[发明专利]一种浸没式液冷烧结多孔毛细芯耦合微通道散热装置

说明书

本发明公开了一种浸没式液冷烧结多孔毛细芯耦合微通道散热装置，排气微通道铜基板包括方形凸台及圆形均热台，凸台位于均热台上侧中心位置，凸台上通过线切割有米字型的排气微通道，所述沸腾‑蒸发烧结多孔毛细芯呈棱台形，且沸腾‑蒸发烧结多孔毛细芯的顶部设置有多孔毛细芯锥形凹槽，所述沸腾‑蒸发烧结多孔毛细芯的底部与打磨后的排气微通道铜基板顶面接触并烧结成一体，所述均热台底部粘有导热片，导热片的底部粘有芯片热源，所述芯片热源镶嵌在封装基板上，所述封装基板上紧密贴合有能够将导热片和芯片热源嵌套在均热台和封装基板之间的绝热硅胶垫。本发明可显著提高装置在中高热流下的相变换热能力及工作稳定性。

技术领域

本发明涉及微米传热学中微小空间的烧结结构强化相变传热领域，具体涉及一种浸没式液冷烧结多孔毛细芯耦合微通道散热装置。

背景技术

随着微电子信息产业的快速发展，微型化、集成化的电子器件集群对散热要求越来越高，在短时间内高效、均匀地将微电子所产生的热流释放一直是横亘于集成电路产业发展的重大难题。沸腾换热是通过大量汽泡的生成、成长和脱离将工质由液态转换到汽态的一种剧烈汽化过程，具有换热效率高，稳定性强的优点，被认为是最有希望解决高精尖领域散热问题的方法。相变机理的基础研究表明，核态沸腾换热的主要机制在于三相接触线区的动态薄液膜的蒸发，随着壁面加热液体温度升高至沸点，液体汽化并以汽化潜热的方式吸收热量。但较低的对流换热系数(HTC)会使芯片表面温度过高，降低其工作效率和使用寿命，过早出现的临界热流密度(CHF)也成为光滑表面池沸腾的主要限制因素，超过临界热流密度后受热面温度会突然升高，导致换热性能严重恶化。因此，在较低受控壁温下，最大程度地将微小电子元件产生的高热流稳定而及时的导离是目前科学界和工业界研究的热门方向。

发明内容

本发明的目的在于提供一种浸没式液冷烧结多孔毛细芯耦合微通道散热装置，以克服现有普遍存在的相变传热能力差、工作状态稳定性低等问题，本发明通过微米级烧结多孔毛细芯与微通道的烧结黏连，保证了散热结构在微小尺寸下相变汽液通道的相对分离，通过增强毛细补液能力、减小气体溢出阻力、增大沸腾成核位点数量，可显著提高装置在中高热流下的相变换热能力及工作稳定性。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种浸没式液冷烧结多孔毛细芯耦合微通道散热装置，包括沸腾-蒸发烧结多孔毛细芯、排气微通道铜基板、导热片、芯片热源、绝热硅胶垫和封装基板；

所述排气微通道铜基板包括一个方形凸台及一个圆形均热台，所述凸台位于均热台上侧中心位置，所述凸台上通过线切割有米字型的排气微通道，所述沸腾-蒸发烧结多孔毛细芯呈棱台形，且沸腾-蒸发烧结多孔毛细芯的顶部设置有多孔毛细芯锥形凹槽，所述沸腾-蒸发烧结多孔毛细芯的底部与打磨后的排气微通道铜基板顶面接触并烧结成一体，且沸腾-蒸发烧结多孔毛细芯利用微米级气雾法所产铜粒子烧结而成，所述均热台底部粘有导热片，导热片的底部粘有芯片热源，所述芯片热源安装在封装基板上，所述封装基板上紧密贴合有能够将导热片和芯片热源嵌套在均热台和封装基板之间的绝热硅胶垫。

进一步地，所述排气微通道铜基板排气微通道呈“米”字形，其中十字排气微通道长度l_1-1为14mm，对角排气微通道长度l_1-2为19.8mm，宽度w₁均为1.2mm，高度h₁均为1.5mm。

进一步地，所述凸台总高h₂为6mm，排气微通道铜基板的均热台外径Φ₁为36mm。

进一步地，所述沸腾-蒸发烧结多孔毛细芯底面长度l₂和宽度w₂皆为14mm，顶面长度l₃和宽度w₃皆为8mm，沸腾-蒸发烧结多孔毛细芯的高h₃为4mm，所述多孔毛细芯锥形凹槽底面尺寸与所述沸腾-蒸发烧结多孔毛细芯顶面尺寸相同，多孔毛细芯锥形凹槽的高h₄为2mm。