本发明专利技术涉及一种新式分级循环式芯片散热器，其特征包括导热硅脂、导热铜板、纳米流体、双层网状Tesla微通道、溴化锂稀溶液、节流孔板、防水透气膜、梯形硅基板翅片、氮化硼晶体基板、石墨烯、风扇等。本发明专利技术结合纳米流体和双层网状微通道有效带走芯片导入散热器中的热量，并通过溴化锂稀溶液的相变自循环与半导体翅片进一步冷却芯片热沉；同时设有风扇对半导体翅片强制对流，辅助新型散热器中去离子水冷却节流，进而保证冷却循环正常工作。进而保证冷却循环正常工作。进而保证冷却循环正常工作。
【技术实现步骤摘要】
一种新式分级循环式芯片散热器
[0001]本专利技术涉及电子芯片冷却散热
，具体涉及一种新式分级循环式芯片散热器。
技术介绍
[0002]由于21世纪光电制造领域的飞速发展，使得电器散热问题日渐成为限制其性能的主要屏障，特别是近年来该领域微型化的趋势，以强制空气冷却为主的散热技术只能处理约60％微处理器所产生的废热,从而对新一代的电子设备而言,亟待一种高效的芯片热管理手段，使电子芯片在恒温的环境中能够正常运行。芯片散热在相继经历了金属导热、热管散热、真空腔均热板散热等冷却技术的应用后，使用单一冷却技术已然无法满足如今高功率、高热流密度的芯片热管理需求，进而优化传统冷却技术特点的分级芯片热管理定会凸显优势。
技术实现思路
[0003]本专利技术新式分级循环式芯片散热器提出一种新式高效芯片散热技术方案。
[0004]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0005]包括用于导热的导热硅脂(1)，导热铜板(2)，用于一级换热的纳米流体(3)、双层网状 Tesla微通道(4)，用于二级换热的梯形硅基板翅片(8)、氮化硼晶体基板(9)、石墨烯(10)、小型风扇(11)、温控开关(12)，用于三级换热的溴化锂稀溶液(5)、节流孔板(6)、防水透气膜(7)，绝热材料(13)等。
[0006]所述的导热硅脂(1)与新式分级循环式芯片散热器底部的导热铜板(2)相连，并与绝热材料(13)以及镶嵌的硅基板(8)构成该散热器外壳。
[0007]所述的新式分级循环式芯片散热器内设置节流孔板(6)并与防水透气膜(7)相连将散热内部空间分隔成上下两部分。
[0008]所述的新式分级循环式芯片散热器中设有双层网状Tesla微通道(4)呈上下波浪式垂直交错分布于散热器底部空间的溴化锂稀溶液(5)中。
[0009]所述的双层网状Tesla微通道(4)每层各10条，其中每条通道包括9级阀组，各条主道按波浪式关系交错布置，即：每级阀组主通道之间的夹角为θ1＝120
°
，其中主道当量半径 R1与阀道当量半径R2的关系为(2/R1)+(2/R2)＝12.27mm
‑1；每条阀道圆弧起点均与主道中点重合，终点均相切于主道圆弧处，且主道圆弧半径r1与阀道圆弧半径r2的关系为r1/r2＝0.5。
[0010]所述的上部空间壳壁嵌入石墨烯(10)与氮化硼晶体基板(9)相接连，进而与硅基板翅片(8) 相连组成半导体散热装置。
[0011]所述的由于石墨烯(10)与氮化硼晶体基板(9)结合后优良的导电与导热性，能够主动高效地将新式分级循环式芯片散热器内热量导出壳体。
[0012]所述的硅基板翅片(8)的梯形截面高为16mm，梯形截面底边锐角为88
°
。
[0013]所述的硅基板翅片(8)截面为梯形部横向布置于壳体外，其上方装设带有温控开关(12) 的小型风扇(11)能够随温度启停。
[0014]所述的小型风扇(11)的温控开关(12)分别插入新式分级循环式芯片散热器上下两层空间中，通过温度转换成电信号来控制小型风扇(11)的启停，若温度稳定在25℃时，温控开关(12) 断开，小型风扇(11)不工作。
[0015]所述的溴化锂稀溶液(5)中去离子水蒸气通过防水透气膜(7)与石墨烯(10)冷却后，由节流孔板(6)节流成液态去离子水重新回到溴化锂稀溶液(5)中形成自循环，冷却方式为相变节流冷却。
[0016]与一般传统技术相比，本专利技术具有如下有益技术效果：
[0017]当新式分级循环式芯片散热器正常工作时，小型风扇(11)的温控开关(12)分别插入新式分级循环式芯片散热器上下两层空间中，通过温度转换成电信号来控制小型风扇(11)的启停，当双层网状Tesla微通道(4)运行后带走冷剂热量，并使整个下层空间中温度稳定在25℃时温控开关(12)处于断开状态，小型风扇(11)停止工作，冷却方式为双层网状Tesla微通道(4) 内流体强制对流散热。
[0018]进一步，当新式分级循环式芯片散热器内温度持续升高，也即当通过双层网状Tesla微通道(4)内流体强制对流散热方式无法将芯片维持在正常的工作温度时，设置于底层空间的温控开关将温度信号转换为电信号传递给小型风扇(11)，风扇对封闭壳体外部装有横向布置地梯形硅基板翅片(8)进行强制对流，使下层空间维持恒温。
[0019]再进一步，当新式分级循环式芯片散热器内温度继续升高，底层空间内浓度为50％的溴化锂稀溶液(5)将会沸腾出去离子水蒸气，其通过防水透气膜(7)使得上层空间中温度升高、压力增大，此时设置于上层空间的温控开关将温度信号转换为电信号传递给小型风扇(11)，风扇功率加强同时对上下两层翅片进行强制对流换热。
[0020]更进一步，上层空间中温度不断升高、压力不断增大，通过防水透气膜(7)传递到上层空间中的饱和蒸汽遇石墨烯(10)冷却从而温度降低，进而由节流孔板(6)节流成液态去离子水重新回到溴化锂稀溶液(5)中形成自循环。
[0021]又进一步，壳壁嵌入的石墨烯(10)与氮化硼晶体基板(9)相接连，进而与壳体外部横向布置地梯形硅基板翅片(8)相连组成半导体散热装置，能够通过帕尔贴效应主动高效地将新式分级循环式芯片散热器内热量传导至封闭壳体外部，并且经由石墨烯(10)与氮化硼晶体基板(9) 组合后优良的导热性能够使小型风扇(11)在相同的功率下有效带走封闭壳体内部的热量。
[0022]本专利技术新式分级循环式芯片散热器采用双层网状Tesla微通道(4)单向流动的特点，使纳米流体(3)形成射流从而促进通道内流体对流换热，发挥微通道强化换热，并通过相变制冷以及帕尔贴效应、相变冷却自循环与强制对流等手段优化了现有芯片散热效率较低的问题，散热效果明显。
附图说明
[0023]图1是新式分级循环式芯片散热器的内部系统原理图；
[0024]图2是新式分级循环式芯片散热器的内部结构示意图；
[0025]图3是双层网状Tesla微通道的结构示意图；
[0026]图4是单条双层网状Tesla微通道的示意图；
[0027]图5是节流孔板的示意图；
[0028]图6是新式分级循环式芯片散热器的外部结构示意图。
[0029]图7是梯形硅基板翅片的示意图；
[0030]其中，1是导热硅脂、2是导热铜板、3是纳米流体、4是双层网状Tesla微通道、5是溴化锂稀溶液、6是节流孔板、7是防水透气膜、8是梯形硅基板翅片、9是氮化硼晶体基板、 10是石墨烯、11是小型风扇、12是温控开关、13是绝热材料。
具体实施方式
[0031]下面结合附图，对本专利技术实施例的技术方案进行详细说明。
[0032]参见图1，本专利技术包括用于导热的导热硅脂(1)与导热铜板(2)相结合作为新式分级循环式芯片散热器的换热底板，并且与绝热材料(13)等构成封闭壳体，绝热用于一级换热的纳米流体(3)、双层网状Tesla微通道(4)本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种新式分级循环式芯片散热器，其特征在于：包括用于导热的导热硅脂(1)，导热铜板(2)，用于一级换热的纳米流体(3)、双层网状Tesla微通道(4)，用于二级换热的梯形硅基板翅片(8)、氮化硼晶体基板(9)、石墨烯(10)、小型风扇(11)、温控开关(12)，用于三级换热的溴化锂稀溶液(5)、节流孔板(6)、防水透气膜(7)，绝热材料(13)等。2.根据权利要求1所述的新式分级循环式芯片散热器，其特征在于：所述的导热硅脂(1)与新式分级循环式芯片散热器底部的导热铜板(2)相连，并与绝热材料(13)以及镶嵌的硅基板(8)构成该散热器外壳。3.根据权利要求1所述的新式分级循环式芯片散热器，其特征在于：所述的新式分级循环式芯片散热器内设置节流孔板(6)并与防水透气膜(7)相连将散热内部空间分隔成上下两部分。4.根据权利要求1所述的新式分级循环式芯片散热器，其特征在于：所述的新式分级循环式芯片散热器中设有双层网状Tesla微通道(4)呈上下波浪式垂直交错分布于散热器底部空间的溴化锂稀溶液(5)中。5.根据权利要求4所述的双层网状Tesla微通道(4)，其特征在于：所述的双层网状Tesla微通道(4)每层各10条，其中每条通道包括9级阀组，各条主道按波浪式关系交错布置，即：每级阀组主通道之间的夹角为θ1＝120
°
，其中主道当量半径R1与阀道当量半径R2的关系为(2/R1)+(2/R2)＝12.27mm
‑1；每条阀道圆弧起点均与主道中点...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈巨辉，王俊乔，贾际，崔思海，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：
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