[实用新型]一种具有梯度复合结构的多孔合金热管散热器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于电子器件散热的多孔合金热管散热器，属于电子器件散热技术领域。

背景技术

随着数字化及网络资讯化的发展，对微电子器件性能和速度的需求越来越高，目前，半导体技术已进入纳米量级，可在IC芯片上制造更多的晶体管，基于轻便而需整合功能的需求，目前也朝着系统单芯片方向发展。IC中晶体管等有源器件运算时，产生大量的热量，随着芯片中晶体管的数目越来越多，发热量也越来越大，在芯片面积不随之大幅增加的情况下，器件发热密度越来越高，过热问题已成为目前制约电子器件技术发展的瓶颈，以CPU为例，其发热量随着速度的提高而逐渐增加，目前已达115W以上，相对应的热流密度也大幅度增加。散热问题已成为制约微电子器件发展的最大障碍，并引起了广泛的关注。

微电子器件发热量不断提高，而与之相匹配的散热技术却未及时赶上，使得CPU的发展逐渐面临重大的瓶颈。根据ITRS预估，2006年每只DRAM(动态随机存取存储器)的发热量将从1W左右增加到2W。为了扩大存储模块容量，目前许多公司开始采用3D堆叠形式的封装，虽然提高了芯片的应用效率，但也使散热问题显得越来越重要，据统计，由热所引起的失效约占电子器件失效的一半以上。温度过高除了会造成半导体器件的损毁，也会造成电子器件可靠性降低及性能下降，对于散热问题的解决，必须寻求综合解决技术方案。此外，散热问题也是影响LED寿命的关键技术难题之一。

普通的多孔芯换热器一般包括蒸发区、绝热区和冷凝区，各区域是采用压实密度、孔径和孔隙率相同的多孔合金热管，在微型结构内，当工质发生相变时，其内部压力会急剧增大，导致渗透性差，热导率降低，影响散热效果。

发明内容

本实用新型针对现有电子器件散热技术存在的问题，依据金属多孔合金所具有的散热能力强、渗透性好、热导率高的特点，提供一种散热效果好、能满足电子产品微型化发展对散热技术需求的具有梯度复合结构的多孔合金热管散热器。

本实用新型的具有梯度复合结构的多孔合金热管散热器采用以下技术方案：

该多孔合金热管散热器，包括壳体，壳体上设置有工质充填口和排气口，壳体的底部设有工质充填口，上端面设有排气口，壳体内自下至上分为蒸发区、绝热区和冷凝区三个区域，三个区域内均填充满多孔合金，蒸发区内多孔合金的平均孔径最小，冷凝区内多孔合金的平均孔径最大，绝热区内多孔合金的平均孔径介于蒸发区内多孔合金平均孔径和冷凝区内多孔合金平均孔径之间。多孔合金可以为现有各种结构类型的多孔合金。

蒸发区高度H₁、冷凝区高度H₃和绝热区高度H₂的分布是：和其中H₁为蒸发区7的高度，H₂为绝热区5的高度，H₃为冷凝区的高度，H为三个区域高度之和；V_l为液相充液体积，φ₁为蒸发区多孔合金的孔隙率，V_g为气相体积，φ₃为冷凝区多孔合金的孔隙率，L为任一区域的长度，W为任一区域的宽度。

蒸发区、绝热区和冷凝区内多孔合金的平均孔径大小按下式得到：ln(p/p₀)＝-(2γV_m/rRT)cosθ，式中，式中，p₀为工作介质液面为平面时的饱和蒸气压，p为多孔合金内液体工作介质的饱和蒸气压，V_m为对应相的摩尔体积，γ为各区内对应相的表面张力，R为常数，T为绝对温度，θ为液体工作介质与多孔合金金属层壁的接触角；对应相是指实际工作时，散热器蒸发区、绝热区以及冷凝区内工作介质的状况，蒸发区工作介质是液相，绝热区工作介质是汽液两相，冷凝区工作介质是汽相。

本实用新型散热器内部的多孔合金蒸发区、绝热区和冷凝区具有不同的孔径和孔隙率，具有散热能力强、渗透性好、热导率高的特点，可以有效的提高散热效果。

附图说明

附图是本实用新型的结构示意图。

其中，1、壳体，2、排气口，3、冷凝区，4、绝热区与冷凝区临界面，5、绝热区；6、蒸发区与绝热区临界面，7、蒸发区，8、工质充填口。

具体实施方式