[發明專利]仿生動力驅動型熱管散熱器

無效

• 申請號: 200610171514.9
• 申請日: 2006-12-30
• 公開（公告）號: CN101210785A
• 公開（公告）日: 2008-07-02
• 發明（設計）人: 劉靜;肖劍
• 申請（專利權）人: 中國科學院理化技術研究所
• 主分類號: F28D15/04
• 分類號: F28D15/04;F28D15/02;H01L23/427;H05K7/20
• 代理公司: 北京泛華偉業知識產權代理有限公司
• 代理人: 王鳳華

技術領域

本發明涉及一種仿生動力驅動型熱管，特別涉及一種仿高大植物利用其葉片表面的水份蒸騰作用而驅動樹干內部流體實現遠距離輸運的以熱管方式實現熱量傳輸的仿植物葉片表面蒸騰作用的仿生動力驅動型熱管散熱器。

背景技術

近年來，計算機、微電子、光電芯片等一直是朝著提高集成度、減小尺寸及增加時鐘頻率的趨勢發展，“熱障”問題因此日顯嚴峻。按照著名的“摩爾定律”推算：計算機芯片上的晶體管使用量18個月翻一番，那么到2010年，芯片上晶體管使用數量將突破10億，此時，芯片耗能和散熱問題也凸現出來。實際上，現有AMD桌面Athlon?1200MHz產生的熱量已達66瓦，一顆Pentium4@2?GHz芯片的消耗功率更高達75瓦。由此帶來的過高溫度將降低芯片的工作穩定性，增加出錯率，同時模塊內部與其外部環境間所形成的熱應力會直接影響到芯片的電性能、工作頻率、機械強度及可靠性。事實上，不僅對于計算機芯片，對于大量功率電子設備、光電器件以及近年來發展迅速的微/納電子機械系統等，都存在著類似的廣泛而迫切的散熱冷卻需要，有的情況下甚至要求更高，比如，一些微系統的熱流密度已高達10³W/cm²。這些態勢都表明，目前對高性能散熱技術的需求已提到了前所未有的層面，相關研究是多個學科領域共同的前沿和關注的重大課題。

計算機芯片技術發展對高性能散熱方法的迫切要求與實際應用的廣闊空間，使得對超高熱流密度光電子芯片、微系統的散熱技術研究成為國際上異常重要而活躍的研究領域。當前的技術現狀是，各類計算機芯片普遍采用受迫對流空氣來冷卻發熱器件，即通過擴展肋片，改進氣流分布，增大風壓，將冷卻空氣壓送至散熱器件表面以將該處熱量散走，此種方式的冷卻效率與風扇速度成正比，因而會產生明顯噪音；而且一旦微器件發熱密度過高時，空氣冷卻將很難勝任。目前，氣冷方式的散熱能力已漸趨極限，難以適應功耗繼續增加的需要，特別是在如多核臺式機、筆記本電腦等設備的狹小受限空間中更是如此。隨著計算機芯片集成度的飛速增長，要求的換熱強度越來越高，采用水冷或熱管散熱的方式已提到日程上來，相應產品相繼出現在市場上。液體因單位體積熱容遠大于氣體，作為循環工質能夠提供更高的冷卻功率，是一種較佳選擇。據業界人士分析，液冷可能會成為一個主流。實際上就計算機CPU的散熱問題而言，Intel、NEC、松下、日立等國際著名公司新近都推出了基于液冷的散熱方案。然而，這類液體冷卻雖然效率較高，但在運行中必須依賴驅動裝置，這無疑會使整套散熱系統的體積增大，功耗提升。也因如此，長期以來，圍繞液體冷卻中的驅動泵開展研究，一直是工程師們的重大努力方向。與之相比，熱管作為一種無外力驅動的基于相變傳熱的冷卻方式，可以達到較之單相流體更高的熱流轉移通量，因而目前其應用頗為引人矚目。

可以認為，在眾多的高效散熱方法中，熱管技術在性能上表現突出。它以毛細力作為循環動力，又以相變(蒸發與凝結)換熱作為傳熱的主要方式，具有傳熱能力大、質量輕、溫度控制能力強、傳熱效率高等特點，迄今在許多領域內被競相加以探索，其在計算機元器件散熱方面的應用正如火如荼。

采用相變傳熱與單相傳熱或導熱相比，所需工質少，熱傳輸量大，因而可減輕重量。熱管運行的推力來自毛細芯的抽吸力，要使熱管正常工作，必須使毛細壓差大于流體流動的總壓降，因而如何選擇和制作毛細抽吸力較大的毛細芯是一個關鍵。但是，當芯片發熱密度過高時，會導致熱管內部液體全部蒸發干，從而工質難以完成正常的循環輸運，于是會引起燒毀現象發生，對于超高功率的發熱元件，熱管散熱存在工作極限，必須突破其現有熱量及工作流體傳輸的途徑?？紤]到上述因素，本發明提供一種新的熱管方案，可以實現形式更加多樣化且無燒干風險的熱管散熱器。

發明內容

本發明的目的在于：提供一種仿生動力驅動型熱管散熱器，特別涉及一種仿照高大植物利用其葉片表面的水份蒸騰作用驅動樹干內部流體實現遠距離輸運的原理，以熱管方式完成熱量傳輸的仿生動力驅動型熱管散熱器，可作為高功率密度器件中的理想散熱機構。其概念新穎，基于葉片表面的水份蒸騰作用驅動流體的輸運，同時又部分采納了熱管換熱的概念，是液冷與熱管散熱方式的優勢結合。

本發明的技術方案如下：

本發明提供的仿生動力驅動型熱管散熱器，包括：

一空心平板基底1；所述空心平板基底1的空心內腔內裝有多孔芯體材料21；