一種腔內具有連續噴射冷卻功能的均熱板及其方法與流程
2024-02-02 01:39:15
本發明屬於信息產品強化散熱技術，特別是一種腔內具有連續噴射冷卻功能均熱板及其方法。
背景技術：
隨著電子器件小型化，電路集成化的發展，各類信息產品的散熱問題越來越突出。為了解決信息產品的散熱問題，人們採取了各種措施，其中均熱板技術可以較好地解決信息產品散熱溫度的散熱問題。
均熱板是一個內壁具有微細結構的真空腔體，當熱源處的熱傳到均熱板時，腔體內的介質吸收熱量並蒸發到腔體的各個地方，蒸汽接觸到較冷的區域冷凝，冷凝液藉由腔體內的微細結構回流到熱源處，此過程將在腔體內周而復始進行地運行。
隨著人們對均熱板熱了解越來越多，均熱板的使用範圍也越來越廣，其使用環境也越來越苛刻，有些電子器件的熱流密度已經達到了106W/m2的量級。面對電子器件熱流密度的不斷攀升，傳統結構的均熱板(CN201520017214.X、CN201510072638.0)也出現了無法及時將熱量散掉，局部燒乾導致溫度過高的現象。傳統均熱板內部結構主要分為毛細結構和微槽道結構：第一類均熱板主要依靠毛細結構的毛細力實現內部冷卻介質的循環運行；第二類主要依靠冷卻介質的表面張力及震蕩無序性實現均熱板運行。上述兩類均熱板面對高熱流密度熱源時，會出現毛細力輸送冷卻介質體積或震蕩輸送冷卻介質體積小於蒸發量現象，導致熱源區域會燒乾，局部溫度過高。此外，均熱板局部溫度過高后，沸騰從核態沸騰演變為過渡沸騰，蒸汽匯聚覆蓋在發熱面上，蒸汽排除困難，最終發熱面溫度持續升高，導致電子器件失效。因此，一種能解決熱流密度達到甚至超過106W/㎡量級的散熱措施顯得十分迫切。
技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種腔內具有特殊內部結構的均熱板及其方法，使均熱板內部流體快速流動，並能夠連續噴射冷卻需要散熱的區域。
實現本發明目的的技術解決方案為：一種腔內具有連續噴射冷卻功能的均熱板及其方法，首先，均熱板由上蓋板、下蓋板和中間蓋板組成，在上蓋板設置流動槽道，中間蓋板上設置流動槽道和冷卻噴嘴，在下蓋板上設置流動槽道和噴射冷卻腔，在所有蓋板焊接在一起時蓋板上的流動槽道一端與冷卻噴嘴貫通，該冷卻噴嘴與噴射冷卻腔連通，所述流動槽道的另一端與噴射冷卻腔連通，形成迴路；噴射冷卻腔與熱源區域毗鄰。
其次，均熱板運行時，設置在上蓋板、下蓋板和中間蓋板中的流動槽道內的介質不停地來回震蕩，運行穩定後流動槽道內的介質流動方向會趨於一致；當介質流動到噴射結構時，從冷卻噴嘴噴出，噴出的介質通過噴射冷卻腔擴散後，噴射到均熱板需要散熱的熱源區域；噴射到熱源區域的介質和已經在熱源區域汽化的介質導致局部壓力升高，進而將汽化的介質再次壓入與噴射冷卻腔形成的迴路的流動槽道內；汽化的介質在流動槽道內一邊運動一邊冷凝，最終以液態或氣液混合態運動到冷卻噴嘴口並被再次噴射出去，這樣正好形成一個環路；介質在流動槽道內周而復始地噴射到熱源區域，從而在此區域表面始終有介質汽化，防止熱源區域溫度過高。
本發明與現有技術相比，其顯著優點：(1)冷卻效果好。傳統均熱板板的蒸發段多為浸沒冷卻，而本發明蒸發段為噴射冷卻，可以有效地降低蒸發段液膜的厚度，強化局部換熱。(2)使用範圍廣。目前的均熱板由於內部結構的限制，當均熱板上熱流密度過大甚至達到106W/m2時，均熱板內的介質還沒有運動到蒸發段就已經燒乾，此時均熱板局部溫度飆升，均熱板失效。本發明由於蒸發段被連續地噴射冷卻，即使熱流密度達到106W/m2，均熱板內的介質還會連續噴射到蒸發段，有效地抑制蒸發段燒乾，防止局部溫度過高，實現了連續噴射冷卻需要散熱的區域。
下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述。
附圖說明
圖1是本發明腔內具有連續噴射冷卻功能的均熱板的結構示意圖。
具體實施方式
實施例1
結合圖1，本發明腔內具有連續噴射冷卻功能的均熱板，包括至少三個蓋板，最外端的蓋板分別為上蓋板、下蓋板，中間蓋板至少有一個蓋板，在上蓋板設置流動槽道1，中間蓋板上下面均設置與上蓋板數量一樣的流動槽道和冷卻噴嘴2，在下蓋板上設置與中蓋板數量一樣的流動槽道和噴射冷卻腔3，在所有蓋板焊接在一起時蓋板上的流動槽道一端與冷卻噴嘴2貫通，該冷卻噴嘴2與噴射冷卻腔3連通，所述流動槽道的另一端與噴射冷卻腔3連通，形成迴路；噴射冷卻腔3與熱源區域4毗鄰。冷卻噴嘴2的出口和熱源區域4對應，熱源區域—流道槽道—冷卻噴嘴正好形成一個環路。介質在環路中循環運動。
實施例2
結合圖1，本發明腔內具有連續噴射冷卻功能的均熱板，包括至少三個蓋板，最外端的蓋板分別為上蓋板、下蓋板，中間蓋板至少有一個蓋板，在上蓋板設置流動槽道1，中間蓋板上面設置冷卻噴嘴2以及與上蓋板流動槽道數量一樣的流動槽道；中蓋板下面設置流動槽道和冷卻噴嘴，在下蓋板上設置噴射冷卻腔3以及與中間蓋板下面流動槽道數量一樣的流動槽道，在所有蓋板焊接在一起時，上蓋板設置的流動槽道與中蓋板上面設置的流動槽道連通，下蓋板上設置的流動槽道與中蓋板下面設置的流動槽道連通，各流動槽道一端與冷卻噴嘴2貫通，冷卻噴嘴2與噴射冷卻腔3連通；各流動槽道的另一端與噴射冷卻腔3連通，形成迴路；噴射冷卻腔3與熱源區域4毗鄰。
上述腔內具有連續噴射冷卻功能的均熱板的流動槽道1截面可以為圓形或方形，當量面積不大於25mm2，各流動槽道1之間間距不小於0.5mm。在上蓋板、下蓋板，中間蓋板內的各流動槽道1並行均勻排布，其數量根據具體的散熱環境設置。冷卻噴嘴2為噴射冷卻結構，設置在流動槽道1和噴射冷卻腔3連接處。一端連接流動槽道1，一端對應噴射冷卻腔3。噴射冷卻腔3底部為熱源區4，噴射冷卻腔3為一個當量面積不大於熱源面積4倍的腔室。噴射冷卻腔3可以為圓形或方形，高度不小於2.0mm。此外，為了強化熱源區域的散熱效果，還可以在噴射冷卻腔3底部對應的熱源區域4使用增大散熱面積的措施，比如設置散熱翅片、表面燒結金屬粉末或表面腐蝕等。熱源區域4為均熱板散熱區域，熱源區域4設置貫穿孔，孔和流動槽道1相通並一一對應，該熱源區域的貫穿孔和冷卻噴嘴2中心線不在一條直線上。
結合圖1，本發明均熱板腔內具有連續噴射冷卻功能的方法實現過程為：首先，均熱板由上蓋板、下蓋板和中間蓋板組成，在上蓋板設置流動槽道，中間蓋板上設置流動槽道和冷卻噴嘴，在下蓋板上設置流動槽道和噴射冷卻腔，在所有蓋板焊接在一起時蓋板上的流動槽道一端與冷卻噴嘴貫通，該冷卻噴嘴與噴射冷卻腔連通，所述流動槽道的另一端與噴射冷卻腔連通，形成迴路；噴射冷卻腔與熱源區域毗鄰；
其次，均熱板運行時，設置在上蓋板、下蓋板和中間蓋板中的流動槽道1內的介質不停地來回震蕩，運行穩定後流動槽道1內的介質流動方向會趨於一致；當介質流動到噴射結構時，從冷卻噴嘴2噴出，噴出的介質通過噴射冷卻腔3擴散後，噴射到均熱板需要散熱的熱源區域4；噴射到熱源區域4的介質和已經在熱源區域4汽化的介質導致局部壓力升高，進而將汽化的介質再次壓入與噴射冷卻腔3形成的迴路的流動槽道1內；汽化的介質在流動槽道1內一邊運動一邊冷凝，最終以液態或氣液混合態運動到冷卻噴嘴2口並被再次噴射出去，這樣正好形成一個環路；介質在流動槽道1內周而復始地噴射到熱源區域4，從而在此區域表面始終有介質汽化，防止熱源區域4溫度過高。