热超导散热板、散热器及5G基站设备的制作方法

热超导散热板、散热器及5g基站设备
技术领域
[0001]
本实用新型涉及散热技术领域，特别是涉及一种热超导散热板、散热器及5g基站设备。


背景技术：

[0002]
随着5g通讯技术的快速发展，功率元器件的集成度越来越高，功率密度也越来越大，且设备越来越向小型化、轻量化、高热流密度和器件均温等方向发展，而现有的全铝片插齿散热器或压铸散热器体积大而笨重，同时还存在散热不均和散热效率不高等缺点，已经无法满足5g通讯基站设备的散热要求。


技术实现要素：

[0003]
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、散热器及5g基站设备，用于解决现有技术中的全铝片插齿散热器或压铸散热器体积大而笨重，同时还存在散热不均和散热效率不高等缺点，无法满足高集成度、高功率、小型化、轻量化、高热流密度的5g通讯基站设备的散热要求。
[0004]
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，所述热超导散热板内分布有散热主管路、液体下降管路、受热侧连通管路和冷凝侧连通管路；所述受热侧连通管路位于所述热超导散热板上与器件相邻的一侧，所述冷凝侧管路位于与所述受热侧连通管路相对的一侧；所述散热主管路连接于所述受热侧连通管路和所述冷凝侧连通管路之间，所述液体下降管路一一对应位于所述散热主管路的下方，且一端与对应的所述散热主管路相连接，另一端与所述受热侧连通管路相连接；所述散热主管路沿远离所述受热侧连通管路的方向逐渐向上倾斜；所述散热主管路、液体下降管路、受热侧连通管路和冷凝侧连通管路相互连通且均为热超导散热管路，所述热超导散热管路内填充有传热工质，所述传热工质包括液体。
[0005]
可选地，所述多个散热主管路平行间隔设置，所述受热侧连通管路和所述冷凝侧连通管路平行间隔设置。
[0006]
可选地，所述散热主管路为圆弧形管路，弧形凸起方向朝下。
[0007]
可选地，所述热超导散热板还包括多个蒸汽上升管路，所述蒸汽上升管路一一对应位于所述散热主管路的上方，且两端与所述散热主管路相连接。
[0008]
可选地，所述热超导散热板还包括多个蒸汽上升管路，所述蒸汽上升管路一一对应位于所述散热主管路的上方，且一端与所述散热主管路相连接，另一端与所述冷凝侧连通管路相连接。
[0009]
可选地，所述受热侧连通管路、散热主管路和液体下降管路构成矩形状无管路孤岛区；所述散热主管路、蒸汽上升管路及冷凝侧连通管路构成矩形状无管路孤岛区。
[0010]
可选地，所述热超导散热板上还包括辅助支路，所述辅助支路位于底部的散热主管路的下部且两端与底部的散热主管路相连接。
[0011]
本实用新型还提供一种热超导散热器，所述热超导散热器包括散热器基板及多个如上述任一方案中所述的热超导散热板；所述散热器基板具有第一表面及与第一表面相对的第二表面，所述第一表面自下而上设置有多个放置发热器件的安装区域；所述多个热超导散热板平行间隔设置于所述散热器基板的第二表面上，且各所述热超导散热板沿纵向延伸。
[0012]
可选地，所述散热器基板的第二表面具有槽道，所述热超导散热板的一端具有弯折部，所述弯折部插设于所述槽道内。
[0013]
本实用新型还提供一种5g基站设备，所述5g基站设备包括发热器件以及如前述任一方案所述的热超导散热器，所述5g基站设备的发热器件设置于所述散热器基板的安装区域。
[0014]
如上所述，本实用新型的热超导散热板、散热器及5g基站设备，具有以下有益效果：
[0015]
本实用新型热超导散热板经改善优化的散热管路结构设计，解决了位于热超导散热板中上部热源因液体导热工质的不足而导致的局部干涸和高温问题，同时可以在减少传热工质的总量，缩小热超导散热板的重量和体积的同时显著提高散热均匀性和散热效率，可以充分满足5g基站设备小型化、轻量化、高集成度和均温化等发展要求。基于本实用新型的热超导散热器的5g基站设备，散热性能可以显著改善，有助于延长设备使用寿命和提高设备性能。
附图说明
[0016]
图1显示为实施例一中的热超导散热板的结构示意图。
[0017]
图2显示为图1中的热超导散热板内的传热工质的流动原理图。
[0018]
图3显示为实施例二中的热超导散热板的结构示意图。
[0019]
图4显示为图3中的热超导散热板内的传热工质的流动原理图。
[0020]
图5显示为实施例三中的热超导散热板的结构示意图。
[0021]
图6显示为实施例四中的热超导散热器的结构示意图。
[0022]
图7显示为图6中的热超导散热板与散热器基板连接的局部放大示意图。
[0023]
元件标号说明
[0024]1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
热超导散热板
[0025]
10
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无管路孤岛区
[0026]
11
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散热主管路
[0027]
12
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液体下降管路
[0028]
13
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受热侧连通管路
[0029]
14
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冷凝侧连通管路
[0030]
15
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蒸汽上升管路
[0031]
16
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辅助支路
[0032]
17
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无管路受热区域
[0033]
18
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无管路散热区域
[0034]
19
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弯折部
[0035]2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
散热器基板
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发热器件
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传热工质
具体实施方式
[0038]
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。
[0039]
请参阅图1～图7。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，图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型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0040]
实施例一
[0041]
如图1至图2所示，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内分布有散热主管路11、液体下降管路12、受热侧连通管路13和冷凝侧连通管路14；所述受热侧连通管路13位于所述热超导散热板1上与发热器件3相邻的一侧，所述冷凝侧管路位于与所述受热侧连通管路13相对的一侧；所述散热主管路11连接于所述受热侧连通管路13和所述冷凝侧连通管路14之间，所述液体下降管路12一一对应位于所述散热主管路11的下方，且一端与对应的所述散热主管路11相连接，另一端与所述受热侧连通管路13相连接；所述散热主管路11沿远离所述受热侧连通管路13的方向逐渐向上倾斜；所述散热主管路11、液体下降管路12、受热侧连通管路13和冷凝侧连通管路14相互连通且均为热超导散热管路，所述热超导散热管路内填充有传热工质4，所述传热工质4包括液体。本实用新型热超导散热板经改善优化的热超导管路结构，解决了位于热超导散热板中上部热源因液体传热工质4的不足而导致的局部干涸和高温问题，同时可以在减少传热工质4的总量，缩小热超导散热板1的重量和体积的同时显著提高散热均匀性和散热效率，可以充分满足5g基站设备小型化、轻量化、高集成度和均温化等发展要求。
[0042]
作为示例，所述热超导散热板1与发热器件3相邻的一侧，即与所述受热侧连通管路13相连接的地方具有沿纵向方向延伸的一个无管路受热区域17(即该区域无任何管路)，该区域是因为需在热超导散热板1上预留出与散热器基板2相连接的空间而形成，避免在将热超导散热板1和散热器基板2相连接(比如通过胶接、焊接、胀接、嵌接等方式连接)的过程中对管路造成损伤。相应地，在所述热超导散热板1远离所述发热器件3的一端，即在所述冷凝侧连通管路14的外侧具有无管路散热区18，该区域未形成有管路，避免所述热超导散热板1与外界发生碰撞时对管路造成损伤。因为所述散热主管路11、液体下降管路12、受热侧连通管路13和冷凝侧连通管路14相互连通构成了封闭管路(热超导散热板1上设置有传热工质4的填充口，未标示)，其内部的传热工质4是在所述热超导散热板1的制作过程中进行填充的。一旦这其中任何一段管路出现承压强度和气密性问题而导致变形和漏液，那将破坏热传导板的性能，因而两侧设置无管路区域可以起到较好的保护作用。
[0043]
需要说明的是，发热器件为可以实现预设功能的电子部件，包括但不限于射频发
生器、功率放大器、滤波器、微处理器、存储器、电源管理器等，其在工作过程会产生热量而造成温度升高，过高的温度会降低器件的性能、运行速度甚至损坏，因此这些发热器件需要及时散热。
[0044]
具体地，所述热超导散热板1基于热超导传热技术实现传热；热超导技术为在密封的相互连通的微槽道内充装所述传热工质4，通过所述传热工质4的蒸发或冷凝相变实现热超导传热的相变传热技术。具体地，所述热超导散热板1为复合板式结构，包括第一板材及第二板材，所述热超导管路通过轧制吹胀工艺或模具成型钎焊工艺形成，所述第一板材和所述第二板材的材质均为导热性良好的金属材料，比如可以包括但不仅限为铜、铜合金、铝、铝合金、钛、钛合金或任一种以上的任意组合，即所述第一板材和所述第二板材可以是单层材料层或多层材料层，但内层优选为铝材料层。比如在一示例中，所述第一板材及所述第二板材可以为包括铜材料层与铝材料层的铜铝复合板材、也可以为包括不锈钢材料层与铝材料层的不锈钢铝复合板材、也可以为包括铁材料层与铝材料层的铁铝复合板材，还可以为包括铝合金材料层与铝材料层的铝合金铝复合板材；所述第一板材及所述第二板材中的所述铝材料层相接触，即所述第一板材中的所述第二材料层为铝材料层，所述第二板材中的所述第二材料层为铝材料层。将所述第一板材及所述第二板材的内层设定为铝材料层，当所述第一板材及所述第二板材为铝铜复合板材时，可以确保所述铜材料层位于外侧，即所述热超导散热板1的外表面为铜层，可以直接进行钎焊或锡焊，便于操作，质量稳定，可以解决热超导散热板1与散热器基板2之间的焊接问题。所述热超导散热板1可以为单面胀形式，即所述热超导散热管路(包括散热主管路11、液体下降管路12、受热侧连通管路13和冷凝侧连通管路14，这些管路可在同一工艺中同步形成)仅凸出于所述热超导散热板1的一个表面上，也可以为双面胀形式，即所述热超导散热管路同时凸出于所述热超导散热板1的两个表面上。本实施例中优选单面胀形式，且当多个所述热超导散热板1用于同一热超导散热器中时，所述多个热超导散热板1的凸起优选呈对称向外分布(以所述热超导散热器的中线为准，两边的热超导散热板1表面的热超导散热管路均向远离中线的方向凸起)，以确保所述热超导散热器在具有良好的散热性能的同时结构更加均衡稳定。作为示例，所述热超导散热板1的表面可以做阳极氧化处理，以在所述热超导散热板1的表面形成氧化膜(未示出)，由此可以提高所述热超导散热板1的耐腐蚀性能，又可以提高所述热超导散热板1的辐射率，增强其与周围空气的热交换。
[0045]
作为示例，所述多个散热主管路11平行间隔设置，所述受热侧连通管路13和所述冷凝侧连通管路14平行间隔设置。
[0046]
作为示例，所述散热主管路11为圆弧形管路，弧形凸起方向朝下。所述液体下降管路12包括第一支路和第二支路，第一支路近似垂直，其一端与对应的所述散热主管路11相连接，另一端与第二支路相连接，所述第二支路的另一端与所述受热侧连通管路13相连接(需要说明的是，本实施例中当描述管路之间是相互连接时，那管路之间也是相互连通的，对此不再单独说明)，所述第二支路为近水平管路或者倾斜度(即与水平面的夹角)小于所述散热主管路11的倾斜度。所述散热主管路11、液体下降管路12和受热侧连通管路13围成多个类似矩形状的无管路孤岛区10。
[0047]
作为示例，所述热超导散热板1上还包括辅助支路16，所述辅助支路16位于底部的散热主管路11的下部且两端与底部的散热主管路11相连接。
[0048]
下面结合图1和图2对本实用新型的热超导散热板1的工作原理做说明。所述热超导散热板1的一端靠近热源(发热器件3)的受热侧，液体下降管路12作为冷凝液相下降的管路同时与散热主管路11和受热侧连通管路13相连，且液体下降管路12位于散热主管路11的下方，因而完成热交换冷凝后的液体在到达散热主管路11和液体下降管路12的交叉口后将主要进入液体下降管路12，再进入受热侧连通管路13，而在受热侧连通管路13中的液体工质受热蒸发产生的汽泡向上流动，并进入向上倾斜的散热主管路11内，由于散热主管路11内液体少，阻力小(所述散热主管路11为圆弧状时阻力更小，更有利于蒸汽的上升)，蒸汽比重小有向上流动趋势，液体比重大，受重力影响有向下流动趋势，提高了气液相的流动和蒸发冷凝换热效率。图2示例了热超导散热器内局部的蒸发气相与冷凝液相的流动机理。对整个热超导散热板1而言，靠近发热器件3的受热侧连通管路13中没有蒸发的液体向下流动参与下部热源的蒸发冷凝换热，未进入散热主管路11的一部分气液混合物向上流动以参与上部热源的蒸发冷凝换热。在远离发热器件3的冷凝侧连通管路14中，来自散热主管路11中的没有冷凝的多余气体向上流通进入上部的散热主管路11中冷凝，多余的冷凝液体向下流动，进入下部的散热主管路11中参与蒸发，使整个热超导散热板1内部管路内各部分相互连通，达到压力的平衡和温度均匀，通过少量的传热工质4的即可达到较好的散热效果，有利于散热器的小型化和轻量化。
[0049]
实施例二
[0050]
如图3和图4所示，本实施例提供另一种结构的热超导散热板1。本实施例的热超导散热板1与实施例一的区别在于，本实施例的热超导散热板1还包括多个蒸汽上升管路15，所述蒸汽上升管路15一一对应位于所述散热主管路11的上方，且两端与所述散热主管路11相连接，且所述蒸汽上升管路15与所述液体下降管路12通常具有间距，两者在纵向上的投影没有重叠。所述蒸汽上升管路15可以为包括直线段和位于直线段两端的弯折段，因而所述蒸汽上升管路15和所述散热主管路11围成了多个类似矩形状的无管路孤岛区10，具体可以参考图3。本实施例的热超导散热板1不具有实施例一中的辅助支路16而在所述热超导散热板1的右下侧形成一个沿远离所述受热侧连通管路13方向逐步增加的无管路散热区域。除上述区别外，本实施例的热超导散热板1的其他结构均与实施例一相同，具体请参考实施例一，出于简洁的目的不赘述。通过设置所述蒸汽上升管路15，蒸汽在所述蒸汽上升管路15中的冷凝液体全部流回到与之相连接的散热主管路11中(该过程可以参考图4)，使得散热主管路11的阻力更小，冷凝散热热阻更小，有助于进一步提高散热效率和散热均匀性。
[0051]
实施例三
[0052]
如图5所示，本实施例提供另一种结构的热超导散热板1。本实施例的热超导散热板1与实施例二的区别在于，实施例二的热超导散热板1的蒸汽上升管路15两端都与所述散热主管路11相连接，而本实施例中，虽然同样具有多个蒸汽上升管路15，所述蒸汽上升管路15同样一一对应位于所述散热主管路11的上方，但是本实施例的蒸汽上升管路15一端与所述散热主管路11相连接，另一端与所述冷凝侧连通管路14相连接，且所述蒸汽上升管路15与所述液体下降管路12通常具有间距，两者在纵向上的投影没有重叠。所述蒸汽上升管路15可以包括直线段和位于直线段一端的弯折段，所述蒸汽上升管路15、所述散热主管路11和冷凝侧连通管路14围成了多个类似矩形状的无管路孤岛区10。通过将蒸汽上升管路15在远离热源侧直接与冷凝侧连通管路14连通，更便于调节上下部的多个散热主管路11中气相
和液相的流量和压力，可以进一步改善热超导散热板1的温度均匀性和提高散热效率。除该区别外，本实施例的热超导散热板1的其他结构均与实施例二相同，具体请参考实施例二，出于简洁的目的不赘述。
[0053]
本实用新型的热超导散热板1可以直接和发热器件3相连接以实现散热，比如多个发热器件3可以直接贴放于所述热超导散热板1的侧壁并沿纵向上下分布，这种通过单一热超导散热板1的散热方式尤其适用于小功率发热器件的散热。
[0054]
实施例四
[0055]
如图6及7所示，本实用新型还提供一种热超导散热器，所述热超导散热器包括散热器基板2及多个如实施例一至三中任一项所述的热超导散热板1(图6中的热超导散热器以实施例一热超导散热板1结构为例)，故对所述热超导散热板1的说明还请参考前述内容，出于简洁的目的不赘述；所述散热器基板2具有第一表面及与第一表面相对的第二表面，所述第一表面自下而上设置有多个放置发热器件3的安装区域；所述多个热超导散热板1平行间隔设置于所述散热器基板2的第二表面上，且各所述热超导散热板1沿纵向延伸。
[0056]
作为示例，所述安装区域为三个，三个所述安装区域沿所述散热器基板2的纵向上下分布(也即所述热超导散热板1的侧面)。单个所述安装区域可以安装的发热器件3可以为一个或多个，不同的安装区域安装的发热器件3的类型可以相同或不同，本实施例中对此并不限制。当然，在其他示例中，根据所述发热器件3的数量不同，还可以包括更多个散热区域，本实施例中并不严格限制。
[0057]
作为示例，所述散热器基板2的第二表面具有槽道，所述热超导散热板1的一端具有弯折部19，所述弯折部19插设于所述槽道内(具体可参考图7)。具体地，所述槽道内间隔分布有多个插槽，而所述多个热超导散热板1经弯折部19一一对应插设于各插槽内，所述散热器基板2对应各所述热超导散热板1的所在的第一表面的位置即为放置发热器件3的安装区域，使得发热器件3散热的热量能够以较短的路径尽快传导至所述热超导散热器。本实施例中，各沟槽与所述散热器基板2的表面相垂直，在实际使用中，各沟槽也可相较于所述散热器基板2的表面倾斜一定的角度，垂直仅用于表示方向趋势，并不意味着严格意义上的与水平面呈90
°
夹角，不以本实施例为限。
[0058]
作为示例，所述散热器基板2内埋设有烧结芯热管(未示出)。所述烧结芯热管为由一定目数的金属粉末烧结在一金属管的内壁上而形成的与管壁一体的烧结粉末管芯，烧结于所述金属管内部上的金属粉末形成吸液芯毛细结构，使得所述烧结芯热管具有较高的毛细抽吸力，使所述烧结芯热管的导热方向不受重力的影响，且烧结吸液芯毛细结构强化了蒸发吸热和冷凝放热，大大提高了热管的导热能力和传输功率，使得所述烧结芯热管具有较大的轴向当量导热系数(是铜的几百倍到上千倍)。在所述散热器基板2内埋设所述烧结芯热管，可以使得设置于所述散热器基板2表面的发热器件3产生的热量快速扩散至所述散热器基板2的其他位置，使得所述散热器基板2上的热分布比较均匀，可以有效地提高散热器的散热效率和散热能力。
[0059]
作为示例，各所述热超导散热板1垂直(也可具有一定倾角，不以本实施例为限)插入至所述沟槽内，且所述热超导散热板1可以通过机械挤压工艺、导热胶粘结工艺或钎焊焊接工艺中的任意一种或多种与所述散热器基板2固定连接，以尽量增加结合强度，减小结合热阻，提高散热器的散热能力和效率。
[0060]
位于所述散热器基板2表面的热源(发热器件3)工作时产生的热量经由所述烧结芯热管迅速传到至所述散热器基板2，所述散热器基板2将热量快速传导至各所述热超导散热板1，液体传热工质4受热后蒸发变成蒸汽，蒸汽将热量沿热超导管路带至整个热超导板，与热超导板外部的环境空气进行热交换(放出热量)后冷凝成液体传热工质4并沿热超导管路回流至靠近热源附件的受热侧热超导管路，进行下一次的蒸发吸热与冷凝放热的导热循环。
[0061]
本实用新型的热超导散热器可以用于各类高功率密度的电子发热器件的散热，可以有效提高散热均匀性和散热效率，尤其适用于高集成度、高功率、小型化、轻量化、高热流密度的5g通讯基站设备的散热。
[0062]
实施例五
[0063]
本实用新型还提供一种5g基站设备，所述5g基站设备包括发热器件，以及如实施例四中任一项所述的热超导散热器，所述5g基站设备的发热器件设置于所述散热器基板的安装区域。对所述热超导散热器的介绍还请参考实施例四，出于简洁的目的不赘述。所述发热器件包括但不限于射频发生器、功率放大器、滤波器、微处理器、存储器及电源管理器等。本实用新型的5g基站设备，在不增加设备体积和重量的情况下，其散热效率和散热均匀性可以得到极大改善，有利于延长设备使用寿命和提高设备性能。
[0064]
综上所述，本实用新型提供一种热超导散热板、散热器及5g基站设备。所述热超导散热板内分布有散热主管路、液体下降管路、受热侧连通管路和冷凝侧连通管路；所述受热侧连通管路位于所述热超导散热板上与发热器件相邻的一侧，所述冷凝侧管路位于与所述受热侧连通管路相对的一侧；所述散热主管路连接于所述受热侧连通管路和所述冷凝侧连通管路之间，所述液体下降管路一一对应位于所述散热主管路的下方，且一端与对应的所述散热主管路相连接，另一端与所述受热侧连通管路相连接；所述散热主管路沿远离所述受热侧连通管路的方向逐渐向上倾斜；所述散热主管路、液体下降管路、受热侧连通管路和冷凝侧连通管路相互连通且均为热超导散热管路，所述热超导散热管路内填充有传热工质，所述传热工质包括液体。本实用新型经改善的热超导管路结构设计，解决了位于热超导散热板中上部热源因液体导热工质的不足而导致的局部干涸和高温问题，同时可以在减少传热工质的总量，缩小热超导散热器的重量和体积的同时显著提高散热均匀性和散热效率，可以充分满足5g基站设备小型化、轻量化、高集成度和均温化等发展要求。基于本实用新型的热超导散热器的5g基站设备，散热性能可以显著改善，有助于延长设备使用寿命和提高设备性能。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0065]
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。