一种具有双相变腔的散热器制造技术

本发明专利技术公开了一种具有双相变腔的散热器，属于散热冷却技术领域。其上下腔体均为真空腔体，上盖板设于上腔体的顶端，上盖板的上表面中心设有第一封装口，下盖板设于下腔体的底端，夹层板设于上腔体和下腔体之间；夹层板的上表面为上腔体的蒸发面，上表面中心设有第二封装口，下表面为下腔体的冷凝面；下盖板与下腔体接触的蒸发面为强化表面，夹层板与上腔体接触的蒸发面为强化表面；上腔体和下腔体内部设有相变工质，当上下腔体真空度相同时，下腔体内相变工质的沸点高于上腔体内相变工质的沸点；当上下腔体内相变工质沸点相同时，上腔体真空度大于下腔体。本发明专利技术换热能力强，能够缩短冷凝回流距离，提高补液速率和能力，解决蒸发面局部热点问题，可满足更大倾斜角度、更高功率密度的应用需求。高功率密度的应用需求。高功率密度的应用需求。

【技术实现步骤摘要】
一种具有双相变腔的散热器


[0001]本专利技术属于散热冷却
，具体涉及一种具有双相变腔的散热器。

技术介绍

[0002]目前，电子和光电芯片等电力电子器件逐渐趋于大功率、小型化、高集成化、高频化，随之而来的是对散热技术提出的新标准和高要求。以大功率LED为例，将近80%~90%的输入功率转化为热能，如果热量不能及时排出，会严重影响LED灯具的光效效果和使用寿命。然而，电力电子器件结构的紧凑性仅允许保留有限的散热空间，且对散热有低噪音、低功耗的要求，所以传统的风冷已不能满足冷却需求，建立具有高效散热能力的低功耗散热系统成为科研人员探索的主题。
[0003]相变蒸发具有很高的换热性能且能使器件表面温度保持在安全温度范围之内，基于该技术开发的相变散热器，在一定的真空度和充液率下，相变工质可在散热器内完成吸热（液
‑
汽）和放热（汽
‑
液）的循环过程，且所需液体冷却工质少，总换热量大，能实现整个冷却系统的无功耗无噪音设计。因此，相变换热技术在电力电子器件的冷却方面有很大的潜力。
[0004]然而，在高功率密度下，受散热器内部回液距离及冷凝回液速率的影响，相变散热器内的相变工质冷凝回流到蒸发表面需要一定时间，如果相变工质不能及时冷凝回流到高热流密度取热位置，将不能满足加热面剧烈蒸发的需要，并导致该处无法继续维持高效核态沸腾，从而产生局部热点，影响相变散热器可靠性。另外，实验研究表明，相变散热器的散热性能并非随充液率增加而单调增长，而是存在使散热系统安全、高效运行的最佳充液率，高于该最佳充液率，反而会导致散热器性能下降，因此最佳充液率也被称为充液率极大值。然而，某些电力电子设备在工作时会有一定倾角，比如大功率LED体育场馆灯、投光灯、舞台灯等，这就要求相变散热器也能够在一定倾角下甚至全角度正常工作，才能满足设备的散热需求。然而传统相变散热器因充液率极大值的问题，在大角度工作时，会产生相变工质不能及时回流到蒸发面，甚至液态相变工质与蒸发面完全脱离导致蒸发面完全干涸的情形，最终会导致散热器失效而严重影响设备可靠性甚至烧毁设备。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种具有双相变腔的散热器，换热能力强，能够缩短冷凝回流距离，提高补液速率和能力，解决蒸发面局部热点问题，可满足更大倾斜角度、更高功率密度的应用需求。
[0006]为了实现上述专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：一种具有双相变腔的散热器，包括上腔体、下腔体、上盖板、下盖板和夹层板；所述上腔体和下腔体均为真空腔体，上腔体位于下腔体的上方；所述上盖板设于上腔体的顶端，上盖板的上表面中心设有第一封装口，下盖板设于下腔体的底端，夹层板设于上腔体和下腔体之间，所述夹层板的上表面设于上腔体的底
端，所述夹层板的下表面设于下腔体的顶端；夹层板的上表面为上腔体的蒸发面，上表面中心设有第二封装口，下表面为下腔体的冷凝面；所述下盖板与下腔体接触的蒸发面为强化表面，夹层板与上腔体接触的蒸发面为强化表面；所述上腔体和下腔体内部填充有相变工质，上腔体和下腔体内部的相变工质与腔体真空度的设置方式如下：当上腔体和下腔体内部的真空度相同时，下腔体内部的相变工质的沸点高于上腔体内部相变工质的沸点；当上腔体内部的相变工质和下腔体内部的相变工质的沸点相同时，上腔体的真空度大于下腔体的真空度。
[0007]优选的，所述的相变工质为蒸馏水、电子氟化液、去离子水、乙醇、甲醇、液态金属或制冷剂中的至少一种。
[0008]优选的，所述上腔体的高度大于下腔体的高度。
[0009]优选的，所述强化表面为微槽道结构表面、多孔介质表面、润湿特性表面、毛细结构表面、亲/疏水结构表面、涂层表面、电化学沉积表面或烧结金属表面中的至少一种。
[0010]优选的，沿所述上腔体和下腔体的内壁周向均匀设有微槽道，所述微槽道的排列密度大于2条/cm。
[0011]优选的，所述微槽道的尺寸为：槽宽20~5000
µ
m、槽深20~5000
µ
m、槽间距20~5000
µ
m，微槽道的横截面为矩形、三角形、梯形或锯齿形。
[0012]优选的，沿所述上腔体和下腔体的外壁周向设有粗肋和散热翅片，所述粗肋等间隔环绕在上腔体和下腔体的外壁设置，所述散热翅片均匀设于每两个相邻的粗肋之间。
[0013]优选的，所述粗肋共4根，其上下端面设有贯穿孔，侧壁上设有支架孔。
[0014]优选的，所述散热翅片的数目不小于16。
[0015]优选的，所述散热器的材料为金属、合金、塑料或金属塑料中的至少一种。
[0016]有益效果：（1）本专利技术散热器相变腔内部具有冷凝蒸发盖板即夹层板，将真空腔体内部分为上下两个相变腔，每个相变腔都缩短了冷凝回流的距离，提高了补液的速率和能力，可有效解决蒸发面的局部热点问题，增强散热器可靠性；（2）本专利技术散热器相变腔内部兼具冷凝蒸发作用的夹层板，使下腔体的冷凝面与上腔体的蒸发面集成在一个单元，提高了换热速率和能力，增强了换热能力，从而提高散热器性能；（3）本专利技术散热器下腔体用于蒸发的下盖板的内表面和夹层板的蒸发面具有强化表面结构，可增加换热面积，并改善蒸发面的汽泡动力学行为，增加汽化核心数目，减少汽泡分离半径，提高汽泡脱离频率，提升取热能力，从而强化沸腾传热；（4）本专利技术散热器采用双相变腔，与传统散热器相比，由于真空腔体外表面具有均匀分布的粗肋和细翅片，依据传热学和空气动力学，通过合理的空间布局和结构设计，可使散热器实现较高的肋效率和空气自然对流系数；（5）本专利技术散热器采用双相变腔，与传统散热器相比，当真空腔体总高度一定、充液率一定、下腔体与上腔体高度比值小于1时，可使散热器满足更大倾斜角度，实现高功率密度散热需求；（6）本专利技术散热器采用双相变腔，与传统散热器相比，将进一步实现大功率、高功率密度的散热能力，并且同时满足散热器小体积、轻量化、节省材料、节约成本、节能降耗的要求。
附图说明
[0017]图1为本专利技术实施例提供的具有双相变腔的散热器整体示意图；图2为本实施例提供的具有双相变腔的散热器真空腔体示意图；图3为本实施例提供的具有双相变腔的散热器真空腔体剖示图；图4为本实施例提供的具有双相变腔的散热器下盖板以及夹层板的蒸发面强化表面示意图，其中图4a为整体示意图，图4b~4f分别为图a的一种局部示意图；图5为本实施例提供的具有双相变腔的散热器夹层板的一种示意图，其中图5a为冷凝面示意图，图5b为蒸发面示意图；图6为本实施例提供的具有双相变腔的散热器上盖板的上表面示意图；图中各数字标号表示含义如下：1.上腔体、2.下腔体、3.上盖板、4.下盖板、5.夹层板、6.相变工质、7.微槽道、8.多孔介质、9.粗肋、10.散热翅片、31.第一封装口、51.第二封装口、91.贯穿孔、92.支架孔。
具体实施方式
[0018]本专利技术提供的具有双相变腔的新型散热器，通过冷凝蒸发盖板夹层，使内部分为两个真空腔体，可有效解决蒸发面的局部热点问题，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有双相变腔的散热器，其特征在于，包括上腔体（1）、下腔体（2）、上盖板（3）、下盖板（4）和夹层板（5），所述上腔体（1）和下腔体（2）均为真空腔体；所述上盖板（3）设于上腔体（1）的顶端，上盖板（3）的上表面中心设有第一封装口（31），下盖板（4）设于下腔体（2）的底端，夹层板（5）设于上腔体（1）和下腔体（2）之间，所述夹层板（5）的上表面设于上腔体（1）的底端，所述夹层板（5）的下表面设于下腔体（2）的顶端；夹层板（5）的上表面为上腔体（1）的蒸发面，上表面中心设有第二封装口（51），夹层板（5）的下表面为下腔体（2）的冷凝面；所述下盖板（4）与下腔体（2）接触的蒸发面为强化表面，夹层板（5）与上腔体（1）接触的蒸发面为强化表面；所述上腔体（1）和下腔体（2）内部均填充有相变工质，上腔体（1）和下腔体（2）内部的相变工质与腔体真空度的设置方式如下：当上腔体（1）和下腔体（2）内部的真空度相同时，下腔体（2）内部的相变工质的沸点高于上腔体（1）内部相变工质的沸点；当上腔体（1）内部的相变工质和下腔体（2）内部的相变工质的沸点相同时，上腔体（1）的真空度大于下腔体（2）的真空度。2.根据权利要求1所述的具有双相变腔的散热器，其特征在于，所述的相变工质（6）为蒸馏水、电子氟化液、去离子水、乙醇、甲醇、液态金属或制冷剂中的至少一种。3.根据权利要求1所述的具有双相变腔的散热器，其特征在于，所述上腔体（1）的高度大于下腔体（2）的高度。4....

【专利技术属性】
技术研发人员：董宜放，于樱迎，胡学功，
申请(专利权)人：中科南京未来能源系统研究院，
类型：发明
国别省市：