[發(fā)明專(zhuān)利]負(fù)壓相變散熱裝置及高熱流密度電子芯片模擬散熱系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011492092.1
• 申請(qǐng)日: 2020-12-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112702889B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-10-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張永海;劉萬(wàn)渤;魏進(jìn)家
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H05K7/20
• 分類(lèi)號(hào): H05K7/20
• 代理公司: 西安通大專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 張海平

1.一種負(fù)壓相變散熱裝置，其特征在于，所述負(fù)壓相變散熱裝置(4)包括頂蓋(19)、中間殼體(21)以及流道板(23)，所述頂蓋(19)連接在中間殼體(21)頂部，流道板(23)連接在中間殼體(21)的底部，頂蓋(19)與中間殼體(21)內(nèi)部形成負(fù)壓蒸汽腔；

所述流道板(23)中設(shè)置有流道(35)，流道板(23)上還設(shè)有與流道(35)連通的冷卻工質(zhì)進(jìn)液口(24)和冷卻工質(zhì)排出口(27)，流道板(23)的中央位置設(shè)置有與流道(35)連通的方孔，方孔中設(shè)置有表面刻蝕有微結(jié)構(gòu)(42)的模擬熱源(26)，且微結(jié)構(gòu)(42)浸沒(méi)于流道(35)中；

所述流道板(23)上部設(shè)置有與流道(35)連通的凹槽，中間殼體(21)下部設(shè)置有與凹槽配合的凸臺(tái)，凸臺(tái)內(nèi)部設(shè)置有用于連通流道(35)和負(fù)壓蒸汽腔的蒸汽通道(28)，所述流道(35)與凸臺(tái)底部之間形成夾縫(36)，夾縫(36)中從下至上設(shè)置有致密銅網(wǎng)(41)、防水透氣膜(40)和硅膠墊(39)；

所述中間殼體(21)的側(cè)壁上設(shè)置有用于連接真空泵的真空泵接口(29)以及用于安裝熱電偶的第一熱電偶孔(38)，所述頂蓋(19)的內(nèi)側(cè)連接有冷卻盤(pán)管(30)，所述冷卻盤(pán)管(30)的盤(pán)管進(jìn)液口(31)和盤(pán)管出液口(33)貫穿在頂蓋(19)上。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種負(fù)壓相變散熱裝置，其特征在于，所述模擬熱源(26)包括熱源本體，熱源本體上部設(shè)置過(guò)渡平臺(tái)，過(guò)渡平臺(tái)的中心位置設(shè)置模擬熱源凸臺(tái)(43)，模擬熱源凸臺(tái)(43)上刻蝕有微結(jié)構(gòu)(42)，所述微結(jié)構(gòu)(42)包括若干呈規(guī)則陣列排布的微柱。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種負(fù)壓相變散熱裝置，其特征在于，所述模擬熱源凸臺(tái)(43)的長(zhǎng)L1和寬W1均為10mm，模擬熱源凸臺(tái)(43)的周?chē)O(shè)置有長(zhǎng)L2和寬W2均為20mm的密封槽道，所述過(guò)渡平臺(tái)的長(zhǎng)L3和寬W3均為30mm；所述微柱的長(zhǎng)A1和寬B1均為0.3-0.5mm，高C1為0.8-1.5mm，相鄰的微柱之間間距均為0.3-0.5mm。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種負(fù)壓相變散熱裝置，其特征在于，所述熱源本體內(nèi)部對(duì)稱(chēng)設(shè)置有若干個(gè)用于安裝加熱棒的加熱棒孔，所述模擬熱源(26)上設(shè)置有若干等間距的用于安裝熱電偶的第二熱電偶孔(44)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種負(fù)壓相變散熱裝置，其特征在于，所述加熱棒孔為四個(gè)，且加熱棒孔的深度為40mm，直徑為6mm，所述第二熱電偶孔設(shè)置五個(gè)，且相鄰的熱電偶孔之間軸向間距為3mm。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種負(fù)壓相變散熱裝置，其特征在于，所述熱源本體外側(cè)設(shè)置有雙層保溫套(25)，所述保溫套(25)材質(zhì)采用特氟龍保溫材料。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種負(fù)壓相變散熱裝置，其特征在于，所述凸臺(tái)底部加工有長(zhǎng)D2為70mm，寬H1為50mm、深為30mm的放置槽，所述放置槽用于安裝致密銅網(wǎng)(41)和防水透氣膜(40)，所述防水透氣膜(40)與放置槽之間設(shè)置硅膠墊(39)；

所述流道(35)的深度H3為2mm，流道(35)兩端的進(jìn)出口寬度H2均為4mm，流道(35)中央位置尺寸與方孔寬度一致，均為10mm；所述流道(35)的兩端寬度為H2，在放置槽的范圍內(nèi)，流道(35)由寬度H2漸擴(kuò)至長(zhǎng)度D1為20mm的穩(wěn)定段后漸縮回寬度H2，所述穩(wěn)定段的寬度為10mm。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種負(fù)壓相變散熱裝置，其特征在于，所述中間殼體(21)內(nèi)側(cè)底部設(shè)置有排液槽(37)，中間殼體(21)的側(cè)壁下部設(shè)置有與排液槽(37)連通的排液口(34)。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種負(fù)壓相變散熱裝置，其特征在于，所述頂蓋(19)上設(shè)置有用于連接真空表(10)的真空表接口(32)，頂蓋(19)的內(nèi)側(cè)設(shè)置有用于安裝密封的硅膠密封槽(20)，中間殼體(21)的下部周向上和流道板(23)的周向上均設(shè)置有若干固定螺絲孔(22)，中間殼體(21)與流道板(23)通過(guò)與固定螺絲孔(22)配合的固定螺絲固定。

10.一種高熱流密度的電子芯片模擬散熱系統(tǒng)，基于權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的一種負(fù)壓相變散熱裝置，其特征在于，包括用于儲(chǔ)存冷卻工質(zhì)的儲(chǔ)液罐(1)，所述儲(chǔ)液罐(1)的出口端依次通過(guò)注射泵(2)、第三閥門(mén)(14)及第一流量計(jì)(3)連接至冷卻工質(zhì)進(jìn)液口(24)，冷卻工質(zhì)排出口(27)依次通過(guò)第六閥門(mén)(17)和第二流量計(jì)(9)連接至管壁式換熱器(8)的管程入口，管壁式換熱器(8)的管程出口通過(guò)第七閥門(mén)(18)連接至儲(chǔ)液罐(1)的進(jìn)口端；

還包括冷水機(jī)(7)，冷水機(jī)(7)的進(jìn)口連接至管壁式換熱器(8)的殼程出口，冷水機(jī)(7)的出口通過(guò)隔膜泵(11)連接至管壁式換熱器(8)的殼程入口，且隔膜泵(11)的出口端通過(guò)管線連接至盤(pán)管進(jìn)液口(31)，盤(pán)管出液口(33)通過(guò)第五閥門(mén)(16)連接至冷水機(jī)(7)的進(jìn)口；

所述真空泵接口(29)通過(guò)第四閥門(mén)(15)連接至真空泵(6)；

所述模擬熱源(26)通過(guò)直流電源(5)供電加熱；

所述儲(chǔ)液罐(1)上還設(shè)置有補(bǔ)液口和排液口，補(bǔ)液口上設(shè)置有第一閥門(mén)(12)，排液口上設(shè)置有第二閥門(mén)(13)。