[發明專利]變梯度分形點陣夾芯強化相變熱沉

有效

• 申請號: 201611062805.4
• 申請日: 2016-11-26
• 公開（公告）號: CN106940148B
• 公開（公告）日: 2019-09-06
• 發明（設計）人: 熊長武;嚴宏;胡家渝;周曉東
• 申請（專利權）人: 西南電子技術研究所（中國電子科技集團公司第十研究所）
• 主分類號: F28D20/02
• 分類號: F28D20/02;H01L23/427
• 代理公司: 成飛(集團)公司專利中心 51121
• 代理人: 郭純武

1.一種變梯度分形點陣夾芯強化相變熱沉，包括：封裝在相變熱沉殼體（2）中的相變材料（1）和強化傳熱結構（3），其特征在于：強化傳熱結構（3）為變梯度分形點陣夾芯結構，且按陣列分布在相變熱沉殼體（2）中，并且變梯度分形點陣夾芯結構由三級強化傳熱結構組成，每一級根據分形方式、分形尺寸、分形角度從熱擴散底板（7）依次向上生長，

每個變梯度分形點陣夾芯結構按相變熱沉熱傳遞與熱交換特性，以變梯度V結構作為第一級強化傳熱結構（4），并以此為基礎，在第一級強化傳熱結構（4）的變梯度V形端，以形狀相同的變梯度V結構逐級遞增形成多級強化傳熱結構，各級強化傳熱結構比表面積依次呈倍數增加，且后一級強化傳熱結構比表面積是前級的2倍，根據相變熱沉散熱性能指標要求確定相變熱沉中強化材料占比、相變材料占比，通過計算確定強化傳熱結構（ 3） 的截面積，計算公式為：強化傳熱結構截面積＝相變熱沉截面積×強化材料占比，相變材料占比，其中，第一級強化傳熱結構（4）可將熱量快速強化傳導至遠離熱擴散底板（7）的區域，第二級強化傳熱結構（5）、第三級強化傳熱結構（6）將熱量快速擴散至遠離熱擴散底板（7）的相變材料（1）完成熱交換。

2.如權利要求1所述的變梯度分形點陣夾芯強化相變熱沉，其特征在于：每一級強化傳熱結構具有相同的總截面積，自底面起按1分4的分形結構的1mm×1mm正方形截面向上向外生長，高度達5mm后從第一級強化傳熱結構（4）每個分支1分4的分形結構的0.5mm×0.5mm正方形截面向上向外生長，高度達5mm后,繼續從第二級強化傳熱結構（5）每個分支按1分4的分形結構0.25mm×0.25mm的正方形截面向上向外生長，直到高度達5mm。

3.如權利要求1所述的變梯度分形點陣夾芯強化相變熱沉，其特征在于：強化傳熱結構（3）根據相變熱沉厚度分為若干級梯度，其中，第一級強化傳熱結構（4）的布局、形狀和尺寸根據熱源（8）分布規律、強化材料填充率以及分級梯度數量確定，以均勻或漸變分布。

4.如權利要求1所述的變梯度分形點陣夾芯強化相變熱沉，其特征在于：每一級強化傳熱結構根據第一級強化傳熱結構的形狀和尺寸以及分級數量選擇分形方式，分形越多，各級強化傳熱結構比表面積差異越大、尺度越小，選擇原則是最后一級強化傳熱結構的尺度應滿足金屬3D打印工藝技術參數要求。

5.如權利要求1所述的變梯度分形點陣夾芯強化相變熱沉，其特征在于：第二級強化傳熱結構（5）、第三級強化傳熱結構（6）布局、形狀和尺寸根據第一級強化傳熱結構（4）的布局、形狀和尺寸以及分形方式確定，保持布局及形狀一致，尺寸按強化傳熱結構（3）截面積保持不變或逐漸減小的原則計算確定。

6.如權利要求1所述的變梯度分形點陣夾芯強化相變熱沉，其特征在于：變梯度分形點陣夾芯結構由第一級強化傳熱結構（4）、第二級強化傳熱結構（5）、第三級強化傳熱結構（6）組成，且每一級強化傳熱結構具有相同的總截面積。

7.如權利要求1所述的變梯度分形點陣夾芯強化相變熱沉，其特征在于：相變熱沉內腔強化傳熱結構體積占比為1／9，第二級強化傳熱結構比表面積是第一級強化傳熱結構的2倍，第三級強化傳熱結構比表面積是第二級強化傳熱結構的2倍，是第一級強化傳熱結構的4倍。

8.如權利要求1所述的變梯度分形點陣夾芯強化相變熱沉，其特征在于：相變材料為充填率為95％-100%的石墨基石蠟復合相變材料，充填完成后用同種材料的充填蓋板通過激光焊接的方式完成相變熱沉的密封封裝，并且相變材料（1）以真空加熱液化灌注的方式從相變熱沉殼體（2）底部的灌注口充填灌注。

9.如權利要求1所述的變梯度分形點陣夾芯強化相變熱沉，其特征在于：第一級強化傳熱結構各分形分支的生長方向為：以單元中心為原點，向長、寬兩個方向各偏移至少1.5mm，同理，第二級強化傳熱結構各分形分支的生長方向為：以第一級強化傳熱結構各分形分支單元中心為原點，向長、寬兩個方向各偏移至少0.75mm；第三級強化傳熱結構各分形分支的生長方向為：以第二級強化傳熱結構各分形分支單元中心為原點，向長、寬兩個方向各偏移至少0.375mm。