CN113008057A - 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 - Google Patents
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 Download PDFInfo
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Abstract
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。
Description
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。
进一步，所述双面微通道平板脉动热管包括依次连接的上基板、脉动热管板和下基板。
进一步，所述脉动热管板为矩形板，在脉动热管板相对的两个表面上，以某一侧表面上的两条对角线为界，将脉动热管板的表面划分为4个三角区域；在每个三角区域中设置多条微通道，微通道与该三角区域的外边沿垂直且每个微通道之间等间距分布；在对角线所在的区域，通过弧形微通道平滑连接相邻两个三角区域内的微通道；在微通道的末端开设有连接孔；连接孔穿透脉动热管板，将脉动热管板两个表面上的微通道连通。
进一步，脉动热管板蒸发端面的中心区域放置芯片，在中心区域范围内的弧形微通道内加工有烧结铜粉微结构；烧结铜粉粒径在10-20微米之间，孔隙率为30％，烧结铜粉的厚度为0.5-0.7毫米。
进一步，脉动热管板冷凝端面的微通道和弧形微通道的表面加工为超疏水表面。
进一步，所说散热单元包括散热肋板和散热风扇。
进一步，所述散热肋板包括肋片安装座，在肋片安装座上阵列分布若干针状肋片，肋片安装座与双面微通道平板脉动热管之间通过导热硅脂固定连接。
一种制备双面微通道平板脉动热管的方法，包括如下步骤：
步骤1，对铜板进行打磨抛光处理；
步骤2，在打磨抛光处理后的铜板的两个相对的表面上加工出相同的微通道；所述微通道是由相邻区域内微通道通过弧形微通道平滑连接形成，且两个表上面的微通道相互连通；
步骤3，对两个表面的微通道进行清洁处理；
步骤4，分别在蒸发端的微通道内烧结铜粉薄层、在冷凝端的微通道内制备成超疏水表面。
进一步，在蒸发端的微通道内烧结铜粉薄层的方法为：将清洁处理后的蒸发端面置于真空炉中，并将10-20克铜粉置于弧形微通道处，加热至1000℃，保温1小时，待真空炉温度冷却至室温后取出，在蒸发端面的弧形微通道内形成烧结铜粉薄层。
进一步，在冷凝端的微通道内制备成超疏水表面的方法为：
S1，将清洁处理后冷凝端面置于热碱性溶液中进行氧化还原反应；
S2，将经过氧化还原反应后的冷凝端面置于三氯全氟辛基硅烷(trichloro(1H,1H,2H,2H-perfluorooctyl)-silane)中，在室温下反应1小时，取出后，用氮气吹干，在冷凝端面形成超疏水表面。
本发明与现有技术比，其显著优点如下：
1、本发明中提出的双面微通道平板脉动热管，蒸发端面和冷凝端面上均含有弧形微通道数量为124个，每一个弧形微通道即为蒸发端或冷凝端，脉动热管板的蒸发端面和冷凝端面上的微通道通过连接孔相连，弧形微通道设计为向心设计，可将更多的蒸发端面和冷凝端面上的弧形微通道汇集于中央区域。与单片平板脉动热管相比，双面微通道平板脉动热管的弧形微通道数量显著提高，提升了脉动热管的传热极限，可适用于大功率电子元器件散热。设计结构紧凑，蒸发端与冷凝端分别位于平板的正反面，实现与发热芯片和散热肋片的良好接触。
2、在平板脉动热管的蒸发端加工有含有薄烧结铜粉层，工作流体在蒸发端处极易发生细薄膜蒸发现象，极大提高蒸发效率。同时烧结铜粉微结构的加入，可加快脉动热管的启动，降低启动温度，减轻脉动热工对重力作用的依赖性，强化了平板脉动热管的环境适应性。冷凝端表面为超疏水表面，可产生滴状冷凝现象，相比于普通铜表面其冷凝传热效率可显著提高。
3、本发明提出的一种基于双面微通道平板脉动热管高功率芯片散热装置，将双面微通道平板脉动热管与针状肋片以及散热风扇有机的结合在一起，加工制造工艺简单，材料成本低，经济效益高。
附图说明
图1为本发明的总体装配示意图；
图2为本发明脉动热管板示意图；
图3为本发明的平板脉动热管的微通道排布设计图；
图4为本发明的针状肋片示意图；
图中，1、双面微通道平板脉动热管，2、针状肋片，3、支架，4、螺栓，5、散热风扇，6、上基板，7、下基板，8、连接孔，9、脉动热管板,10、肋片安装座。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
为了使本发明的技术方案及优点更加清晰，以下结合具体实施案例，对本发明进行进一步详细说明。此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明中的实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均为市售所得。
如图1-2所示，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1、针状肋片2、支架3、螺栓4和散热风扇5。
针状肋片2的底部固定安装在肋片安装座10的上表面，且针状肋片2呈阵列分布。肋片安装座10的下表面通过导热硅脂固定安装于双面微通道平板脉动热管1的上表面。铜基针状肋片，由CNC数控加工而成，肋片为圆柱形，高度为35毫米，直径2毫米，间距7毫米，呈阵列状分布。
支架3为倒“U”型，支架3对称的两个侧壁底部通过螺栓4与肋片安装座10的侧壁面固定连接；在支架3的上端面上开设有出风口；利用螺栓4将散热风扇5固定安装在支架3的上端面上，散热风扇5与出风口相对应。散热风扇5，风速为2-4m/s，散热风扇距离针状肋片的高度为35-50毫米。
如图2所示的双面微通道平板脉动热管1包括上基板6、脉动热管板9和下基板7，上基板6、脉动热管板9和下基板7自上往下按顺序焊接连接组装而成，上基板6和下基板7采用无氧铜。
如图3-4所示，在脉动热管板9的上表面和下表面上均设有相同的微通道，微通道为矩形通道，截面尺寸为1mm×1mm；以脉动热管板9上表面的微通道为例进行说明：
以脉动热管板9的两条对角线为界，将脉动热管板9的上表面划分为4个三角区域；在每个三角区域中设置多条微通道，微通道与该三角区域的外边沿垂直且每个微通道之间等间距分布；在对角线所在的区域，通过弧形微通道平滑连接相邻两个三角区域内的微通道；如图3中，左侧三角区域内的微通道分别与上、下两个三角区域内左半部分的微通道一一对应连通，同理右侧三角区域内的微通道分别与上、下两个三角区域内右半部分的微通道一一对应连通。脉动热管板9边沿处为微通道的末端；在微通道的末端开设有连接孔8；连接孔8穿透脉动热管板9，将脉动热管板9上表面和下表面上的微通道连通。在本实施例中，脉动热管板9为矩形板，也不仅限于矩形板，可以为圆形、三角形或其他形状。
将发热电子芯片放置在脉动热管板9上表面的中心区域(图3中虚线位置所示)，则上表面为蒸发端面，下表面为冷凝端面；将芯片放置在蒸发端面的中心区域，则将中心区域范围内的弧形微通道内加工有烧结铜粉微结构，烧结铜粉粒径在10-20微米之间，孔隙率为30％，烧结铜粉的厚度为0.5-0.7毫米。冷凝端面的中心区域为冷凝端，冷凝端的微通道和弧形微通道的表面加工为超疏水表面。在本实施例中，双面平板中每面均有124个弯头组成，蒸发端的中央区域为60mm×60mm的方形区域内，蒸发端的蒸发弯头为64个，冷凝端的中央区域为60mm×60mm的方形区域内，冷凝弯头为64个。脉动热管板9上微通道处于真空环境且微通道内充液率为30-60％，所用工作介质为去离子水。
一种制备双面微通道平板脉动热管的方法，包含以下步骤：
步骤1，对铜板进行打磨抛光处理，分别依次使用300目，500目，800目，1200目，2000目的砂纸进行机械打磨抛光。
步骤2，通过挤压成型或拉伸成型方法，在铜板上、下两个表面上加工出相同的微通道，一面的微通道作为蒸发端，另一面作为冷凝端。
步骤3，对上、下两个表面的微通道进行清洁处理，方法为：
步骤3.1，将铜板放置于超声波水浴中，使用有机溶剂(例如丙酮、酒精等)超声清洗10分钟，除去微通道表面的油污杂质等。
步骤3.2，将铜板直接机械搅动或用毛刷清洗，去除微通道表面内剩下的固体颗粒，然后用去离子水冲洗干净，并用氮气吹干；
步骤4，分别在蒸发端面的微通道内烧结铜粉薄层、在冷凝端面的微通道内制备成超疏水表面。
步骤4.1，在蒸发端面的微通道内烧结铜粉薄层的方法为：将清洁处理后的蒸发端面置于真空炉中，并将10-20克铜粉置于弧形微通道处，加热至1000℃，保温1小时，待真空炉温度冷却至室温后取出，在蒸发端面的弧形微通道内形成烧结铜粉薄层。
步骤4.2，在冷凝端面的微通道表面通过化学法制备成超疏水表面，表面接触角为158°，形成滴状冷凝现象。超疏水表面制备方法，包含以下步骤：
步骤4.2.1，将清洁后冷凝端面置于热碱性溶液中进行氧化还原反应，该热碱性溶液为包含NaCIO2,NaOH,Na3PO412H2O和去离子水(质量百分比为4:5:10:100wt％)。
步骤4.2.2，将经过氧化还原反应后的冷凝端面置于三氯全氟辛基硅烷(trichloro(1H,1H,2H,2H-perfluorooctyl)-silane)中，在室温下，反应1小时，取出后，用氮气吹干，形成超疏水表面。
以上实施例仅用于说明本发明的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本发明的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本发明所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于双面微通道平板脉动热管的高功率芯片散热装置，其特征在于，包括双面微通道平板脉动热管(1)，双面微通道平板脉动热管(1)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(1)内密封充注工作介质；双面微通道平板脉动热管(1)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。
2.根据权利要求1所述的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，其特征在于，所述双面微通道平板脉动热管(1)包括依次连接的上基板(6)、脉动热管板(9)和下基板(7)。
3.根据权利要求2所述的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，其特征在于，所述脉动热管板(9)为矩形板；以脉动热管板(9)某一侧表面上的两条对角线为界，将脉动热管板(9)的表面划分为4个三角区域；在每个三角区域中设置多条微通道，微通道与该三角区域的外边沿垂直且每个微通道之间等间距分布；在对角线所在的区域，通过弧形微通道平滑连接相邻两个三角区域内的微通道；在微通道的末端开设有连接孔(8)；连接孔(8)穿透脉动热管板(9)，将脉动热管板(9)两个表面上的微通道连通。
4.根据权利要求3所述的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，其特征在于，脉动热管板(9)蒸发端面的中心区域放置芯片，在中心区域范围内的弧形微通道内加工有烧结铜粉微结构；烧结铜粉粒径在10-20微米之间，孔隙率为30％，烧结铜粉的厚度为0.5-0.7毫米。
5.根据权利要求3所述的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，其特征在于，脉动热管板(9)冷凝端面的微通道和弧形微通道的表面加工为超疏水表面。
6.根据权利要求1-5中任意一项权利要求所述的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，其特征在于，所述散热单元包括散热肋板和散热风扇。
7.根据权利要求6所述的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，其特征在于，所述散热肋板包括肋片安装座(10)，在肋片安装座(10)上阵列分布若干针状肋片(2)，肋片安装座(10)与双面微通道平板脉动热管(1)之间通过导热硅脂固定连接。
8.一种制备双面微通道平板脉动热管的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，对铜板进行打磨抛光处理；
步骤2，在打磨抛光处理后的铜板的两个相对的表面上加工出相同的微通道；所述微通道是由相邻区域内微通道通过弧形微通道平滑连接形成，且两个表上面的微通道相互连通；
步骤3，对两个表面的微通道进行清洁处理；
步骤4，分别在蒸发端的微通道内烧结铜粉薄层、在冷凝端的微通道内制备成超疏水表面。
9.根据权利要求8所述的一种制备双面微通道平板脉动热管的方法，其特征在于，在蒸发端的微通道内烧结铜粉薄层的方法为：将清洁处理后的蒸发端面置于真空炉中，并将铜粉置于弧形微通道处，加热至1000℃，保温1小时，待真空炉温度冷却至室温后取出，在蒸发端面的弧形微通道内形成烧结铜粉薄层。
10.根据权利要求8所述的一种制备双面微通道平板脉动热管的方法，其特征在于，在冷凝端的微通道内制备成超疏水表面的方法为：
S1，将清洁处理后冷凝端面置于热碱性溶液中进行氧化还原反应；
S2，将经过氧化还原反应后的冷凝端面置于三氯全氟辛基硅烷中，在室温下反应1小时，取出后，用氮气吹干，在冷凝端面形成超疏水表面。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113280668A (zh) * | 2021-06-29 | 2021-08-20 | 中国科学技术大学 | 一种带非对称结构管道的单向脉动热管 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6216343B1 (en) * | 1999-09-02 | 2001-04-17 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Method of making micro channel heat pipe having corrugated fin elements |
| US20100096107A1 (en) * | 2008-10-20 | 2010-04-22 | Fu Zhun Precision Industry (Shen Zhen) Co., Ltd. | Heat dissipation device |
| CN105633037A (zh) * | 2016-01-08 | 2016-06-01 | 西安交通大学 | 一种用于芯片冷却的脉动热管散热装置 |
| CN106679473A (zh) * | 2016-12-27 | 2017-05-17 | 山东海晶电子科技有限公司 | 双层多通道平板纳米表面脉动热管及其制备方法 |
| CN110010569A (zh) * | 2019-05-06 | 2019-07-12 | 扬州大学 | 一种用于电子芯片散热的梯度尺度孔隙烧结芯均热板换热器及其均热板换热器的制备方法 |
| CN111412776A (zh) * | 2020-04-23 | 2020-07-14 | 扬州大学 | 一种汽液分流的毛细芯均热板换热器及制备方法 |
-
2021
- 2021-02-03 CN CN202110147323.3A patent/CN113008057A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6216343B1 (en) * | 1999-09-02 | 2001-04-17 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Method of making micro channel heat pipe having corrugated fin elements |
| US20100096107A1 (en) * | 2008-10-20 | 2010-04-22 | Fu Zhun Precision Industry (Shen Zhen) Co., Ltd. | Heat dissipation device |
| CN105633037A (zh) * | 2016-01-08 | 2016-06-01 | 西安交通大学 | 一种用于芯片冷却的脉动热管散热装置 |
| CN106679473A (zh) * | 2016-12-27 | 2017-05-17 | 山东海晶电子科技有限公司 | 双层多通道平板纳米表面脉动热管及其制备方法 |
| CN110010569A (zh) * | 2019-05-06 | 2019-07-12 | 扬州大学 | 一种用于电子芯片散热的梯度尺度孔隙烧结芯均热板换热器及其均热板换热器的制备方法 |
| CN111412776A (zh) * | 2020-04-23 | 2020-07-14 | 扬州大学 | 一种汽液分流的毛细芯均热板换热器及制备方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113280668A (zh) * | 2021-06-29 | 2021-08-20 | 中国科学技术大学 | 一种带非对称结构管道的单向脉动热管 |
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