[发明专利]一种间断式相分离回路热管

说明书

本发明公开了属于电子芯片散热技术领域的一种间断式相分离回路热管。该回路热管主要分为蒸发腔和冷凝腔两部分；在蒸发腔和冷凝腔上部通过蒸汽通道相连；其下部通过冷凝液通道相连；在蒸发腔内微沟槽表面安装间断式疏水纳米膜板，从蒸发腔中分割出蒸气腔；蒸发面采用分级微沟槽结构，微沟槽入口安装单向弹性膜片，防止工质逆流；回路热管的冷凝腔内，设置间断式亲水微米膜，分离气液两相流中的冷凝液，从而提高冷凝腔内气液两相蒸气干度和传热性能。回路热管冷凝腔外壁采用倒刺翅片，提高空气自然对流传热性能。本发明实现低廉、稳定、高效地解决大功率、分散热源芯片散热问题；是针对5G芯片功率大、热源分散而开发一项电子芯片散热关键技术。

技术领域

本发明属于电子芯片散热技术领域，特别涉及一种间断式相分离回路热管。

背景技术

随着人工智能、大数据、云计算时代的到来，芯片散热的需求也日益紧张。特别是以高功率、分散热源的5G芯片为代表的散热需求，为稳定、高效散热技术提出了挑战与机遇。热管作为一种成本低廉的高效散热手段，已陆续运用到电子芯片散热领域。然而，针对高功率、分散热源的新需求，热管技术需要有所革新。例如，热管内部为复杂的两相流系统，在分散热源情况下，存在两相流动传热不稳定性的问题，可能导致局部超温、疲劳热应力及芯片烧毁。其次，目前两相流传热强化技术主要沿用单相流传热强化思路，针对大功率芯片散热，热管需要开发针对两相流本身特征的传热强化技术。另外，多孔材料在热管中的作用比较单一，仅作为毛细吸液芯使用，对气液两相流选择性流通和调控的功能关注不够，有进一步利用和开发的价值。

发明内容

本发明的目的是提出一种间断式相分离回路热管，该间断式相分离回路热管是基于相分离原理，利用浸润性微纳多孔膜，选择性流通和调控气液两相流，开发的一种间断式相分离回路热管，其特征在于：所述间断式相分离回路热管主要分为蒸发腔和冷凝腔两部分；在蒸发腔和冷凝腔上部通过蒸汽通道相连；其下部通过冷凝液通道相连；在蒸发腔内微沟槽表面安装间断式疏水纳米膜板，从蒸发腔中分割出蒸气腔；蒸发腔下部微沟槽蒸发面入口处安装单向弹性膜片，该微沟槽为一级微沟槽，防止工质逆流；蒸发腔通过微沟槽蒸发面吸收外界分散热源的热量；在冷凝腔内吸液芯表面安装间断式亲水微米膜板；冷凝腔被间断式亲水微米膜板分割出液体腔，液体腔中安放吸液芯；冷凝腔外壁安装倒刺翅片；所述倒刺翅片的剖面与水平方向呈一定夹角≠0°。

所述微沟槽表面采用分级结构，一级微沟槽入口与冷凝液通道连通，出口与蒸汽通道连通，承担工质输运的作用；一级微沟槽在分散热源加热部位分叉形成通流尺寸更小的二级微沟槽，增大换热面积。

所述间断式疏水纳米膜板由疏水纳米膜间隔地安插在合金板的燕尾槽中形成；所述疏水纳米膜的安装位置与二级微沟槽位置对应，将二级微沟槽加热液体工质产生的部分蒸气分离到蒸气腔中流动；剩余蒸气与液体工质形成两相流，在一级微沟槽中流动。

所述蒸气腔中流动的蒸气和一级微沟槽出口的两相流混合，通过蒸汽通道进入冷凝腔。

所述间断式亲水微米膜板由亲水微米膜间隔地焊接在金属板上形成；冷凝腔中蒸汽冷凝形成的部分冷凝液，被亲水微米膜分离，并被吸液芯导到冷凝液通道；剩余冷凝液与蒸汽形成气液两相流，在冷凝腔中继续被冷凝成冷凝液；该冷凝液从冷凝腔出口流出，流出的冷凝液与吸液芯引导的冷凝液汇合，通过冷凝液通道回到蒸发腔，提供液体工质，并形成闭合回路。

所述冷凝腔外壁采用倒刺翅片，通过空气自然对流，高效地将冷凝腔蒸汽凝结产生的热量带走。

所述疏水纳米膜选用聚四氟乙烯PTFE纳米膜，所述亲水微米膜选用金属丝网膜，均为廉价的商业化相分离膜。