CN108022893A - 一种三维堆叠高性能微冷却装置 - Google Patents

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杨明明
吴波
郭建平
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Abstract

本发明属于机载液冷系统结构设计技术领域，涉及一种三维堆叠高性能微冷却装置。本发明由底层、通道层、隔层、顶层四种结构构成，微通道当量直径小于1mm，结构为三维立体结构，微冷却装置结构可根据散热芯片功耗不同即所需散热能力的不同，调节通道层和隔层数量，达到调节微冷却器散热性能的作用。

Description

一种三维堆叠高性能微冷却装置
技术领域
本发明属于机载液冷系统结构设计技术领域，涉及一种三维堆叠高性能微 冷却装置。
背景技术
军用机载计算机性能不断提高，芯片热流密度不断增大，高功耗芯片散热 问题亟待解决。机载计算机同时要求体积更小，重量更轻，随着微电子封装技 术的发展，单芯片集成度更高，功耗更大，热量更集中。目前针对单芯片的主 要是肋片风冷散热器，行业内无此种三维堆叠微液冷装置。
发明内容
本发明的目的：解决高热流密度芯片散热问题，减少散热器体积，重量。
本发明的技术方案：一种三维堆叠高性能微冷却装置，其特征在于，包括 底层、通道层、隔层、顶层四种结构构成；基本结构形式由下到上为底层，通 道层，隔板，顶层组成，通道层由多条并联微通道组成，在垂直微通道两侧有 矩形空腔。隔板两侧有矩形通孔，隔板安装在通道层上时，隔板两侧矩形通孔 与通道层微通道垂直，顶层上有两个通孔，分别为冷却液入口和出口，顶层装 在隔板上时，两个通孔正对通道层矩形空腔和隔板层矩形通孔贯通。
所述三维堆叠高性能微冷却装置，根据散热需求可以进行结构立体扩展， 在底层和顶层之间可以叠加多层通道层和隔层。增加通道层和隔层增加微型冷 却装置换热能力。
所述通道层并联微通道当量直径小于1mm。
所述底层两侧有安装孔用于微液冷散热器安装固定。
所述底层两侧安装孔打孔位置可设计为耳朵状。
所述通道层与隔层厚度为0.5mm。
本发明具有的优点效果：本发明由底层、通道层、隔层、顶层四种结构构 成，微通道当量直径小于1mm，结构为三维立体结构，微冷却装置结构可根据 散热芯片功耗不同即所需散热能力的不同，调节通道层和隔层数量，达到调节 微冷却器散热面积的作用。
附图说明
图1本发明组装爆炸图
图2本发明底层结构示意图
图3本发明通道层结构示意图
图4本发明隔层结构示意图
图5本发明顶层结构示意图
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明：
如图1所示，一种三维堆叠高性能微冷却装置，包括底层图2、通道层图3、 隔层图4、顶层图5四种结构构成；基本结构形式由下到上为底层，通道层， 隔板，顶层组成，通道层由多条并联微通道组成，在垂直微通道两侧有矩形空 腔。隔板两侧有矩形通孔，隔板安装在通道层上时，隔板两侧矩形通孔与通道 层微通道垂直，顶层上有两个通孔，分别为冷却液入口和出口，顶层装在隔板 上时，两个通孔正对通道层矩形空腔和隔板层矩形通孔贯通。
底层：用于将冷却器固定在需要换热的热源上。
通道层：为微冷却器提供冷却液通道，增加微冷却器换热面积。通道层结 构如图所示矩形通道当量直径小于1mm.
隔层：为微冷却器提供支撑，同时起到分隔冷却液，形成多维冷却通道的 作用。
顶层：为微冷却器提供顶层密封，同时具有两个通液口，分别为冷却液入 口和冷却液出口。
冷却液进入微冷却器后，在微冷却器的微流体流道中流动，形成对流换热 将微冷却器需要散热的芯片热量带出。所述三维堆叠高性能微冷却装置，根据 散热需求可以进行结构立体扩展，微流道在垂直方向可以扩展为多层，冷却液 与流道接触面积增大，微冷却器有效扩大了散热面，提高换热能力。在底层和 顶层之间可以叠加多层通道层和隔层。增加通道层和隔层增加微型冷却装置换 热能力，通过增加隔层和通道层达到与功耗柔性匹配的目的。
通道层并联微通道当量直径小于1mm，三维堆叠多层结构，层间流道为微 通道当量直径小于1mm，采用传统机械加工无法实现，传统液冷散热器通过焊 接进行密封，由于钎料的流动性，在当量直径小于1mm后容易出现焊料凝聚堵 塞管道的情况。此三维堆叠结构采用3D打印或者电镀的增材方式实现多层结构 和通道结构。
所述底层两侧安装孔用于微液冷散热器安装固定，打孔位置可设计为耳朵 状结构用于节省空间通过底层固定螺钉孔与待散热芯片进行连接固定。

Claims (7)

1.一种三维堆叠高性能微冷却装置，其特征在于，包括底层、通道层、隔层、顶层四种结构构成；基本结构形式由下到上为底层，通道层，隔板，顶层组成，通道层由多条并联微通道组成，在垂直微通道两侧有矩形空腔。隔板两侧有矩形通孔，隔板安装在通道层上时，隔板两侧矩形通孔与通道层微通道垂直，顶层上有两个通孔，分别为冷却液入口和出口，顶层装在隔板上时，两个通孔正对通道层矩形空腔和隔板层矩形通孔贯通。
2.如权利要求1所述的三维堆叠高性能微冷却装置，其特征在于，所述三维堆叠高性能微冷却装置，根据散热需求可以进行结构立体扩展，在底层和顶层之间可以叠加多层通道层和隔层。增加通道层和隔层增加微型冷却装置换热能力。
3.如权利要求1或2所述的三维堆叠高性能微冷却装置，其特征在于，通道层并联微通道当量直径小于1mm。
4.如权利要求3所述的三维堆叠高性能微冷却装置，其特征在于，所述底层两侧有安装孔用于微液冷散热器安装固定。
5.如权利要求1、2、4任意一项所述的三维堆叠高性能微冷却装置，其特征在于，通道层与隔层厚度为0.5mm。
6.如权利要求1所述的三维堆叠高性能微冷却装置的制造方法，其特征在于，本装置结构可采用3D打印或者焊接方式实现。
7.如权利要求3所述的三维堆叠高性能微冷却装置，其特征在于，本装置结构通道层和隔板层可通过电镀方式。
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