CN203242614U - 一种用于电子元器件的微流体通道散热装置及电子装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开一种用于电子元器件的微流体通道散热装置及电子装置。微流体通道散热装置包括：壳体，其一侧上有空腔；盖板，盖板上有均与空腔相通的进液口与出液口，空腔的底壁上设置微流体通道，微流体通道包括多条互相平行的纵向微流体通道和多条相互平行的横向微流体通道，纵向微流体通道和横向微流体通道交错形成了供冷却流体流动的通道阵列。电子元器件焊接或键合于本实用新型的微流体通道散热装置表面，与微泵、微流体通道散热装置及翅片换热器利用导管连接成为密闭的强制循环通路，通过流过微型通道内部的冷却工质以强迫对流的方式，实现高功率密度电子器件表面热量的散逸。本实用新型还公开一种安装有所述微流体通道散热装置的电子装置。

Description

一种用于电子元器件的微流体通道散热装置及电子装置
技术领域
本实用新型涉及一种用于电子元器件的散热装置及安装有所述散热装置的电子装置，尤其涉及一种用于高热流密度的IC芯片的微流体通道散热装置及安装有所述微流体通道散热装置的电子装置，属于电子用散热装置制造领域。
背景技术
电子产品朝着便携式/小型化方向发展要求电子器件在单位体积处理信息量提高（高密度化）；单位时间处理速度的提高（高速化）。这些要求，促使电子元器件产生的功率密度和热流密度也在逐步提高，导致热控制技术成为了电子元器件设计的瓶颈之一。
微流体通道散热技术作为一种比表面积（表面积与体积比）大，散热能力优异的新型冷却技术，可为高热流密度电子元器件的设计与使用提供一种有效的散热方式。从理论上来说，为了提高微流体通道散热模块单位体积的散热效率，纵向微流体通道的宽度及翅片厚度要尽量小，但在实际加工过程中，考虑到要避免通道堵塞并兼顾因翅片加工难度的增加而带来的成本问题，无法制造出理论上最优的微流体通道散热模块。
发明内容
根据现有技术存在的问题，本实用新型提供一种用于电子元器件的散热装置及安装有所述微流体通道散热装置的电子装置，通过合理的方式解决高功率密度的电子设备和电子元器件工作时产生热量的散逸问题。
为了解决上述技术问题，本实用新型实现的技术方案如下：
一种用于电子元器件的微流体通道散热装置，包括：壳体，其一侧上开设有空腔；以及盖板，其安装于所述壳体上而能盖合所述空腔，所述盖板开设有均与所述空腔相通的进液口与出液口，所述空腔、所述进液口、所述出液口构成冷却流体的水路；其中：所述空腔的底壁上设置有供所述冷却流体流动的微流体通道，所述微流体通道包括多条互相平行的纵向微流体通道和多条相互平行的横向微流体通道，所述纵向微流体通道和所述横向微流体通道交错形成了供所述冷却流体流动的通道阵列。
作为上述方案的进一步改进，所述进液口、所述出液口的连线方向与所述纵向微流体通道的延伸方向平行。
优选地，所述横向微流体通道垂直于所述纵向微流体通道。
作为上述方案的进一步改进，所述盖板焊接固定于所述壳体。
作为上述方案的进一步改进，所述盖板与所述壳体通过共晶键合或中间层键合固定。
作为上述方案的进一步改进，所述的纵向微流体通道水力直径为0.1至0.3毫米。
作为上述方案的进一步改进，所述的纵向微流体通道的水力直径为横向微流体通道的水力直径的0.5至1倍。
本实用新型还涉及一种电子装置，其包括至少一个电子元器件以及固定在所述至少一个电子元器件上的微流体通道散热装置，其中，所述微流体通道散热装置包括：壳体，其一侧上开设有空腔；以及盖板，其安装于所述壳体上而能盖合所述空腔，所述盖板开设有均与所述空腔相通的进液口与出液口，所述空腔、所述进液口、所述出液口构成冷却流体的水路；所述空腔的底壁上设置有供所述冷却流体流动的微流体通道，所述微流体通道包括多条互相平行的纵向微流体通道和多条相互平行的横向微流体通道，所述纵向微流体通道和所述横向微流体通道交错形成了供所述冷却流体流动的通道阵列。
作为上述方案的进一步改进，所述进液口、所述出液口的连线方向与所述纵向微流体通道的延伸方向平行。
优选地，所述横向微流体通道垂直于所述纵向微流体通道。
作为上述方案的进一步改进，所述盖板焊接固定于所述壳体。
作为上述方案的进一步改进，所述盖板与所述壳体通过共晶键合或中间层键合固定。
作为上述方案的进一步改进，所述的纵向微流体通道水力直径为0.1至0.3毫米。
作为上述方案的进一步改进，所述的纵向微流体通道的水力直径为横向微流体通道的水力直径的0.5至1倍。
作为上述方案的进一步改进，所述至少一个电子元器件通过焊接或键合将所述微流体通道散热装置集成在一起。
作为上述方案的进一步改进，所述电子装置还包括翅片换热器，所述微流体通道散热装置与所述翅片换热器通过导管连接成为密闭的回路，作为所述至少一个电子元器件的散热装置。
本实用新型相较于现有技术具有下列突出的优点和效果：
本实用新型的用于电子元器件冷却的微流体通道散热装置及安装有该微流体通道散热装置的电子装置，克服现有设计的电子元器件发热量大的技术难题，在铜基片上电铸出或在硅片上刻蚀出多条平行的纵向微通道及多条平行的且垂直于纵向微通道的横向微通道，纵向微通道及和横向微通道形成了纵横交错的使冷却剂流动的通道阵列，并用钻钻出出入口的薄铜板或硅片通过焊接或键合工艺封装成为微流体通道模块。使用时，需将微流体通道散热装置通过导热胶粘接在或直接焊接在待冷却的电子元器件表面，并与微泵、微流体通道散热装置及翅片换热器利用导管连接成为密闭的强制循环通路，通过流过微型通道内部的冷却工质以强迫对流的方式，实现了对高功率密度电子器件表面热量的散逸。本微流体通道散热装置可应用于电子器件制造、大功率仪器制造等领域中的温度控制和散热。
附图说明
图1为本实用新型微流体通道散热装置封装前结构示意图。
图2为本实用新型一种微流体通道散热装置封装后结构示意图。
图3为本实用新型微流体通道散热装置的俯视图。
图4为本实用新型微流体通道散热装置一种实施方式的应用示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做更进一步的解释。
如图1-3所示，一种微流体通道散热装置，包括：壳体2，其一侧上开设有空腔3；以及盖板1，其安装于壳体2上而能盖合空腔3，盖板1开设有均与空腔3相通的进液口4与出液口5，空腔3、进液口4、出液口5构成冷却流体的水路。其中空腔3的底壁上设置有供冷却流体流动的微流体通道6，微流体通道6包括多条互相平行的纵向微流体通道61和多条相互平行的横向微流体通道62，纵向微流体通道61和横向微流体通道62交错形成了供所述冷却流体流动的通道阵列。
在微流体通道散热装置的微流体通道6的通道阵列中，横向微流体通道62垂直于纵向微流体通道61；纵向微流体通道61水力直径为0.1至0.3毫米；纵向微流体通道61的水力直径为横向微流体通道62的水力直径的0.5至1倍。
为实现稳固连接，上部的盖板1与下部的微流体通道壳体2固定相连。作为本实用新型的优选方式之一，铜、铝等金属材料制造的上部盖板1和下部微流体通道壳体2可通过焊接进行固定；硅材料制造的上部盖板1和下部微流体通道壳体2可通过共晶键合或中间层键合固定。
盖板1上的进液口4和出液口5下方均设有将冷却液分布于各微流体通道或集中于一处的空腔3，进液口4、出液口5的连线方向与微流体通道6的延伸方向平行，以利于冷却剂的分配与收集，进液口4与微泵相连，出液口5与外部换热器相连以降低温升后冷却剂的温度，以实现循环散热。
微流体通道壳体2内的平行的横向微流体通道62可有效地将纵向微流体通道61内的热边界层中断，并且流动的冷却剂在横向微流体通道62处进行换热，当冷却剂流入第二段纵向微流体通道61内后热边界层重新在第二段纵向微流体通道61内开始重新发展。以此类推至第三段、第四段……等纵向通道，充分发挥散热模块的导热能力，使其冷却性能大大提高。
一种电子装置，其包括至少一个电子元器件7以及固定在至少一个电子元器件7上的微流体通道散热装置，其中，所述微流体通道散热装置为本实用新型的微流体通道散热装置。至少一个电子元器件7通过焊接或键合将所述微流体通道散热装置集成在一起。
使用本实用新型的微流体通道散热装置时需将微流体通道散热装置的壳体通过导热胶粘接在或直接焊接在待冷却的电子元器件7表面，并与微泵、所述微流体通道散热装置及翅片换热器利用导管连接成为密闭的强制循环通路，通过流过微型通道内部的冷却工质以强迫对流的方式，实现了对高功率密度电子器件表面热量的散逸。
本实施例中，下部的微流体通道壳体1及上部的封盖2为铜材料制成，在其它实例中可选用镍、不锈钢、铝及其它金属或合金。
本实例中，冷却剂选用去离子水，在其它实例中可根据环境需要选用低粘度硅油、乙二醇溶液等有机或无机工质、溶液及携带相变微胶囊或纳米颗粒的功能流体。
如图4所示，实施例工作时，在微流体通道散热装置的壳体2下部布置一个发热的电子设备7，发热电子设备7产生的热量经过微流体通道散热装置的壳体2的底部金属面传入微流体通道散热装置的壳体2的内部。冷却剂经由微泵提供压力由进液口4进入冷却腔体3，并被分配于微流体通道6内，冷却剂在微流体通道6内流动的过程中吸收底部金属面传导的发热电子设备7的热量后，由出液口5流入外部的翅片换热器，通过这一过程将发热电子元器件7产生的热量散逸掉，实现微流体通道散热装置的的热量散逸。
以上所述为本实用新型的优选实施方式，在本技术领域的普通技术人员所具备的知识范围内，在不脱离本实用新型的原理的前提下，可以做若干改进和变化，这些改进和变化应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于电子元器件的微流体通道散热装置，包括：
壳体，其一侧上开设有空腔；以及
盖板，其安装于所述壳体上而能盖合所述空腔，所述盖板开设有均与所述空腔相通的进液口与出液口，所述空腔、所述进液口、所述出液口构成冷却流体的水路；
其特征在于：
所述空腔的底壁上设置有供所述冷却流体流动的微流体通道，所述微流体通道包括多条互相平行的纵向微流体通道和多条相互平行的横向微流体通道，所述纵向微流体通道和所述横向微流体通道交错形成了供所述冷却流体流动的通道阵列。
2.根据权利要求1所述的用于电子元器件的微流体通道散热装置，其特征在于：所述进液口、所述出液口的连线方向与所述纵向微流体通道的延伸方向平行。
3.根据权利要求2所述的用于电子元器件的微流体通道散热装置，其特征在于：所述横向微流体通道垂直于所述纵向微流体通道。
4.根据权利要求1所述的用于电子元器件的微流体通道散热装置，其特征在于：所述盖板焊接固定于所述壳体。
5.根据权利要求1所述的用于电子元器件的微流体通道散热装置，其特征在于：所述盖板与所述壳体通过共晶键合或中间层键合固定。
6.根据权利要求1所述的用于电子元器件的微流体通道散热装置，其特征在于：所述的纵向微流体通道水力直径为0.1至0.3毫米。
7.根据权利要求1所述的用于电子元器件的微流体通道散热装置，其特征在于：所述的纵向微流体通道的水力直径为横向微流体通道的水力直径的0.5至1倍。
8.一种电子装置，其包括至少一个电子元器件以及固定在所述至少一个电子元器件上的微流体通道散热装置，其特征在于：所述微流体通道散热装置为权利要求1至7中任意一项所述的用于电子元器件的微流体通道散热装置。
9.根据权利要求8所述的电子装置，其特征在于：所述至少一个电子元器件通过焊接或键合将所述微流体通道散热装置集成在一起。
10.根据权利要求8所述的电子装置，其特征在于：所述电子装置还包括翅片换热器，所述微流体通道散热装置与所述翅片换热器通过导管连接成为密闭的回路，作为所述至少一个电子元器件的散热装置。
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