[實用新型]一種具有新型換熱結構及自適應特性的熱沉散熱裝置

有效

• 申請號: 201420001855.1
• 申請日: 2014-01-02
• 公開（公告）號: CN203633055U
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發明（設計）人: 張田田;任毅如
• 申請（專利權）人: 中國長江三峽集團公司
• 主分類號: H05K7/20
• 分類號: H05K7/20
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 姜榮麗

技術領域

本實用新型是一種高換熱強度的散熱裝置，具有自適應特性，適用于小尺寸，高熱流密度發熱部件，如電子器件、激光器件等。

背景技術

隨著科學技術往微型化方向的發展，對在微小尺度下系統的熱管理提出了巨大挑戰。在航空航天領域，隨著各大國家在空間站、航天飛機和遠距離探測飛船等載人航天領域的發展，航天器載重與其有限空間之間的矛盾日益突出，使散熱問題顯得異常重要，如何在很小的空間內實現有效地熱管理，成為決定一個國家載人航天技術水平的重要指標之一。在半導體領域，伴隨著MEMS技術的進步，各類電子器件精密程度不斷升高，導致單位面積產熱熱流密度急劇增加，當前計算機芯片的功率密度已達到10⁷W/m²甚至更高，幾乎比現代商用輕水反應堆堆芯平均功率密度高出2～3個數量級。顯然，提供有效的冷卻手段已經成為維系電子技術發展和保障系統安全穩定運行的關鍵。

目前，微小尺度下高效散熱方式主要有以下幾種：自然對流冷卻，這種方式散熱功率低，一般在1W/cm²量級，顯然，已經遠不能滿足現代散熱需求；熱沉強制對流散熱，這種冷卻方式是目前計算機芯片散熱的主要方式，這種方式散熱量可以達到100W/cm²，但是這種冷卻方式震動（噪音）大，并且目前市場上CPU散熱量已接近或超過100W/cm²，因此，急需更高效的散熱方式；微通道熱沉冷卻，由各種形式的微流道組成，靠工作流體攜帶熱量實現冷卻，是目前最有應用前景的冷卻方式之一。

微通道熱沉冷卻系統里，高效換熱的微通道熱沉結構和工作流體的驅動力是兩大關鍵環節。目前普遍采用的微通道熱沉結構未能充分的實現換熱最大化以及降低換熱經濟性，即降低換熱與泵功率的比值。在進一步加強換熱能力和降低外加驅動力方面尚有很大的進步空間。

發明內容

本實用新型提供一種具有自適應特性的高換熱強度的散熱裝置。所述散熱裝置包括微通道熱沉系統、驅動系統和動力補給系統。

所述的微通道熱沉系統包括頂蓋板、引流板和熱沉板，所述頂蓋板上開有兩個通孔，所述通孔在頂蓋板的上表面加工成圓形，便于與工作流體管路貫通，下表面加工成矩形，便于與引流板上的矩形孔對應聯通；所述引流板上加工有矩形通孔。所述熱沉板上加工有微通道。

所述微通道由水力直徑不一（水力直徑范圍在1-1000微米范圍）的N（N大于或等于2）種微通道通過N級組合而成，這種結構利用了微尺度條件下換熱的入口段效應，實現換熱最大化，同時由于熱沉由多級不同水力直徑微通道構成，比單純采用極小直徑微通道熱沉壓損小，換熱強度大經濟性好。微通道熱沉系統通過熱沉的封裝以及進出口管線的連接接入整個系統；所述微通道為單側N級微通道，或者為兩側N級微通道。

所述的驅動系統，包含微泵裝置和相應供電電路，微泵裝置提供工作流體驅動力，供電電路有外加電源和動力補給系統并入的電源，通過串聯電路共同給微泵裝置提供電源；

所述的動力補給系統，該系統使得整個散熱裝置具有自適應功能。核心部件為高性能熱電材料，利用散熱后的高溫工作流體與熱電材料冷端的溫差，產生能源，并入驅動系統，使得本實用新型具有自適應功能。即根據被散熱部件的溫度高低，能產生大小不同的額外能源，提供給工作流體驅動裝置——微泵裝置，實現自動調節功能。

本實用新型的優點在于：根據本實用新型，可以實現高換熱強度的散熱裝置，其具有自適應特性，適用于小尺寸、高熱流密度發熱部件，如電子器件、激光器件等。

附圖說明

圖1是本實用新型的散熱裝置的結構組成示意圖；

圖2是本實用新型中微通道熱沉系統的結構裝配圖；

圖3是本實用新型中微通道熱沉系統封裝后的結構示意圖；

圖4是微通道熱沉結構圖2中局部M區的放大圖；

圖5微通道熱沉結構第一級和第二級連接處詳細結構示意圖；

圖6是微通道熱沉結構圖2中局部N區的放大圖；

圖7微通道熱沉結構第二級和第三級連接處詳細結構示意圖；

圖8第一個實施例中的三級微通道裝置B-B剖面圖；

圖9是本實用新型提供的一個實施例中兩側三級微通道熱沉系統裝配圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型進一步詳細說明。