[发明专利]内源流体换热系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种交换大功率半导体集成模块工作热量的装置，尤其是利用来自半导体集成模块内部结点工作热量为源动力的推动工质循环相变换热构成的内源流体换热系统。

背景技术

目前，半导体集成模块集成度越来越高，功率越来越大，伴随其工作产生的热量也越来越大，如果没有得力的散热降温方案，将成为“发热核心”而无法工作，例如：高集成300瓦LED在室温环境下，无论采用何种良导体制造的散热器，由于固体材料传导速度慢，几分钟内LED基板温度均会超过80℃以上而进入断电保护，在专用网络服务器、超级计算机机房特殊领域沿用普通良导体传导散热器，不针对半导体模块个体解决发热问题，由大型中央空调输送干燥低温空气通过封闭机箱形成的风道，一并有序换热，因消耗太多的水电，成本很高，不可能推广，然而不采用风道冷却，针对各种半导体模块个体专业解决发热问题，在开放环境中散热，当温度高于24℃时，被动的传导散热方式已经无法使其降到所适宜的工作温度，只有能动的低温换热方式才能管控这类热源的工作温升，现所有商品化降低工作温升的换热系统均未能以大功率半导体集成模块工作热量为源动力推动工质循环进行相变换热，也未能实现自体化、微型化，当涉及大功率能量形式转换时，一般采用压缩机制冷或制冷剂缓释介入，由管路将冷量输入半导体集成模块热端进行单一外源式换热，因其结构难以独立，耗能大，笨重，应激差，成本仍高，只能应用在个别允许拖带附件的大型设备上，虽然由良导体传导散热进步到流体换热散热，但仅是初级阶段，不能普遍地应用在各种大功率半导体集成模块上。

发明内容

为了克服现有换热系统的弊端，本发明提供一种适用于高温环境下换热的内源流体换热系统，该系统由工质循环相变换热装置通过换热底板换热面与半导体集成模块导热面紧密结合，首先利用的源动力是来自后者内部的工作热量，形成一体化无机械运动之热泵，简称为内源流体换热系统，通过功率结构工质配方及剂量的相互匹配，即时产生工作热量即时推动工质循环，即时发生工质相变即时加快循环，即时通过循环进行换热与散热，即时利用半导体集成模块工作热量进行传输转换而不积累自身的温升，形成内源工质循环相变换热系统，根据各种类型大功率半导体集成模块的需要，达到定量管控其工作温升的目的。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种具有流体工质蒸发管、蒸发道或蒸发室的由节流阀连通循环的换热底板，其底板的换热面与半导体集成模块导热面紧密结合，相对换热面的为散热面，当在底板的散热面上时，具有蒸发管或蒸发室，当在底板中时，具有蒸发道，换热底板的蒸发管、蒸发道或蒸发室与穿行在底板散热面上的散热翅片中的管路通过节流阀连接构成密封循环的内源流体换热系统，利用半导体集成模块的工作热量为內源动力，驱动换热底板的蒸发管、蒸发道或蒸发室内进行两种方式的工质循环相变换热，一种是工质直接蒸发相变换热的方式，称内源循环流体直接换热，简称直换式系统，第二种是工质先产气再蒸发的相变换热方式，称内源循环流体制冷换热，简称冷换式系统，这两种方式在循环管路结构与工质配方上是不同的，直换式换热底板具备蒸发管、蒸发道、蒸发室，冷换式换热底板具备产气道与蒸发道，工质配方均采用两种以上按一定比例配制的正压或负压下不同沸点的混合制冷剂，直换式采用的混合配方工质，达到工作温度时发生共沸，冷换式采用的混合配方工质，达到工作温度时不发生共沸，工质剂量与换热功率结构相互匹配，换热后的散热处理由循环系统中的冷凝管、散热翅片与外壳来进行，通过换热底板温度反馈调控工质循环相变换热的强度，实现定量管控自身的工作温升，根据各种类型的大功率半导体集成模块工作热量特性，由此构成内源流体换热系统。

本发明的有益效果是：当今半导体集成技术在不断提高速度、频率、功率中，虽然在减少电子紊流取得显著进步，但由于半导体材料性质伴随产生的工作热量是不能避免的，尤其是高集成度大功率且在高于28℃环境开放换热的半导体集成模块，内源流体换热系统始终是管控其工作热量所必需的技术方案，其中对管控能量形式转换而产生的热量，是不可或缺的保障性措施，制造成本比较低，可以广泛地应用在各种计算机、电源、LED、功放、激光、雷达、红外等设备中，保证其中的大功率半导体集成模块能够提高工作效率，减少热排量，甚至不用风扇散热，避免机械噪音与磨损，使各种半导体集成设备便于实现微型化、自体化、移动化，节能节水，实现网络绿色机房，均具有不可低估的效益。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：

图1为本发明第一个实施例示意——内源循环流体直接换热系统。