[发明专利]一种热端变截面多脉动冷端热管散热器

说明书

一种热端变截面多脉动冷端热管散热器，所述热端变截面多脉动冷端热管散热器包括脉动冷端、热端，其特征在于：所述脉动冷端为内设多个脉动通道的散热板体；所述热端为空心腔体，腔体中充有工质及毛细吸液芯；在热端空心腔体的上盖板上设有多个冷端接口，每一个冷端接口安装有一个所述脉动冷端，使脉动冷端的脉动通道与热端的空心腔体连通。本发明结构简单，制备容易，可以横竖兼用，采用变截面结构，可以增加热管承压能力，特别是扩大冷端散热面积，蒸发冷凝两个热力过程分别采用脉动传热与多孔介质传热模式，有效提升传热传质性能，均匀回流及均温性好，适于工业化制造。

技术领域

本发明公开了一种热端变截面多脉动冷端热管散热器，属于强化传热技术领域。

技术背景

受科技发展客观趋势的牵引，一些至关重要的微电子、光电子元器件，诸如IC领域的大规模集成电路芯片、军工领域有源相控阵雷达的TR组件、照明领域的LED芯片、激光领域的大功率固体激光器的抽运源和增益介质、光伏领域的聚光光伏电池等，一直都在朝着高速化、集成化、小型化的路径快速发展。与此同时，一个不可避免的问题随即出现，即运行时的发热问题，它导致了元器件运行不稳定，甚至烧坏，故从传热学角度讲，这类器件可统归为高热流密度平面发热体。另外，这类元器件在使用过程中，安装方式可能水平或直立两种，随着技术的发展，也有不少应用电子芯片的场合，由于位置狭小、载体限制等特殊情况下，采用了直立安装，绝对数量也很大，但由于历史原因，对直立安装散热研究不多，问题也很突出，成了热工科技界研究热点之一。

虽然上述元器件功能各不相同，但却具有三个重要的相似特征：一是热流密度非常高，二是具有平面外形，三横竖兼用。

高的热流密度缘自高热流密度平面发热体运行时，因能量有效转换效率低或能量投入过大，以至在平面发热体极小的体积或面积上出现高热流密度，如IC芯片的平均热流密度可达300～500W/m²、LED可达300W/m²、TR组件可达150W/m²、增益介质可达100W/m²、1000倍聚光光伏电池可达500W/m²。此外，由于高热流密度平面发热体内部微结构运行的差异，还会存在热流密度异常高点。

由传热理论可知，上述两高将使平面发热体整体温度过高和温度不均，实际也是如此。

研究表明，作为微电子、光电子器件，平面发热体的工作温度都有约束，一般来说，其允许的工作温度处于75～120℃之间，不同类型的平面发热体有不同允许值。当温度超过允许值时，平面发热体的工作性能及寿命将大幅下降，甚至烧毁。因此，为使平面发热体能够良好、稳定、安全运行，对其进行良好的散热冷却至为关键。

由于受安装场所狭小、允许工作温度及均温性等限制，平面发热体配置的散热装置必须满足下述技术要求：平面传热、传热性能优异、均温性好、占用面积小、散热面积大、简单可靠、横竖兼用。要求相当高。

热管被称为热的超导体，具有传热性能优异，无动力消耗，占用空间及面积小、系统简单可靠等优点。为此，科技工作者针对此类高热流密度平面发热体，进行了大量研究，开发了多种具有接触平面的所谓平面热管或平板热管，用以解决其散热冷却问题。

但从研制及实际使用情况看，已研发的具有平面蒸发端的热管还存在许多不足，如何科学有效的解决平面发热体的散热冷却，仍是一个待解难题。该问题不解决将严重制约上述重要领域的技术发展，因此，针对该问题研发新型散热技术是一项必要而急迫的工作。

目前已申请的相关专利技术情况总结如下。