一种气液分离用双层冷却热沉

本发明属于三维集成电路、大功率半导体散热冷却，一种气液分离用双层冷却热沉。

背景技术：

1、随着时代的发展，人类的技术不断向精细化发展。其中，微电子技术发展，急需不断扩大电子元器件容量。容量越大，越容易产生高度的热量。对于电子设备而言，温度提高意味着可靠性下降，当电子设备温度达到70-80℃时，温度每上升10℃，其可靠性下降5％。

2、对于这种情况，微通道冷却技术应运而生。但是，因为冷热交替而产生的气泡，却会造成微通道内各区域流体不均匀，内部无气液分离，仅在出口处将气体分离出来，换热性能较差。

技术实现思路

1、本发明的目的在于设计一种新的结构，在提高冷却效率、强化换热的同时，进行气液分离。为实现该目的，本发明的方案如下：

2、一种双层强化换热冷却热沉，包括气液分离腔(1)，骨架(2)，强化换热腔(3)组成，本发明为两进两出装置。

3、进一步的，气液分离腔(1)由气液分离口(11)、射流孔(12)、花形肋柱(13)、入水孔(14)组成。

4、进一步的，气液分离腔(1)上部为一弧面，便于气体向中间聚集；且气液分离口(11)扇形分布的作用是防止保证气泡在接触顶端前全部破开，便于气体分离。

5、进一步的，射流孔(12)与骨架(2)相连，冷却工质可从此处进入强化换热腔(3)，进行二次换热。

6、进一步的，花形肋柱(13)在气液分离腔(1)中由两边至中间呈6×8阵列，间距由疏到密，实现逐级换热；花形肋柱(13)底部为实心，便于实现强化换热；花形肋柱(13)顶部为孔，可以提高成核点密度，便于生成气泡；花形肋柱(13)弧形外表，有利于流体流动的稳定。

7、进一步的，入水孔(14)分布在气液分离腔(1)两侧，冷却工质由此进入装置。

8、进一步的，骨架(2)中可放置两块芯片，本装置可同时对两块芯片进行换热工作。

9、进一步的，强化换热腔(3)主要由出水孔(31)和旋转肋柱(32)组成。

10、进一步的，旋转肋柱(32)由直径为2d的母柱和直径为10d的扇叶组成；在工作时，扇叶会使得冷却工质形成扰流。

11、进一步的，旋转肋柱(32)在强化换热腔(3)中呈6×3均匀整列，横向间隔13.5d，纵向间隔10d。

12、进一步的，强化换热腔(3)两侧各有三个出水孔(31)；出水孔(31)直径为4d，间隔13.5d。

13、本发明的优点是：

14、双层设计，使得冷却工质在热沉内部进行了两次换热；在气液分离腔(1)中花形肋柱(13)有利于气泡的生成；在强化换热腔(3)中旋转肋柱(32)的扇叶有助于形成扰流，强化换热。

技术特征：

1.一种气液分离用双层冷却热沉，包括气液分离腔(1)，骨架(2)，强化换热腔(3)组成，其特征在于：

2.按照权利要求1所述，一种气液分离用双层冷却热沉其特征在于：气液分离腔(1)为双入口设计，两边各有一个入水孔(14)，冷却工质进入气液分离腔(1)后，流经花形肋柱(13)，会进行初步换热并生成大量气泡，气体从顶端气液分离口(11)离开，底部有射流孔(12)，连接骨架(2)，将冷却工质引入强化换热腔(3)。

3.按照权利要求1所述，一种气液分离用双层冷却热沉其特征在于：花形肋柱(13)从两边至中间呈6×8阵列，间距由疏到密；花形肋柱(13)底部为实心，用于强化换热，顶部为孔，提高成核点密度，弧形外表，有利于流体稳定。

4.按照权利要求1所述，一种气液分离用双层冷却热沉其特征在于：强化换热腔(3)中旋转肋柱(32)设计，会使得冷却工质的动能经由弧面转换为势能，再抵消动能，使得冷却工质流动更稳定；旋转肋柱(32)从中间向两边由疏到密排布。

5.按照权利要求1所述，一种气液分离用双层冷却热沉其特征在于：强化换热腔(3)两侧各有三个出水孔(31)，本装置属于两进两出装置。

技术总结
本发明属于三维集成电路、大功率半导体散热冷却技术领域，一种气液分离用双层冷却热沉。由气液分离腔(1)，骨架(2)，强化换热腔(3)组成。本发明的优点是在于使用了双层设计，使得冷却工质在热沉内部进行了两次换热，冷却工质工作更充分；其中气液分离腔(1)中的花形肋柱，可以提高成核点密度，有利于气泡的生成；在强化换热腔(3)中，旋转肋柱的扇叶有助于造成旋流，加流体扰动，提高冷却效率，实现二级换热。其中，设计的骨架(2)结构，联通液分离腔(1)与强化换热腔(3)，中间可以同时为两块芯片换热。

技术研发人员：刘萍,桑世明
受保护的技术使用者：安徽理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13