CN109346444A - 一种带梯形脊肋阵列的微散热器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种带梯形脊肋阵列的微散热器，包括上基板和下基板，所述上基板和下基板键合在一起，所述上基板上设有进口和出口，所述上基板上刻蚀出分流槽、上梯形脊肋阵列和合流槽；所述下基板上刻蚀出分流槽、下梯形脊肋阵列和合流槽；所述下基板与热源接触；所述合流槽、分流槽和梯形脊肋阵列形成通道，冷却工质从进口导入，经过该通道，从出口导出，本发明所述的梯形脊肋阵列能改变流动结构，产生垂直主流方向的次流，使冷却工质在散热器内的流动产生混沌对流，强化冷热流体的混合和换热，提高了微散热器的传热效率。

Description

一种带梯形脊肋阵列的微散热器
技术领域
本发明属于微电子芯片的散热技术领域，具体涉及一种带梯形脊肋阵列的微散热器。
背景技术
随着电子工业的发展，电子设备小型化、集成化程度越来越高，电子芯片的散热功率成倍增加，热流密度可达100 W/cm2甚至更高，为此迫切需要新型高效的热交换装置，以保证电子设备的安全工作。微通道的换热性能很好地满足集成电路的冷却需求，微通道热沉可以取代传统的换热通道。为了进一步提高换热能力，需要对微通道的参数、通道布置方式、壁面结构等进行优化，来提高换热性能。
在微通道热沉的设计中，在微通道中设置各种脊肋或凹坑阵列，使之产生次流，加强了对流换热；周期性破坏热边界层，减小固-液界面的传热热阻；同时还能增加固-液接触面积，增加传热量。以上三种效应，都有利于强化微通道热沉的换热效率。一般而言设置脊肋的传热强化效果会比设置凹坑好，但也会产生比较大的压降。
脊肋阵列的设置可以强化工质的混沌对流，加强冷热流体的热交换，这是脊肋阵列的主要功用。因此如何强化脊肋阵列对流动的影响是脊肋阵列设置的关键，底部脊肋阵列应当能使工质流动脱离底部，带走从底部吸收的热流，同时顶部脊肋阵列能使工质流动脱离顶部，将顶部的低温工质输送到底部区域，增大流体与底部固体之间的温差，从而增大换热效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种带梯形脊肋阵列的微散热器，能让微散热器内的工质产生混沌对流，利用这种对流加强冷热流体的混合和热量的交换，达到强化传热。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现：
一种带梯形脊肋阵列的微散热器，包括上基板和下基板，所述上基板和下基板键合在一起，所述上基板上设有进口和出口，所述上基板上刻蚀出分流槽、上梯形脊肋阵列和合流槽；所述下基板上刻蚀出分流槽、下梯形脊肋阵列和合流槽；所述下基板与热源接触；所述上基板上的分流槽和下基板上的分流槽位置对应，组成完整分流槽，所述上基板上的合流槽和下基板上的合流槽位置对应，组成完整合流槽；所述上基板的上梯形脊肋阵列和下基板的下梯形脊肋阵列在行和列上均交错排列组成完整梯形脊肋阵列；所述完整合流槽、完整分流槽和完整梯形脊肋阵列形成通道，所述上基板设置有一个或若干个进口，所述上基板设置有一个或若干个出口，冷却工质从上基板的进口导入，然后经过分流槽均匀进入到梯形脊肋阵列，在梯形脊肋阵列中工质在垂直于主流的另外两个方向均会产生次流，从而产生混沌对流，强化换热效率。工质经流梯形脊肋阵列后在合流槽汇聚后从出口导出，同时也将热量带走。
本发明的优点是：
1）微散热器中的梯形脊肋阵列能改变流动结构，产生垂直主流方向的次流，使冷却工质在散热器内的流动产生混沌对流，强化冷热流体的混合和换热，提高了微散热器的传热效率。
2）微散热器中的梯形脊肋阵列能周期性破坏热边界层，减小热阻，提高传热效率。
3）微散热器中的梯形脊肋阵列能明显提高下基板与工质流体的接触面积，提高传热效率。
4）虽然梯形脊肋阵列会一定程度增加压力降，但在相同功耗下的传热效率依然有较大幅度的提高。
附图说明：
图1为本发明所述的一种带梯形脊肋阵列的微散热器的立体图。
图2为本发明所述的一种带梯形脊肋阵列的微散热器上下基板键合示意图。
图3为本发明所述的一种带梯形脊肋阵列的微散热器垂直主流截面流动结构图。
图4为本发明的一种带梯形脊肋阵列的微散热器内流线分布图。
图中：1、上基板，2、下基板，3、进口，4、出口，5、分流槽，6、合流槽，7、上梯形脊肋阵列，8、下梯形脊肋阵列，9、梯形脊肋阵列，10、热流。
具体实施方式
结合附图，对本发明提供的一种带梯形脊肋阵列的微散热器作进一步说明。
参照图1~图4，一种带梯形脊肋阵列的微散热器，包括键合在一起的上基板1和下基板2，所述上基板1上除了设有进口3和出口4外，还设有分流槽501、合流槽601和上梯形脊肋阵列槽7；所述下基板2上同样设有分流槽502、合流槽602和下梯形脊肋阵列8，上基板1和下基板2上的分流槽501和502、合流槽601和602位置对应，键合在一起后形成完整的分流槽5和合流槽6。而上梯形脊肋阵列7和下梯形脊肋阵列8的位置在行和列方向都刚好错开，而且上梯形脊肋阵列7和下梯形脊肋阵列8的梯形形状则刚好倒置，上梯形脊肋阵列7和下梯形脊肋阵列8组合成完整的梯形脊肋阵列9。这样冷却工质可以从上基板1的进口3导入，然后经过分流槽5均匀进入到梯形脊肋阵列9，在梯形脊肋阵列9中工质在垂直于主流的另外两个方向均会产生次流，从而产生混沌对流，强化换热效率。工质经流梯形脊肋阵列9后在合流槽6汇聚后从出口2导出，同时也将热量带走。
实施例1
一种带梯形脊肋阵列的微散热器，包括键合在一起的上基板1和下基板2，所述上基板1上设有进口3和出口4外，其数量可以根据分流和合流的均匀性要求进行调整。所述上基板1上还设有分流槽501、合流槽601和上梯形脊肋阵列7；而所述下基板2与热流10直接接触，下基板2上同样设有分流槽502、合流槽602和下梯形脊肋阵列8，上基板1和下基板2上的分流槽501、502和合流槽601、602位置对应，键合在一起后形成完整的分流槽5和合流槽6。而上梯形脊肋阵列7和下梯形脊肋阵列8的位置在行和列方向都刚好错开，而且上梯形脊肋阵列7和下梯形脊肋阵列8的梯形形状则刚好倒置，上梯形脊肋阵列7和下梯形脊肋阵列8组合成完整的梯形脊肋阵列9。这样冷却工质可以从上基板1的进口3导入，然后经过分流槽5均匀进入到梯形脊肋阵列9，在梯形脊肋阵列9中工质在垂直于主流的另外两个方向均会产生次流，从而产生混沌对流，强化换热效率。工质经流梯形脊肋阵列9后在合流槽6汇聚后从出口2导出，同时也将热量带走。
其中，所述上基板1上刻蚀有一个分流槽501、一个合流槽6-1和一个上梯形脊肋阵列7。所述上基板1上的分流槽501与进口3连通，所述上基板1上的合流槽601与出口4连通。
而且下基板1上刻蚀有一个分流槽502、一个合流槽602，所述下基板2上的分流槽502和合流槽602与上基板的对应，组合成完整的分流槽5和合流槽6。
另外，上基板1上的梯形脊肋阵列7和下基板2上的梯形脊肋阵列8的位置在行和列方向都刚好错开，而且梯形形状则刚好倒置，上梯形脊肋阵列7和下梯形脊肋阵列8组合成完整的梯形脊肋阵列9。
下梯形脊肋阵列槽8能周期性破坏工质流动是的热边界层，减小下基板2与工质流体之间的热阻，提高微散热器的换热效率；而且下梯形脊肋阵列8还能增大下基板2与工质流体之间的接触面积，也能提高微散热器的换热效率。
以上所述仅是本发明优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明保护范围内。

Claims (3)

1.一种带梯形脊肋阵列的微散热器，包括上基板和下基板，所述上基板和下基板键合在一起，其特征在于，所述上基板上设有进口和出口，所述上基板上刻蚀出分流槽、上梯形脊肋阵列和合流槽；所述下基板上刻蚀出分流槽、下梯形脊肋阵列和合流槽；所述下基板与热源接触；所述上基板上的分流槽和下基板上的分流槽位置对应，组成完整分流槽，所述上基板上的合流槽和下基板上的合流槽位置对应，组成完整合流槽；所述上基板的上梯形脊肋阵列和下基板的下梯形脊肋阵列在行和列上均交错排列组成完整梯形脊肋阵列；所述完整合流槽、完整分流槽和完整梯形脊肋阵列形成通道，冷却工质从进口导入，经过该通道，从出口导出。
2.根据权利要求1所述的一种带梯形脊肋阵列的微散热器，其特征在于，所述上基板设置有一个或若干个进口。
3.根据权利要求1所述的一种带梯形脊肋阵列的微散热器，其特征在于，所述上基板设置有一个或若干个出口。
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