CN113357953B - 一种浸没式液冷烧结多孔毛细芯耦合微通道散热装置 - Google Patents

一种浸没式液冷烧结多孔毛细芯耦合微通道散热装置 Download PDF

Info

Publication number
CN113357953B
CN113357953B CN202110464785.8A CN202110464785A CN113357953B CN 113357953 B CN113357953 B CN 113357953B CN 202110464785 A CN202110464785 A CN 202110464785A CN 113357953 B CN113357953 B CN 113357953B
Authority
CN
China
Prior art keywords
porous capillary
heat
boiling
microchannel
exhaust
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110464785.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113357953A (zh
Inventor
张永海
刘万渤
朱志强
杨小平
魏进家
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xian Jiaotong University
Original Assignee
Xian Jiaotong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xian Jiaotong University filed Critical Xian Jiaotong University
Priority to CN202110464785.8A priority Critical patent/CN113357953B/zh
Publication of CN113357953A publication Critical patent/CN113357953A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113357953B publication Critical patent/CN113357953B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
    • F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
    • F28D15/04—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes with tubes having a capillary structure
    • F28D15/046—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes with tubes having a capillary structure characterised by the material or the construction of the capillary structure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
    • F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
    • F28D15/0275—Arrangements for coupling heat-pipes together or with other structures, e.g. with base blocks; Heat pipe cores
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/42—Fillings or auxiliary members in containers or encapsulations selected or arranged to facilitate heating or cooling
    • H01L23/427—Cooling by change of state, e.g. use of heat pipes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

本发明公开了一种浸没式液冷烧结多孔毛细芯耦合微通道散热装置，排气微通道铜基板包括方形凸台及圆形均热台，凸台位于均热台上侧中心位置，凸台上通过线切割有米字型的排气微通道，所述沸腾‑蒸发烧结多孔毛细芯呈棱台形，且沸腾‑蒸发烧结多孔毛细芯的顶部设置有多孔毛细芯锥形凹槽，所述沸腾‑蒸发烧结多孔毛细芯的底部与打磨后的排气微通道铜基板顶面接触并烧结成一体，所述均热台底部粘有导热片，导热片的底部粘有芯片热源，所述芯片热源镶嵌在封装基板上，所述封装基板上紧密贴合有能够将导热片和芯片热源嵌套在均热台和封装基板之间的绝热硅胶垫。本发明可显著提高装置在中高热流下的相变换热能力及工作稳定性。

Description

一种浸没式液冷烧结多孔毛细芯耦合微通道散热装置
技术领域
本发明涉及微米传热学中微小空间的烧结结构强化相变传热领域，具体涉及一种浸没式液冷烧结多孔毛细芯耦合微通道散热装置。
背景技术
随着微电子信息产业的快速发展，微型化、集成化的电子器件集群对散热要求越来越高，在短时间内高效、均匀地将微电子所产生的热流释放一直是横亘于集成电路产业发展的重大难题。沸腾换热是通过大量汽泡的生成、成长和脱离将工质由液态转换到汽态的一种剧烈汽化过程，具有换热效率高，稳定性强的优点，被认为是最有希望解决高精尖领域散热问题的方法。相变机理的基础研究表明，核态沸腾换热的主要机制在于三相接触线区的动态薄液膜的蒸发，随着壁面加热液体温度升高至沸点，液体汽化并以汽化潜热的方式吸收热量。但较低的对流换热系数(HTC)会使芯片表面温度过高，降低其工作效率和使用寿命，过早出现的临界热流密度(CHF)也成为光滑表面池沸腾的主要限制因素，超过临界热流密度后受热面温度会突然升高，导致换热性能严重恶化。因此，在较低受控壁温下，最大程度地将微小电子元件产生的高热流稳定而及时的导离是目前科学界和工业界研究的热门方向。
发明内容
本发明的目的在于提供一种浸没式液冷烧结多孔毛细芯耦合微通道散热装置，以克服现有普遍存在的相变传热能力差、工作状态稳定性低等问题，本发明通过微米级烧结多孔毛细芯与微通道的烧结黏连，保证了散热结构在微小尺寸下相变汽液通道的相对分离，通过增强毛细补液能力、减小气体溢出阻力、增大沸腾成核位点数量，可显著提高装置在中高热流下的相变换热能力及工作稳定性。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种浸没式液冷烧结多孔毛细芯耦合微通道散热装置，包括沸腾-蒸发烧结多孔毛细芯、排气微通道铜基板、导热片、芯片热源、绝热硅胶垫和封装基板；
所述排气微通道铜基板包括一个方形凸台及一个圆形均热台，所述凸台位于均热台上侧中心位置，所述凸台上通过线切割有米字型的排气微通道，所述沸腾-蒸发烧结多孔毛细芯呈棱台形，且沸腾-蒸发烧结多孔毛细芯的顶部设置有多孔毛细芯锥形凹槽，所述沸腾-蒸发烧结多孔毛细芯的底部与打磨后的排气微通道铜基板顶面接触并烧结成一体，且沸腾-蒸发烧结多孔毛细芯利用微米级气雾法所产铜粒子烧结而成，所述均热台底部粘有导热片，导热片的底部粘有芯片热源，所述芯片热源安装在封装基板上，所述封装基板上紧密贴合有能够将导热片和芯片热源嵌套在均热台和封装基板之间的绝热硅胶垫。
进一步地，所述排气微通道铜基板排气微通道呈“米”字形，其中十字排气微通道长度l1-1为14mm，对角排气微通道长度l1-2为19.8mm，宽度w1均为1.2mm，高度h1均为1.5mm。
进一步地，所述凸台总高h2为6mm，排气微通道铜基板的均热台外径Φ1为36mm。
进一步地，所述沸腾-蒸发烧结多孔毛细芯底面长度l2和宽度w2皆为14mm，顶面长度l3和宽度w3皆为8mm，沸腾-蒸发烧结多孔毛细芯的高h3为4mm，所述多孔毛细芯锥形凹槽底面尺寸与所述沸腾-蒸发烧结多孔毛细芯顶面尺寸相同，多孔毛细芯锥形凹槽的高h4为2mm。
进一步地，所述排气微通道铜基板侧面紧密包裹着绝热硅胶垫以防止冷却工质泄露，所述绝热硅胶垫底面内径Φ2为24mm，中径与均热台外径Φ1相同，外径Φ3为50mm，高h5为7mm。
进一步地，所述导热片为圆形，且导热片尺寸Φ4为18mm，厚度h6为1mm。
进一步地，所述芯片热源为正方形，且芯片热源尺寸为l4×l4×h7，其中l4为10mm，h7为1mm，芯片热源上端与导热片底面贴合，下端嵌在外径为Φ3的封装基板中心，封装基板高h8为1mm。
进一步地，所述排气微通道铜基板各壁面均经化学抛光二次加工，保证表面粗糙度Ra<5μm，所述排气微通道铜基板与沸腾-蒸发烧结多孔毛细芯结合面采用粗砂轮打磨粗糙以便两者黏连。
进一步地，所述沸腾-蒸发烧结多孔毛细芯由微米级球形紫铜颗粒通过石墨模具冷压并烧结成型，待冷却后将其底面与排气微通道铜基板顶面夹紧，在高温加热炉中二次烧结黏连成一体。
进一步地，所述封装基板与绝热硅胶垫的对应位置均设置有若干螺栓孔，所述封装基板与绝热硅胶垫通过若干根M4螺钉连接。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明提出的沸腾-蒸发烧结多孔毛细芯与排气微通道铜基板直接烧结一体，两者结合面为换热发生的主要区域；沸腾-蒸发烧结多孔毛细芯内分为上方吸液主导区和下方传热主导区，吸液主导区主要负责泵吸液体并在重力作用下持续为传热主导区补液润湿，起到蓄水和维持补液的重要作用；传热主导区主要负责增大沸腾成核位点数量和提供大量微米级蒸发弯月面区，有效增强系统在有限空间内的换热能力和均温性，防止排气微通道铜基板表面出现局部热点。本发明实现了汽体脱离通道和液体供应通道在空间上的相对分离，可大幅提高相变换热能力，进一步提高在较小过热度下高热流密度的散热能力。
进一步地，从补液机制出发，通过调整沸腾-蒸发烧结多孔毛细芯补液方式及散热器内充液率可控制薄膜蒸发与核态沸腾的相互转变，从而针对不同热流密度散热需求而选择不同的高效散热解决方案。
进一步地，从气体溢出机制和补液机制出发，沸腾-蒸发烧结多孔毛细芯的外立面梯度设计可有效促进气泡的脱离和液体的补充。液体密度比蒸汽大、对压降阻力的敏感性不如气体，且易于受到毛细芯吸作用在毛细芯内扩散，实现液体从沸腾-蒸发烧结多孔毛细芯的上方补入。多孔毛细芯锥形凹槽的设计有效增大了沸腾-蒸发烧结多孔毛细芯的表面积，并且与同体积平板毛细芯相比，锥形凹槽的设计减小了流体在毛细芯内部的阻力，提高了补液能力。此外，在高热流密度时毛细芯顶部会产长大量气泡，锥形凹槽的斜面设计，可以减小气泡与该表面的接触半径，减小表面张力等抑制气泡脱离的力，加速气泡在沸腾-蒸发烧结多孔毛细芯顶部脱离。
进一步地，从气体溢出机制出发，排气微通道铜基板顶部米字形微通道利于将中部生成的蒸汽及时排出。
进一步地，本发明通过优化尺寸设计，能够解决小空间内中高热流密度500W/cm2以上的散热需求。
附图说明
说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明沸腾-蒸发烧结多孔毛细芯耦合微通道散热结构外观示意图；
图2为本发明沸腾-蒸发烧结多孔毛细芯耦合微通道散热结构爆炸视图；
图3-1为本发明沸腾-蒸发烧结多孔毛细芯耦合微通道散热侧视图；
图3-2为本发明沸腾-蒸发烧结多孔毛细芯耦合微通道散热沿对称面A-A剖面图；
图4-1为本发明沸腾-蒸发多孔毛细芯俯视图；
图4-2为本发明沸腾-蒸发多孔毛细芯侧视图；
图5-1为本发明排气微通道铜基板与绝热硅胶垫俯视图；
图5-2为本发明排气微通道铜基板与绝热硅胶垫仰视图；
图6为本发明导热片俯视图；
图7为本发明导热片、封装基板与芯片安装侧视图。
其中，1、沸腾-蒸发烧结多孔毛细芯；2、排气微通道铜基板；3、导热片；4、芯片热源；5、绝热硅胶垫；6、封装基板；7、排气微通道；8、螺栓孔；9、多孔毛细芯锥形凹槽。
具体实施方式
下面对本发明的实施方式做进一步详细描述：
一种浸没式液冷烧结多孔毛细芯耦合微通道散热装置，如图1、2所示，包括沸腾-蒸发烧结多孔毛细芯1，排气微通道铜基板2，导热片3，芯片热源4，绝热硅胶垫5，封装基板6。沸腾-蒸发烧结多孔毛细芯1呈棱台形，其顶部有多孔毛细芯锥形凹槽9，其底部与打磨后的排气微通道铜基板2顶面接触并烧结成一体。在排气微通道铜基板2上方线切割有排气微通道7。排气微通道铜基板2的下半部分为圆柱形均热台，均热台底部粘有导热片3，导热片3另一端粘有芯片热源4。芯片热源4嵌在PCB材质的封装基板6上，封装基板6四周均匀加工8个螺栓孔8以便用M4螺钉将绝热硅胶垫5与封装基板6紧密贴合在一起。
参见图3-1和3-2，图4-1和图4-2，图5-1和5-2，以及图6和图7，排气微通道铜基板2分为方形凸台及圆形均热台两部分，在方形凸台上线切割“米”字形排气微通道7。置于排气微通道铜基板2正上方的沸腾-蒸发烧结多孔毛细芯1利用微米级气雾法所产铜粒子在高温下烧结而成，成型后底面与排气微通道铜基板2进行二次烧结。其外形整体采用由外而内收缩的棱台设计，中间设有多孔毛细芯锥形凹槽9。
其中，排气微通道铜基板2上的“米”字形排气微通道7长度l1为14mm-19.8mm，宽度w1均为1.2mm，高度h1均为1.5mm。排气微通道铜基板2上方凸台总高h2为6mm，均热台外径Φ1为36mm；沸腾-蒸发烧结多孔毛细芯1底面长度l2和宽度w2皆为14mm，顶面长度l3和宽度w3皆为8mm，其高h3为4mm。下沉四棱锥凹槽底面尺寸与沸腾-蒸发烧结多孔毛细芯1顶面尺寸相同，其高h4为2mm；排气微通道铜基板2侧面和底部紧密包裹着绝热硅胶垫5，底面内径Φ2为24mm，中径与均热台外径Φ1相同，外径Φ3为50mm，其高h5为7mm；圆形导热片3尺寸Φ4为18mm，厚度h6为1mm。正方形芯片热源4尺寸为l4×l4×h7，其中l4为10mm，h7为1mm。芯片热源4上端与导热片3底面贴合，下端嵌在外径为Φ3的封装基板6中心，封装基板6高h8为1mm。封装基板6与绝热硅胶垫5通过8根M4螺钉连接；排气微通道铜基板2底面贴合有导热片3以降低接触热阻。
进一步地，排气微通道铜基板2各壁面需经化学抛光二次加工，保证表面粗糙度Ra<5μm，排气微通道铜基板2与沸腾-蒸发烧结多孔毛细芯1结合面需用粗砂轮打磨粗糙以便两者黏连；所述沸腾-蒸发烧结多孔毛细芯1由微米级球形紫铜颗粒通过特制石墨模具冷压并烧结成型，待冷却后将其底面与排气微通道铜基板2顶面夹紧，在高温加热炉中二次烧结黏连成一体；绝热硅胶垫5可使装置高温部分与外界隔离，可保护其他非耐温电子元器件的正常工作。
本发明通过有效的增大沸腾汽化核心数量和对流换热面积，显著提高散热结构的对流换热系数。其次由于液体受毛细压力影响，会在受热表面附近的多孔结构孔隙中发展，本发明新型散热结构能够主动地将液体补充到沸腾-蒸发烧结多孔毛细芯微通道接触表面受热汽化，蒸汽将选择压降阻力最小的排气微通道铜基板微通道路径逸出，进而显著地减少了液汽反流掺混。在高热流密度区，基于薄液膜蒸发高效换热原理，沸腾-蒸发烧结多孔毛细芯结构也有利于气泡在浮力和压差力作用下脱离，从而显著提高CHF，可满足常/微重力条件下高热流密度散热需求。
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明基于沸腾-蒸发耦合高效换热原理，从优化液体补充机制和气液流道分离的角度出发，开发沸腾-蒸发烧结多孔毛细芯耦合微通道散热结构。沸腾-蒸发烧结多孔毛细芯1采用微米级球状铜粒子烧结成型，该沸腾-蒸发烧结多孔毛细芯1底部与排气微通道铜基板2顶部相接触，两者固定好后送入高温电阻炉进行烧结，烧结后两者的结合面热阻将大为减小。封装基板6上正常工作的芯片热源4产生的热量经导热片3源源不断的传导到沸腾-蒸发烧结多孔毛细芯1的底部附近，此处即为相变换热发生的主要区域。而由于沸腾-蒸发烧结多孔毛细芯1内铜粉间连接松散，含有大量的气体空穴因而热导率低，较小的热流无法传导到其上沿，有利于液体从其上方补充并在其内部孔隙中不断发展。在芯片热源4的热流密度较小时，液体可以渗透进比表面积较大的毛细芯内部，与数量众多的热铜粒子表面充分接触润湿，因而沸腾-蒸发烧结多孔毛细芯1通过增大有效换热面积、与液体接触充分等优势，在较小的壁面过热度情况下显著提高对流换热系数，降低芯片热源4表面温度，体现出良好的控温特性。
同时，针对芯片实际工作时热流密度持续提高过程中出现的气泡溢出困难、温度分布不均等问题，本发明在排气微通道铜基板2上半部分设计排气微通道7，下半部分设计圆柱形均热台，这样使来自芯片热源4的热流先在二维平面铺开传导、再一维沿轴向上传导，较好地避免热流传导过于集中、芯片热源4上存在局部热点等情况出现。当沸腾-蒸发烧结多孔毛细芯1内相变十分剧烈时，对压降阻力敏感的大气泡受富水孔隙中的巨大压差阻碍，会顺着流动阻力较小的光滑排气微通道7向四周迅速溢出，这就形成了液体从上部补充、气体从底部排出的气液分离通道循环场景。
当芯片热源4的热流密度将近临界时，热量进一步传递到沸腾-蒸发烧结多孔毛细芯1大部分区域，其内部生成的相变蒸汽泡干扰芯内流体的扩散，使其补液能力有所降低。但此时，沸腾-蒸发烧结多孔毛细芯1内部微米级粒子在空隙内充液率下降时，弯月面内具有极大的蒸发换热能力和液体毛细泵吸能力，从沸腾到薄膜蒸发的转变可进一步提高耦合结构潜在换热性能。相变后的蒸气在浮力和压差力的共同作用下垂直于沸腾-蒸发烧结多孔毛细芯1内斜面方向溢出，使微小气泡沿阻力最小的通道迅速、高效的离开沸腾-蒸发多孔毛细芯1芯体内部。此时，蒸汽从沸腾-蒸发烧结多孔毛细芯1内斜面及排气微通道7快速排出，液体从沸腾-蒸发烧结多孔毛细芯1外斜面补入。本发明在不同工作环境下皆可实现汽体脱离通道和液体供应通道的相对分离，从而进一步实现高热流密度的散热。
具体地，沸腾-蒸发烧结多孔毛细芯与微通道耦合结构的制作工艺如下：
1、沸腾-蒸发烧结多孔毛细芯1：将由气雾法制得的粒径为70μm-170μm均匀大小铜粉与粒径为100μm大小的无水碳酸钠粉用小型粉末搅拌器均匀混合，两者体积分数之比为9:1。随后将混合后的产物倒入石墨模具10×10mm的正方形空隙中，两端使用石墨块在小型液压机作用下冷压成型，将石墨模具固定好后放入高温电阻炉中，炉膛内抽真空并开启氮气保护，逐渐升温到900℃并保持60分钟以上，后关闭炉膛电源使沸腾-蒸发烧结多孔毛细芯1自然冷却，降至100℃以下可开启炉门将其取出。
2、排气微通道铜基板2：在CNC精密机床加工下，将排气微通道铜基板2下部的圆形均热台等部分加工成型，使用钻床加工均匀分布的螺栓孔8。接着使用线切割加工上方排气微流道7，并将其浸入到特制的铜化学抛光液中，约2-3分钟后取出铜件，立即放入清水中进行充分的冲洗。待表面干燥后用粗砂纸高速打磨排气微通道7顶面以增大表面粗糙度。
3、将制得的沸腾-蒸发烧结多孔毛细芯1底面与排气微通道铜基板2顶面紧固对齐贴合，再次放入电阻炉中烧结。烧结具体操作参见第一步所述。
4、将芯片热源4底面通过电路焊接镶嵌在封装基板6上，顶面粘贴导热片3并与排气微通道铜基板2底面紧密贴合。
5、最后将制得的耦合散热结构嵌套在绝热硅胶垫5内，用高强度M4螺栓将整个成品固定。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种浸没式液冷烧结多孔毛细芯耦合微通道散热装置，其特征在于，包括沸腾-蒸发烧结多孔毛细芯(1)、排气微通道铜基板(2)、导热片(3)、芯片热源(4)、绝热硅胶垫(5)和封装基板(6)；
所述排气微通道铜基板(2)包括一个方形凸台及一个圆形均热台，所述凸台位于均热台上侧中心位置，所述凸台上通过线切割有米字型的排气微通道(7)，所述沸腾-蒸发烧结多孔毛细芯(1)呈棱台形，且沸腾-蒸发烧结多孔毛细芯(1)的顶部设置有多孔毛细芯锥形凹槽(9)，所述沸腾-蒸发烧结多孔毛细芯(1)的底部与打磨后的排气微通道铜基板(2)顶面接触并烧结成一体，且沸腾-蒸发烧结多孔毛细芯(1)利用微米级气雾法所产铜粒子烧结而成，所述均热台底部粘有导热片(3)，导热片(3)的底部粘有芯片热源(4)，所述芯片热源(4)安装在封装基板(6)上，所述封装基板(6)上紧密贴合有能够将导热片(3)和芯片热源(4)嵌套在均热台和封装基板(6)之间的绝热硅胶垫(5)。
2.根据权利要求1所述的一种浸没式液冷烧结多孔毛细芯耦合微通道散热装置，其特征在于，所述排气微通道铜基板(2)的排气微通道(7)呈“米”字形，其中十字排气微通道长度l1-1为14mm，对角排气微通道长度l1-2为19.8mm，宽度w1均为1.2mm，高度h1均为1.5mm。
3.根据权利要求1所述的一种浸没式液冷烧结多孔毛细芯耦合微通道散热装置，其特征在于，所述凸台总高h2为6mm，排气微通道铜基板的均热台外径Φ1为36mm。
4.根据权利要求1所述的一种浸没式液冷烧结多孔毛细芯耦合微通道散热装置，其特征在于，所述沸腾-蒸发烧结多孔毛细芯(1)底面长度l2和宽度w2皆为14mm，顶面长度l3和宽度w3皆为8mm，沸腾-蒸发烧结多孔毛细芯(1)的高h3为4mm，所述多孔毛细芯锥形凹槽(9)底面尺寸与所述沸腾-蒸发烧结多孔毛细芯(1)顶面尺寸相同，多孔毛细芯锥形凹槽(9)的高h4为2mm。
5.根据权利要求1所述的一种浸没式液冷烧结多孔毛细芯耦合微通道散热装置，其特征在于，所述排气微通道铜基板(2)侧面紧密包裹着绝热硅胶垫(5)以防止冷却工质泄露，所述绝热硅胶垫(5)底面内径Φ2为24mm，中径与均热台外径Φ1相同，所述绝热硅胶垫(5)外径Φ3为50mm，高h5为7mm。
6.根据权利要求1所述的一种浸没式液冷烧结多孔毛细芯耦合微通道散热装置，其特征在于，所述导热片(3)为圆形，且导热片(3)尺寸Φ4为18mm，厚度h6为1mm。
7.根据权利要求1所述的一种浸没式液冷烧结多孔毛细芯耦合微通道散热装置，其特征在于，所述芯片热源(4)为正方形，且芯片热源(4)尺寸为l4×l4×h7，其中l4为10mm，h7为1mm，芯片热源(4)上端与导热片(3)底面贴合，下端嵌在外径为Φ3的封装基板(6)中心，封装基板(6)高h8为1mm。
8.根据权利要求1所述的一种浸没式液冷烧结多孔毛细芯耦合微通道散热装置，其特征在于，所述排气微通道铜基板(2)各壁面均经化学抛光二次加工，保证表面粗糙度Ra<5μm，所述排气微通道铜基板(2)与沸腾-蒸发烧结多孔毛细芯(1)结合面采用粗砂轮打磨粗糙以便两者黏连。
9.根据权利要求1所述的一种浸没式液冷烧结多孔毛细芯耦合微通道散热装置，其特征在于，所述沸腾-蒸发烧结多孔毛细芯(1)由微米级球形紫铜颗粒通过石墨模具冷压并烧结成型，待冷却后将其底面与排气微通道铜基板(2)顶面夹紧，在高温加热炉中二次烧结黏连成一体。
10.根据权利要求1所述的一种浸没式液冷烧结多孔毛细芯耦合微通道散热装置，其特征在于，所述封装基板(6)与绝热硅胶垫(5)的对应位置均设置有若干螺栓孔(8)，所述封装基板(6)与绝热硅胶垫(5)通过若干根M4螺钉连接。
CN202110464785.8A 2021-04-28 2021-04-28 一种浸没式液冷烧结多孔毛细芯耦合微通道散热装置 Active CN113357953B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110464785.8A CN113357953B (zh) 2021-04-28 2021-04-28 一种浸没式液冷烧结多孔毛细芯耦合微通道散热装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110464785.8A CN113357953B (zh) 2021-04-28 2021-04-28 一种浸没式液冷烧结多孔毛细芯耦合微通道散热装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113357953A CN113357953A (zh) 2021-09-07
CN113357953B true CN113357953B (zh) 2022-05-20

Family

ID=77525678

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110464785.8A Active CN113357953B (zh) 2021-04-28 2021-04-28 一种浸没式液冷烧结多孔毛细芯耦合微通道散热装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113357953B (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113865392A (zh) * 2021-09-14 2021-12-31 浙江大学 一种散热装置
CN113758331B (zh) * 2021-09-16 2022-06-07 西安交通大学 一种机械扰动驱浸没式液冷烧结毛细芯铜基散热装置
CN113758332B (zh) * 2021-09-17 2022-06-07 西安交通大学 一种浸没式液冷毛细芯能量转化自驱动相变散热装置
CN114577042B (zh) * 2022-01-22 2024-01-23 合肥工业大学 一种微小多通道沸腾换热式均温冷却板
CN114551641B (zh) * 2022-02-10 2023-09-12 中国科学院上海技术物理研究所 一种物理隔离耦合应力的焦平面探测器热层结构
CN114543571B (zh) * 2022-02-23 2024-05-17 安徽工业大学 一种用于强化沸腾传热的蒸发-沸腾纵向共存复合结构

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN202514230U (zh) * 2012-03-12 2012-10-31 华南理工大学 一种带内烧结结构支撑柱的均热板
CN103629963B (zh) * 2013-12-16 2015-06-24 华北电力大学 多尺度毛细芯平板环路热管式散热装置
WO2015105519A1 (en) * 2014-01-07 2015-07-16 Zalman Tech Co., Ltd. Evaporating device having porous media and method for manufacturing thereof
CN105890415B (zh) * 2016-05-26 2018-01-05 西安交通大学 一种带沸腾池的一体式环路热管散热装置
CN107782189B (zh) * 2017-09-27 2020-03-03 北京空间飞行器总体设计部 耐正压、大功率平板蒸发器及其加工方法以及基于该蒸发器的平板环路热管
CN109883227A (zh) * 2019-01-29 2019-06-14 株洲智热技术有限公司 强化沸腾装置
CN110267485B (zh) * 2019-05-27 2020-04-28 西安交通大学 一种蒸发-沸腾毛细芯耦合补液毛细芯组合结构
CN212109686U (zh) * 2020-04-23 2020-12-08 扬州大学 一种汽液分流的毛细芯均热板换热器
CN116487269A (zh) * 2020-08-26 2023-07-25 曙光数据基础设施创新技术(北京)股份有限公司 一种芯片散热结构的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN113357953A (zh) 2021-09-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113357953B (zh) 一种浸没式液冷烧结多孔毛细芯耦合微通道散热装置
US7019971B2 (en) Thermal management systems for micro-components
US20080166492A1 (en) Metal-graphite foam composite and a cooling apparatus for using the same
US20070017814A1 (en) Heat spreader with vapor chamber defined therein and method of manufacturing the same
CN110010569B (zh) 一种梯度尺度孔隙烧结芯均热板换热器及其制备方法
WO2020155899A1 (zh) 相变散热装置
CN201839581U (zh) 均温散热模组
CN109411431A (zh) 一种换热结构及其制备方法
JP2002318085A (ja) ヒートパイプ及びその製造方法
CN114899160A (zh) 一种3d均温板及具有其的散热器
US11876036B2 (en) Fluid cooling system including embedded channels and cold plates
CN110595242A (zh) 一种相变散热器
CN215725361U (zh) 一种高导热型散热器
CN113260235A (zh) 浸没冷却系统及电子设备
CN211291134U (zh) 一种相变散热器
CN216357863U (zh) 浸没冷却系统及电子设备
CN215832538U (zh) 一种基于流延法带有复合吸液芯的陶瓷均热板结构
CN114664768A (zh) 一种针鳍与肋板组合式微通道散热器
CN114551379A (zh) 一种具有高效散热性能的芯片散热器
CN210807995U (zh) 一种适用于igbt模块的均温散热结构
CN209845583U (zh) 一种双面散热装置以及一种逆变器
CN107706161A (zh) 变密度金属泡沫散热器
CN212305944U (zh) 一种具有超高导热性能的液冷基板
CN217985855U (zh) 相变散热器和具有该相变散热器的电子装置
CN105050371A (zh) 一种高热流密度电子设备热点去除装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant