一种端面叶序排布结构的针柱式微型散热器制造技术

一种端面叶序排布结构的针柱式微型散热器。本发明专利技术属于用于电子元器件散热的一种微型散热器技术领域，涉及叶序排布微型散热器的散热柱排布结构设计问题。包括散热底板和多个散热柱，多个散热柱设置在散热底板的工作端面上。此微型散热器的散热柱的排布满足生物科学中的叶序理论的H.Vogel模型。由于散热柱在散热器底板表面呈H.Vogel模型规律的叶序排布，使得该微型散热器工作表面的散热柱实现了几何位置的互补和最大填充效应，并形成合理的空间空气流动通道，从而提高了微散热器的散热效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于微型散热器
，具体是一种端面叶序排布结构的针柱式微型散 热器，是一种新型的仿生结构微型散热器。该微型散热器与其他微型散热器最大的区别是， 散热柱（或称为针柱）排布结构在散热器基体端面呈现叶序排布。该微型散热器主要应用 于微型电子元器件、半导体元器件和其他微型零部件等的散热过程中，能够有效降低元器 件表面温度，提高元器件的使用寿命和工作效率，对电子元器件的发展有着重要的意义。
技术介绍
随着电子元器件的集成度和性能的不断提高和它的物理尺寸的不断减少，电子元 器件热流密度急剧增加，其表面热流密度高达IO 4~10 5W/m2量级，并有继续增加的趋势，散 热问题已成为制约微电子元器件和装备性能提高的主要因素之一，目前已经成为流体力学 和传热学领域的重要研究方向之一。常规的散热器的散热方式都是采用铝制或铜制的板翅 式散热器和针柱式散热器，并且外加风扇的方式，依靠的是单相流体的强迫对流换热方法。 这些目前已经不能够满足电子元器件稳定工作的需要，特别是随着元器件或电子装备内部 散热空间的减小，已无法采用常规尺寸的散热方式，必须改变散热器结构来提高电子元器 件的散热能力。 因此，本专利技术是基于生物科学中的叶序排布理论进行的。生物学的叶序理论表明， 植物的叶子、花瓣和果实的籽粒的几何排布满足黄金分割律，在几何空间上实现区域的最 大填充和互补。其中一些生物的籽粒的排布能形成顺时针和逆时针叶列线螺旋，在籽粒间 也创成了相应的螺旋沟槽。这种排布运用到为散热器上，能够增加散热器的散热面积，散热 柱间形成叶列线螺旋沟利于风扇的作用下空气的流动，提高散热效率。因此，依据该理论设 计出端面微型散热器的散热柱排布结构能够提高微散热器的散热效率。
技术实现思路
本专利技术是基于生物学的叶序理论的H. Vogel模型设计出一种端面叶序排布结构 的针柱式微型散热器。 -种端面叶序排布结构的针柱式微型散热器，包括散热底板和多个散热柱。 多个散热柱设置在散热底板的工作端面上，并且多个散热柱均与散热底板的工作 端面相垂直。 H. Vogel模型是描述葵花种子籽粒排布的一个数学模型，即 n = 0, 1，2, ... n_。其中，P为第n个籽粒的极坐标半径，巾为第n个籽粒的极坐标系中 的极坐标角度。n为籽粒的排布序数。0为第n个籽粒与第n+1个籽粒之间的极坐标夹角， 且0 = 137.508°，即为满足黄金分割角。c为籽粒在极坐标系中的极坐标半径方向上的 以长度为单位的分布常数，c通常以_为单位。这种排布结构是自然界生物为适应环境进 化选择的结果，它使籽粒在几何空间上实现了最大填充和位置的互补，并且籽粒排布形成 了一族顺时针的籽粒叶列线螺旋和一族逆时针的籽粒叶列线螺旋。 在设计端面针柱式微型散热器时，如果把每个散热柱（或称针柱）看成一个籽粒， 那么散热柱在散热器底板的工作端面的排布就可以按照a Vogel模型的描述进行排布，即n = 0, 1，2,... nmax。其中，P为第n个散热柱排布位置的极坐标半 径，巾为第n个散热柱的极坐标系中排布位置的极坐标角度。n为散热柱的排布序数。0 为第n个散热柱与第n+1个散热柱之间的极坐标夹角，且0 = 137. 508°，即为满足黄金分 割角。c为散热柱在极坐标系中的极坐标半径方向上的分布常数，c可以毫米（mm)为单位 选取。 其优点在于： 这样端面针柱式微型散热器的散热柱在几何位置上实现了黄金分割律排布，达到 最大填充和位置互补，并形成了散热柱间的顺时针和逆时针散热柱叶列线螺旋沟空气通 道，在风扇的作用下，提高了散热效率。【附图说明】 图1是葵花籽粒叶序结构排布图。 图1中的1是籽粒，2是顺时针籽粒叶列线螺旋，3是逆时针籽粒叶列线螺旋。图2是葵花种子籽粒的叶序结构排布的H. Vogel模型图。 图2中的4是种子籽粒点，5是顺时针籽粒点叶列线螺旋，6是逆时针籽粒点叶列 线螺旋，7是第n个籽粒点，8是第n+1个籽粒点，9是第n+2个籽粒点，10是顺时针籽粒点 间的叶列线螺旋沟，11是逆时针籽粒点间的叶列线螺旋沟。 图3是端面叶序排布结构的针柱式微型散热器。 图3中的12是微型散热器的散热底板，13是散热柱（或称针柱）。 图4是第一种分布常数c对散热柱排布状态的影响图。 图5是第二种分布常数c对散热柱排布状态的影响图。 图6是第三种分布常数c对散热柱排布状态的影响图。 图7是第四种分布常数c对散热柱排布状态的影响图。 图8是第五种分布常数c对散热柱排布状态的影响图。【具体实施方式】： -种端面叶序排布结构的针柱式微型散热器，包括散热底板12和多个散热柱13。 多个散热柱13 -体设置在散热底板12的工作端面上，并且多个散热柱13均与散 热底板12的工作端面相垂直。 1)根据被散热对象要求利用CAD软件设计出图3中的散热底板12,散热底板12 的厚度选取在Imm~3_，并确定其中心位置。散热底板12的长宽尺寸由被散热对象尺寸 决定。 2)根据图1和图2中的葵花籽粒的叶序结构排布规律和H. Vogel模型，以图3中 的散热底板12的中心为散热柱排布的中心，利用CAD软件设计散热柱13在图3中的叶序 排布图案。 3)设计叶序排布的散热柱13基体结构与尺寸。如图3所示散热柱13 (或称针柱） 为圆柱形，圆柱的直径d控制〇 Imm~〇3mm范围内，散热柱13的高度h在3d~6d范围 内选取。 4)通过改变H. Vogel模型中的分布常数c，得到不用分布常数下的散热柱13排布 形式。通过控制c值的大小从而将散热柱13总的截面面积相对散热底板12的工作端面面 积的比率控制在35%~65%范围内。通过图4(a)、5 (b)、6 (c)、7 (d)、8 (e)中不同分布常数 c下散热柱13的分布情况可知，分布常数c影响散热柱13排布的疏密程度，c值越大散热 柱13排布越稀疏。c的取值范围为L 5~3mm〇 如上述实施过程中，根据散热对象选取散热底板12为正方形，散热底板12的边长 为30mm，厚度H为3mm，散热柱13 (或称针柱）的直径d选为〇 3mm，散热柱13的高度h可 为18mm，选分布常数c为2. 1mm，则散热柱13总的截面面积相对散热底板12的工作端面面 积的比率控制在51%。【主权项】1. 一种端面叶序排布结构的针柱式微型散热器，包括散热底板（12)和多个散热柱 (13);其特征在于： 多个散热柱（13)设置在散热底板（12)的工作端面上； 所述的散热柱（13)排布符合生物学的叶序排布理论的H. Vogel模型，即Φ = η* Θ， ，η = 〇, 1，2, ... η_;其中，P为第η个散热柱（13)排布位置的极坐标半径，Φ 为第η个散热柱（13)的极坐标系中排布位置的极坐标角度；η为散热柱（13)的排布序数； Θ为第η个散热柱（13)与第η+1个散热柱（13)之间的极坐标夹角，且Θ = 137.508°， 即为满足黄金分割角；c为散热柱（13)在极坐标系中的极坐标半径方向上的分布常数，c 单位为mm。2. 根据权利要求1所述的一种端面叶序排布结构的针柱式微型散热器，其特征在于： 所述的散热柱（13)为圆柱形，圆柱的直径d控制在Φ0. 5mm~Φ3ι?πι范围本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种端面叶序排布结构的针柱式微型散热器，包括散热底板(12)和多个散热柱(13)；其特征在于：多个散热柱(13)设置在散热底板(12)的工作端面上；所述的散热柱(13)排布符合生物学的叶序排布理论的H.Vogel模型，即φ＝n*θ，n＝0,1,2，...nmax；其中，ρ为第n个散热柱(13)排布位置的极坐标半径，φ为第n个散热柱(13)的极坐标系中排布位置的极坐标角度；n为散热柱(13)的排布序数；θ为第n个散热柱(13)与第n+1个散热柱(13)之间的极坐标夹角，且θ＝137.508°，即为满足黄金分割角；c为散热柱(13)在极坐标系中的极坐标半径方向上的分布常数,c单位为mm。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吕玉山，王军，舒启林，胡玉珩，
申请(专利权)人：沈阳理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21