[发明专利]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

说明书

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，属于电子芯片散热技术领域，均热板换热器由烧结芯均热板、散热肋片及散热风扇组成，均热板壳体内填充有梯度尺寸孔隙烧结芯，均热板的腔室顶部铣有脉络状槽道，均热板外侧顶部焊接有肋片，并与散热风扇固定安装，且在均热板底部的中心区域与芯片接触，带走其释放的热量；梯度尺度孔隙烧结芯与顶部脉络状微槽道共同作用，有利于蒸汽快速扩散至冷壁面，有利于冷凝液在强大毛细抽吸力作用下以较小的阻力回流至均热板底部中心区域的受热区域；有利于强化沸腾及冷凝化热能力，并可增加沸腾及冷凝换热面积，可以大大提高烧结芯换热的传热能力并且拓展适用环境。

技术领域

本发明属于电子芯片散热技术领域，涉及一种热管换热器，具体的说是涉及一种为提高传热效果而采用梯度尺度孔隙烧结芯结构的气液两相流相变换热器及均热板换热器的制备方法。

背景技术

随着电子技术迅速发展，电子芯片的高频、高速以及集成电路的密集化和小型化，散热问题己成为制约电子技术发展的主要因素之一。因此，电子芯片散热技术研究日益重要。在受限空间结构中，迫切需要发展小型化、无泵驱动的新型高效热控器件。

现有的芯片散热已经包含了多种形式。例如，利用各种形状的扩展肋片，采用自然或强制对流方式散热，但是这种方式散热能力较弱，不适合于高功率密度的电子芯片热控。又例如，采用液体冷却技术，虽然换热能力较强，但是需要消耗额外泵功，同时系统构成复杂，可靠性降低，从而限制了此方法的应用。

由于均热板具有极高的导热性、优良的等温性、热流密度可变性、恒温特性环境的适应性、安全可靠等优良特点，可以满足电子芯片设备对散热装置紧凑、高散热效率、可靠等要求，已经在电子芯片换热器中得到的应用，成高功率密度电子芯片热控管理的重要手段。烧结芯是均热板实现其诸多优良热性能的重要组成部分。现有均热板中的烧结芯主要通过一次烧结成型的方法，其内部孔隙尺度均匀。在均热板工作过程中，内部烧结芯中的孔隙结构既是蒸汽及冷凝液的流动通道，又为冷凝液回流提供毛细抽吸力。这样烧结芯的设计就存在一个难以克服的矛盾，即为使蒸汽及冷凝液流动顺畅，需增大烧结芯孔隙尺寸，以减小流动阻力，而为足够毛细抽吸力以使冷凝液回流，增强均热板内工作循环动力，需减小烧结芯孔隙尺寸。就均热板工作时的工作循环过程而言，二者矛盾的统一体，均匀尺度毛细芯难以很好的兼顾二者需求，同时不利于均热板降低启动工作温度、提高极限热流密度和减少温度波动。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术的缺点和不足，提出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，通过该换热器能够有效改善蒸汽-冷凝液工质循环，降低启动温度，提高传热极限。

本发明的技术方案是：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，其特征在于：所述换热器由散热风扇、脉络状散热片和烧结芯均热板组成；所述烧结芯均热板内由均热板基板和均热板盖板形成了中空腔室结构，所述中空腔室内设有梯度尺寸孔隙烧结芯，所述梯度尺寸孔隙烧结芯分三层，由小尺寸烧结芯层、中尺寸烧结芯层和大尺寸烧结芯层构成，所述小尺寸烧结芯层靠近电子芯片设置，所述均热板盖板的一面设有脉络状槽道，所述脉络状槽道由槽道主枝和槽道分枝构成，所述槽道主枝由盖板中心向四周分布，所述槽道分枝分布在槽道主枝的两侧，所述均热板盖板与均热板基板紧固连接，所述脉络状槽道所在面与所述梯度尺寸孔隙烧结芯贴合，所述均热板盖板的另一面为光板结构，所述脉络状散热片与所述脉络状槽道的结构相同，所述脉络状散热片固定设置在均热板盖板的光板面上，所述脉络状散热片的位置与脉络状槽道位置相对应，所述散热风扇和脉络状散热片通过螺栓与均热板壳体紧固连接。

所述烧结芯均热板的壳体由均热板基板和均热板盖板两部分组成，均热板基板为5～12mm的金属基板，在均热板基板上铣出3～10mm的槽，槽内部填充梯度孔隙烧结芯；均热板盖板为2～3mm的金属盖板，均热板盖板一面铣有脉络状槽道，另一面焊接设有横截面形状与槽道相同的脉络状散热片，脉络状散热片是高度为15～30mm的金属散热肋片。