CN104617061B - 一种仿生芯片散热器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的是一种仿生芯片散热器。散热体的上部设置蒸汽腔，散热体的下部设置液体流道，液体流道与蒸汽腔之间设置有吸液芯阻隔，所述吸液芯由密集排列的垂直方向毛细管组成，蒸汽腔上壁表面采用仿蚯蚓体表结构、即截面形状为波浪形褶皱结构。散热器流道内的液体受毛细力作用通过吸液芯被吸入到蒸汽腔，蒸汽腔内的液体吸收散热体的热量后汽化。蒸汽腔上表面设置为倾斜状，采用仿蚯蚓体表非光滑结构，可以使蒸汽快速流出散热器，防止蒸汽液化放热。本发明具有结构简单，原理新颖，散热效果显著等优点，对于实现芯片散热有非常显著的效果。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种芯片散热器，尤其涉及一种基于仿生原理的芯片散热器。
背景技术
申请号为201110361628.0的专利文件中公开了一种芯片散热装置及电子设备，芯片散热装置设置在电子设备中，包括：包括平板式散热器，所述平板式散热器上开设至少一个孔，所述至少一个孔中用于插入所述电子设备的外壳上的导柱，以使得所述平板式散热器固定在所述电子设备的外壳上。由于平板式散热器固定在电子设备的外壳上，所以能够避免现有技术中由于采用螺钉将平板式散热器固定在PCB上而导致的占用PCB上的空间的问题，从而提高了PCB的空间利用率。
申请号为201310217774.5的专利文件中公开的技术方案，针对芯片集成组件的散热问题，运用热电材料和斯特林发电机构建一个能量循环利用的物理装置，该装置包括斯特林发电机、热电制冷器和电源模块，热电制冷器安装在芯片顶部，其冷端与芯片的上表面接触，其热端与斯特林发电机的热腔接触；电源模块分别与斯特林发电机和热电制冷器并联电路连接；电源模块包括电池和控制电路。利用热电制冷器对芯片集成组件进行散热，确保芯片集成组件正常工作的稳定性，利用芯片集成组件产生的热能，将其转变成电能向制冷器供电，达到散热的目的。该装置是一种节能环保，绿色高效，且具有良好的散热效果和较低的噪音的装置。
随着科技的进步，电子器件的尺寸越来越小，集成化程度越来越高，芯片的集成密度、封装密度和工作频率的不断提高，使芯片的热流密度不断提高。研究表明电子设备的可靠性与温度紧密相关。电子设备的失效率有55％是由温度过高引起的,且随着温度的升高,元器件的失效率随器件的温度呈指数增长。因此散热设计的优劣直接影响芯片工作的性能和可靠性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构简单，散热效果显著的仿生芯片散热器。
本发明的目的是这样实现的：
散热体的上部设置蒸汽腔，散热体的下部设置液体流道，液体流道与蒸汽腔之间设置有吸液芯阻隔，所述吸液芯由密集排列的垂直方向毛细管组成，蒸汽腔上壁表面采用仿蚯蚓体表结构、即截面形状为波浪形褶皱结构。
蒸汽腔上壁为倾斜状结构。
蒸汽腔上壁的倾斜角为5°～10°。
仿生学是模仿生物系统的原理以建造技术系统，或者使人造技术系统具有系统特征或类似特征的科学。简而言之，仿生学就是模仿生物的科学。仿生学进一步与工程技术相结合，就形成了仿生工程学。仿生学的意义在于将35亿年的生命演化与协同进化过程应用与工程实践，以解决复杂的工程实践问题。为解决芯片散热问题，本发明基于仿生原理，设计了一种结构简单、散热效果显著的热管芯片散热器。
芯片通过紧固螺钉固定于散本发明的热器基体上方，散热器工作过程中，水流可以带走一部分热量，与此同时，散热器受热使得蒸汽腔内的水更容易汽化，通过液体汽化吸热可以带走一部分热量。与传统的芯片热管散热器相比，本发明所设计的散热器蒸汽腔采用倾斜表面与仿生非光滑表面，气体在通过这种表面时，会形成气体涡旋，其涡的旋向是向着有利于外流场流动的方向，具有减阻降噪的效果，可以使水蒸汽快速流出蒸汽腔。这样可以有效地防止水蒸汽遇冷液化散热。
附图说明
图1是本发明的散热器的结构示意图；
图2是图1的A-A截面示意图；
图3是图1的B-B截面示意图。
具体实施方式
下面结合附图对发明做更详细的描述。
结合图1-图3，芯片1通过紧固螺钉2固定在散热体3上。散热体3下部设置有水流通道5，水流通道上设置有吸液芯6，吸液芯上设计有蒸汽腔4，蒸汽腔上表面设计为倾斜状，并采用仿生非光滑结构。吸液芯由一系列密集排列的垂直方向毛细管组成，蒸汽腔上壁的倾斜角为5°～10°。上表面采用仿蚯蚓体表结构，截面形状为波浪形褶皱结构。
具体工作过程如下：散热器工作时流道中通入固定流量的水，水从入水口流入，出水口流出。芯片在工作过程中产生的热量传导至散热器。流道中的水通过吸液芯的毛细力作用被吸入到蒸汽腔，因此，蒸汽腔中会残留少量的水。蒸汽腔中的水在受热情况下汽化变成水蒸汽，吸收一定热量。蒸汽腔上表面采用倾斜状结构；腔体内表面采用仿蚯蚓体表结构。研究表明，气体在通过仿蚯蚓体表非光滑表面时，会在凸包之间产生气体涡旋，其涡的旋向是向着有利于外流场流动的方向，可以使水蒸汽快速流出蒸汽腔，防止水蒸汽在蒸汽腔内遇冷液化，散发出热量。整个工作过程中，芯片散发的热量一部分由水流带走，一部分由水的汽化过程带走，另外本发明有效的防止水蒸汽液化放热，具有非常显著的散热效果。
Claims (2)
1.一种仿生芯片散热器，其特征是：散热体的上部设置蒸汽腔，散热体的下部设置液体流道，液体流道与蒸汽腔之间设置有吸液芯阻隔，所述吸液芯由密集排列的垂直方向毛细管组成，蒸汽腔上壁表面采用仿蚯蚓体表结构、即截面形状为波浪形褶皱结构，蒸汽腔上壁为倾斜状结构。
2.根据权利要求1所述的仿生芯片散热器，其特征是：蒸汽腔上壁的倾斜角为5°～10°。
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