[實用新型]一種用于電子芯片散熱的梯度尺度孔隙燒結芯均熱板換熱器

有效

• 申請號: 201920632702.X
• 申請日: 2019-05-06
• 公開（公告）號: CN209515645U
• 公開（公告）日: 2019-10-18
• 發明（設計）人: 沈超群;孫帥杰;劉向東
• 申請（專利權）人: 揚州大學
• 主分類號: H01L23/367
• 分類號: H01L23/367;H01L23/427;H01L23/467;H01L21/48
• 代理公司: 揚州蘇中專利事務所(普通合伙) 32222
• 代理人: 許必元

一種用于電子芯片散熱的梯度尺度孔隙燒結芯均熱板換熱器，屬于電子芯片散熱技術領域，均熱板換熱器由燒結芯均熱板、散熱肋片及散熱風扇組成，均熱板內填充有梯度尺寸孔隙燒結芯，均熱板的腔室頂部銑有脈絡狀槽道，均熱板外側頂部焊接有肋片，并與散熱風扇固定安裝，且在均熱板底部的中心區域與芯片接觸，帶走其釋放的熱量；梯度尺度孔隙燒結芯與頂部脈絡狀微槽道共同作用，有利于蒸汽快速擴散至冷壁面，有利于冷凝液在強大毛細抽吸力作用下以較小的阻力回流至均熱板底部中心區域的受熱區域；有利于強化沸騰及冷凝化熱能力，并可增加沸騰及冷凝換熱面積，可以大大提高燒結芯換熱的傳熱能力并且拓展適用環境。

技術領域

本實用新型屬于電子芯片散熱技術領域，涉及一種熱管換熱器，具體的說是涉及一種為提高傳熱效果而采用梯度尺度孔隙燒結芯結構的氣液兩相流相變換熱器。

背景技術

隨著電子技術迅速發展，電子芯片的高頻、高速以及集成電路的密集化和小型化，散熱問題己成為制約電子技術發展的主要因素之一。因此，電子芯片散熱技術研究日益重要。在受限空間結構中，迫切需要發展小型化、無泵驅動的新型高效熱控器件。

現有的芯片散熱已經包含了多種形式。例如，利用各種形狀的擴展肋片，采用自然或強制對流方式散熱，但是這種方式散熱能力較弱，不適合于高功率密度的電子芯片熱控。又例如，采用液體冷卻技術，雖然換熱能力較強，但是需要消耗額外泵功，同時系統構成復雜，可靠性降低，從而限制了此方法的應用。

由于均熱板具有極高的導熱性、優良的等溫性、熱流密度可變性、恒溫特性環境的適應性、安全可靠等優良特點，可以滿足電子芯片設備對散熱裝置緊湊、高散熱效率、可靠等要求，已經在電子芯片換熱器中得到的應用，成高功率密度電子芯片熱控管理的重要手段。燒結芯是均熱板實現其諸多優良熱性能的重要組成部分。現有均熱板中的燒結芯主要通過一次燒結成型的方法，其內部孔隙尺度均勻。在均熱板工作過程中，內部燒結芯中的孔隙結構既是蒸汽及冷凝液的流動通道，又為冷凝液回流提供毛細抽吸力。這樣燒結芯的設計就存在一個難以克服的矛盾，即為使蒸汽及冷凝液流動順暢，需增大燒結芯孔隙尺寸，以減小流動阻力，而為足夠毛細抽吸力以使冷凝液回流，增強均熱板內工作循環動力，需減小燒結芯孔隙尺寸。就均熱板工作時的工作循環過程而言，二者矛盾的統一體，均勻尺度毛細芯難以很好的兼顧二者需求，同時不利于均熱板降低啟動工作溫度、提高極限熱流密度和減少溫度波動。

實用新型內容

本實用新型的目的是針對上述現有技術的缺點和不足，提出一種用于電子芯片散熱的梯度尺度孔隙燒結芯均熱板換熱器，通過該換熱器能夠有效改善蒸汽-冷凝液工質循環，降低啟動溫度，提高傳熱極限。

本實用新型的技術方案是：一種用于電子芯片散熱的梯度尺度孔隙燒結芯均熱板換熱器，其特征在于：所述換熱器由散熱風扇、脈絡狀散熱片和燒結芯均熱板組成；所述燒結芯均熱板內由均熱板基板和均熱板蓋板形成了中空腔室結構，所述中空腔室內設有梯度尺寸孔隙燒結芯，所述梯度尺寸孔隙燒結芯分三層，由小尺寸燒結芯層、中尺寸燒結芯層和大尺寸燒結芯層構成，所述小尺寸燒結芯層靠近電子芯片設置，所述均熱板蓋板的一面設有脈絡狀槽道，所述脈絡狀槽道由槽道主枝和槽道分枝構成，所述槽道主枝由蓋板中心向四周分布，所述槽道分枝分布在槽道主枝的兩側，所述均熱板蓋板與均熱板基板緊固連接，所述脈絡狀槽道所在面與所述梯度尺寸孔隙燒結芯貼合，所述均熱板蓋板的另一面為光板結構，所述脈絡狀散熱片與所述脈絡狀槽道的結構相同，所述脈絡狀散熱片固定設置在均熱板蓋板的光板面上，所述脈絡狀散熱片的位置與脈絡狀槽道位置相對應，所述散熱風扇和脈絡狀散熱片通過螺栓與均熱板殼體緊固連接。

所述燒結芯均熱板的殼體由均熱板基板和均熱板蓋板兩部分組成，均熱板基板為5～12mm的金屬基板，在均熱板基板上銑出3～10mm的槽，槽內部填充梯度孔隙燒結芯；均熱板蓋板為2～3mm的金屬蓋板，均熱板蓋板一面銑有脈絡狀槽道，另一面焊接設有橫截面形狀與槽道相同的脈絡狀散熱片，脈絡狀散熱片是高度為15～30mm的金屬散熱肋片。