[发明专利]双面微通道平板脉动热管制备方法及其应用于高功率芯片散热装置

说明书

本发明公开了双面微通道平板脉动热管制备方法及其应用于高功率芯片散热装置，包括制备双面微通道平板脉动热管的方法，该双面微通道平板脉动热管的两个相对的表面分别是蒸发端面和冷凝端面，在蒸发端面和冷凝端面上均设置有相同的微通道，且两个表面上的微通道之间相互连通，在双面微通道平板脉动热管内密封充注工作介质；双面微通道平板脉动热管的蒸发端面上方固定连接散热单元；将芯片固定安装在蒸发端面上，利用工作介质在蒸发端面和冷凝端面的流通实现对芯片的散热。

技术领域

本发明属于电子器件及电子器件冷却技术领域，尤其涉及双面微通道平板脉动热管制备方法及其应用于高功率芯片散热装置。

背景技术

随着电子工业向着微型化、大功率、高集成度方向发展，电子元器件的散热面临着重要的挑战。传统的散热技术已无法满足高功率、高热流密度电子元器件的发展需求，发热问题已严重制约计算机芯片等高精尖电子元器件的发展，开发节能高效的散热技术与散热装置具有重要的研究与应用价值。脉动热管因具有优良的传热性能，结构简单、加工成本低等优点，近年来已成为电子冷却领域发展的主流。自20世纪90年代初脉动热管发明以来，国内外学者已在启动特性，通道尺寸，充液率，工质物性等方面做了大量的研究工作。Thompson等人在文献(An experimental investigation of a three-dimensional flat-plate oscillating heat pipe with staggered microchannels[J].InternationalJournal of Heat and Mass Transfer,2011,54,3951-3959.)中实验研究了平板脉动热管在不同加热面积、冷却温度以及工作方向条件下的传热性能，结果表明，工作介质为去离子水的平板脉动可有效管控最大热流密度为300W/cm²的发热电子元件，对于高功率芯片散热具有潜在优势。Rhodes等人在文献(Experimental investigation of a flat-plateoscillating heat pipe with groove-enhanced minichannels[J].Journal of HeatTransfer,2020,12,061008.)中实验探究了微槽道对平板脉动热管的影响机理，研究发现微槽道可以改善脉动热管的启动特性，可用于高热流密度情况下的电子器件散热。专利CN102121802B公开了一种铝制双面槽道板式脉动热管，壳体横截面为矩形的封闭箱体，截面形状为连续三角形、正弦形或其他周期性曲折。但该设计中双面槽道利用曲折形状的折板连接，工作介质在其内部流动阻力大，不利于高速振荡传递热量，且制造工艺复杂，加工难度大，成本高。专利CN109491484A中公开了一种用于刀片服务器的中央处理器芯片风冷散热装置，但该散热装置使用的是传统吸液芯热管结合普通散热片的设计，不适用于大功率的发热电子元器件散热。专利CN110958822A中公开了一种用于服务器的回路热管系统，通过板式蒸发器将热量通过导管输运到冷凝器中，该设计中导管连接狭长，伴随有热量损失，导致发热元件产生的热量未能充分的运送至冷凝器，并且该设计空间紧凑性不强，体积较大，多应用于功率较小的服务器系统散热。

鉴于此，提供一种能够适用于大功率电子元器件散热的紧凑型散热装置，解决高热流密度芯片的散热需求，实现对大功率芯片的精确控温，对于电子工业技术的发展具有重要的意义。

发明内容

本发明针对当前高功率芯片散热存在的技术不足，本发明提出了双面微通道平板脉动热管制备方法及其应用于高功率芯片散热装置，该散热装置具有散热功率高，散热性能好，结构紧凑，维护安装简便等优点，能够满足高功率芯片及高热流密度电子元器件的散热需求。

一种基于双面微通道平板脉动热管的高功率芯片散热装置，包括双面微通道平板脉动热管，双面微通道平板脉动热管的两个相对的表面分别是蒸发端面和冷凝端面，在蒸发端面和冷凝端面上均设置有相同的微通道，且两个表面上的微通道之间相互连通，在双面微通道平板脉动热管内密封充注工作介质；双面微通道平板脉动热管的蒸发端面上方固定连接散热单元；将芯片固定安装在蒸发端面上，利用工作介质在蒸发端面和冷凝端面的流通实现对芯片的散热。