CN117529009A - 相变散热器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及芯片散热装置，具体提供一种相变散热器，旨在解决现有相变散热器的传热功率低和散热效率差的技术问题。为此目的，本发明的相变散热器包括相变基板、金属基座和散热片，相变基板的内部开设有储液腔、蒸发流道、冷凝腔和回流通道，储液腔通过蒸发流道连通至冷凝腔，冷凝腔通过回流通道连通至储液腔，蒸发流道包括主流道和多个分支流道，多个分支流道从主流道的侧面倾斜延伸从而与主流道一起形成树杈型结构，并且主流道的流通面积以及多个分支流道的流通面积总和均大于回流通道的流通面积。本发明的相变散热器能大幅度提高相变基板的均温性和传热效率，由此提高相变散热器的散热效率。

Description

相变散热器

技术领域

本发明涉及芯片散热装置，特别涉及一种相变散热器。

背景技术

芯片散热或其他热源模块散热技术主要有风冷和液冷等，目前市场上也存在各式各样的金属散热产品。

若采用风冷技术，因为空气热容小，散热能力有限，高热流密度的芯片在风冷散热时热源区域扩散热阻较大，热量不能及时散开，容易导致局部温度过高和传热恶化；若采用液冷技术，则需要集成一系列泵、水箱、传感器等部件，系统庞大冗余，对空间集成度要求较高的场合应用十分受限，尤其是对于高温大功率密度芯片，风冷和液冷技术都无法满足其散热需求。为解决这个问题，目前更多取而代之的是使用均热板(vapor chamber)为代表的相变散热器对高温大功率密度芯片进行散热，借助均温部件将热量传导到大面积上，然后再通过空气或液体将热量带走。

然而，由于相变散热器利用流体工质与气态及液态之间的相变来进行热量传递，而现有技术中的相变散热器中的流体工质所产生的气态工质由受热端流通至冷凝端时，气态工质与冷凝后的液体将处于同一密闭空间内，容易出现相互逆向流动的状态，进而在彼此的流速上产生干扰，气流混乱，相变基板的热量扩散速率降低，相变基板的传热功率低，从而降低散热器的散热效率。因此，本领域需要一种新的相变散热器来满足人们对更高散热效率的需求。

发明内容

本发明旨在解决上述技术问题，即，解决现有的相变散热器的传热功率低和散热效率差的技术问题。

为此，本发明提出一种相变散热器，该相变散热器能够有效增大传热功率和提高散热效率。

为实现上述目的，本发明提供了一种相变散热器，该相变散热器包括：相变基板，所述相变基板的内部开设有储液腔、蒸发流道、冷凝腔和回流通道，所述储液腔通过所述蒸发流道连通至所述冷凝腔，所述冷凝腔通过所述回流通道连通至所述储液腔，所述蒸发流道包括主流道和多个分支流道，多个所述分支流道从所述主流道的侧面倾斜延伸从而与所述主流道一起形成树杈型结构，并且所述主流道的流通面积以及多个所述分支流道的流通面积总和均大于所述回流通道的流通面积；金属基座，所述金属基座具有换热面，所述换热面接触连接在所述相变基板对应所述储液腔的吸热面，所述金属基座的另一侧适于连接热源并将热源的热量传递至所述储液腔；散热片，所述散热片接触连接在所述相变基板上。

在采用上述技术方案的情况下，相变散热器的金属基座与热源接触，将热源的热量通过金属基座传递给相变基板的储液腔，储液腔内的流体工质受热蒸发产生气态工质，由于储液腔、蒸发流道、冷凝器和回流通道依次连接并构成封闭回路，同时主流道的流通面积以及多个分支流道的流通面积总和都大于回流通道的流通面积，流体工质瞬间蒸发会使得当地气压急剧上升，气态工质更多地从储液腔进入主流道并沿流道流动，蒸发持续进行，气态工质在高气压的推动下连续流动到冷凝区，并冷凝为流体工质再次回流通道回到储液腔，往复循环，实现气液的单向内循环，封闭回路内如同增加了内驱泵，气流和冷凝液体的流动也因此具有方向性，减弱了对流干扰，蒸发冷凝的过程更加顺畅。并且，设置的多个分支流道提高了气态工质的扩散速度和范围，如同大树的树杈将营养传递给树冠，能够将热量更全面、且更均匀地分布到相变基板上，提高相变基板的均温性，在一定程度上提高了相变基板的传热能效，实现瞬间导热/导冷，使相变基板可以快速地将热量传递给散热翅片，散热效率得到提高。

在上述相变换热器的具体实施方式中，所述冷凝腔和所述回流通道均设置有两个，每个冷凝腔通过一根回流通道连通至所述储液腔的一侧；多个所述分支流道从所述主流道的两侧倾斜延伸到两个所述冷凝腔中的每个；所述主流道的流通面积以及多个所述分支流道的流通面积总和均大于每根回流通道的流通面积。

在采用上述技术方案的情况下，主流道和分支流道的流通面较回流通道更大，流体工质瞬间受热蒸发后气压骤增，气态工质体积膨胀，流速增加，蒸汽更多的流向截面积较大的主流道和分支流道，由于热源区域持续受热，蒸发也持续进行，蒸发形成的高气压使得气流顺畅地从主流道和分支流道流向冷凝区，冷凝后流体工质气压下降，该气压差使得气液循环更加顺畅高效。通过在相变基板上分布设置两个冷凝腔，相变基板的冷凝空间充足且在相变基板上充分展开，提高了相变基板的传热能效。同时，两个容积较小的冷凝腔构成的冷凝腔组相较于单个容积较大的冷凝腔，冷凝效率更高，可以更快速地将热量传递给相变基板，如同树冠上相对更茂密的树叶，能够更加全面且均匀地将热量分布在相变基板上，提高相变基板的均温性和传热效率，由此提高相变散热器的散热效率。

在上述相变换热器的具体实施方式中，所述储液腔和所述冷凝腔沿第一方向间隔设置，所述主流道具有连通端和封闭端，所述连通端与所述储液腔连通，所述封闭端沿第一方向向所述冷凝腔延伸。

在采用上述技术方案的情况下，储液腔内的流体工质受热生成的气态工质从连通端进入主流道并向冷凝腔流动，再从主流道侧部的多个分支流道进入冷凝腔，如同树干和树杈，可以高效且多方位地将气态工质从储液腔输送至冷凝腔，传热效率稳定且效率高。

在上述相变换热器的具体实施方式中，两个所述冷凝腔沿第二方向间隔设置，所述第二方向垂直于所述第一方向，所述主流道的封闭端延伸到两个所述冷凝腔之间，所述分支流道在所述主流道的两侧分别设置多个并分别连通至与其相邻的冷凝腔上。

主流道延伸到两个冷凝腔之间并通过其两侧的分支流道分别连通至冷凝腔，使主流道如同树干，分支流道如同树干两侧的树杈，冷凝腔如同树冠，气态工质经过主流道分流到两侧的多个分支流道内，两侧的多个分支流道能够高效且均匀地将气态工质引流到两个冷凝腔内，使得相变基板的传热效率更高，实现瞬间导热/导冷，并且，整体结构布局更加规整紧凑，充分利用结构空间。

在上述相变换热器的具体实施方式中，所述相变散热器还包括冷凝分支腔，所述冷凝分支腔的一端连通于所述分支流道，其另一端封闭并沿第一方向延伸，所述冷凝分支腔位于所述主流道和所述冷凝腔之间。

在采用上述技术方案的情况下，分支流道内的气态工质能够进入冷凝分支腔进行冷凝换热，充分利用主流道和冷凝腔之间的间隔空间，进一步提高相变基板的整体换热能效和均温性，进而提高相变散热器的散热效率。

在上述相变换热器的具体实施方式中，所述分支流道的延伸方向与所述第一方向的夹角为α，15°≤α≤90°。

在采用上述技术方案的情况下，倾斜设置的分支流道能够对气态工质的流动起到引流作用，同时可以在一定程度上降低气态工质在分支流道壁上的冷凝效应，进而在一定程度上减少分支流道壁上冷凝液体的量，降低对气流的剪切效应，使气态工质的单向循环流动更加顺畅，提高相变基板的传热能效。

在上述相变换热器的具体实施方式中，所述换热面与所述吸热面的接触面均为平面，并且所述换热面与所述吸热面的接触比例不低于50％。

在采用上述技术方案的情况下，由于储液腔内具有流体工质，金属基座的换热面与相变基板的吸热面平面接触，流体工质能够更大限度地在吸热面处展开，在一定程度上提高流体工质的受热比例。同时，换热面与吸热面的接触比例不低于50％，进一步保障了储液腔内流体工质的受热程度，提高相变散热器的散热能效。

在上述相变换热器的具体实施方式中，所述金属基座相对所述换热面的一侧为支撑底面，所述换热面与所述支撑底面的夹角为β，10°≤β≤90°。

在采用上述技术方案的情况下，当支撑底面放置在地面或水平面上时，相变基板相对金属基座倾斜或竖直设置，充分利用气态工质上升以及冷凝液体在重力作用下回流的物理特性，使相变基板内的气液循环更加顺畅，在一定程度上提高相变基板的传热能效。

在上述相变换热器的具体实施方式中，所述冷凝腔和所述储液腔内均设有加强筋。

在采用上述技术方案的情况下，设置的加强筋可以提高相变基板的结构强度，并且使冷凝腔和储液腔更好地承受蒸发产生的高气压。

在上述相变换热器的具体实施方式中，所述金属基座和所述散热片分别固定连接在所述相变基板相对的两个表面上；并且/或者，所述散热片上设有翅片凸起。

附图说明

下面结合附图来描述本发明的优选实施方式，附图中：

图1示出了本申请实施方式提供的相变散热器的爆炸图。

图2示出了本申请实施方式提供的相变基板的一种结构示意图。

图3示出了本申请实施方式提供的相变基板的另一种结构示意图。

图4示出了图2中A区域的放大图。

图5示出了本申请实施方式提供的相变散热器水平放置时的侧视结构示意图。

附图标记：

100-相变散热器，

1a-相变基板，

1-储液腔，2-蒸发流道，3-冷凝腔，4-回流通道，5-主流道，5a-连通端，5b-封闭端，6-分支流道，7-吸热面，8-冷凝分支腔，9-加强筋，

2a-金属基座，21-换热面，22-支撑底面，

3a-散热片，31-翅片凸起。

具体实施方式

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非用于限制本发明的保护范围。本领域技术人员可以根据需要对其作出调整，以便适应具体的应用场合。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。此外序数词“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

相关技术中，相变散热器中的流体工质所产生的气态工质由受热端流通至冷凝端时，气态工质与冷凝后的冷凝液体将处于同一循环密闭空间内，容易出现相互逆向流动的状态，进而在彼此的流速上产生干扰，气流混乱，这种现象会降低流体工质的内循环速率，进而导致散热效率降低。

下面参考图1，该图显示了本发明的相变散热器100一个实施方式的结构。本发明的相变散热器100包括相变基板1a、金属基座2a和散热片3a。

具体地，如图1所示，相变基板1a的内部开设有储液腔1、蒸发流道2、冷凝腔3和回流通道4，储液腔1通过蒸发流道2连通至冷凝腔3，冷凝腔3通过回流通道4连通至储液腔1，蒸发流道2包括主流道5和多个分支流道6，多个分支流道6从主流道5的侧面倾斜延伸从而与主流道5一起形成树杈型结构，并且主流道5的流通面积以及多个分支流道6的流通面积总和均大于回流通道4的流通面积；金属基座2a具有换热面21，换热面21接触连接在相变基板1a对应储液腔1的吸热面7，金属基座2a的另一侧适于连接热源并将热源的热量传递至储液腔1；散热片3a接触连接在相变基板1a上。

本申请的相变散热器100在工作时，金属基座2a与热源接触，并将热源的热量通过换热面21传递给相变基板1a的吸热面7，进而传递至储液腔1，储液腔1内的流体工质受热气化为气态工质，气态工质进入冷凝腔3液化为冷凝液体，冷凝液体再回流至储液腔1，由此实现气液内循环，同时，气态工质在液化过程中将热量传递至相变基板1a及散热片3a，散热片3a的热量被外部的常温风对流换热带走，由此完成对芯片的散热。

参阅图2，本申请的主流道5的流通面积以及多个分支流道6的流通面积总和均大于回流通道4的流通面积，即主流道5的流通面积大于回流通道4的流通面积，同时，多个分支流道6的流通面积总和大于回流通道4的流通面积，储液腔1内产生的气态工质会更多地进入主流道5，持续蒸发产生的气压会持续推动气态工质进入主流道5和分支流道6，在远离热源的冷凝区域3，由于外部冷风冷却作用，气态工质冷凝液化气压降低，蒸发和冷凝产生的压力差和倾斜角度产生的重力效果推动冷凝水进入回流通道4并回到储液腔1，示例性地，气态工质在图2中所示的实施方式中的流动方向分别如箭头所示的方向，进而实现气液的单向内循环。

气压差的存在使得由储液腔1、蒸发流道2、冷凝腔3及回流通道4构成的封闭回路内如同增加了内驱泵，封闭回路内的气流和冷凝液体的流动也因此具有方向性，减弱了对流干扰，同时，设置在主流道5侧面的多个分支流道6，可以保障主流道5内的气态工质在流速不受干扰的情况下，提高扩散速度和范围，快速且多方位地进入冷凝腔3，如同大树的树杈将营养传递给树冠，能够将热量更全面、且更均匀地分布到相变基板1a上，提高相变基板1a的均温性，大幅度提高相变基板1a的传热能效，实现瞬间导热/导冷。相变基板1a也可以快速地将热量传递给散热翅片，由此提高散热效率。

进一步地，关于主流道5的流通面积以及多个分支流道6的流通面积总和均大于回流通道4的流通面积，流体工质受热蒸发为气态工质后，体积瞬间膨胀快速向任何连通出口涌去，当主流道5和分支流道6面积总和大于回流通道4时，那么回流通道4的蒸汽流速和压力损失极大，气态工质会像走捷径般优先选择主流道5和分支流道6，当蒸发流道2和回流通道4均为管路时，可以理解为主流道5的管径大于回流通道4的管径，多个分支流道6的管径之和大于回流通道4的管径。在本申请中对主流道5和回流通道4的流通面积比不做具体限定，可以为5:1、4:1、3:1、2:1，当然还可以根据实际情况设置为其他比例。作为优选地，当芯片的散热需求较大时，可以将主流道5和回流通道4的流通面积比同样设置的更大，例如设置为5:1，以使气压差更大，单向循环效率更高，散热更加迅速。同样地，多个分支流道6与回流通道4的流通面积比与前述的设置方式相同。

进一步地，在使用时，储液腔1位于下方，冷凝腔3位于上方，回流通道4在第一方向的最下缘并与储液腔1连通，主流道5和分支流道6与储液腔1的连通口远远高于回流通道4，因储液腔1内部充满流体工质，回流通道4在液封作用下，如同大水池底部的开孔一样，时刻维持着整个管路的液位，液体在压力差和重力差的作用下可顺利回流到储液腔1，如果气态工质逆流而行则阻力超大，故该仿生树形流道设计可自发形成相对稳定的单向循环。

值得说明的是，蒸发流道2的作用是连通储液腔1和冷凝腔3，并将储液腔1内的气态工质输送至冷凝腔3，在输送过程中，势必会将一部分热量传递至相变基板1a，并且通过单一流道输送气态工质的效率相对较低。因此，本申请在主流道5和冷凝器之间设置多个分支流道6，储液腔1内产生的气态工质首先进入主流道5，多个分支流道6对气态工质进行分流，分流后的气态工质从不同位置进入冷凝腔3，利用仿生“树杈”的原理，如同树干将营养经过树杈传递给树叶，通过多个分支流道6能够将气态工质快速地输送至冷凝腔3，多个分支流道6在输送气态工质的同时还可以将一部分热量快速且均匀地传导到相变基板1a，综上，进一步提高相变基板1a的传热能效和均温性。

继续参阅图2，尽管图2中的多个分支流道6以直管的形式间隔分布，并连通至冷凝腔3的不同位置，但这并不是限制性的，多个分支流道6还可以设置为弧形管或弯折管，同样落在本申请的保护范围内，以方便输送气态工质为准；同时，多个分支流道6分布的方式主要以形成树杈型为准，除图2中所示的直管倾斜间隔分布的形式外，多个分支流道6还可以以折扇状的形式分布，比如多个分支流道6的一端统一连通在主流道5的同一位置，而另一端分别连通在冷凝腔3的不同位置，类似地，多个分支流道6还可以相互交叉连通，均在本申请的保护范围内。

在一些实施方式中，相变基板1a作为气液相变换热的主体部件，其可以为内部设置循环流路的吹胀板，具体地，如图2和图3所示，图中的相变基板1a的储液腔1、蒸发流道2、冷凝腔3以及回流通道4均通过吹胀的方式加工形成。当然这并不是限制性的，除吹胀方式以外，本领域技术人员还可以根据实际需要，通过冲压、蚀刻、激光雕刻、数控机床加工中的任意一种方式加工出储液腔1、蒸发流道2、冷凝腔3以及回流通道4，再通过隧道炉焊、锡焊、激光焊、钎焊中的任意一种方式将其构成循环流路，具体加工方案可以根据成本和制程进行调整。同时，蒸发流道2和回流通道4可以加工为沟槽状、曲线状、大小葫芦交叉状中的任意一种形状，以能够实现气态工质的流通以及冷凝液体的回流为准。

进一步地，相变基板1a、金属基座2a和散热片3a之间可以通过粘接或焊接的方式结合为一体结构，结构稳定并且强度高。当然，还可以通过螺栓连接或卡扣连接的方式进行可拆卸连接，便于后续的维护和更换。

参阅图2，在上述相变散热器100的具体实施方式中，冷凝腔3和回流通道4均设置有两个，每个冷凝腔3通过一根回流通道4连通至储液腔1的一侧；多个分支流道6从主流道5的两侧倾斜延伸到两个冷凝腔3中的每个；主流道5的流通面积以及多个分支流道6的流通面积总和均大于每根回流通道4的流通面积。

在采用上述技术方案的情况下，储液腔1内产生的气态工质进入主流道5，再通过分支流道6分别进入两个冷凝腔3并液化形成冷凝液体，每个冷凝腔3内的冷凝液体再通过其对应的回流通道4流至储液腔1，实现气液循环。在气液循环过程中，流通面积更大的主流道5和分支流道6内进入的气态工质更多，气压大于回流通道4内的气压，形成的气压差使气流顺畅地向回流通道4流动，气液循环更加高效。通过在相变基板1a上分布设置两个冷凝腔3，使相变基板1a的冷凝空间充足，并且两个冷凝腔3在相变基板1a上充分展开，提高了相变基板1a的传热能效。同时，两个容积较小的冷凝腔3构成的冷凝腔3组相较于单个容积较大的冷凝腔3，冷凝效率更高，可以更快速地将热量传递给相变基板1a，如同树冠上相对更茂密的树叶，能够更加全面且均匀地将热量分布在相变基板1a上，提高相变基板1a的均温性和传热效率，由此提高相变散热器100的散热效率。

同时，由于分支流道6有若干个，多个分支流道6与主流道5相连直接受到热源加热的影响，而回流通道4只有一个且流通面积相对更小，热源加热效应对其影响也因此较小，在此结构设计的影响下，蒸发产生的气态工质也会优先存在于主流道5和分支流道6中，进而使得主流道5和分支流道6内的气压大于回流通道4内的气压，有效规避气液的混乱流动。

当然，即使图2中冷凝腔3设置为两个，但这并不是限制性的，冷凝腔3还可以沿第二方向设置多个，比如三个、四个、五个及更多，以在相变基板1a内构成多个容积较小的冷凝腔3，至少在一定程度上提高冷凝效果，并且，多个容积较小的冷凝腔3更容易适配在相变基板1a内，尤其是相变基板1a外观呈异型时，使相变基板1a内的冷凝腔3比例更大，主流道5的封闭端5b延伸至相邻两个冷凝腔3之间，分支流道6设置在主流道5的两侧并分别连通至与其相邻的冷凝腔3上。

在一些实施方式中，参阅图3，相变基板1a还可以设置一个冷凝腔3和一个回流通道4，多个分支流道6从主流道5的单侧倾斜延伸到冷凝腔3中并与冷凝腔3连通，只要主流道5的流通面积以及多个分支流道6的流通面积总和均大于回流通道4的流通面积，即，可以保障形成前述实施方式中的气压差，推动气态工质和冷凝液体在相变基板1a的内部单向循环，气态工质在图3中所示的实施方式中的流动方向分别如箭头所示的方向。

参阅图2，在上述相变散热器100的具体实施方式中，储液腔1和冷凝腔3沿第一方向间隔设置，主流道5具有连通端5a和封闭端5b，连通端5a与储液腔1连通，封闭端5b沿第一方向向冷凝腔3延伸。储液腔1内的流体工质受热生成的气态工质从连通端5a进入主流道5并向冷凝腔3流动，由于封闭端5b的存在，气态工质会从主流道5侧部的多个分支流道6进入冷凝腔3，如同树干和树杈，可以高效且多方位地将气态工质从储液腔1输送至冷凝腔3，传热效率稳定且高效。

参阅图2，在上述相变散热器100的具体实施方式中，两个冷凝腔3沿第二方向间隔设置，第二方向垂直于第一方向，主流道5的封闭端5b延伸到两个冷凝腔3之间，分支流道6在主流道5的两侧分别设置多个并分别连通至与其相邻的冷凝腔3上。

值得说明的是，冷凝腔3沿第二方向设置，并没有限制多个冷凝器沿第二方向对齐设置，即多个冷凝腔3除了图2中对齐设置的方式外，还可以在第一方向上相对错开，只要保证沿第二方向是间隔的即可，可以更好地根据实际情况调整冷凝腔3的位置和大小，使相变基板1a上冷凝腔3的占比尽可能的大，避免空间浪费，保障冷凝效果。

参阅图1-图3，在上述相变散热器100的具体实施方式中，相变散热器100还包括冷凝分支腔8，冷凝分支腔8的一端连通于分支流道6，其另一端封闭并沿第一方向延伸，冷凝分支腔8位于主流道5和冷凝腔3之间。

可以理解的是，在设置多个冷凝腔3的情况下，相邻的冷凝腔3之间会具有间隙，而这部分间隙的热传递效果相对较低，因此，为提高结构的热传递效果以及空间的利用率，本申请在相邻的冷凝腔3之间设置冷凝分支腔8。具体地，如图2所示，冷凝分支腔8的一端连通于分支流道6，其另一端封闭并沿第一方向延伸，冷凝分支腔8位于主流道5和冷凝腔3之间。分支流道6内的气态工质能够进入冷凝分支腔8进行冷凝换热，充分利用主流道5和冷凝腔3之间的间隔空间，进一步提高相变基板1a的整体换热能效和均温性，进而提高相变散热器100的散热效率。

在一些实施方式中，冷凝分支腔8除连通在分支流道6上以外，还可以连通在主流道5上，还可以将冷凝分支腔8设置为具有双入口端和单封闭端5b的三叉型结构，两个入口端分别连通到主流道5和分支流道6上。

参阅图2和图4，在上述相变散热器100的具体实施方式中，分支流道6的延伸方向与第一方向的夹角为α，α＝15°。

倾斜设置的分支流道6能够在顺应气态工质上升流动的同时，对气态工质的流动起到引流作用，使气态工质顺畅地流动到冷凝腔3，减少对气态工质的阻挡，同时可以在一定程度上降低气态工质在分支流道6壁上的冷凝效应，进而在一定程度上减少分支流道6壁上冷凝液体的量，降低对气流的剪切效应，使气态工质的单向循环流动更加顺畅，提高相变基板1a的传热能效。

当然，分支流道6只要保障顺应气态工质的流动方向即可，气态工质在常规状态下向上流动，因此，夹角α可以设置为15°≤α≤90°。

参阅图5，在一些具体实施方式中，换热面21与吸热面7的接触面为平面，换热面21与吸热面7的接触比例不低于50％。由于储液腔1内具有流体工质，金属基座2a的换热面21与相变基板1a的吸热面7平面接触，若换热面21和吸热面7的接触面为波浪面，则储液腔1内的一部分流体工质可能被波浪面隔开，吸热面7吸收的部分热量无法直接传递至流体工质，降低传热效率，本申请的换热面21和吸热面7平面接触，流体工质能够更大限度地在吸热面7处展开，在一定程度上保障吸热面7与流体工质的换热比，使热量尽可能地被流体工质吸收，提高传热效率。

同时，换热面21与吸热面7的接触比例不低于50％，进一步保障了储液腔1内流体工质的受热程度，提高相变散热器100的散热能效。

与此同时，换热面21与吸热面7的接触比例是指，换热面21与吸热面7接触的面积为S1，换热面21的面积为S2，那么S1/S2以不小于50％。

在图5所示的实施方式中，金属基座2a相对换热面的一侧为支撑底面22，换热面21与支撑底面22的夹角为β，10°≤β≤90°。

当支撑底面22放置在地面或水平面上时，相变基板1a相对金属基座2a倾斜或竖直设置，本领域技术人员可以理解的，本申请在使用过程中，储液腔1是处于低点，冷凝腔3处于高点，充分利用气态工质上升以及冷凝液体在重力作用下回流的物理特性，储液腔1内产生的气态工质可以沿着蒸发流道2上升至冷凝腔3，冷凝腔3内的冷凝液体会在重力作用下，沿着回流通道4回流至储液腔1，使相变基板1a内的气液循环保持顺畅，在一定程度上提高相变基板1a的传热能效。

继续参阅图5，冷凝腔3的高度高于储液腔1的液位高度，以使冷凝腔3内的冷凝液体在重力的作用下流向储液腔1。

实际充液量不会只在储液腔1内，也会有一部分主流道5和某些分支流道6被充液，但是充液量不高于沿第一方向，最底部分支流道6与冷凝腔3的连通出口，在作业过程中，冷凝腔3内会产生冷凝液体，将冷凝腔3的高度设置得高于储液腔1的液位高度，可以保障冷凝腔3内的冷凝液体可以除驱动压力差外再借助一部分重力的作用下通过回流通道4自动回流到储液腔1内，保障自动冷凝回流效果的同时，无需设置其他驱动装置，精简了相变基板1a的结构。

可以理解的是，在实际使用时，冷凝腔3内的冷凝液体会优先汇流在冷凝腔3的最低点，因此，在一些实施方式中，冷凝腔3的最低点高于分支流道6与冷凝腔3的最低连通点，回流通道4与冷凝腔3的最低点连通，保障冷凝液体优先流入回流通道4，减少冷凝液体从分支流道6进行回流的情况，如果冷凝液体流入分支流道6，则单向流动的气态工质会与分支流道6内的冷凝液体发生剪切携带，降低气态工质的流速，因此，冷凝液体优先流入回流通道4可以保障气液的单向内循环更加顺畅和高效。

参阅图1-图3，在上述相变散热器100的具体实施方式中，冷凝腔3和储液腔1内均设有加强筋9。

具体地，冷凝腔3和储液腔1内的腔体均具有一定的厚度，加强筋9沿着冷凝腔3和储液腔1的厚度方向支撑连接在腔体的相对两个侧边之间，一方面可以提高冷凝腔3和储液腔1的抗挤压能力，由此提高相变基板1a的结构强度，另一方面，当储液腔1和冷凝腔3内的气压较大时，设置的加强筋9可以减少储液腔1和冷凝腔3被高气压胀裂的情况。

继续参阅图2，加强筋9设置多个，并分布设置在冷凝腔3和储液腔1内，以提高对冷凝腔3和储液腔1的加强支撑效果。

参阅图1和图5，金属基座2a和散热片3a分别固定连接在相变基板1a相对的两个表面上，散热片3a上设有翅片凸起31。

散热片3a通过翅片凸起31提高散热片3a与周围空气的接触面积，提高散热片3a以及相变散热器100的换热效率。本申请对翅片凸起31的具体形式不做限定，翅片凸起31的具体实现形式可以为折叠片、铲齿翅片、适当情况下可采用波纹片和开窗片，以及表面具有其他增强换热特征的翅片。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种相变散热器，其特征在于，包括：

相变基板(1a)，所述相变基板(1a)的内部开设有储液腔(1)、蒸发流道(2)、冷凝腔(3)和回流通道(4)，所述储液腔(1)通过所述蒸发流道(2)连通至所述冷凝腔(3)，所述冷凝腔(3)通过所述回流通道(4)连通至所述储液腔(1)，所述蒸发流道(2)包括主流道(5)和多个分支流道(6)，多个所述分支流道(6)从所述主流道(5)的侧面倾斜延伸从而与所述主流道(5)一起形成树杈型结构，并且所述主流道(5)的流通面积以及多个所述分支流道(6)的流通面积总和均大于所述回流通道(4)的流通面积；

金属基座(2a)，所述金属基座(2a)具有换热面(21)，所述换热面(21)接触连接在所述相变基板(1a)对应所述储液腔(1)的吸热面(7)，所述金属基座(2a)的另一侧适于连接热源并将热源的热量传递至所述储液腔(1)；

散热片(3a)，所述散热片(3a)接触连接在所述相变基板(1a)上。

2.根据权利要求1所述的相变散热器，其特征在于，所述冷凝腔(3)和所述回流通道(4)均设置有两个，每个冷凝腔(3)通过一根回流通道(4)连通至所述储液腔(1)的一侧；

多个所述分支流道(6)从所述主流道(5)的两侧倾斜延伸到两个所述冷凝腔(3)中的每个；

所述主流道(5)的流通面积以及多个所述分支流道(6)的流通面积总和均大于每根回流通道(4)的流通面积。

3.根据权利要求2所述的相变散热器，其特征在于，所述储液腔(1)和所述冷凝腔(3)沿第一方向间隔设置，所述主流道(5)具有连通端(5a)和封闭端(5b)，所述连通端(5a)与所述储液腔(1)连通，所述封闭端(5b)沿第一方向向所述冷凝腔(3)延伸。

4.根据权利要求3所述的相变散热器，其特征在于，两个所述冷凝腔(3)沿第二方向间隔设置，所述第二方向垂直于所述第一方向，所述主流道(5)的封闭端(5b)延伸到两个所述冷凝腔(3)之间，所述分支流道(6)在所述主流道(5)的两侧分别设置多个并分别连通至与其相邻的冷凝腔(3)上。

5.根据权利要求3所述的相变散热器，其特征在于，所述相变散热器(100)还包括冷凝分支腔(8)，所述冷凝分支腔(8)的一端连通于所述分支流道(6)，其另一端封闭并沿第一方向延伸，所述冷凝分支腔(8)位于所述主流道(5)和所述冷凝腔(3)之间。

6.根据权利要求1所述的相变散热器，其特征在于，所述分支流道(6)的延伸方向与所述第一方向的夹角为α，15°≤α≤90°。

7.根据权利要求1所述的相变散热器，其特征在于，所述换热面(21)与所述吸热面(7)的接触面均为平面，并且所述换热面(21)与所述吸热面(7)的接触比例不低于50％。

8.根据权利要求1所述的相变散热器，其特征在于，所述金属基座(2a)相对所述换热面(21)的一侧为支撑底面(22)，所述换热面(21)与所述支撑底面(22)的夹角为β，10°≤β≤90°。

9.根据权利要求1所述的相变散热器，其特征在于，所述冷凝腔(3)和所述储液腔(1)内均设有加强筋(9)。

10.根据权利要求1所述的相变散热器，其特征在于，所述金属基座(2a)和所述散热片(3a)分别固定连接在所述相变基板(1a)相对的两个表面上；并且/或者，所述散热片(3a)上设有翅片凸起(31)。