[发明专利]浸没冷却散热结构、散热器、散热系统及其制作方法

说明书

本发明公开了一种浸没冷却散热结构、散热器、散热系统及其制作方法。所述浸没冷却散热结构包括沸腾换热单元，所述沸腾换热单元包括相背对设置的第一面和第二面，所述第一面分布有由多个相对凸起部和/或多个相对凹下部组成的微结构，所述第一面至少用以与电绝缘性的浸没冷却介质接触，所述第二面为光滑面并用以与发热元件贴合，或者所述第二面与发热元件一体设置。本发明提供的浸没冷却散热结构具有更高的换热面积、更多的成核位点、更强的毛细补液能力，沸腾换热性能卓越，传热系数以及临界热流密度高、核态沸腾起始点过热度低，在小空间高热流散热应用场景极具优势，同时制造工艺相对灵活而且可控，成本低廉，可工业化规模应用、市场竞争力强。

技术领域

本发明涉及一种高效传热结构，具体涉及一种浸没冷却散热结构、散热器、散热系统及其制作方法，属于微纳结构设计与加工技术领域。

背景技术

近年来，伴随电子芯片朝集成化、微型化、高功率方向发展，传统的散热技术越来越难以满足小空间高热流散热需求。针对这一问题，浸没式冷却技术应运而生。这种新技术直接将电子芯片等发热元件浸入到FC-72、Novec7100等有机工质冷却液中，冷却液在芯片表面发生剧烈的核态沸腾从而带走热量实现高效电子冷却。针对电子芯片紧邻外罩金属表面光滑不利于汽化、沸腾传热系数低的技术问题，曙光节能技术股份有限公司公开了一种基于金属颗粒烧结产生多孔金属覆盖层的冷却装置(CN106455446A)。这种多孔膜层相比光滑金属表面尽管能够形成更多的汽化核心，有利于强化沸腾传热，但这种多孔金属冷却装置散热性能有限，仍不能满足高功率CPU、GPU等电子芯片的散热需求。针对这一问题，曙光节能技术股份有限公司2017年进一步提出了一种基于平板热管与烧结铜粉联用的CPU散热装置(CN107168493A)，在铜片表面烧结铜粉并低温焊接在热管表面。相比直接在光滑实心铜片表面烧结多孔金属覆盖层，这种散热器拥有相对较高的散热性能，但其散热能力仍旧难以满足更高功率GPU等高热流发热元件的散热需求，当配套350W以上GPU电子芯片时，其产品性能一致性也难以保障。

针对上述问题，如何开发结构设计紧凑、重量更轻、能满足不同功率尤其350W以上更高功率电子芯片小空间高热流散热需求且产品性能一致性更好的新型散热器已成为业界当前亟须解决的重大技术挑战。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种浸没冷却散热结构、散热器、散热系统及其制作方法，以克服现有技术中的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明的一些实施例提供的一种浸没冷却散热结构包括沸腾换热单元，所述沸腾换热单元包括相背对设置的第一面和第二面，所述第一面分布有由多个相对凸起部和/或多个相对凹下部组成的微结构，所述第一面至少用以与电绝缘性的浸没冷却介质接触，所述第二面为光滑面并用以与发热元件导热连接，或者，所述第二面与发热元件一体设置。

在一些实施方式中，所述相对凸起部包括微柱，所述相对凹下部包括微槽，所述微槽、微柱为规则或不规则形状的，多个微槽和/或多个微柱在所述第一面离散分布或紧密排列。

例如，前述的微柱可以是圆柱、方柱、多棱柱等规则形状的，也可以是具有渐变直径的柱(例如上细下粗或者上粗下细的柱)等，其可以是竖立形态的，也可以是倾斜的，且不限于此。

例如，前述的微槽可以是方槽、V型槽等规则形状的，也可以是其它不规则形状的槽，且不限于此。

在一些实施方式中，所述微槽的宽度为50μm～600μm、深度为0.15mm～20mm，相邻微槽的间距为50μm～600μm。

在一些实施方式中，所述微柱的直径为50μm～600μm、高度为0.15mm～20mm，相邻微柱的间距为50μm～600μm。

在一些实施方式中，所述微槽的槽壁为实心结构。

在一些实施方式中，所述微槽的槽壁表面和/或内部具有多孔结构。