[发明专利]采用微纳米超薄液膜相变传热的高效散热装置

说明书

本发明公开了属于散热技术领域的一种采用微纳米超薄液膜相变传热的高效散热装置，该高效散热装置主要包括高效散热装置主体、集气罩、分水槽、抽气管道、多个调节阀以及给水管道组成；其中，抽气管道固定在集气罩上面，高效散热装置主体底面设置分水槽，分水槽与给水管道连通；电子元器件集成块底面固定温度传感器或自带测温层；所述支撑层上设置电子元器件集成块元件座；在元件座的四周延伸出在边界内侧或外侧有许多微孔的翅片。本发明将传统翅片散热与新型薄液膜相变传热过程相结合，对产热的电子元器件进行高效散热。翅片表面会有极薄的液膜，受热后薄液膜会发生相变，这种相变冷却的散热方式，能够大大提高散热极限，散热效果极佳。

技术领域

本发明属于散热技术领域，特别涉及一种采用微纳米超薄液膜相变传热的高效散热装置，可用于电子芯片等高热流密度电子元器件的冷却。

背景技术

近年来，电子器件以惊人的速度发展，逐渐趋向于大规模、高功率、微型化。随着电子器件和芯片性能的提高，其工作时产生的热流密度快速增加(传热专业中用“热流密度”，即单位面积的发热量，来定量表述散热量，对于体积和面积很小的电子器件，即使功率不大，热流密度也会很高，从而导致超温)。温度对于芯片等电子器件有至关重要的影响，过高的温度会降低器件的稳定性、可靠性及寿命，甚至烧坏关键部位。因此，高效稳定的散热对于高度集成的芯片和电子元器件的正常工作具有重要的意义。

针对现有的散热技术散热能力不足、无法满足高热流密度电子元器件散热需求的情况，提出一种采用微纳米超薄液膜相变传热、可实现超高热流密度的散热装置。

发明内容

本发明的目的是提出一种采用微纳米超薄液膜相变传热的高效散热装置，其特征在于，所述高效散热装置主要包括高效散热装置主体1、集气罩2、抽气管道3以及给水管道4组成,其中，抽气管道3固定在集气罩2上面，高效散热装置主体1底面设置分水槽5，分水槽5与给水管道4连通；电子元器件集成块6固定在高效散热装置主体1中部或侧面，电子元器件集成块6底面固定温度传感器10；并固定在支撑层7上；所述支撑层7上设置与产热电子元器件集成块6外形相同或相似的包括圆形或方形元件座；在元件座的四周延伸出翅片8，所述翅片的边界内侧或外侧有数量不等的微孔9，或单独由微孔排列成翅片形；微孔下部连接分水槽5；即形成为有翅片的区域。

所述高效散热装置主体的安装位置包括：其全部放在集气罩内或顶面放置集气罩时，电子元器件集成块6固定在高效散热装置主体1中部；其一部分放在集气罩内时、电子元器件集成块6固定在高效散热装置主体1侧面，处于集气罩外面。

所述电子元器件集成块的上表面及周边裸露区域进行绝缘处理，防止工质与电子元器件接触。

所述高效散热装置主体、翅片及微孔表面均进行亲水处理，涂覆亲水层11。

所述支撑层在没有翅片的区域占据了全部空间，同时支撑层顶部高度高于翅片上表面，同时在支撑层表面进行疏水处理，使孔内流出的工质水全部流至翅片表面；其中，支撑层由高强度的聚醚醚酮(PEEK)、透明聚苯脂(PHB)、高强度有机玻璃、聚对苯二酰对苯二胺或多孔阳极氧化铝制成。

所述微孔为圆孔、方孔、三角形孔或六边形蜂窝孔；孔径或等效孔径为5nm～900μm，孔间距为孔径的0.2～20倍。

所述支撑层上高效散热装置主体的形状为在圆形元件座的周边等距离辐射出三角形翅片及台阶形翅片，其中三角形翅片的个数为八、六、五、四、三或二个，台阶形翅片的个数为四个；或直接由微孔组成的上述形状翅片和由微孔组成的圆形散热体；在四方形元件座的每个边并列延伸出两个三角形翅片，或在一个边并列延伸出三个矩形翅片；并且三个矩形翅片伸入真空负压罩内。

所述支撑层上高效散热装置主体中的产热电子元器件集成块产生的热量首先会传导至翅片，翅片的一些区域表面会有极薄的液膜，受热后会发生相变过程，即薄液膜由液相变成汽相，这种相变过程热流密度极高，具有极佳的散热效果，由此实现超高热流密度的微米/纳米尺度超薄液膜相变传热过程。