[發明專利]浸沒冷卻散熱結構、散熱器、散熱系統及其制作方法

在審

• 申請號: 202011023208.7
• 申請日: 2020-09-25
• 公開（公告）號: CN112071817A
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發明（設計）人: 高雪峰;王睿;陳詩翰;高志強;吳菲菲
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所
• 主分類號: H01L23/44
• 分類號: H01L23/44;H01L23/427;H01L21/48
• 代理公司: 南京利豐知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 王鋒

1.一種浸沒冷卻散熱結構，其特征在于包括沸騰換熱單元，所述沸騰換熱單元包括相背對設置的第一面和第二面，所述第一面分布有由多個相對凸起部和/或多個相對凹下部組成的微結構，所述第一面至少用以與電絕緣性的浸沒冷卻介質接觸，所述第二面為光滑面并用以與發熱元件導熱連接，或者，所述第二面與發熱元件一體設置。

2.根據權利要求1所述的浸沒冷卻散熱結構，其特征在于：所述相對凸起部包括微柱，所述相對凹下部包括微槽，所述微槽、微柱為規則或不規則形狀的，多個微槽和/或多個微柱在所述第一面離散分布或緊密排列；和/或，所述沸騰換熱單元第二面的平面度小于0.03mm；和/或，所述沸騰換熱單元的基材包括高導熱金屬平板或高導熱平板熱管。

3.根據權利要求2所述的浸沒冷卻散熱結構，其特征在于：所述微槽的寬度為50μm～600μm、深度為0.15mm～20mm，相鄰微槽的間距為50μm～600μm；和/或，所述微柱的直徑為50μm～600μm、高度為0.15mm～20mm，相鄰微柱的間距為50μm～600μm；和/或，所述微槽的槽壁為實心結構，或者，所述微槽的槽壁表面和/或內部具有多孔結構；和/或，所述微柱的柱體為實心結構，或者，所述微柱的柱體表面和/或內部具有多孔結構。

4.根據權利要求1-3中任一項所述的浸沒冷卻散熱結構，其特征在于：所述微結構上還形成有微納結構，所述微納結構包括納米森林、微納突起、微納孔結構中的任意一種或多種的組合。

5.根據權利要求4所述的浸沒冷卻散熱結構，其特征在于：所述納米森林包括多個規則或不規則形狀的針、錐、線、棒中的任意一種或多種的組合，且所述針、錐、線、棒中任一者的直徑為50～3000nm，高度為0.2～30μm；和/或，所述微納突起包括多個規則或不規則形狀的錐、柱、片中的任意一種或多種的組合，且所述錐、柱、片中任一者的特征長度為0.05～30μm；和/或，所述微納孔包括多個規則或不規則形狀的孔洞，其中各孔洞彼此獨立或者相互連通，所述孔洞的深度為0.1～12μm、孔徑為0.1～12μm；和/或，所述微納結構形成在所述相對凸起部和/或相對凹下部的表面。

6.一種浸沒冷卻散熱器，其特征在于包括權利要求1-5中任一項所述的浸沒冷卻散熱結構，其中的沸騰換熱單元還與裝配單元配合，所述裝配單元至少用于將沸騰換熱單元的第二面與發熱元件導熱連接。

7.如權利要求6所述的浸沒冷卻散熱器，其特征在于：所述沸騰換熱單元的第二面能夠與發熱元件緊密貼合；和/或，所述裝配單元具有外框或是無框結構的；和/或，所述裝配單元與沸騰換熱單元固定連接，或者，所述裝配單元與沸騰換熱單元一體設置。

8.一種浸沒冷卻散熱系統，其特征在于包括：

權利要求1-5中任一項所述的浸沒冷卻散熱結構或權利要求6-7中任一項所述的浸沒冷卻散熱器；以及

電絕緣性的浸沒冷卻介質，至少用于浸沒所述浸沒冷卻散熱結構及與所述浸沒冷卻散熱結構結合的發熱元件。

9.如權利要求6或7所述浸沒冷卻散熱器的制作方法，其特征在于包括：

加工形成裝配單元、沸騰換熱單元的步驟；以及

在所述沸騰換熱單元的第一面加工形成微結構或微結構及微納結構的步驟。

10.如權利要求9所述的制作方法，其特征在于包括：

分別加工形成裝配單元、沸騰換熱單元，并將裝配單元與沸騰換熱單元固定連接，或者，一體化加工形成裝配單元與沸騰換熱單元；

和/或，至少采用機械加工、物理或化學刻蝕、物理或化學沉積或者金屬燒結方式在所述沸騰換熱單元的第一面加工形成微結構或微結構及微納結構。