[发明专利]一种双沸腾散热器

说明书

本发明公开了一种双沸腾散热器，属于散热冷却技术领域。其包括真空腔体、蒸发盖板、冷凝盖板和散热翅片；所述蒸发盖板设于真空腔体的底端，其顶部中心设有凹槽，凹槽的底面形成第一沸腾面，蒸发盖板的顶面上除凹槽以外的表面形成第二沸腾面，第一、二沸腾面均可设置为强化表面；所述冷凝盖板设于真空腔体的顶端，其底面设有薄膜涂层或均匀分布有半球状凸起；所述真空腔体的内壁上均匀设有垂直于其上下端面的微槽道，微槽道的排列密度大于2条/cm，所述散热翅片等间隔地环绕真空腔体的外壁设置，且与真空腔体的上下端面相垂直。本发明可同时实现稳定的池内沸腾和液膜沸腾，大幅度提高散热能力，可适应多种角度，解决了高功率密度散热难题。

技术领域

本发明属于散热冷却技术领域，具体涉及一种双沸腾散热器。

背景技术

作为新基建的重要组成部分，数据中心、5G、人工智能和工业互联网等产业涉及的电子产品呈现出小型化、高功率密度化和应用环境多样化趋势，随之而来的是其对高功率密度散热的迫切需求。如何在狭小空间内、高功率密度的情况下，研发出能应用于各种环境的散热技术，从而解决高功率密度散热问题，是研究人员面临的巨大挑战。

相变换热技术因能在传热过程利用工质潜热进行换热，因此具有较高的传热系数和较低的传热热阻。相变散热器内液态工质在蒸发面吸收芯片等发热元件散发的热量后就会蒸发，气态工质携带热量到冷凝端，通过自然对流等方式将热散到外界，工质冷凝后通过毛细结构或重力等因素快速回流到蒸发面，然后重复新一轮循环。

然而实际应用中，影响相变散热器性能的因素有很多，比如充液率和倾角。在充液率一定时，随着热流密度的增大，蒸发加剧，如果蒸发面的液态工质得不到及时补充就极易发生局部干涸，进而影响散热效果；另一方面，在一定热流密度条件下，随着散热器工作倾角逐渐增大，相变散热器内蒸发表面的相变工质变得极易干涸，一旦相变工质没有及时冷凝回流到干涸处，将导致该处无法继续形成高强度蒸发和核态沸腾，从而导致散热器的散热性能和可靠性大幅下降，严重阻碍了散热器在大功率高功率密度情况下的推广应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种双沸腾散热器，可同时实现稳定的池内沸腾和液膜沸腾，大幅度提高散热能力，可适应多种角度，解决了高功率密度散热难题。

为了实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种双沸腾散热器，包括真空腔体、蒸发盖板、冷凝盖板和散热翅片；所述蒸发盖板设于真空腔体的底面，所述蒸发盖板的顶面中心设有凹槽，凹槽的底面作为第一沸腾面，蒸发盖板的顶面上除凹槽以外的表面作为第二沸腾面，第一沸腾面与第二沸腾面均为强化表面；所述冷凝盖板设于真空腔体的顶面，所述冷凝盖板的底面设有薄膜涂层或均匀分布有半球状凸起；所述真空腔体的内壁上均匀设有垂直于其上下端面的微槽道，所述微槽道的排列密度大于2条/cm，所述散热翅片环绕真空腔体的外壁设置，且与真空腔体的上下端面相垂直；优选地，所述散热翅片等间隔地环绕真空腔体的外壁设置。

优选的，所述凹槽的深度为蒸发盖板厚度的1/10~9/10。

优选的，所述第一沸腾面与第二沸腾面的面积比为0.01~0.99。

优选的，所述散热翅片的端部设为倒角，倒角半径不小于1mm。

优选的，所述散热翅片包括用于定位的尖翅片、用于装配的粗翅片和用于散热的细翅片，所述尖翅片和粗翅片间隔90°交错设置，所述细翅片设于尖翅片与粗翅片之间，其数量不小于16；优选的，所述尖翅片的基部大于所述细翅片的基部。

优选的，所述蒸发盖板的侧壁上设有定位凸起，所述真空腔体内壁设有与所述定位凸起相配合的定位槽，所述定位槽的开口方向平行于尖翅片的伸展方向。

优选的，所述半球状凸起的半径为1~15mm。

优选的，所述微槽道的尺寸为：槽宽20~5000µm、槽深20~5000µm、槽间距20~5000µm，微槽道的横截面为矩形、三角形、梯形或锯齿形。