CN109768020A - 一种新型微通道冷板 - Google Patents

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刘源
连红奎
李言祥
张华伟
张晓屿
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Abstract

本发明公开的一种新型微通道冷板,包括:一液冷基板,所述液冷基板的上板面上形成有进液槽道和出液槽道,所述进液槽道、出液槽道的一端分别为进液汇流端、出液汇流端,其另一端相互连通,在所述液冷基板的侧面上形成有分别与所述进液汇流端、出液汇流端连通的进液口、出液口;分别固定安装在所述进液槽道、出液槽道内的微槽道结构;以及一密封固定覆盖在所述液冷基板的上板面上的盖板;所述微槽道结构为分段式微槽道结构,所述分段式微槽道结构由沿所述液冷基板的长度方向间隔布置的微槽道单元构成,每一微槽道单元由至少一层微通道扁管层叠构成。本发明有效地减少了液态工质的流阻,提高了换热效率和散热热流密度,增加了换热面积。

Description

一种新型微通道冷板
技术领域
本发明涉及高热流密度电子元器件散热技术领域,尤其涉及一种新型微通道冷板。
背景技术
高性能电子芯片、功率器件、激光器件在工作过程中会散发大量的热量,局部功率可明显超过100W/cm2-200W/cm2,常规的冷却方式在性能上达不到散热要求。因此,通过微小结构的制造加工工艺来降低特征尺寸,并提升冷却流体特别是液体的换热系数,达到高功率散热的微通道散热器随之产生。这种微通道散热器的结构主要由微槽道结构、微泡沫金属结构、硅基散热结构等,但随着尺寸下降压力差也随之增加,不利于微型散热器件的实现。传统的微槽道散热结构多采用串行直流式结构或单层并联结构实现微槽道,通过机械加工、激光雕刻、3D金属打印等方式在母材上进行加工。但是,机械加工的微通道一般在0.5mm以上,激光雕刻的微通道一般在0.1mm以上,加工难度较大,批量生产周期较长;泡沫金属的微通道结构为蜂窝结构,属于全并联的结构,导热系数较小,目前基本上用作微通道散热结构较小,而3D金属打印技术的成本较大,不利于大批量生产。此外,上述的加工方法还存在换热系数低、换热面积小等缺点,同时由于换热流体从进口撞击到微结构,流动面积突然收缩,流动方向改变,会导致局部较大的回流和压力差,产生较大的回流和压力差,产生较高的压阻,影响整体系统的运行效率,而且如果发热器件温度高,在狭窄入口处产生沸腾,会进一步恶化传热和流动。
为此,专利申请号为201710706022.3的中国发明专利申请公开了一种基于微通道多孔扁管的微通道集成冷板,其包括:用于放置微通道多孔扁管的空腔区域、集成空腔区的液冷腔基板和用于将液冷腔基板覆盖形成封闭结构的盖板。空腔区域内所放置的微通道多孔扁管采用的是单段式结构,不利于减少液态工质的流阻,易导致液态工质的流阻增加,引起系统整体阻力增加,流量减小,对泵的负荷增大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于:针对现有技术的不足而提供一种提高换热效率和散热热流密度、减少液态工质的流阻、增加换热面积、适于批量生产的新型微通道冷板。
本发明所要解决的技术问题可以采用如下技术方案来实现:
一种新型微通道冷板,包括:
一液冷基板,所述液冷基板的上板面上形成有沿所述液冷基板的长度方向延伸且相互平行布置的进液槽道和出液槽道,所述进液槽道、出液槽道的一端分别为进液汇流端、出液汇流端,其另一端相互连通,在所述液冷基板的侧面上形成有分别与所述进液汇流端、出液汇流端连通的进液口、出液口;
分别固定安装在所述进液槽道、出液槽道内的微槽道结构;以及
一密封固定覆盖在所述液冷基板的上板面上的盖板;其特征在于,
所述微槽道结构为分段式微槽道结构,所述分段式微槽道结构由沿所述液冷基板的长度方向间隔布置的微槽道单元构成,每一微槽道单元由至少一层微通道扁管层叠构成。
在本发明的一个优选实施例中,在所述液冷基板的进液汇流端、出液汇流端内分别设置有进液导流板、出液导流板。
在本发明的一个优选实施例中,在所述液冷基板的进液槽道、出液槽道的另一端内分别设置有一导流凸起。
在本发明的一个优选实施例中,所述微通道扁管的通道具有一定的变径,其变径为缩口1-5度。
在本发明的一个优选实施例中,所述盖板通过扩散焊、钎焊、氩弧焊或者电子束焊的焊接方式密封固定在所述液冷基板的上板面上。
由于采用了如上的技术方案,本发明的有益效果在于:本发明通过在液冷基板的进液槽道、出液槽道内安装分段式微槽道结构,有效地减少了液态工质的流阻,提高了换热效率和散热热流密度,增加了换热面积。分段式槽道结构中的微通道扁管具有一定的变径,可有效地增加换热系统。此外,分段式微槽道结构采用模块化预制方式成型,适于批量生产。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的俯视图。
图2是本发明的一个视角的分解结构示意图。
图3是本发明的另一个视角的分解结构示意图。
图4是本发明的微槽道单元为单层时的剖面图。
图5是本发明的微槽道单元为双层时的剖面图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,下面结合具体图示,进一步阐述本发明。
参见图1至图3,图中给出的是一种新型微通道冷板,包括液冷基板100、分段式微槽道结构200a、200b以及盖板300。
液冷基板100采用铜、铝、不锈钢、钛等金属或者非金属材料制成,在液冷基板100的上板面上形成有沿液冷基板100的长度方向延伸且相互平行布置的进液槽道110和出液槽道120,进液槽道110、出液槽道120的一端分别为进液汇流端111、出液汇流端121,其另一端相互连通。在液冷基板100的侧面上形成有分别与进液汇流端111、出液汇流端121连通的进液口130、出液口140。
分段式微槽道结构200a、200b可采用铜、铝、钛等金属或陶瓷等非金属材料制成,其通过焊接方式固定安装在进液槽道110、出液槽道120内。分段式微槽道结构200a、200b由沿液冷基板100的长度方向间隔布置的微槽道单元210a、210b构成,每一微槽道单元210a、210b由至少一层微通道扁管211a、211b层叠构成,其中图4示出的是由一层微通道扁管211a、211b构成的微槽道单元,图5示出的是由两层微通道扁管211a、211b层叠构成的微槽道单元。此外,微通道扁管211a、211b的通道为直径相等的通孔或者具有一定变径的通孔,具有一定变径的通孔的变径率为缩口1-5度,这样可有效地增加换热系统。
盖板300采用铜、铝、不锈钢、钛等金属或者非金属材料制成,其通过扩散焊、钎焊、氩弧焊或者电子束焊的焊接方式密封固定覆盖在液冷基板100的上板面上,这样使得盖板300与液冷基板100之间形成密封,不会出现漏液的情况,有效地减少了接触热阻。
在液冷基板100的进液汇流端111、出液汇流端121内分别设置有进液导流板111a、出液导流板121a,进液导流板111a和出液导流板121a的设计可用于减少分段式微槽道结构200a、200b之间的流量分配不均。
在液冷基板100的进液槽道110、出液槽道120的另一端内分别设置有一导流凸起112、122,导流凸起112、122用于液体的汇流和流量的分配。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种新型微通道冷板,包括:
一液冷基板,所述液冷基板的上板面上形成有沿所述液冷基板的长度方向延伸且相互平行布置的进液槽道和出液槽道,所述进液槽道、出液槽道的一端分别为进液汇流端、出液汇流端,其另一端相互连通,在所述液冷基板的侧面上形成有分别与所述进液汇流端、出液汇流端连通的进液口、出液口;
分别固定安装在所述进液槽道、出液槽道内的微槽道结构;以及
一密封固定覆盖在所述液冷基板的上板面上的盖板;其特征在于,
所述微槽道结构为分段式微槽道结构,所述分段式微槽道结构由沿所述液冷基板的长度方向间隔布置的微槽道单元构成,每一微槽道单元由至少一层微通道扁管层叠构成。
2.如权利要求1所述的新型微通道冷板,其特征在于,在所述液冷基板的进液汇流端、出液汇流端内分别设置有进液导流板、出液导流板。
3.如权利要求1所述的新型微通道冷板,其特征在于,在所述液冷基板的进液槽道、出液槽道的另一端内分别设置有一导流凸起。
4.如权利要求1所述的新型微通道冷板,其特征在于,所述微通道扁管的通道具有一定的变径,其变径为缩口1-5度。
5.如权利要求1所述的新型微通道冷板,其特征在于,所述盖板通过扩散焊、钎焊、氩弧焊或者电子束焊的焊接方式密封固定在所述液冷基板的上板面上。
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