一种基于多孔渗透的相变液冷散热装置及一种散热系统

本发明涉及一种散热装置，具体涉及一种基于多孔渗透的相变液冷散热装置及一种散热系统。

背景技术：

1、随着电子设备向着更小型化、更高性能的方向发展，芯片的功率密度持续增加，带来了更加严峻的散热挑战。良好的散热不仅影响到设备的稳定性和性能，同时也是延长设备寿命的关键因素。目前，芯片散热的主要技术包括但不限于散热片、风扇冷却、热管、液体冷却、相变冷却等方案。

2、散热片和风扇冷却由于成本较低、技术成熟而被广泛应用于各种电子设备中，但它们面临的主要挑战是散热效率相对较低，特别是在空间受限或环境温度较高的情况下，其性能大幅降低；热管技术以其高效的热传递性能逐渐被应用于高性能芯片的冷却中，但它的设计和集成复杂度较高，难以在成本和灵活性上满足所有场景。

3、液体冷却和相变冷却技术能够提供更优秀的散热性能，尤其适合于高性能计算和大功率电子设备，但这些方案通常涉及较复杂的系统设计、较高的维护成本和潜在的泄漏风险，限制了它们的广泛应用。因此，研发在紧凑空间内既高效又经济的芯片散热技术对电子设备技术进步至关重要。

4、现有技术cn118017080a公开了储能柜相变液冷散热系统，包括若干个蒸发模组、蒸汽通道、冷凝模组、冷凝回流通道和内部液态工质；所述蒸发模组吸收热量将内部液态工质相变为蒸汽，蒸汽通过所述蒸汽通道汇流到冷凝模组，所述冷凝模组发生气液相变将蒸汽冷凝为液态工质，液态工质经冷凝回流通道流回蒸发模组内。但是该方案中除常规的液体流通通道外还需布设气体流通通道，导致整体结构大，因而其在计算机，尤其是在空间狭小的笔记本电脑、平板电脑等设备中，难以得到良好的应用。

5、因此，需要提出一种结构紧凑、换热效果优的相变液冷散热装置。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了解决上述问题至少其一而提供一种基于多孔渗透的相变液冷散热装置及一种散热系统，以解决现有技术中相变液冷散热装置结构复杂、难以应用于小空间设备(如计算机、笔记本电脑等)中，本方案实现了对芯片的高效散热，且该相变液冷散热装置整体结构紧凑、占用空间小。

2、本发明的目的通过以下技术方案实现：

3、本发明第一方面公开了一种基于多孔渗透的相变液冷散热装置，包括散热基板和上盖板，所述的上盖板压合于散热基板上；

4、所述的散热基板上开设有第一空腔、第二空腔和微/小通道；微/小通道设置于第一空腔和第二空腔之间，且微/小通道的一端与第一空腔或第二空腔相连通，微/小通道的另一端为封闭结构；相邻微/小通道之间为多孔介质，所述的多孔介质上形成有孔隙；孔隙为泡沫金属自带的多孔结构或通过粉末金属烧结而形成。

5、所述的上盖板上设置有入液口和出液口，所述的入液口与第一空腔连通，所述的出液口与第二空腔连通。

6、优选的，散热基板和上盖板的材料采用铁基金属、铜及铜合金、不锈钢、钨及钨合金、贵金属、铝或铝合金等等。

7、优选的，所述的上盖板与散热基板通过钎焊的方式连接。

8、优选的，一端连通第一空腔的微/小通道与一端连通第二空腔的微/小通道交替设置。

9、优选的，所述的多孔介质为泡沫金属，或通过金属烧结而形成孔隙；所述的孔隙的直径介于10微米至2毫米。

10、优选的，所述的多孔介质的横截面形状包括矩形、半圆、三角形和梯形，所述的多孔介质的纵截面形状包括直线和正弦曲线。

11、优选的，所述的多孔介质的宽介于40微米至10毫米，长介于10毫米至500毫米，高介于1毫米至10毫米。

12、优选的，所述的微/小通道与所述的多孔介质的宽度之比介于1-5之间。

13、优选的，所述的入液口和出液口的接头为螺纹结构或宝塔结构；出液口和入液口与上盖板相连的连接段垂直于上盖板表面设置，出液口和入液口的自由端的朝向为任意方向。

14、本发明第二方面公开了一种散热系统，包括待散热芯片、主板和工质换热装置，还包括如上任一所述的基于多孔渗透的相变液冷散热装置；

15、所述的待散热芯片焊接于主板上；

16、所述的相变液冷散热装置装配于主板上，且设置有微/小通道处的底面压合于待散热芯片的散热面上，相变液冷散热装置与待散热芯片之间还填充有导热介质；

17、所述的工质换热装置的冷工质出口与相变液冷散热装置的入液口通过管道连接，所述的工质换热装置的热工质进口与相变液冷散热装置的出液口通过管道连接。

18、优选的，所述的散热系统中流通的工质为水、醇类、烃类、制冷剂、矿物油、纳米流体、磁流体、液体金属、变压器油和氟化液等等中的一种或多种相变材料。

19、本发明的工作原理为：

20、上盖板和散热基板通过钎焊的方式进行连接，检查其气密性后，将该散热装置平整地安装在涂有导热介质的带散热芯片上；冷液体工质通过入液口流入第一空腔，经过微/小通道进行换热，换热后液体工质发生相变为气液混合态，再经过孔隙后进入第二空腔，最后通过出液口排出该散热装置。

21、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

22、通过对上盖板的结构设计以及散热基板的微小结构设计与组装，提高了散热装置与芯片的接触面积以及工质与散热基板的接触面积，进而提高了散热装置的热交换率和散热效率以及芯片的工作效率和寿命。

23、1、引入微/小通道肋板结构，大大增加工质与表面接触的面积，使得散热效果增加；

24、2、上盖板和散热基板外形结构的合理设计和组装可以大大提高散热装置的空间利用率；

25、3、每个模块数量可以根据需要进行定制；

26、4、本散热装置的零部件、易加工、易组装，便于推广应用。

技术特征：

1.一种基于多孔渗透的相变液冷散热装置，其特征在于，包括散热基板(1)和上盖板(2)，所述的上盖板(2)压合于散热基板(1)上；

2.根据权利要求1所述的一种基于多孔渗透的相变液冷散热装置，其特征在于，所述的上盖板(2)与散热基板(1)通过钎焊的方式连接；

3.根据权利要求1所述的一种基于多孔渗透的相变液冷散热装置，其特征在于，一端连通第一空腔(5)的微/小通道与一端连通第二空腔(6)的微/小通道交替设置。

4.根据权利要求1或3所述的一种基于多孔渗透的相变液冷散热装置，其特征在于，所述的多孔介质(9)为泡沫金属，或通过金属烧结而形成孔隙(8)；所述的孔隙(8)的直径介于10微米至2毫米。

5.根据权利要求1所述的一种基于多孔渗透的相变液冷散热装置，其特征在于，所述的多孔介质(9)的横截面形状包括矩形、半圆、三角形和梯形，所述的多孔介质(9)的纵截面形状包括直线和正/余弦曲线。

6.根据权利要求1所述的一种基于多孔渗透的相变液冷散热装置，其特征在于，所述的多孔介质(9)的宽介于40微米至10毫米，长介于10毫米至500毫米，高介于1毫米至10毫米。

7.根据权利要求1所述的一种基于多孔渗透的相变液冷散热装置，其特征在于，所述的微/小通道与所述的多孔介质(9)的宽度之比介于1-5之间。

8.根据权利要求1所述的一种基于多孔渗透的相变液冷散热装置，其特征在于，所述的入液口(3)和出液口(4)的接头为螺纹结构或宝塔结构；出液口(4)和入液口(3)与上盖板(2)相连的连接段垂直于上盖板(2)表面设置，出液口(4)和入液口(3)的自由端的朝向为任意方向。

9.一种散热系统，包括待散热芯片、主板和工质换热装置，其特征在于，还包括如权利要求1-8任一所述的基于多孔渗透的相变液冷散热装置；

10.根据权利要求9所述的一种散热系统，其特征在于，所述的散热系统中流通的工质为水、醇类、烃类、制冷剂、矿物油、纳米流体、磁流体、液体金属、变压器油和氟化液中的一种或多种相变材料。

技术总结本发明涉及一种散热装置，具体涉及一种基于多孔渗透的相变液冷散热装置及一种散热系统，包括散热基板和上盖板，上盖板压合于散热基板上；散热基板上开设第一空腔、第二空腔和微/小通道；微/小通道设于第一空腔和第二空腔之间，且微/小通道的一端与第一空腔或第二空腔相连通，另一端为封闭结构；相邻微/小通道间为多孔介质，多孔介质上形成孔隙；上盖板上设入液口和出液口，入液口与第一空腔连通，出液口与第二空腔连通。与现有技术相比，本发明解决现有技术中相变液冷散热装置结构复杂、难以应用于小空间设备(如计算机、笔记本电脑等)中，本方案实现了对芯片的高效散热，且该相变液冷散热装置整体结构紧凑、占用空间小。技术研发人员：李海东,潘振海受保护的技术使用者：上海应用技术大学技术研发日：技术公布日：2024/7/29