[發明專利]一種電子器件散熱裝置與方法

有效

• 申請號: 201910359479.0
• 申請日: 2019-04-30
• 公開（公告）號: CN110099548B
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發明（設計）人: 魏進家;袁博;張永海
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H05K7/20
• 分類號: H05K7/20
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 安彥彥

一種電子器件散熱裝置與方法，包括設置在流動通道內的電子器件，電子器件布置在流動通道的底面上；流動通道頂面上開設有第一出口與第二出口，與第一出口相連的第一管道上設置有第一電磁閥，與第二出口相連的第二管道上設置有第二電磁閥，流動通道底面上開設第一入口和第二入口，與第一入口相連的第三管道上設置有第三電磁閥；與第二入口相連的第四管道上設置有第四電磁閥。由一臺PLC控制四枚電磁閥兩兩一組進行交替的開啟與閉合，通過往復流動的液體對電子器件表面氣泡的進行持續高效沖擊，促使氣泡脫離加熱表面，并離開流道，顯著提升了換熱系數和臨界熱流密度，達到高熱流密度條件下電子器件散熱的需求。

技術領域

本發明屬于電子元器件冷卻散熱領域，具體涉及一種電子器件散熱裝置與方法。

背景技術

隨著電子器件向著規模化、集成化方向快速發展，其發熱量也急劇增加，如何高效地將這部分熱量散出成為制約各類芯片及電子器件發展的瓶頸問題，傳統的風冷、水冷等方式已經不能滿足這類高熱流密度下的散熱需求。

相變傳熱成為了這類問題的主要研究方向，其利用了液體工質的汽化潛熱，散熱能力和傳熱系數遠大于單相散熱器方式。尤其將電子器件直接浸沒在不導電的液體工質中進行直接相變散熱，減少了傳熱熱阻，可以實現高效的散熱。其中將電子器件浸沒在流動的液體中，利用對流傳熱和相變傳熱結合的流動沸騰的方式，可以實現更高的傳熱效率和臨界熱流密度。但是，由于氣泡生長周期很短，在熱流密度很高時，這種單向的流動沸騰方式仍不能對加熱表面產生的氣泡進行有效沖擊，氣泡無法脫離從而出現氣泡的聚集，并發生核態沸騰向膜態沸騰的轉變，限制了其在高熱流密度發熱時的應用。

由此可見，上述流動沸騰散熱方式仍有很大改進的空間，如何在高熱流密度下有效地促使氣泡脫離加熱表面成為了解決問題的關鍵。

發明內容

本發明的目的在于解決單向流動沸騰不能有效地將氣泡帶離加熱表面，導致換熱系數和臨界熱流密度較低的問題，提出了一種電子器件散熱裝置與方法，該方法通過流體周期性高頻往復流動，沖擊并促使氣泡脫離加熱表面，達到提升換熱系數和臨界熱流密度的效果。

為了達到上述目的，本發明采取的技術方案為：

一種電子器件散熱裝置，包括設置在流動通道內的電子器件，電子器件布置在流動通道的底面上；流動通道頂面上開設有第一出口與第二出口，與第一出口相連的第一管道上設置有第一電磁閥，與第二出口相連的第二管道上設置有第二電磁閥，流動通道底面上開設第一入口和第二入口，與第一入口相連的第三管道上設置有第三電磁閥；與第二入口相連的第四管道上設置有第四電磁閥。

本發明進一步的改進在于，流動通道的橫截面為矩形。

本發明進一步的改進在于，第一入口與第二入口之間的距離以及第一出口與第二出口之間的距離均大于電子器件的長度10mm。

本發明進一步的改進在于，第一電磁閥、第二電磁閥、第三電磁閥與第四電磁閥均與可編程邏輯控制器相連。

本發明進一步的改進在于，第三電磁閥與第四電磁閥的入口與流量計相連。

本發明進一步的改進在于，流量計與離心泵相連。

本發明進一步的改進在于，電子器件連接有直流電源。

本發明進一步的改進在于，當第一電磁閥與第四電磁閥開啟時，第二電磁閥與第三電磁閥閉合；當第二電磁閥與第三電磁閥開啟時，第一電磁閥與第四電磁閥閉合。

一種基于上述散熱裝置的散熱方法，通過可編程邏輯控制器相連控制第一電磁閥與第四電磁閥開啟，第二電磁閥與第三電磁閥閉合，流動通道內液體從右向左流過電子器件表面，進行流動沸騰換熱；在經過一個動作周期后，第二電磁閥與第三電磁閥開啟，第一電磁閥與第四電磁閥閉合，液體反向，從左向右流過電子器件表面；如此反復切換電磁閥工作狀態，實現液體的高頻往復流動，從而實現對電子器件的散熱。