[实用新型]用于超高热流密度下的热沉

说明书

本公开提供一种用于超高热流密度下的热沉，包括：热沉基板，用于为发热器件散热，包括：开放式通道，设置在所述热沉基板的任一板面上，利用毛细现象驱动散热工质沿所述开放式通道流动；以及亲水涂层，设置在所述开放式通道的表面，该亲水涂层表面生成有极性分子基团，所述亲水涂层和所述极性分子基团用于提高所述开放式通道的补液能力。本公开提供的用于超高热流密度下的热沉通过设置亲水涂层以及亲水涂层表面的极性分子基团，大大增加开放式通道内的毛细压力梯度，使得在超高热流密度下热沉具有及时补液能力，保证了超高热流密度下热沉的高换热性能及高可靠性。

技术领域

本公开涉及相变换热技术领域，尤其涉及一种用于超高热流密度下的热沉。

背景技术

伴随着电子产业高性能、微型化、集成化的发展趋势，电子器件的功率密度越来越大，例如：采用块体荧光转换材料的COB(Chip On Board) 集成LED单光源的功率密度达到50～500W/cm²，由此带来电子器件的发热热流密度迅猛增大。定义20～150W/cm²为高热流密度；当热流密度超过 150W/cm²时，已经超过常规尺寸表面发生池沸腾相变换热的临界热流密度，定义为超高热流密度。在高热流密度下，电子器件的高强度发热量如果不能有效散去，将会导致器件温度迅速升高，严重降低器件和系统的性能、稳定性和安全性。

现有技术中利用高性能的微/纳尺度相变强化换热技术，在热沉表面构建尺寸在几十到几百微米的开放式微细通道阵列，其表面能够发生复合相变强化传热过程。开放式微细通道阵列形成的毛细压力梯度可以驱动液体工质流动，并在通道内三相接触线区域促进形成扩展弯月面蒸发薄液膜，从而创造高强度的纯蒸发换热条件，而在更高热负荷条件下，会发生薄液膜蒸发和厚液膜区域内核态沸腾的复合相变换热，是一种典型的高性能被动式微尺度相变换热技术，能够被用来实现低热阻和小温差条件下的高换热系数和高热流密度的换热过程。这种具有开放式微细通道阵列的热沉能有效解决高热流密度下电子器件的散热问题。

然而在实现本公开的过程中，本申请人发现，在超高热流密度条件下，随着热流密度的进一步升高，热沉的开放式微细通道阵列内的液体工质将变得极容易干涸，一旦液池内的液体工质没有及时补充到干涸处，则无法继续形成薄液膜和厚液膜区域，也就无法发生高强度的薄液膜蒸发和厚液膜核态沸腾的复合相变换热，热沉的散热性能和可靠性大幅下降。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

基于上述技术问题，本公开提供一种用于超高热流密度下的热沉，以缓解现有技术中的热沉在超高热流密度条件下，热沉的开放式微细通道阵列内的散热工质将极易干涸，且散热工质无法及时补充到干涸处，导致热沉的散热性能和可靠性大幅下降的技术问题。

(二)技术方案

本公开提供一种用于超高热流密度下的热沉，包括：热沉基板，用于为发热器件散热，包括：开放式通道，设置在所述热沉基板的任一板面上，利用毛细现象驱动散热工质沿所述开放式通道流动；以及亲水涂层，设置在所述开放式通道的表面，该亲水涂层表面生成有极性分子基团，所述亲水涂层和所述极性分子基团提高所述开放式通道的补液能力。

在本公开的一些实施例中，所述开放式通道包括N条，N条所述开放式通道并列设置；其中N≥10。

在本公开的一些实施例中，所述开放式通道的排列密度不小于5条/cm。

在本公开的一些实施例中，其中：所述开放式通道的宽度介于10μm 至2000μm之间；所述开放式通道的深度介于10μm至2000μm之间；两相邻所述开放式通道的间距介于10μm至2000μm之间；所述亲水涂层的厚度介于20nm至50μm之间。

在本公开的一些实施例中，其中：所述开放式通道的宽度介于200μm 至500μm之间；所述开放式通道的深度介于200μm至1500μm之间；两相邻所述开放式通道的间距介于200μm至500μm之间。