本实用新型专利技术揭示了一种大功率电子元器件三维超导散热器，其包括超导基板(1)和多个与所述超导基板(1)相连的超导翅片(2)，所述超导基板(1)包括第一封闭腔体(11)，所述第一封闭腔体(11)内设置有工作介质(3)，所述超导翅片(2)包括第二封闭腔体(21)，所述第二封闭腔体(21)内设置有工作介质(3)，所述工作介质(3)在常温下为液相。本实用新型专利技术的大功率电子元器件三维超导散热器，能有效的提高散热器翅片的散热效率，同时也能有效的降低基板的扩散热阻。
【技术实现步骤摘要】
一种大功率电子元器件三维超导散热器
本技术涉及电子器件散热领域，特别涉及一种大功率电子元器件三维超导散热器。
技术介绍
随着科学技术的不断革新，现代电子设备的发展主要朝着集成化、微型化、轻量化、封装密封以及高速高频的方向发展。电子器件的集成度日益增长，从而导致芯片或模块单位面积的耗散功率越来越大，表面热流密度不断提高。目前，在一些大功率元件上的热流密度甚至达到2×106W/m2。系统热量的快速堆积对电子芯片系统的研发与应用产生了巨大影响，由于快速增加的热量不能有效的散出去，当不断累积的热量超过电子元器件的额定工作温度时，其可靠性将会显著下降，导致很多电子产品的使用寿命明显下降，更严重的情况是导致产品的直接失效，不利于社会的生产生活需要。根据相关研究表明，电子器件的失效率与温度成指数关系。相关的电子设备不仅对温度的高低要严格要求，另外对温度分布的均匀性也提出了较高的要求。由于电子设备内部温度分布不均，往往导致其内部零件产生热应力以及热变形，使电子设备产生疲劳损伤、裂纹甚至破坏性的断裂，对电子设备的寿命和性能造成不利影响，影响整个系统的正常与稳定运行。目前，比较常见的电子元器件散热方式是采用铝翅片散热器(型材散热器、插片散热器等)进行散热。如前所述，电子电气产品的集成化程度越来越高，导致电子产品热控制的条件越来越苛刻，某些条件下，采用常规的翅片式散热器进行散热已无法满足要求，因此寻求更为有效的散热技术成为许多电子产品开发的关键。当前常规翅片式散热器主要存在两个问题亟待解决。第一，由于翅片材料导热系数的限制，决定了在大功率散热时无法实现更高的翅片效率。翅片材料通常为铝或铝合金，其导热系数均在237W/(m·K)以下。而翅片效率受到导热系数的制约，采用较高导热系数的翅片将带来更高的翅片效率。但若采用常规金属材料(如银、铜等)替换铝，一方面成本太高，另一方面可能带来重量增大等问题。从数据上说，紫铜的导热系数约为385(W/m·K)、银约为410(W/m·K)，而这些材料的热量传导能力与铝相比并没有实现数量级的飞跃，远远满足不了目前技术发展和电子元器件高热流密度情况所产生的更高要求与挑战。因此，针对热流密度越来越高的电子器件来说，想要通过普通的散热方式将热量及时有效的散出去已经变得难以满足。第二，同样由于材料导热系数的限制问题，导致在热源面积小于基板面积时，散热器扩散热阻较大，无法实现各翅片根部温度的一致，通常靠近热源的翅片温度较高，而远离热源的温度较低，进一步降低了散热器的散热性能。目前本领域其他相关专利在设计时，大多只考虑基板或只考虑翅片的优化，却忽视了二者之间的耦合关系。当基板扩散热阻较大时，即便翅片的导热能力大幅增强，由于热量无法传递到基板边缘部位，因此翅片的散热效果无法实现最大化；另一方面，如果只考虑基板的优化，将基板的扩散热阻大幅降低，但是翅片依然采用常规实心翅片，那么翅片效率与常规散热器相比不会有显著提高，所以依然无法实现最高效的散热。
技术实现思路
本技术的目的在于针对现有技术中的上述缺陷，提供一种大功率电子元器件三维超导散热器，能有效的提高散热器翅片的散热效率，同时也能有效的降低基板的扩散热阻。为了实现上述技术目的，本技术采用了如下技术方案：一种大功率电子元器件三维超导散热器，其包括超导基板和多个与所述超导基板相连的超导翅片，所述超导基板包括第一封闭腔体，所述第一封闭腔体内设置有工作介质，所述超导翅片包括第二封闭腔体，所述第二封闭腔体内设置有工作介质，所述工作介质在常温下为液相。此外，本技术还包括如下附属技术方案：所述超导基板包括底板、对称设置在所述底板两侧的侧框以及连接在所述侧框之间的插槽板，所述底板、侧框以及插槽板紧密连接形成所述第一封闭腔体。所述超导基板还包括紧贴于所述底板上表面的第一多孔介质。所述插槽板上设置有多个插槽，所述超导翅片的底部插入所述插槽中，并紧密贴合。所述插槽上表面和下表面分别延伸形成第一凸台和第二凸台，所述第一凸台上设置有开口，所述第二凸台无开口。所述超导翅片包括支撑板和与所述支撑板四周紧密封接的侧板。所述侧板上设置有至少一个凸出表面，所述凸出表面与所述支撑板紧密贴合，所述侧板的其余部分与所述支撑板之间形成所述第二封闭腔体。所述第二封闭腔体内的支撑板表面覆盖有第二多孔介质。所述工作介质为低沸点的有机工质。相比于现有技术，本技术的优点在于：(1)同时采用了超导基板和超导翅片，分别通过超导基板第一封闭腔体内部的工作介质的汽化，以及超导翅片第二封闭腔体内部的工作介质吸收大量的热量并发生汽化，使得整个散热器实现了三维超导，散热器所有部位都处在较高的温度，使得散热器的散热能力达到最大化。(2)超导翅片采用多点连接结构，支撑板和侧板并未完全分离，可以使其能够在不工作时承受外部压力不至于被压扁，工作时承受内部蒸汽压力而不至于向外变形，大大提高了两板面的承压能力。(3)插槽板采用的上下凸台式结构，一方面使得超导翅片的根部可以最大限度的深入超导基板第一封闭腔体的内部，从而提高翅片根部的温度，达到降低热阻的效果；另一方面，当蒸汽凝结于插槽板底面时，可以沿着多个第二凸台的表面下滑滴落，从而可以更加均匀地回流至设置在底板上的多孔介质中，避免了液体集中在某一处滴落的情况发生，防止传热恶化，提高基板的传热性能。(4)同等散热条件下，能有效减少散热器的体积和重量，实现了大功率电子元器件散热器的小型化和轻量化。附图说明图1是本技术一种大功率电子元器件三维超导散热器的结构示意图。图2是本技术图1中A部的局部放大图。图3是本技术实施例一中超导翅片的结构示意图。图4是本技术实施例一中超导翅片的正视图。图5是本技术图4的B-B剖面结构示意图。图6是本技术图5中b部的局部放大图。图7是本技术图4的C-C剖面结构示意图。图8是本技术图7中c部的局部放大图。图9是本技术实施例二中超导翅片的正视图。图10是本技术图9的D-D剖面结构示意图。图11是本技术图10中d部的局部放大图。图12是本技术图9的E-E剖面结构示意图。图13是本技术图12中e部的局部放大图。具体实施方式以下结合较佳实施例及其附图对本技术技术方案作进一步非限制性的详细说明。实施例一：如图1所示，对应于本技术一种较佳实施例的大功率电子元器件三维超导散热器，其包括超导基板1和多个与超导基板1相连的超导翅片2，其中超导基板1包括底板12、对称设置在底板12两侧的侧框13以及连接在侧框13之间的插槽板14，底板12、侧框13以及插槽板14材质为铝且紧密连接形成第一封闭腔体11，具体地，底板12、侧框13以及插槽板14的长度和宽度一致。底板12上表面紧贴有第一多孔介质15，第一多孔本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种大功率电子元器件三维超导散热器，其特征在于：其包括超导基板(1)和多个与所述超导基板(1)相连的超导翅片(2)，所述超导基板(1)包括第一封闭腔体(11)，所述第一封闭腔体(11)内设置有工作介质(3)，所述超导翅片(2)包括第二封闭腔体(21)，所述第二封闭腔体(21)内设置有工作介质(3)，所述工作介质(3)在常温下为液相。/n
【技术特征摘要】
1.一种大功率电子元器件三维超导散热器，其特征在于：其包括超导基板(1)和多个与所述超导基板(1)相连的超导翅片(2)，所述超导基板(1)包括第一封闭腔体(11)，所述第一封闭腔体(11)内设置有工作介质(3)，所述超导翅片(2)包括第二封闭腔体(21)，所述第二封闭腔体(21)内设置有工作介质(3)，所述工作介质(3)在常温下为液相。
2.按照权利要求1所述大功率电子元器件三维超导散热器，其特征在于：所述超导基板(1)包括底板(12)、对称设置在所述底板(12)两侧的侧框(13)以及连接在所述侧框(13)之间的插槽板(14)，所述底板(12)、侧框(13)以及插槽板(14)紧密连接形成所述第一封闭腔体(11)。
3.按照权利要求2所述大功率电子元器件三维超导散热器，其特征在于：所述超导基板(1)还包括紧贴于所述底板(12)上表面的第一多孔介质(15)。
4.按照权利要求2所述大功率电子元器件三维超导散热器，其特征在于：所述插槽板(14)上设置有多个插槽(141)，所述超导翅片(2)的底部插入所述插槽(141)中，并紧...
【专利技术属性】
技术研发人员：许辉，万懿，
申请(专利权)人：苏州启热传热科技有限公司，南京工业大学，
类型：新型
国别省市：江苏;32
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