CN113225989B - 一种微通道散热结构及其制造工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种微通道散热结构及其制造工艺，主题一包括基板和至少一个微通道板；微通道板内设有贯通微通道板两端的微通道，微通道的一端为进液端，微通道的另一端为出液端；基板的表面设置有凹槽部，基板上设有由凹槽部的两侧向外延伸而成的安装部，凹槽部包括至少一个凹槽，微通道板固定内嵌在凹槽内；微通道板未与凹槽相接触的、且与凹槽的底面相对向的表面为发热器件接触面，安装部用于固定安装发热器件。本发明的技术方案通过微通道板以嵌入的方式固定在基板的表面上，由于微通道板贴合固定在基板内，不会发生变形；另外发热器件通过安装部与基板固定连接，从而解决由于微通道板过于轻薄而无法直接将发热器件安装固定在微通道板的问题。

Description

一种微通道散热结构及其制造工艺

技术领域

本发明涉及散热技术领域，特别涉及一种微通道散热结构及其制造工艺。

背景技术

随着功率器件技术发展，热功率密度越来越高，对散热带来越来越大的挑战，越来越多的厂商考虑采用液冷技术来解决散热问题。传统水冷板多以机加工、埋管或钻孔工艺形成水道，成本高昂、效率低，不适合批量生产。近年来随着微通道技术发展和成熟，其具有轻、薄的特点，广泛应用于板翅换热器中。微通道结构直接开模成型，成本低，且横断面为微小的多孔式结构，具有很强的散热能力。微通道扁管结构的壁厚一般在1mm以内，微通道的孔径最小能够做到0.2mm，孔的结构形式可以多样话，方形、圆形，以及各种不规则形状都有可能。

虽然微通道冷板结构相对于传统水冷板结构在散热效果方面更好，但如果微通道结构的尺寸过小的话，在安装方面还存在诸多问题。因此目前微通道冷板散热器还没有大规模应用于功率器件散热，其主要受限于以下两个原因：

1、微通道结构板的尺寸通常过于轻薄，无法直接在微通道结构板的上面固定器件；

2、微通道结构板由于厚度薄而偏软，在使用中容易产生变形的问题，从而会影响散热效果。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种微通道散热结构及其制造工艺，旨在解决微通道散热结构在给功率器件散热时存在无法直接安装以及容易变形的技术问题。

为实现上述目的，本发明提出一种微通道散热结构，其包括基板和至少一个微通道板，所述微通道板内设有贯通所述微通道板两端的微通道，所述微通道的一端为进液端，所述微通道的另一端为出液端；

所述基板的表面设置有凹槽部，所述基板上设有由所述凹槽部的两侧向外延伸而成的安装部，所述凹槽部包括至少一个凹槽，所述微通道板固定内嵌在所述凹槽内；所述微通道板未与所述凹槽相接触的、且与所述凹槽的底面相对向的表面为发热器件接触面，所述安装部用于固定安装所述发热器件。

可选地，所述微通道板通过焊接或者粘接的方式固定在所述凹槽上。

可选地，所述微通道板通过焊接的方式固定在所述凹槽上，所述基板在与所述凹槽槽壁相对应的位置开有中空孔道。

可选地，所述微通道板通过卡合的方式固定在所述凹槽上。

可选地，所述凹槽的侧壁上设有卡槽，所述微通道板上设有与卡槽相配合的卡合部。

可选地，所述基板在相对向的两个表面均设置有凹槽部。

可选地，所述微通道板的发热器件接触面与所述基板设置有所述凹槽部的表面齐平。

可选地，所述凹槽为贯通所述基板的两个相对向端面的通槽。

可选地，所述安装部上设有安装螺纹孔或安装通孔。

可选地，所述安装螺纹孔或安装通孔的数量至少一对，所述凹槽部设在一对安装螺纹孔或安装通孔之间。

可选地，还包括进液集流部和出液集流部，所述进液集流部和出液集流部均设有中空容纳腔，且所述进液集流部上设有与中空容纳腔相连通的进液口和第一连接口，所述出液集流部上设有与中空容纳腔相连通的出液口和第二连接口，所述进液集流部的第一连接口与所述微通道板的进液端相连通，所述出液集流部的第二连接口与所述微通道板的出液端相连通。

可选地，所述微通道板的两端分别延伸出所述基板外，所述微通道板的进液端插装在所述进液集流部的第一连接口上，所述微通道板的出液端插装在所述出液集流部的第二连接口上。

可选地，所述进液集流部和出液集流部分别位于所述微通道板的两端。

可选地，所述进液集流部在进液口处设有进液连接接头，所述出液集流部在出液口处设有出液连接接头。

可选地，所述进液口与所述进液连接接头之间设有弯头，所述出液口与所述出液连接接头之间设有弯头。

可选地，所述进液集流部和出液集流部位于所述微通道板的同一端，所述微通道板的数量为多个，还包括设在所述微通道板的与所述进液集流部或出液集流部相远离的一端的中继集流部，所述中继集流部设有中空容纳腔，所述多个微通道板中的部分微通道板为进液微通道板，所述多个微通道板中的除了进液微通道板的其余微通道板为出液微通道板，所述进液集流部的第一连接口与所述进液微通道板的进液端相连通，所述出液集流部的第二连接口与所述出液微通道板的出液端相连通，所述进液微通道板的出液端通过所述中继集流部的中空容纳腔与所述出液微通道板的进液端相连通。

本发明还提出一种上述所述微通道散热结构的制造工艺，其包括：

通过开模成型得到所述基板和所述微通道板；

在所述基板的凹槽内放置焊料层；

将所述微通道板以嵌入的方式安装在所述基板的凹槽内，且所述焊料层位于所述微通道板与所述基板之间；

将所述微通道板和所述基板置于隧道炉焊接成型；

在所述基板位于所述凹槽的两侧设置所述安装部。

可选地，通过开模成型得到所述进液集流部和所述出液集流部，

在所述将所述微通道板和所述基板置于隧道炉焊接成型的步骤之前，还包括：将所述进液集流部的第一连接口与所述微通道板的进液端相连通，将所述出液集流部的第二连接口与所述微通道板的出液端相连通。

可选地，在所述将所述微通道板和所述基板置于隧道炉焊接成型的步骤之后，还包括：对所述微通道板和所述进液集流部之间、所述微通道板和所述出液集流部之间的连接处进行气密性检测。

可选地，在所述将所述微通道板和所述基板置于隧道炉焊接成型的步骤之后，还包括：对所述微通道板的接触面与所述基板设置有所述凹槽的表面进行找平处理。

本发明的技术方案通过所述微通道板以嵌入的方式固定在所述基板上，由于微通道板贴合固定在基板内，因此即使微通道板的刚度不够偏软，也不会发生变形；另外微通道板未与所述凹槽相接触的、且与所述凹槽的底面相对向的表面为发热器件接触面，所述安装部用于固定安装所述发热器件，发热器件通过安装部与基板固定连接且发热器件与所述微通道板的发热器件接触面相贴合，从而解决由于微通道板过于轻薄而无法直接将发热器件安装固定在微通道板的问题；再次现有技术的微通道散热结构大多数都是通过机加工而成，成本较高，而本发明的所述基板和所述微通道板可分别通过开模成型得到，大大降低了制造成本，相对于现有技术，本发明的产品成本能够降低80％以上，而散热效果相对于通过机加工成型的水冷散热器提高了30％以上。

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示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明主题一的结构示意图；

图2为本发明主题一在使用状态的结构示意图；

图3为本发明主题一微通道板的结构示意图；

图4为本发明主题一基板的结构示意图；

图5为本发明主题一基板与微通道板的装配示意图；

图6为图5的正视图；

图7为本发明主题一进液集流部的结构示意图；

图8为本发明主题一出液集流部的结构示意图；

图9为本发明主题一的一种进出水方式的结构示意图；

图10为本发明主题一的另一种进出水方式的结构示意图；

图11为本发明主题一的又一种进出水方式的结构示意图；

附图标号说明：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，若全文中出现的“和/或”或者“及/或”，其含义包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

请参考图1至图8，本发明提出一种微通道散热结构，该主题一包括微通道板20和基板10，所述微通道板20内设有贯通所述微通道板20两端的微通道21，所述微通道21的一端为进液端，所述微通道21的另一端为出液端；

基板10的表面14设置有凹槽部，基板10上设有由所述凹槽部的两侧向外延伸而成的安装部11，所述凹槽部包括至少一个凹槽12，所述微通道板20固定内嵌在所述凹槽12内；

所述微通道板20未与所述凹槽12相接触的、且与所述凹槽12的底面相对向的表面为发热器件接触面22，所述安装部11用于固定安装所述发热器件70。在使用时，所述发热器件贴合在所述微通道板的发热器件接触面上，然后所述发热器件与所述基板上的安装部固定连接。

本发明的技术方案通过所述微通道板以嵌入的方式固定在所述基板上，由于微通道板贴合固定在基板内，因此即使微通道板的刚度不够偏软，也不会发生变形；另外微通道板未与所述凹槽相接触的、且与所述凹槽的底面相对向的表面为发热器件接触面，所述安装部用于固定安装所述发热器件，发热器件通过安装部与基板固定连接且发热器件与所述微通道板的发热器件接触面相贴合，从而解决由于微通道板过于轻薄而无法直接将发热器件安装固定在微通道板的问题；再次现有技术的微通道散热结构大多数都是通过机加工而成，成本较高，而本发明的所述基板和所述微通道板可分别通过开模成型得到，大大降低了制造成本，相对于现有技术，本发明的产品成本能够降低80％以上，而散热效果相对于通过机加工成型的水冷散热器提高了30％以上。

可选地，在本实施例中，所述凹槽部包括多个凹槽12，所述微通道板20固定内嵌在所述凹槽12上。也即是凹槽的数量可以为多个，多个凹槽并排设置，这样可以提高微通道散热结构能容纳发热器件的数量，从而提高了微通道散热结构的工作效率。

可选地，在本实施例中，所述微通道板20通过焊接或者粘接的方式固定在所述凹槽12上。其中焊接方式是将微通道板与凹槽安装后直接焊接固定，粘接的方式是先在微通道板和凹槽的粘合面都涂上胶水，然后再把微通道板与凹槽安装固定。

另外作为优选地，由于焊接方式的成本低时效快，且稳固性更好，在本实施例中，所述微通道板20通过焊接的方式固定在所述凹槽10上，所述基板10在与所述凹槽12槽壁相对应的位置开有中空孔道13。具体是微通道板通与凹槽槽壁焊接固定，所述微通道板与所述基板焊接一般需要填充焊料层，微通道板壁薄，如果基板的厚度过大，则会导致焊接效果不良，因此在基板上开中空孔道的方式可以降低凹槽槽壁所在位置的厚度，从而提高焊接效果。为了得到较好的焊接效果并降低焊接成本，所述基板在与所述凹槽槽壁相对应的位置的厚度需小于或等于5mm。

可选地，在本实施例中，所述基板10在相对向的两个表面均设置有凹槽部。发热器件可以安装在基板相对向的两个表面上，可以增加安装在基板上的发热器件的数量。

可选地，在本实施例中，所述微通道板20的发热器件接触面22与所述基板10设置有所述凹槽部的表面14齐平。这样使得发热器件安装在所述微通道板上的第二表面时，不仅发热器件与第二表面贴合而且也与基板的表面相贴合，可以增大散热接触面积，由于微通道板散热会扩散到基板上，所以发热器件与基板的表面相贴合也可以提高散热效果。

可选地，在本实施例中，所述凹槽12为贯通所述基板10的两个相对向端面的通槽。将凹槽设为通槽的方式，一方面有利于将微通道板的长度最大化，另一方面便于微通道板与外部接管相连接。

可选地，在本实施例中，所述安装部11上设有安装螺纹孔或安装通孔111，所述安装螺纹孔或安装通孔111的数量至少一对，所述凹槽12设在一对安装螺纹孔或安装通孔111之间。发热器件通过螺栓与所述安装螺纹孔或安装通孔固定连接，而且发热器件可以采用与凹槽方向相平行的方式安装在所述接触面上，也可以采用与凹槽方向相垂直的方式安装在所述接触面上。

请参考图1至图8，可选地，在本实施例中，还包括进液集流部30和出液集流部40，所述进液集流部30和出液集流部40均设有中空容纳腔，且所述进液集流部30上设有与中空容纳腔相连通的进液口和第一连接口32，所述出液集流部40上设有与中空容纳腔相连通的出液口和第二连接口42，所述进液集流部30的第一连接口32与所述微通道板20的进液端相连通，所述出液集流部40的第二连接口42与所述微通道板20的出液端相连通。一个进液集流部或出液集流部可以同时与多个微通道板相连通，也即是如果一个进液集流部或出液集流部同时与多个微通道板相连通时，进液集流部的第一连接口或出液集流部的第二连接口的数量也为多个，这样提高供液效率，同时节省成本。

可选地，在本实施例中，所述微通道板20的两端分别延伸出所述基板10外，所述微通道板20的进液端插装在所述进液集流部30的第一连接口32上，所述微通道板20的出液端插装在所述出液集流部40的第二连接口42上。这样便于微通道板与进液集流部或出液集流部安装。

可选地，在本实施例中，所述进液集流部30和出液集流部40分别位于所述微通道板20的两端。也即是如果所述微通道板的数量为多个或一个时，所述多个微通道板的进液端或出液端位于同一端。

可选地，所述进液集流部30在进液口处设有进液连接接头31，所述出液集流部40在出液口处设有出液连接接头41。具体地，所述进液连接接头和出液连接接头为快速连接接头。通过进液连接接头和出液连接接头，可以快速与外部管道相连接。

请参考图1，所述进液集流部30的进液口朝向与所述出液集流部40的出液口朝向相反，此时，与所述进液集流部30的进液口相连接的外部接管和与所述出液集流部40的出液口的外部接管位于不同侧，本发明的进水与出水方向相同。

请参考图9，所述进液集流部30的进液口朝向与所述出液集流部40的出液口朝向相同，此时，与所述进液集流部30的进液口相连接的外部接管和与所述出液集流部40的出液口的外部接管位于同一侧，本发明的进水与出水方向相反。

请参考图10，可选地，所述进液口与所述进液连接接头31之间设有弯头50，所述出液口与所述出液连接接头41之间设有弯头50。通过弯头可以满足不同场景的接管要求。此时，所述进液集流部30的进液口朝向与所述出液集流部40的出液口朝向相反，与所述进液集流部30的进液口相连接的外部接管和与所述出液集流部40的出液口的外部接管位于不同侧，本发明的进水与出水方向相同。

请参考图11，可选地，在本发明的另一实施例中，所述进液集流部30和出液集流部40位于所述微通道板20的同一端，所述微通道板20的数量为多个，还包括设在所述微通道板20的与所述进液集流部30或出液集流部40相远离的一端的中继集流部60，所述中继集流部60设有中空容纳腔，所述多个微通道板20中的部分微通道板为进液微通道板，所述多个微通道板中的除了进液微通道板的其余微通道板为出液微通道板，所述进液集流部30的第一连接口31与所述进液微通道板的进液端相连通，所述出液集流部40的第二连接口41与所述出液微通道板的出液端相连通，所述进液微通道板的出液端通过所述中继集流部60的中空容纳腔与所述出液微通道板的进液端相连通。在该实施例中，可以实现不同的供水方式，以满足不同场景需要。此时，所述进液集流部30的进液口朝向与所述出液集流部40的出液口朝向相同，此时，与所述进液集流部30的进液口相连接的外部接管和与所述出液集流部40的出液口的外部接管位于同一侧，本发明的进水与出水方向相反。

可选地，在本发明的又一本实施例中，所述微通道板20通过卡合的方式固定在所述凹槽12上。具体地，所述凹槽12的侧壁上设有卡槽，所述微通道板20上设有与卡槽相配合的卡合部。当然所述卡槽也可以设在微通道板上，对应地，所述卡合部设在凹槽的侧壁上。

本发明还提出一种上述所述微通道散热结构的制造工艺，其包括：

通过开模成型得到所述基板和所述微通道板；

在所述基板的凹槽内放置焊料层；

将所述微通道板以嵌入的方式安装在所述基板的凹槽内，且所述焊料层位于所述微通道板与所述基板之间；

将所述微通道板和所述基板置于隧道炉焊接成型；

在所述基板上设置所述安装部。

现有技术的微通道散热结构大多数都是通过机加工而成，成本较高，而本发明的所述基板和所述微通道板可分别通过开模成型得到，大大降低了制造成本，相对于现有技术，本发明的产品成本能够降低80％以上，而散热效果相对于通过机加工成型的水冷散热器提高了30％以上。然后再通过隧道炉焊接的方式将所述微通道板和所述基板焊接固定，大大提高了生产效率。

可选地，在本实施例中，通过开模成型得到所述进液集流部和所述出液集流部，在所述将所述微通道板和所述基板置于隧道炉焊接成型的步骤之前，还包括：将所述进液集流部的第一连接口与所述微通道板的进液端相连通，将所述出液集流部的第二连接口与所述微通道板的出液端相连通。

可选地，在本实施例中，在所述将所述微通道板和所述基板置于隧道炉焊接成型的步骤之后，还包括：对所述微通道板和所述进液集流部之间、所述微通道板和所述出液集流部之间的连接处进行气密性检测。通过气密性检测可以找出所述微通道板和所述进液集流部之间、所述微通道板和所述出液集流部之间的连接处存在的间隙，并对间隙进行密封。

可选地，在本实施例中，在所述将所述微通道板和所述基板置于隧道炉焊接成型的步骤之后，还包括：对所述微通道板的接触面与所述基板设置有所述凹槽部的表面进行找平处理。如果所述微通道板的接触面与所述基板设置有所述凹槽部的表面存在不平齐的地方，则对不平齐的地方进行填胶或微加工磨平进行处理。

以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种微通道散热结构，其特征在于，包括基板和至少一个微通道板；所述微通道板内设有贯通所述微通道板两端的微通道，所述微通道的一端为进液端，所述微通道的另一端为出液端；

所述基板的表面设置有凹槽部，所述基板上设有由所述凹槽部的两侧向外延伸而成的安装部，所述凹槽部包括至少一个凹槽，所述微通道板固定内嵌在所述凹槽内；

所述微通道板未与所述凹槽相接触的、且与所述凹槽的底面相对向的表面为发热器件接触面，所述安装部用于固定安装所述发热器件。

2.如权利要求1所述的微通道散热结构，其特征在于，所述微通道板通过焊接或者粘接的方式固定在所述凹槽上。

3.如权利要求1所述的微通道散热结构，其特征在于，所述微通道板的发热器件接触面与所述基板设置有凹槽部的表面齐平。

4.如权利要求2所述的微通道散热结构，其特征在于，所述微通道板通过焊接的方式固定在所述凹槽上，所述基板在与所述凹槽槽壁相对应的位置开有中空孔道。

5.如权利要求1所述的微通道散热结构，其特征在于，所述基板在相对向的两个表面均设置有凹槽部。

6.如权利要求1所述的微通道散热结构，其特征在于，所述凹槽为贯通所述基板的两个相对向端面的通槽。

7.如权利要求1所述的微通道散热结构，其特征在于，还包括进液集流部和出液集流部，所述进液集流部和出液集流部均设有中空容纳腔，且所述进液集流部上设有与中空容纳腔相连通的进液口和第一连接口，所述出液集流部上设有与中空容纳腔相连通的出液口和第二连接口，所述进液集流部的第一连接口与所述微通道板的进液端相连通，所述出液集流部的第二连接口与所述微通道板的出液端相连通。

8.如权利要求7所述的微通道散热结构，其特征在于，所述进液集流部和出液集流部位于所述微通道板的同一端，所述微通道板的数量为多个，还包括设在所述微通道板的与所述进液集流部或出液集流部相远离的一端的中继集流部，所述中继集流部设有中空容纳腔，所述多个微通道板中的部分微通道板为进液微通道板，所述多个微通道板中的除了进液微通道板的其余微通道板为出液微通道板，所述进液集流部的第一连接口与所述进液微通道板的进液端相连通，所述出液集流部的第二连接口与所述出液微通道板的出液端相连通，所述进液微通道板的出液端通过所述中继集流部的中空容纳腔与所述出液微通道板的进液端相连通；

或，所述进液集流部和出液集流部分别位于所述微通道板的两端。

9.一种权利要求1至8任一所述的微通道散热结构的制造工艺，其特征在于，包括以下步骤：

通过开模成型得到所述基板和所述微通道板；

在所述基板的凹槽内放置焊料层；

将所述微通道板以嵌入的方式安装在所述基板的凹槽内，且所述焊料层位于所述微通道板与所述基板之间；

将所述微通道板和所述基板置于隧道炉焊接成型；

在所述基板位于所述凹槽的两侧设置所述安装部。

10.如权利要求9所述的制造工艺，其特征在于，所述微通道散热结构还包括进液集流部和出液集流部，所述进液集流部和出液集流部均设有中空容纳腔，且所述进液集流部上设有与中空容纳腔相连通的进液口和第一连接口，所述出液集流部上设有与中空容纳腔相连通的出液口和第二连接口；

所述制造工艺还包括：通过开模成型得到所述进液集流部和所述出液集流部，

在所述将所述微通道板和所述基板置于隧道炉焊接成型的步骤之前，还包括：将所述进液集流部的第一连接口与所述微通道板的进液端相连通，将所述出液集流部的第二连接口与所述微通道板的出液端相连通。

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