CN107979953A - 梯度金属泡沫和翅片组合式散热器 - Google Patents

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龚群
秦杰
牟帅
王美琴
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Abstract

一种梯度金属泡沫和翅片组合式散热器，包括：换热基板、烧结在换热基板上的不同规格的翅片以及烧结在翅片上的双层梯度金属泡沫，其中：双层梯度金属泡沫中用于补充蒸发需要的液体的流通的上层部分为孔隙较小的均质通孔金属泡沫，用于气泡逃逸的下层部分为孔隙较大的均质通孔金属泡沫。本发明的特殊结构能大幅提高两相换热效率，最大沸腾换热系数是光滑铜板的3‑4倍，沸腾起始壁面过热度降低至2‑3K，可以广泛应用在电子器件散热领域。

Description

梯度金属泡沫和翅片组合式散热器
技术领域
本发明涉及的是一种电路冷却领域的技术，具体是一种梯度金属泡沫和翅片组合式散热器。
背景技术
随着电子工业的发展，电子器件的发热功率越来越高，对散热器的要求也越来越高。梯度通孔金属泡沫是一种高孔隙率(0.88-0.98)、高比表面积(10000-13000m2/m3)的多孔材料，扰流能力非常强，能大大强化气液相变换热效果。翅片作为一种优良的散热结构，其优点是容易加工，***低，换热系数较大。因此，在电子器件冷却装置中若采用梯度通孔金属泡沫和翅片结合进行换热强化，可以显著的增强电子器件换热装置的散热能力。
发明内容
本发明针对现有通孔金属泡沫的沸腾换热效果不佳及其固液换热面积大的优点没有得到充分发挥的不足，提出一种梯度金属泡沫和翅片组合式散热器，既能利用高孔密度金属泡沫换热比表面积大、扰流能力强的优势，又能充分利用翅片进行气液分离的长处，从而达到增强沸腾换热能力的效果。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明包括：换热基板、烧结在换热基板上的不同规格的翅片以及烧结在翅片上的双层梯度金属泡沫，其中：双层梯度金属泡沫中用于补充蒸发需要的液体的流通的上层部分为孔隙较小的均质通孔金属泡沫，用于气泡逃逸的下层部分为孔隙较大的均质通孔金属泡沫。
所述的双层梯度金属泡沫中的上下两层均质通孔金属泡沫之间通过钎焊法联结，所述的换热基板和翅片之间、翅片和梯度金属泡沫之间通过烧结法联结，从而进一步显著减小接触热阻。
所述的烧结材料为银铜合金片。
所述的通孔金属泡沫通过熔模铸造法制备得到。
所述的换热基板优选为铜制材料，厚度为1mm-2mm，进一步优选为纯铜。
所述的上层均质通孔金属泡沫的孔密度为60PPI～130PPI，孔隙率为0.8～0.9，厚度为2mm～3mm。
所述的下层通孔金属泡沫的孔密度为5PPI～40PPI，孔隙率为0.92～0.98，厚度为3mm～6mm。
所述的翅片形状为方形，厚度为1mm-2mm，间距为3mm-4mm，高度为2mm～5mm。技术效果
与现有技术相比，本发明上层孔隙较小的通孔金属泡沫毛细力较大，作为补充蒸发需要的液体的流通途径，下层孔隙较大的通孔金属泡沫更有利于气泡的逃逸，气泡从翅片之间的空腔中逃逸，因此，补充到蒸发区的液体的流入路径和气泡的逃逸路径分离，大大减小了气泡逃逸时遇到的阻力，从而使沸腾换热系数增大。本发明的特殊结构能大幅提高沸腾换热效率，最大沸腾换热系数是光滑铜板的3-4倍，沸腾起始壁面过热度降低至2-3K，可以广泛应用在电子器件散热领域。
附图说明
图1为本发明示意图；
图中：双层梯度金属泡沫上层部分1、双层梯度金属泡沫下层部分2、翅片3、换热基板4。
具体实施方式
如图1所示，本实施例包括：换热基板4、烧结于换热铜基板4上的翅片3、烧结于翅片上的双层梯度金属泡沫1、2。
所述的上层部分1的为孔隙较小的结构，所述的孔密度为60PPI～130PPI，所述的孔隙率为0.8～0.9，所述的泡沫厚度为2mm～3mm。
所述的均质下层部分2的为孔隙较大的结构，所述的孔密度为5PPI～40PPI，所述的孔隙率为0.92～0.98，所述的泡沫厚度为3mm～6mm。
所述的翅片形状为方形，其厚度为1mm-2mm，翅片间距为3mm-4mm，翅片高度为2mm～5mm。
所述的上层部分1和下层部分2通过钎焊法联结，以减小接触热阻。
上述通孔金属泡沫通过熔模铸造法制备得到，通孔金属泡沫材质为铜、镍或铝。
所述的换热基板4的尺寸视具体的电子器件的大小而定，上层部分1、下层部分2、翅片3的间距、厚度和高度视接受换热量大小而定。
上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本发明的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本发明之约束。

Claims (6)

1.一种梯度金属泡沫和翅片组合式散热器，其特征在于，包括：换热基板、烧结在换热基板上的不同规格的翅片以及烧结在翅片上的双层梯度金属泡沫，其中：双层梯度金属泡沫中用于补充蒸发需要的液体的流通的上层部分为孔隙较小的均质通孔金属泡沫，用于气泡逃逸的下层部分为孔隙较大的均质通孔金属泡沫；
所述的双层梯度金属泡沫中的上下两层均质通孔金属泡沫之间通过钎焊法联结，所述的换热基板和翅片之间、翅片和梯度金属泡沫之间通过烧结法联结。
2.根据权利要求1所述的梯度金属泡沫和翅片组合式散热器，其特征是，所述的烧结材料为银铜合金片。
3.根据权利要求1所述的梯度金属泡沫和翅片组合式散热器，其特征是，所述的通孔金属泡沫通过熔模铸造法制备得到。
4.根据权利要求1所述的梯度金属泡沫和翅片组合式散热器，其特征是，所述的换热基板为厚度为1mm-2mm的纯铜。
5.根据权利要求1所述的梯度金属泡沫和翅片组合式散热器，其特征是，所述的上层均质通孔金属泡沫的孔密度为60PPI～130PPI，孔隙率为0.8～0.9，厚度为2mm～3mm；
所述的下层通孔金属泡沫的孔密度为5PPI～40PPI，孔隙率为0.92～0.98，厚度为3mm～6mm。
6.根据权利要求1所述的梯度金属泡沫和翅片组合式散热器，其特征是，所述的翅片形状为方形，厚度为1mm-2mm，间距为3mm-4mm，高度为2mm～5mm。
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