The invention discloses a low resistance enhanced heat transfer structure based on nano super wetting interface, which comprises an embedded microchannel layer at the lower part and a manifold channel layer at the upper part. The embedded microchannel and manifold channel are arranged vertically. The embedded microchannel layer at the lower part is composed of several embedded microchannel units, and the cross section of each embedded microchannel unit along the flow direction of cooling working medium is The shape of the embedded microchannel of each unit is isosceles trapezoid, the upper manifold channel layer is composed of a serpentine manifold channel, and two adjacent serpentine channels form the inlet and outlet of the manifold channel. The invention uses hierarchical flow structure to build microchannel radiator. By combining microchannel radiator with nano super wetting interface and expanding microchannel section, the heat transfer characteristics and resistance characteristics can be improved at the same time. Under the condition of high heat dissipation efficiency, the low resistance enhanced heat exchange of microchannel radiator can be realized.
【技术实现步骤摘要】
一种基于纳米超润湿界面的低阻强化传热结构
本专利技术属于微电子器械系统领域,特别涉及一种基于纳米超润湿界面的低阻强化传热结构。
技术介绍
随着微电子技术的发展和芯片集成度的提高,电子器件的要求越来越苛刻,特征尺寸越来越小,性能也逐渐提升。微电子器械系统和航天科技的迅猛发展带动了微尺度技术的快速发展,出现了超大规模集成电路,同时器件尺度进一步减小,导致集成电路上芯片的发热量迅速增加。集成电路中芯片的热流密度增加至107W/m2,并且热流密度还在保持着继续增大的发展趋势。手机、个人PC等设备,以及各类航天飞行器上的通信和控制中枢系统、高功率激光器和雷达武器系统等核心装备都需使用这些高功率电子芯片。过高的热流密度对电子元器件的热管理带来了严峻的挑战。众所周知热流密度越大,要在微米量级尺度器件上将这些热量带走就越困难,否则,器件就将因为温度过高而失效。特别强调的是,随着温度的增加,电子元器件的失效率呈指数增长,会直接降低设备的可靠性,因此微电子器件的可靠性对温度十分敏感。通常情况下,器件温度在70℃~80℃水平上每增加1℃,电子元器件的可靠性将下降5%,根据10℃法则:电子器件温度每升高10℃,失效率往往会增加一个数量级,据统计超过55%的电子设备失效都是因为温度过高造成的。因此这些电子芯片往往需要性能十分优越的散热冷却装置来维持其正常的工作温度范围。长期以来,人们已经发展了多种类型的散热冷却装置。根据其不同的工作原理,已有的散热冷却装置可以分为两大类:一类是被称为被动式的散热冷却装置,例如自然对流散热器、热管和热辐射器等。这些被动式散热装置在工作过程中不需要其他 ...
【技术保护点】
1.一种基于纳米超润湿界面的低阻强化传热结构,其特征在于:包括下部的嵌入式微通道层和上部的歧管通道层,嵌入式微通道和歧管通道垂直布置,下部的嵌入式微通道层由若干个嵌入式微通道单元组成,每个单元的嵌入式微通道的横截面沿着冷却工质流动方向为矩形渐扩截面,每个单元的嵌入式微通道的外形呈等腰梯形,嵌入式微通道的内壁上涂覆有超亲水涂层,上部的歧管通道层由呈蛇型的歧管通道组成,相邻两个蛇形通道构成歧管通道的入口和出口,歧管入口通道宽度不大于歧管出口通道宽度,在歧管入口通道的内壁上涂覆有亲水涂层,在歧管出口通道的内壁上涂覆有疏水涂层,传热结构的入口通道可将冷却工质导流至各个歧管入口,歧管入口通道可将冷却工质导流至嵌入式微通道的各个入口,每个歧管入口的冷却工质经过嵌入式微通道流道分成两股,从相邻的歧管出口流出,如果传热结构内部热量致使冷却工质在嵌入式微通道中沸腾产生气泡,气泡进入歧管出口通道并从歧管出口流出,最终冷却工质与气泡汇集并由传热结构的出口通道流出。
【技术特征摘要】
1.一种基于纳米超润湿界面的低阻强化传热结构,其特征在于:包括下部的嵌入式微通道层和上部的歧管通道层,嵌入式微通道和歧管通道垂直布置,下部的嵌入式微通道层由若干个嵌入式微通道单元组成,每个单元的嵌入式微通道的横截面沿着冷却工质流动方向为矩形渐扩截面,每个单元的嵌入式微通道的外形呈等腰梯形,嵌入式微通道的内壁上涂覆有超亲水涂层,上部的歧管通道层由呈蛇型的歧管通道组成,相邻两个蛇形通道构成歧管通道的入口和出口,歧管入口通道宽度不大于歧管出口通道宽度,在歧管入口通道的内壁上涂覆有亲水涂层,在歧管出口通道的内壁上涂覆有疏水涂层,传热结构的入口通道可将冷却工质导流至各个歧管入口,歧管入口通道可将冷却工质导流至嵌入式微通道的各个入口,每个歧管入口的冷却工质经过嵌入式微通道流道分成两股,从相邻的歧管出口流出,如果传热结构内部热量致使冷却工质在嵌入式微通道中沸腾产生气泡,气泡进入歧管出口通道并从歧管出口流出,最终冷却工质与气泡汇集并由传热结构的出口通道流出。2.如权利要求1所述的一种基于纳米超润湿界面的低阻强化传热结构,其特征在于:等腰梯形的锐角角度范围为75°~85°。3.如权利要求2所述的一种基于纳米超润湿界面的低阻强化传热结构,其特征在于:在可以降低泵耗的扩张的微通中,气泡倾向于向面积较大处移...
【专利技术属性】
技术研发人员:吕晓辰,李龙,谢文远,姚伟,
申请(专利权)人:中国空间技术研究院,
类型:发明
国别省市:北京,11
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