[发明专利]一种仿生双回路三维微通道散热装置

说明书

本发明一种仿生双回路三维微通道散热装置，属于电子器件散热领域；包括铜基高导热率基底、及设置于其内的自驱两相均温回路和三维仿生换热回路；自驱两相均温回路位于铜基高导热率基底的内底面，三维仿生换热回路嵌套于自驱两相均温回路上方；自驱两相均温回路为内部充有工作液体的封闭循环结构，包括蒸发段和冷凝段；三维仿生换热回路为内部充有工作液体的开放循环结构，以其中心轴为中点向外成辐射状，包括上子回路和下子回路，下子回路嵌套于冷凝段上。所述三维仿生换热回路三维空间内多层分布，每层为遵循Murray定律的仿生脉络结构，其结构在物质输运及能量传递方面具有独特优势，具备低流阻、良好容杂质能力的特点，同时增加换热表面积。

技术领域

本发明属于电子器件散热领域，具体涉及一种仿生双回路三维微通道散热装置。

背景技术

近几十年微电子工业迅猛发展，集成电路芯片、相控阵天线、大功率激光器等电气/电子器件性能大幅提升，并趋于高度集成化、规模化和小型化。电子器件运行过程所产生的焦耳热却无法有效降低，由此导致的温升严重制约系统整体性能与可靠性。散热问题已成为制约微电子工业发展的主要瓶颈。

伴随电子系统的发展，各种高效散热技术应运而生。其中，微通道散热技术具有散热潜力大、方式简单、可靠等优点，被业界寄予厚望，已成为国内外研究热点。目前的散热装置主要集中在冲击射流冷却技术、常规微通道冷却技术上。

发明专利CN110769642A中涉及了一种由基板、射流孔板、金刚石纳米涂层组成的射流散热器，金刚石纳米涂层与基板与芯片贴合，通过液体通过射流孔板形成射流冲击金刚石纳米涂层表面进行换热。自适应调控性差，对热流密度、流量参数敏感，对系统背压要求高，变工况下性能不稳定；经济性差。

发明专利CN109755199A中涉及了一种带有凹坑型微小通道射流散热器，通过基板上的凹坑和射流管形成微通道，冷却液由此通道进行换热并排出。该装置各孔射流压力难保证，换热不均匀；容杂质能力差，易在射流管及凹坑处堵塞。

发明专利CN111415915A中涉及了一种由肋板柱构成的二维微通道散热器结构。该装置两侧压差过大，且平面表面散热能力不均匀。

发明专利CN109275311B中涉及了一种三维微通道及脉动流散热装置。该装置微通道虽为三维结构，但导热材料基底温度不均匀，会出现局部超高热流密度问题。

发明内容

要解决的技术问题：

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种仿生双回路三维微通道散热装置，克服散热器内部温度不均匀、换热能力有限、容杂质能力差的问题。在该双回路散热构型中，“自驱两相均温回路”通过温差驱动，可实现超高热流的高效三维体扩散，破解局部超高热流密度危机；其与“三维仿生换热回路”的空间紧密嵌套，极大增加了换热面积，实现了高功率、超高热流密度芯片的高效热排放，且该仿生换热回路容杂质能力更强。

本发明的技术方案是：一种仿生双回路三维微通道散热装置，其特征在于：包括铜基高导热率基底、及设置于其内的自驱两相均温回路和三维仿生换热回路；所述自驱两相均温回路位于铜基高导热率基底的内底面，三维仿生换热回路嵌套于自驱两相均温回路上方；

所述自驱两相均温回路为内部充有工作液体的封闭循环结构，包括蒸发段和冷凝段；所述蒸发段位于底部、靠近热源，其液体通道在等温面内往复排布，用于吸收热源的热量并将工作液体汽化；所述冷凝段位于蒸发段上方，用于释放热量并将蒸发段的汽化工作液体再次液化，能够将热源处的热量快速均匀地扩散至整个散热装置内部；