192以将所述热超导管路11密封。

在一示例中，如图1至图6所示，所述热超导散热板1的形状可以包括板状，即所述热超导散热板1为板状结构，所述热超导散热板11的一侧边为用于插设安装的插置边12；所述强化传热结构部131位于所述热超导管路11临近所述插置边12的侧边内壁上。当所述热超导散热板1与散热器基板配合使用时，所述热超导板散热板1可以经由所述插置边12插设于所述散热器基板上，所述插置边12可以插置于所述散热器基板的沟槽内，所述热超导管路11临近所述插置边12的侧边内壁即为临近所述发热元件的侧边内壁。本实用新型的所述热超导散热板1通过在所述热超导管路11临近所述发热元件的内壁上设置所述强化传热结构部131，可以增加所述热超导管路11的换热面积，降低热阻，使得所述热超导散热板1的传热能力显著增强，在将所述热超导散热板1插设于散热器基板上时，所述插置边12插入至所述散热器基板内，所述热超导管路11临近所述插置边12的内壁与所述散热器基板直接进行换热，可以降低所述热超导散热板1与所述散热器基板之间的温差。所述热超导散热板1的温差可以控制在3℃以内且不随所述热超导散热板1的尺寸大小变化而变化。

在另一示例中，如图7及图8所示，所述热超导散热板1包括主体部14及折弯部15，所述折弯部15与所述主体部14一体连接；所述热超导管路11位于所述主体部14内，所述强化传热结构部131位于所述热超导管路11临近所述折弯部15的侧边内壁上。

作为示例，所述折弯部15与所述主体部14的夹角可以根据实际需要进行设定，譬如，所述折弯部15可以与所述主体部14平行，即所述折弯部15与与其连接的所述主体部14的底部共同构成U型结构，如图7所示；所述折弯部15还可以与所述主体部14相垂直，如图8所示。当然，在其他示例中，所述折弯部15还可以与所述主体部14呈0°～90°的任意夹角。

需要说明的是，当所述折弯部15与所述主体部14平行时，所述热超导散热板1可以经由所述折弯部15及所述主体部14与所述折弯部15相连接的部分固定于散热器基板上；当所述折弯部15与所述主体部14呈非平行设置时，所述折弯部15上可知用于设置发热元件3，譬如，如图8所示，所述折弯部15的上表面设置有所述发热元件3，所述发热元件3经由导热胶4固定于所述折弯部15的上表面，此时，所述折弯部15即为所述发热元件3的发热元件贴合部，此时，所述热超导管路11临近所述弯折部15的侧边内壁即为临近所述发热元件的侧边内壁。所述发热元件3可以包括任意一种功率器件，譬如，所述发热元件3可以包括但不仅限于LED灯条等等。由于所述折弯部15可以用于设置所述发热元件3或所述热超导散热板1经由所述折弯部15固定于散热器基板上，所述强化传热结构部131位于所述热超导管路11临近所述折弯部15的侧边内壁上，所述热超导管路11临近所述折弯部15的内壁与所述散热器基板或放置有所述发热元件3的所述折弯部15直接进行换热，可以增加所述热超导散热板1的换热面积，使得所述热超导散热板1的热阻较小，传热能力显著增强，从而降低所述热超导散热板1与所述散热器基板之间的温差或所述主体部14与所述弯折部15之间的温差，温差可以控制在2℃以内且不随所述热超导散热板1的尺寸大小变化而变化。

作为示例，所述热超导管路11包括第一管部111，所述第一管部111为直管部，所述第一管部111的延伸方向与所述插置边12的延伸方向或所述主体部14与所述折弯部15的结合边的延伸方向相同，所述强化传热结构部131位于所述第一管部11临近所述插置边12的侧边内壁上或临近所述折弯部15的侧边内壁上，即在如图1至图6的示例中，所述强化传热结构部131位于所述第一管部11临近所述插置边12的侧边内壁上，在如图7或图8的示例中，所述强化传热结构部131位于所述第一管部11临近所述折弯部15的侧边内壁上。

作为示例，所述热超导管路11还包括第二管部112，所述第二管部112与所述第一管部111相连通，所述第二管部112位于所述第一管部111远离所述插置边12的一侧；所述第二管部112于所述热超导散热板1内呈六边形蜂窝状、圆形蜂窝状、纵横交错的网格状、首尾串接的U形、菱形、三角形、圆形、矩形及梯形中的至少一种形态分布；其中，图1至图6以所述第二管部112于所述热超导散热板1内呈六边形蜂窝状分布作为示例。

当然，在其他示例中，所述热超导散热板1内的所述热超导管路11的形状还可以整体为六边形蜂窝状、圆形蜂窝状、纵横交错的网格状、首尾串接的U形、菱形、三角形、圆形、矩形及梯形中的至少一种，即所述热超导管路11可以于所述热超导散热板1内呈六边形蜂窝状、圆形蜂窝状、纵横交错的网格状、首尾串接的U形、菱形、三角形、圆形、矩形及梯形中的至少一种形态分布。

在一示例中，所述强化传热结构部131包括多个凸部1311，多个所述凸部1311沿所述热超导管路11延伸的方向排布，以使得所述热超导管路11临近所述发热元件的内壁呈凹凸状，即在如图1至图6所示的结构中，所述热超导管路11临近所述插置边12的侧边内壁为凹凸状侧边内壁13，在如图7及图8所示的结构中，所述热超导管路11临近所述折弯部15的侧边内壁为凹凸状侧边内壁13。具体的，当所述热超导管路11包括所述第一管部111时，所述凸部1311沿所述第一管部111的延伸方向间隔排布；所述凸部1311可以向所述热超导管路11的外侧凸起，所述凸部1311也可以向所述热超导管路11的内侧凸起(如图1及图2所示)。所述凸部1311的截面形状可以包括圆弧形、三角形、梯形或矩形中的至少一种。

在另一示例中，所述强化传热结构部131可以包括第一凸部1312及第二凸部1313，所述第一凸部1312及所述第二凸部1313沿所述热超导管路11延伸的方向依次交替排布，以使得所述热超导管路11临近所述发热元件的内壁呈凹凸状，即在如图1至图6所示的结构中，所述热超导管路11临近所述插置边12的侧边内壁为凹凸状侧边内壁13，在如图7及图8所示的结构中，所述热超导管路11临近所述折弯部15的侧边内壁为凹凸状侧边内壁13。具体的，当所述热超导管路11包括所述第一管部111时，所述第一凸部1312与所述第二凸部1313沿所述第一管部111的延伸方向交替间隔排布，且所述第一凸部1312与与其相邻的所述第二凸部1313一体连接；所述第一凸部1312向所述热超导管路11的外侧凸起，所述第二凸部1313向所述热超导管路11的内侧凸起。在一示例中，所有的所述第一凸部1312的高度相同，且所有的所述第二凸部1313的高度相同，如图3及图4所示；在另一示例中，所有的所述第一凸部1312的高度不尽相同，且所有的所述第二凸部1313的高度不尽相同，如图5及图6所示即所有的所述第一凸部1312的高度可以互不相同，也可以部分所述第一凸部1312的高度相同，另一部分所述第一凸部1312的高度不同，同理，所有的所述第二凸部1313的高度可以互不相同，也可以部分所述第二凸部1313的高度相同，另一部分所述第二凸部1313的高度不同。所述第一凸部1312的截面形状可以包括圆弧形、三角形、梯形或矩形中的至少一种；所述第二凸部1313的截面形状可以包括圆弧形、三角形、梯形或矩形中的至少一种。

作为示例，如图9至图10所示，所述热超导散热板1包括第一板材16及第二板材17，所述第一板材16与所述第二板材17通过辊压工艺复合在一起，所述热超导管路11位于所述第一板材16与所述第二板材17之间。具体的，所述热超导管路11可以如图9及图10所示的通过吹胀工艺形成，所述热超导散热板1可以呈如图9所示的单面胀形态，也可以呈如图10所示的双面胀形态，还可以呈双面平形态。当然，在其他示例中，所述热超导管路11还可以通过刻蚀或压印工艺形成，此时，可以于所述第一板材16的表面或所述第二板材17的表面形成刻蚀槽道或压印槽道，也可以于所述第一板材16及所述第二板材17的表面均形成所述刻蚀槽道或压印槽道，所述第一板材16与所述第二板材17复合在一起后，所述刻蚀槽道或所述压印槽道即构成所述热超导管路11。

作为示例，如图11至图13，所述热超导散热板1还包括焊料层18，所述焊料层18位于所述第一板材16与所述第二板材17之间，所述第一板材16与所述第二板材17经由所述焊料层18焊接复合在一起。

实施例二

请结合图1至图13参阅图14至图20，本实用新型还提供一种插翅散热器，所述插翅散热器包括：

散热器基板2；

如实施例一中所述的热超导散热板1，所述热超导散热板1设置于所述散热器基板2上。

作为示例，所述热超导散热板1的具体结构请参阅实施例一，此处不再累述。所述散热器基板2远离所述热超导散热板1的表面设置有发热元件3，所述发热元件3可以为任意一种可以发热的功率器件。

在一示例中，如图14所示，所述热超导散热板1可以直接贴置于所述散热器基板2上，具体的，所述热超导散热板1可以经由机械挤压工艺、导热胶粘结工艺或钎焊接工艺固定于所述散热器基板2的表面。所述热超导散热板1为板状结构时，所述热超导散热板1贴置于所述散热器基板2的上表面后可以与所述散热器基板2的上表面相垂直，也可以相较于所述散热器基板2的上表面倾斜预设角度，所述预设角度可以包括3°～90°；所述热超导散热板1包括所述主体部14及所述折弯部15时，所述热超导散热板1经由所述折弯部15贴置于所述散热器基板2的上表面，所述主体部14可以与所述散热器基板2的上表面相垂直，也可以相较于所述散热器基板2的上表面倾斜预设角度，所述预设角度可以包括3°～90°。

在另一示例中，所述散热器基板2的表面可以设有插槽21，所述热超导散热板1插设于所述插槽21内，如图15至图17所示。具体的，所述散热器基板2的上表面可以设有所述插槽21，所述插槽21的数量为多个，所述插槽21的侧壁可以与所述散热器基板2的上表面相垂直，也可以相较于所述散热器基板2的上表面倾斜预设角度，所述预设角度可以包括3°～90°。所述热超导散热板1为板状结构时，所述热超导散热板1插设于所述插槽21内后可以与所述散热器基板2的上表面相垂直，也可以相较于所述散热器基板2的上表面倾斜预设角度，所述预设角度可以包括3°～90°；所述热超导散热板1包括所述主体部14及所述折弯部15时，所述热超导散热板1经由所述折弯部15插设于所述插槽21内，所述主体部14可以与所述散热器基板2的上表面相垂直，也可以相较于所述散热器基板2的上表面倾斜预设角度，所述预设角度可以包括3°～90°。所述热超导散热板1可以经由机械挤压工艺、导热胶粘接工艺或钎焊接工艺插设固定于所述插槽21内。

在又一示例中，所述散热器基板2的表面设有凸台22，所述凸台22内设有插槽21，所述热超导散热板1插设于所述插槽21内。在一示例中，所述插槽21的深度可以小于等于所述凸台22的高度，如图18及图19所示；在另一示例中，所述插槽21沿所述凸台22的高度方向贯穿所述凸台22并延伸至所述散热器基板2内，即所述插槽21的深度大于所述凸台22的高度。所述热超导散热板1可以经由机械挤压工艺、导热胶粘接工艺或钎焊接工艺插设固定于所述插槽21内。

综上所述，本实用新型提供一种热超导散热板及插翅散热器，所述热超导散热板用于为发热元件散热，所述热超导散热板内形成有热超导管路，所述热超导管路为封闭管路，所述热超导管路内填充有传热工质；所述热超导管路内设有强化传热结构部，所述强化传热结构部位于所述热超导管路临近所述发热元件的内壁上，以增加所述热超导管路的换热面积。本实用新型的热超导散热板通过在热超导管路临近发热元件的内壁上设置强化传热结构部，可以增加热超导管路与发热元件间的换热面积，降低热阻，使得热超导散热板的传热能力显著增强，当所述热超导散热板插设于贴置有发热元件的散热器基板上时，可以降低热超导散热板与散热器基板之间的温差，即可以降低热超导散热板与发热元件的温差，增大热超导板的散热能力，从而避免发热元件被烧坏。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。