一种用于受限绝热空间内芯片散热的热管辐射器

本发明涉及芯片散热，具体涉及一种用于受限绝热空间内芯片散热的热管辐射器。

背景技术：

1、在航空航天、数据中心等领域的某些电子设备，为了确保核心芯片在发生事故工况下的安全，通常会对这些核心芯片单独采用绝热封闭的外壳设计；比如芯片的最外层壳体采用高绝热材料，同时用气凝胶等保温材料将最外层壳体进行包裹；这样可确保在发生火灾等事故下，外界高温环境的热量不会传递至壳体内影响核心芯片的安全。虽然这种设计保护了核心芯片在极端事故工况下的安全，但也会使得核心芯片在正常运行工况下产生的热量不能通过传统的导热和对流方式将热量及时导出，进而使芯片在工作过程中的温度持续升高，对其安全稳定运行带来极大风险。因此，需要设计有效的散热方式使该绝热空间内芯片在正常运行工况下产生的热量及时传递至壳外。

2、目前，主流的散热方式有主动式和被动式。主动式散热包括风扇风冷、泵驱液体冷却回路、射流、喷雾和浸没式等。主动式散热方法虽然效率较高，但往往具有活动部件，需要外部电源驱动，体积较大，系统复杂；而受限于电子设备空间尺寸和体积要求，通常核心芯片安装位置的外围环境往往非常狭窄，故主动散热方式不适用于该情形。被动式散热包括热管、vc均温板、导热硅脂、导热垫片和辐射涂层等。对芯片采用被动式散热时，所有的空间体积小，且无需外部动力源，符合该散热情形。但是，目前现有的被动式散热方法散热效果一般，不能很好解决该散热需求，因此有待提出更优的散热方法。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，为了将受限绝热空间内芯片在正常运行工况下产生的热量更好的及时散出，本发明提出一种用于受限绝热空间内芯片散热的热管辐射器，以解决现有技术中常规被动式散热方法效果一般，不能很好解决受限绝热空间内芯片散热的技术问题。

2、本发明采用的技术方案如下：

3、第一方面，提供了一种用于受限绝热空间内芯片散热的热管辐射器，辐射器靠近被散热芯片的表面设有凹槽，所述凹槽内嵌入热管，辐射器外表面涂敷红外辐射涂层；

4、辐射器上设有螺栓孔，通过螺栓连接其它辐射器，将被散热芯片夹持在至少两个辐射器之间。

5、在一些实施方式中，所述凹槽为多个平行设置的凹槽，每个凹槽内均嵌入热管；对于热管与被散热芯片的接触面，热管面积大于被散热芯片面积。

6、在一些实施方式中，所述辐射器为半圆柱体、异形半圆柱体或长方体结构，所述热管为整体扁平直结构，或一端扁平直、另一端弯曲结构，或中间扁平直、两端均为弯曲结构。

7、在一些实施方式中，所述热管内表面设有吸液芯多孔结构，用于促进冷却液回流。

8、在一些实施方式中，所述辐射器和热管的材质包括铜、铝或钛合金；所述红外辐射涂层材质包括石墨烯纳米陶瓷散热涂料或聚偏氟乙烯基涂料。

9、在一些实施方式中，辐射器热储存层体积和热管体积之比应满足：

10、

11、其中，辐射器热储存层的体积为vr，密度为，比热容为cr；热管体积为，厚度为th。

12、在一些实施方式中，热管厚度th和辐射器热储存层厚度d应满足：

13、d>5th。

14、第二方面，提供了一种受限绝热空间内芯片散热方法，使用如第一方面所述的热管辐射器，将至少两个热管辐射器通过螺栓连接，把被散热芯片夹在至少两个结构相同的热管辐射器之间，使芯片与热管牢固接触；

15、被散热芯片产生的热量传递至热管并在热管上扩展，热管将热量传递至辐射器热储存层进行储热，再通过辐射器表面的红外辐射涂层将储存的热量辐射至外部空间。

16、由上述技术方案可知，本发明的有益技术效果如下：

17、1.热管辐射器将热管结构、储热结构和红外辐射涂料有机结合；通过热管将芯片小面积上产生的热量快速扩展至更大面积，并将热量快速传递至辐射器储存热量，最后通过涂料以红外波形式辐射至外部空间。特别是辐射器的储热设计，可极大抑制热量在电子器件的累积，有效降低电子器件温度。

18、2.热管辐射器可通过对芯片的双面夹持或多面夹持进行冷却，且可根据实际被散热器件的尺寸调节两个或多个辐射器的尺寸和距离，辐射器上的螺栓紧固，方便调节，具有较好的灵活性。热管辐射器的整体结构简洁，热管嵌入辐射器内形成一体化结构，无复杂的结构和多余的设计。装置牢固可靠，制造成本低。

1.一种用于受限绝热空间内芯片散热的热管辐射器，其特征在于，辐射器靠近被散热芯片的表面设有凹槽，所述凹槽内嵌入热管，辐射器外表面涂敷红外辐射涂层；

2.根据权利要求1所述的用于受限绝热空间内芯片散热的热管辐射器，其特征在于，所述凹槽为多个平行设置的凹槽，每个凹槽内均嵌入热管；对于热管与被散热芯片的接触面，热管面积大于被散热芯片面积。

3.根据权利要求1所述的用于受限绝热空间内芯片散热的热管辐射器，其特征在于，所述辐射器为半圆柱体、异形半圆柱体或长方体结构，所述热管为整体扁平直结构，或一端扁平直、另一端弯曲结构，或中间扁平直、两端均为弯曲结构。

4.根据权利要求1所述的用于受限绝热空间内芯片散热的热管辐射器，其特征在于，所述热管内表面设有吸液芯多孔结构，用于促进冷却液回流。

5.根据权利要求1所述的用于受限绝热空间内芯片散热的热管辐射器，其特征在于，所述辐射器和热管的材质包括铜、铝或钛合金等；所述红外辐射涂层材质包括石墨烯纳米陶瓷散热涂料或聚偏氟乙烯基涂料。

6.根据权利要求1所述的用于受限绝热空间内芯片散热的热管辐射器，其特征在于，辐射器热储存层体积和热管体积之比应满足：

7.根据权利要求1所述的用于受限绝热空间内芯片散热的热管辐射器，其特征在于，热管厚度th和辐射器热储存层厚度d应满足：

8.一种受限绝热空间内芯片散热方法，其特征在于，使用如权利要求1-7任一项所述的热管辐射器，将至少两个热管辐射器通过螺栓连接，把被散热芯片夹在至少两个结构相同的热管辐射器之间，使芯片与热管牢固接触；