CN204497212U - 带仿生植物叶脉分形微槽道的冲击式水冷芯片散热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的是一种带仿生植物叶脉分形微槽道的冲击式水冷芯片散热器。包括由圆形底板、筒状侧壁和环形顶板组成的壳体，在底板上加工有由圆形中空部分、一级至四级沟槽组成的，仿生植物叶脉分形的微槽道圆形中空部分位于底板的中心处，圆形中空的外缘呈现辐射对称分布一级沟槽，每个一级沟槽分成两个二级沟槽，每个二级沟槽分成两个三级沟槽，每个三级沟槽分成两个四级沟槽，环形顶板的中间连接入水口，在入水口的周围均匀分布至少两个出水口，出水口与环形顶板连通。本实用新型采用仿生植物叶脉分形微槽道的表面，使流体具有更好的流动性能，有利于改善微通道热沉的均温性和局部高温情况。结构简单，原理新颖，散热效果显著。

Description

带仿生植物叶脉分形微槽道的冲击式水冷芯片散热器

技术领域

本实用新型涉及的是一种芯片散热器，尤其涉及一种基于仿生原理的冲击型水冷散热器。

背景技术

根据摩尔定律，每隔18个月，集成电路上的晶体管数量就会翻一倍。在相同面积的微小芯片上，集成的电路越多，需要的功耗越高，同时释放的热量就越大。对于高热流密度的芯片，若不采取有效的冷却措施，会严重影响到芯片工作的稳定性和使用寿命。

仿生学是基于模仿生物系统来构造相应的技术系统，或是使人类发明的技术系统具有生物系统类似特征的科学。仿生学就是模仿生物的科学。仿生学与工程技术的结合，形成了仿生工程学学科。仿生学的意义在于将35亿年的生命演化与协同进化过程应用与工程实践，以解决复杂的工程实践问题。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种结构简单，散热效果优良的带仿生植物叶脉分形微槽道的冲击式水冷芯片散热器。

本实用新型的目的是这样实现的：

包括由圆形底板、筒状侧壁和环形顶板组成的壳体，在底板上加工有仿生植物叶脉分形的微槽道，所述仿生植物叶脉分形的微槽道由圆形中空部分、一级沟槽、二级沟槽、三级沟槽和四级沟槽组成，圆形中空部分位于底板的中心处，圆形中空的外缘呈现辐射对称分布一级沟槽，每个一级沟槽分成两个二级沟槽，每个二级沟槽分成两个三级沟槽，每个三级沟槽分成两个四级沟槽，环形顶板的中间连接入水口，在入水口的周围均匀分布至少两个出水口，出水口与环形顶板连通。

本实用新型还可以包括：

入水口和每个出水口与环形顶板之间有一段弧形过渡段。

两个一级沟槽之间的夹角为45°。

两个二级沟槽之间的夹角为30°。

两个三级沟槽之间的夹角为45°。

两个四级沟槽之间的夹角为60°。

为了解决芯片散热问题，本实用新型基于仿生植物叶脉分形的原理，提供了一种基于仿生原理，结构简单，散热效果优良的冲击型水冷芯片散热器。

由圆形底板、筒状侧壁和环形顶板组成的壳体以及在在底板上加工出的仿生植物叶脉分形的微槽道构成流体运动的腔体，微槽道以底板的圆心轴呈现辐射对称分布，在中心处，由于微槽道的汇集，形成一个中空的部分，从入水口处的水流直接冲击于此，仿生叶脉分形结构的分形角度为四级。散热器工作时，流体从入水口进入散热器腔体内，直接冲击腔体底板，流体进入到仿生植物叶脉的分形网络的底板，底板与芯片直接接触，流体沿着出水口流出。与传统的流动式水冷的芯片散热器相比，本实用新型所设计的仿生植物叶脉分形网络的底板，并且水流进入散热器的方式是冲击底板的形式，当水流经所述的微槽道，使流体具有更好的流动性能，改善微槽道热沉的均温性和局部高温的情况，并形成薄的水力与热力边界层，热能经过对流由热源传入流体后，迅速被流体带出散热器，这样有效的提高了散热器的散热性能。

为了不产生紊流入水口和每个出水口与环形顶板之间有一段弧形过渡段。

本实用新型采用仿生植物叶脉分形微槽道的表面，使流体具有更好的流动性能，有利于改善微通道热沉的均温性和局部高温情况。本实用新型具有结构简单，原理新颖，散热效果显著等优点。

附图说明

图1是本实用新型的外部结构示意图。

图2是仿生植物叶脉分形的微槽道在底板上的分布示意图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本实用新型做更详细的描述。

结合图1和图2，本实用新型的第一种实施方式包括由圆形底板1、筒状侧壁2和环形顶板3组成的壳体，在底板上加工有仿生植物叶脉分形的微槽道，所述仿生植物叶脉分形的微槽道由圆形中空部分4、一级沟槽5、二级沟槽6、三级沟槽7和四级沟槽8组成，圆形中空部分位于底板的中心处，圆形中空的外缘呈现辐射对称分布一级沟槽，每个一级沟槽分成两个二级沟槽，每个二级沟槽分成两个三级沟槽，每个三级沟槽分成两个四级沟槽，环形顶板的中间连接入水口9，在入水口的周围均匀分布三个出水口10，出水口与环形顶板连通。两个一级沟槽之间的夹角a为45°；两个二级沟槽之间的夹角b为30°；两个三级沟槽之间的夹角c为45°；两个四级沟槽之间的夹角d为60°。

本实用新型的第二种实施方式是在第一种实施方式的基础上，在入水口和每个出水口与环形

顶板之间有一段高度相等的弧形过渡段11。过渡段的高度可由下列公式给出：

$h=\frac{\mathrm{\π}{r}_{\mathrm{inlex}}^2}{2\mathrm{\π}{r}_x}.$

本实用新型的具体工作过程如下：芯片在工作过程中持续产生的热能传导至散热器的底部，流体介质——水从散热器顶部中间开口的入水口进入到散热器腔体，直接冲击散热器底部的底板，并且水流进入到仿生植物叶脉的微槽道中，由于水与散热器底部芯片产生的热能存在温差，通过对流传热，流体将热能从出水口带走。整个工作过程中，芯片产生的热能被水流以及仿生的微槽道强化传热带走，具有非常显著的散热效果。

Claims (3)

1.一种带仿生植物叶脉分形微槽道的冲击式水冷芯片散热器，包括由圆形底板、筒状侧壁和环形顶板组成的壳体，其特征是：在底板上加工有仿生植物叶脉分形的微槽道，所述仿生植物叶脉分形的微槽道由圆形中空部分、一级沟槽、二级沟槽、三级沟槽和四级沟槽组成，圆形中空部分位于底板的中心处，圆形中空的外缘呈现辐射对称分布一级沟槽，每个一级沟槽分成两个二级沟槽，每个二级沟槽分成两个三级沟槽，每个三级沟槽分成两个四级沟槽，环形顶板的中间连接入水口，在入水口的周围均匀分布至少两个出水口，出水口与环形顶板连通。

2.根据权利要求1所述的带仿生植物叶脉分形微槽道的冲击式水冷芯片散热器，其特征是：入水口和每个出水口与环形顶板之间有一段弧形过渡段。

3.根据权利要求1或2所述的带仿生植物叶脉分形微槽道的冲击式水冷芯片散热器，其特征是：两个一级沟槽之间的夹角为45°；两个二级沟槽之间的夹角为30°；两个三级沟槽之间的夹角为45°；两个四级沟槽之间的夹角为60°。