[實用新型]一種具有梯度復合結構的多孔合金熱管散熱器

無效

• 申請號: 201120109962.2
• 申請日: 2011-04-14
• 公開（公告）號: CN202083260U
• 公開（公告）日: 2011-12-21
• 發明（設計）人: 陳巖;張樹生;郭雷;常威;陳雅群;田帥;霍夢佳;位紅燕;安保睿;陳婷婷
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: F28D17/02
• 分類號: F28D17/02
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 于冠軍

技術領域

本實用新型涉及一種用于電子器件散熱的多孔合金熱管散熱器，屬于電子器件散熱技術領域。

背景技術

隨著數字化及網絡資訊化的發展，對微電子器件性能和速度的需求越來越高，目前，半導體技術已進入納米量級，可在IC芯片上制造更多的晶體管，基于輕便而需整合功能的需求，目前也朝著系統單芯片方向發展。IC中晶體管等有源器件運算時，產生大量的熱量，隨著芯片中晶體管的數目越來越多，發熱量也越來越大，在芯片面積不隨之大幅增加的情況下，器件發熱密度越來越高，過熱問題已成為目前制約電子器件技術發展的瓶頸，以CPU為例，其發熱量隨著速度的提高而逐漸增加，目前已達115W以上，相對應的熱流密度也大幅度增加。散熱問題已成為制約微電子器件發展的最大障礙，并引起了廣泛的關注。

微電子器件發熱量不斷提高，而與之相匹配的散熱技術卻未及時趕上，使得CPU的發展逐漸面臨重大的瓶頸。根據ITRS預估，2006年每只DRAM(動態隨機存取存儲器)的發熱量將從1W左右增加到2W。為了擴大存儲模塊容量，目前許多公司開始采用3D堆疊形式的封裝，雖然提高了芯片的應用效率，但也使散熱問題顯得越來越重要，據統計，由熱所引起的失效約占電子器件失效的一半以上。溫度過高除了會造成半導體器件的損毀，也會造成電子器件可靠性降低及性能下降，對于散熱問題的解決，必須尋求綜合解決技術方案。此外，散熱問題也是影響LED壽命的關鍵技術難題之一。

普通的多孔芯換熱器一般包括蒸發區、絕熱區和冷凝區，各區域是采用壓實密度、孔徑和孔隙率相同的多孔合金熱管，在微型結構內，當工質發生相變時，其內部壓力會急劇增大，導致滲透性差，熱導率降低，影響散熱效果。

發明內容

本實用新型針對現有電子器件散熱技術存在的問題，依據金屬多孔合金所具有的散熱能力強、滲透性好、熱導率高的特點，提供一種散熱效果好、能滿足電子產品微型化發展對散熱技術需求的具有梯度復合結構的多孔合金熱管散熱器。

本實用新型的具有梯度復合結構的多孔合金熱管散熱器采用以下技術方案：

該多孔合金熱管散熱器，包括殼體，殼體上設置有工質充填口和排氣口，殼體的底部設有工質充填口，上端面設有排氣口，殼體內自下至上分為蒸發區、絕熱區和冷凝區三個區域，三個區域內均填充滿多孔合金，蒸發區內多孔合金的平均孔徑最小，冷凝區內多孔合金的平均孔徑最大，絕熱區內多孔合金的平均孔徑介于蒸發區內多孔合金平均孔徑和冷凝區內多孔合金平均孔徑之間。多孔合金可以為現有各種結構類型的多孔合金。

蒸發區高度H₁、冷凝區高度H₃和絕熱區高度H₂的分布是：和其中H₁為蒸發區7的高度，H₂為絕熱區5的高度，H₃為冷凝區的高度，H為三個區域高度之和；V_l為液相充液體積，φ₁為蒸發區多孔合金的孔隙率，V_g為氣相體積，φ₃為冷凝區多孔合金的孔隙率，L為任一區域的長度，W為任一區域的寬度。

蒸發區、絕熱區和冷凝區內多孔合金的平均孔徑大小按下式得到：ln(p/p₀)＝-(2γV_m/rRT)cosθ，式中，式中，p₀為工作介質液面為平面時的飽和蒸氣壓，p為多孔合金內液體工作介質的飽和蒸氣壓，V_m為對應相的摩爾體積，γ為各區內對應相的表面張力，R為常數，T為絕對溫度，θ為液體工作介質與多孔合金金屬層壁的接觸角；對應相是指實際工作時，散熱器蒸發區、絕熱區以及冷凝區內工作介質的狀況，蒸發區工作介質是液相，絕熱區工作介質是汽液兩相，冷凝區工作介質是汽相。

本實用新型散熱器內部的多孔合金蒸發區、絕熱區和冷凝區具有不同的孔徑和孔隙率，具有散熱能力強、滲透性好、熱導率高的特點，可以有效的提高散熱效果。

附圖說明

附圖是本實用新型的結構示意圖。

其中，1、殼體，2、排氣口，3、冷凝區，4、絕熱區與冷凝區臨界面，5、絕熱區；6、蒸發區與絕熱區臨界面，7、蒸發區，8、工質充填口。

具體實施方式