[發明專利]流體管道寬度優化設置的平板微通道環路熱管

有效

• 申請號: 201810549829.5
• 申請日: 2017-02-15
• 公開（公告）號: CN108695281B
• 公開（公告）日: 2019-04-19
• 發明（設計）人: 郭春生;年顯勃;仝興華;陳子昂
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H01L23/427
• 分類號: H01L23/427
• 代理公司: 青島清泰聯信知識產權代理有限公司 37256
• 代理人: 高洋

本發明提供了一種平板式微型環路熱管，包括主板和上蓋板，所述上蓋板與主板封裝在一起，所述主板包括蒸發室、冷凝室，蒸發室和冷凝室之間連接蒸汽管道和液體管道，所述蒸發室內設置多孔介質薄片，上蓋板上設置空腔，所述空腔與蒸汽管道連通，所述空腔設置在多孔介質薄片相對的位置，蒸汽管道寬度為液體管道寬度的2－5倍。本發明通過增加蒸汽管道的數量較多，目的在于減少蒸汽的壓降，增大蒸汽的傳輸距離，提高裝置的運行效率。

技術領域

本發明屬于換熱器領域，尤其涉及平板式微型環路熱管系統。

背景技術

隨著微電子和信息技術的飛速發展，器件與電路的高度集成化和小型化成為重要的發展趨勢，但集成度提高所帶來的芯片單位面積發熱強度攀升和溫度升高將嚴重威脅裝置和設備的可靠性。已有研究發現微電子芯片具有表面發熱分布不均勻的特點，某些局部熱點處的熱流強度甚至可高達1000w/cm2，其被認為是造成芯片失效乃至損壞的關鍵原因。為此，開發直接給芯片降溫并提高其整體均溫性的微型冷卻器已成為近年來熱控制研究關注的熱點。

微型環路熱管就是近年來為了適應這種需要而開發的一種重要的微型冷卻器。作為氣液兩相相變換熱器件，微型熱管具有結構小巧和在較小的溫度梯度內可以進行較大熱量傳輸的特點。

目前現有技術的微型平板熱管，在蒸發端設置毛細芯多孔介質后，毛細芯多孔介質中工作液遇熱蒸發的蒸汽快速溢出，大量蒸汽滯留在毛細芯處，從而阻塞整個多孔介質結構，導致毛細芯蒸干，使整個微型環路熱管系統陷入癱瘓。

發明內容

本發明旨在提供一種高效且結構微小的平板式微型環路熱管系統，提高對微型芯片的散熱能力。

為了實現上述目的，本發明的技術方案如下：一種平板式微型環路熱管，包括主板和上蓋板，所述上蓋板與主板封裝在一起，所述主板包括蒸發室、冷凝室，蒸發室和冷凝室之間連接蒸汽管道和液體管道，所述蒸發室內設置多孔介質薄片，上蓋板上設置空腔，所述空腔與蒸汽管道連通，所述空腔設置在與多孔介質薄片相對的位置。

作為優選，薄片厚度與主板蒸發室槽道厚度相同，多孔介質薄片上表面不能超過主板上表面。

作為優選，液體管道和蒸發室之間連接毛細力管道。

作為優選，所述的多孔介質薄片的孔隙率為K，多孔介質的厚度為H1，所述空腔的厚度為H2，則滿足如下條件：H2＝a*Ln(K*H1)-b，其中200<a<210，760<b<770；

140μm<H2<240μm；80μm<K*H1<130μm。

作為優選，60％<K<80％，100μm<H1<200μm。

作為優選，H1＝c*H2，0.7<c<0.8。

作為優選，蒸汽管道寬度為液體管道寬度的2－5倍。

作為優選，蒸汽管道寬度為液體管道寬度的3倍。

作為優選，還包括液體補償室，所述液體補償室與蒸發室和液體管道接合處連通。

與現有技術相比較，本發明具有如下的優點：

1)通過在上蓋板上設置空腔，便于毛細芯多孔介質中工作液遇熱蒸發的蒸汽快速溢出，避免蒸汽滯留在毛細芯處，從而阻塞整個多孔介質結構，導致毛細芯蒸干，使整個微型環路熱管系統陷入癱瘓。同時蒸汽的快速排出可以加快整個裝置內部的循環，提高傳熱散熱效率。

2)通過設置隔熱通道，將氣液分開傳輸，避免了汽液流動過程中的換熱現象發生，從而影響氣體和液體的傳輸，減少流動阻力，避免通道的阻塞，增大熱流傳輸距離。

3)將環路熱管結構小型化，能夠直接貼合到微型芯片表面，將熱量直接帶走，散熱效率高。