[发明专利]一种基于相变微胶囊/纳米粒子混合悬浮液且具有多孔翅片的正弦微通道散热器

说明书

一种基于相变微胶囊/纳米粒子混合悬浮液且具有多孔翅片的正弦微通道散热器。包括衬底、导热挡板和导热盖板组成的密闭散热器壳体，所述的衬底与电子器件产热端相连，在散热器壳体内设置有若干个微通道相变传热单元，所述的微通道相变传热单元包括正弦波纹状多孔翅片及与其相连通的通道空腔，且在正弦波纹状多孔翅片及通道空腔内填充有作为工作流体的相变微胶囊/纳米粒子混合悬浮液。通过在微通道衬底与盖板之间设置正弦波纹状多孔翅片，并且使用混合悬浮液作为工作流体以改善热量在通道内部的有效传输，实现散热器整体散热效率的提高以及热阻和压降的同时降低。

技术领域

本发明涉及微通道散热器领域，具体而言，涉及一种基于相变微胶囊/纳米粒子混合悬浮液且具有多孔翅片的正弦微通道散热器。

背景技术

如今，微电子器件和芯片正朝着更快、更小、更强大的方向发展，以满足对高性能、小型化和高度集成电子的日益增长的需求，这些器件的产热急剧增加，会导致设备过热，影响设备的性能和可靠性。有效的热管理对微器件和芯片的正常稳定运行至关重要，但传统的冷却技术无法满足它们的要求。为了解决电子元件的散热问题，通过流体进行冷却是十分普遍且有效的方式。目前，电子器件封装尺寸的不断缩小以及系统和元器件集成度的进一步提高导致热通量的显著增加，这给结构简单的水冷式微通道散热器在散热需求方面带来了巨大挑战。相变微胶囊/纳米粒子混合悬浮液是在基液中加入相变微胶囊及金属/非金属纳米颗粒所产生的混合流体，这种流体通过微胶囊壳内相变材料的熔化/凝固可以吸收/释放大量的热量且纳米颗粒具有良好的导热特性，使其既有高能量密度和传热效率又不失流动性，微胶囊颗粒的壁材则保证了其具有很好的分散稳定性。此外，填充多孔材料的微通道依靠大的表面接触面积和强大的局部流体混合能力来增强对流传热，被认为是高热密度应用的有希望的替代方案。但由于直通道配置中几乎与通道平行的冷却剂流线导致了较差的流体掺混及较厚的热边界层，且冷却剂的规则流动必定导致沿流动方向的换热减少，而波浪形设计可以改善冷却剂混合不良的问题且在相同截面下的传热效果明显优于直通道。

在电子器件功率密度不断提高的大背景下，需要对散热器本体进行进一步改进以提高其散热性能并实现热阻和压降的同时降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够提高散热器整体散热效率，同时降低热阻和压降的基于相变微胶囊/纳米粒子混合悬浮液且具有多孔翅片的正弦微通道散热器。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：包括衬底、导热挡板和导热盖板组成的密闭散热器壳体，所述的衬底与电子器件产热端相连，在散热器壳体内设置有若干个微通道相变传热单元，所述的微通道相变传热单元包括正弦波纹状多孔翅片及相邻两正弦波纹状多孔翅片之间形成与正弦波纹状多孔翅片相连通的通道空腔，所述的正弦波纹状多孔翅片两端与导热挡板之间设置有间隙，且在正弦波纹状多孔翅片及通道空腔内填充有作为工作流体的相变微胶囊/纳米粒子混合悬浮液。

所述的正弦波纹状多孔翅片由烧结多孔介质制成，且正弦波纹状多孔翅片沿冷却剂流动方向上的孔隙率可依据“高传热效率、低流动阻力”原则采用非均布置设计。

所述的衬底与导热盖板相对的面上开设有用于固定正弦波纹状多孔翅片的固定槽。

所述的相变微胶囊/纳米粒子混合悬浮液的微胶囊中相变材料包括正十六烷、正十八烷、正二十烷及其衍生物。

所述的相变微胶囊/纳米粒子混合悬浮液的纳米粒子为铝、钛、硅及其氧化物，质量浓度为1～15％，相变微胶囊/纳米粒子混合悬浮液的流动速度为0.01～2m/s。

所述的衬底和烧结多孔介质材料采用高热导率的铜、铝或硅制成。

所述的正弦波纹状多孔翅片与两侧通道空腔的交界面的相位差可依据不同的通道入口宽度需要自动调节正弦波纹状多孔翅片两侧边界的相位差，包括但不限于0°的通道边界、90°的通道边界、180°的通道边界或270°的通道边界。