料粘附层。
[0044]本实施例中，以LED芯片为例进行说明，基座1、中间腔体2，端盖4，外联管路5、封尾管3组成了一个密闭的循环系统，在这个系统里制冷剂完成蒸发冷凝的循环过程。
[0045]封尾管作用是将该密闭的循环系统抽真空并注入制冷剂。
[0046]基座的作用有两个，一个是将该散热器通过机械方式和LED可靠固定一起，第二个是作为吸热板，通过热传导的方式将LED工作时产生的热量吸走，作为热传导部件，基座可以是铝、铜、钢或者几种材料的优化组合。
[0047]基座的上表面中被中间腔体包络的面也就是图示的A面(散热面)，负责由B面(吸热面)吸收的热量传给中间腔体的制冷剂。基座的下表面也就是图示的B面，贴在LED灯珠，直接导热。
[0048]A面的形式主要考虑增强制冷剂气化能力，可以是平面，也可以加工出肋、筋、突点或者黏附金属泡沫等，如图11?14所示(包含不仅限于以下几种形式)。
[0049]中间腔体是制冷剂存储和蒸发的场所，使得LED产生的热量完全有效的传入空腔中，其高度的确定由传热计算所得。
[0050]端盖起到密封作用，可以是单独也可以是和中间空腔一体。
[0051]外联管路是制冷剂对外放热，自身由气态转化为液态的场所，其长度、外部和内孔的形状和尺寸同样由由传热计算确定。外联管路的形状多种多样，内孔可以是圆孔，三角形、多孔性、椭圆形、方形等，为了增加液体的回流速度，可以在内壁上加工出多个直条、螺旋、异性直条(如截面是Ω形的直条)。
[0052]外部的形状的设计在兼顾安装尺寸的要求下，尽量增加与空气的接触面积，为此外部性状可能加工出螺旋，直条或者箍套、焊接翅片来增加换热面积等。下图分别为通过焊接、粘结的方式将散热铝箔和外联管路结合一起，达到增加换热面积。以及使用焊接、粘结或者整体压延的方式使得外联管路上有散热翅片。
[0053]整个热管循环系统通过以下几个部分，将LED灯珠的热量散发出去:
[0054](I):基座吸收LED灯珠的热量
[0055]金属基座从灯珠工作时产生的热量以传导的方式带走，从而达到控制灯珠温升的目的。为了降低接触热阻，可以在接触面上黏涂导热硅胶等类似物质。
[0056]基座的材质较为优选的是铝材，考虑到铜、银等材料的热传导速率较快，在一些要求传热速率较高的场所也可以采用全铜、铜铝复合等方案。
[0057]同时基座可以设计的比灯珠的包络面更大，留出部分以便固定螺丝安装，降低整个散热器的复杂程度。
[0058](2):冷媒(液态制冷剂)从基座吸热:
[0059]空腔中的冷媒从基座上吸收来自于灯珠的热量，产生气化相变，气化过程中大量吸走热量，这个相变过程吸热量大，过程高效，需要的温差小，可以有效控制基座温升，从而控制了 LED灯珠的温升，这也是本实用新型的一个重要优点，目前用于LED散热的铝材散热器吸热速度和吸热量远不及本专利的产品性能。
[0060]因为冷媒气化相变的关键是气化核心数量的多少，为了增强气化能力，强化换热，我们可以在与冷媒接触的基座部分加工出肋、筋、刻痕或者增加一些金属细颗粒、泡沫金属等来达到目的。
[0061](3);冷媒(液态制冷剂)对环境的放热:
[0062]气化的冷媒从空腔顶部的端盖小孔进入外接冷却管路，高温高压的气体将热量通过外接管路辐射到空气中，而自身变成液体，在管壁浸润力和自身的重力双重作用下重新回流至空腔，参与下一轮循环。这个过程也是相变过程，高效地将携带的热量散发到空气中。
[0063]参照图15，换热循环步骤如下:
[0064]第一步:基座从LED灯珠上吸收热量；
[0065]第二步:中间腔体的液相制冷剂收到基座传导来的热量，温度升高，气化吸热；
[0066]第三步:气化的制冷剂上升通过端盖进入外链管路；
[0067]第四步:气相制冷剂温度高于外部温度，通过外链管路向外散发热量，本身温度降低重新转化为液相；
[0068]第五步:液相制冷剂因重力、管路对液态制冷剂的毛细力、表面张力等作用下重新流回腔体，进行下一轮的循环。
【主权项】
1.一种用于半导体芯片散热的热管换热器，其特征在于:包括基座、中间腔体和外联管路，所述基座的吸热面与待散热的半导体芯片连接，所述基座的散热面与所述中间腔体连接，受热后气化吸热的液态制冷剂位于所述中间腔体内，所述中间腔体开有出气口和回液口，所述出气口与所述外联管路的进口连通，所述外联管路的出口与所述回液口连通。
2.如权利要求1所述的用于半导体芯片散热的热管换热器，其特征在于:所述外联管路包括直管和盘管，所述直管的下端与所述出气口连通，所述直管的上端与所述盘管的上端相接，所述盘管的下端与所述回液口连接。
3.如权利要求1或2所述的用于半导体芯片散热的热管换热器，其特征在于:所述外联管路的横截面呈圆形、三角形、方形、椭圆形或多孔截面。
4.如权利要求1或2所述的用于半导体芯片散热的热管换热器，其特征在于:所述外联管路的外壁设置散热翅片。
5.如权利要求1或2所述的用于半导体芯片散热的热管换热器，其特征在于:所述外联管路的内壁设置直条。
6.如权利要求1或2所述的用于半导体芯片散热的热管换热器，其特征在于:所述中间腔体的下部敞口位于所述基座的散热面上，所述中间腔体的上部敞口安装端盖。
7.如权利要求6所述的用于半导体芯片散热的热管换热器，其特征在于:所述端盖上开有所述出气口，所述中间腔体的中下部侧壁上开有回液口。
8.如权利要求6所述的用于半导体芯片散热的热管换热器，其特征在于:所述中间腔体的侧壁上开有用以实现抽真空的封尾管。
9.如权利要求1或2所述的用于半导体芯片散热的热管换热器，其特征在于:所述基座的散热面设有气化核心。
10.如权利要求9所述的用于半导体芯片散热的热管换热器，其特征在于:所述气化核心为粗糙状、锯齿状或多孔材料粘附层。
【专利摘要】一种用于半导体芯片散热的热管换热器，包括基座、中间腔体和外联管路，所述基座的吸热面与待散热的半导体芯片连接，所述基座的散热面与所述中间腔体连接，受热后气化吸热的液态制冷剂位于所述中间腔体内，所述中间腔体开有出气口和回液口，所述出气口与所述外联管路的进口连通，所述外联管路的出口与所述回液口连通。本实用新型提供了一种有效提升散热能力、可靠性良好、成本较低的用于半导体芯片散热的热管换热器。
【IPC分类】H01L23-367, H01L33-64, H01L23-427
【公开号】CN204333037
【申请号】CN201520061683
【发明人】李静, 叶又华
【申请人】李静
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2015年1月29日