CN209497788U - 一种多圆弧微通道散热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型实用新型了一种多圆弧微通道散热装置，包括散热板、水泵以及连接它们的流体注入管和流体回流管，散热板上层的电路基板和下层的微通道基板组成，微通道基板上设有多圆弧微通道散热结构；多圆弧微通道散热结构包括5个相同的闭合的四瓣波浪圆弧型的流体槽，其中1个流体槽位于中部，其余4个流体槽对称排列在中部流体槽的周边，中部流体槽的四瓣圆弧顶端分别与周边4个流体槽中的其中一瓣圆弧顶端连通；流体进口、出口分别设置在相距最远的两瓣圆弧顶端；流体进口与流体注入管连接，流体出口与流体回流管连接。多圆弧微通道结构的曲线通道有利于改善流体与壁面的热交换过程，并且均匀的布在微通道基板层，能够均匀且充分的进行散热。

Description

一种多圆弧微通道散热装置

技术领域

本实用新型涉及散热技术，具体是一种多圆弧微通道散热装置, 主要应用于微电子封装。

背景技术

随着智能手机、平板电脑、移动存储设备及车用电子设备等电子产品对更多功能、更小体积和更高集成度需求的日益增加。片上系统（SOC）即在单个芯片上集成一个完整的系统,包括中央处理器、存储器、以及外围电路等,以及封装系统（SIP）工即将具有一定功能的芯片密封在与其相适应的一个外壳壳体中,这两种技术也随之不断进步,微电子芯片实现的功能和功能密度都呈指数增加。功能增加的同时,其功耗和发热也随之增加,研究表明,超过55%的电子设备失效都是由温度过高引起的,因此对于芯片或集成系统的封装提出了很高的要求。封装基板性能的好坏很大程度上决定了产品的可靠性和使用寿命，因此散热问题已成为制约电子产品进一步小型化和集成化的瓶颈之一。为解决小体积和高集成度条件下的电子产品散热问题，需要采用更加有效的新型散热技术，而作为新型散热技术之一的微流道散热技术由于具有低热阻、高效率和可与芯片集成加工等优点。

为了解决电子元器件因发热而可靠性失效问题，国内外研究者已经对此采取了一定的研究进展。而散热技术有很多种，不同的发热热源也有针对不通的散热技术，有自然风冷，可用于低热流密度下的热源散热；强迫风冷散热技术，相对自然冷却，强化了空气中的对流传热过程，使得加快了散热性能，但相对噪声比较大，散热效果也不高；水冷散热方法换热能力强，噪声小，可用于热流密度较高的热源散热；也有热电制冷散热技术，通过两端电压差形成电流后，热量也将随之传递形成热量差，进而达到散热效果，这种散热技术要求可靠性比较高，也需要一定的耗能。相比而来针对高热流密度发热元器件，可通过新型的微通道散热技术，达到所需要的散热效果，而作为新型散热技术之一的微流道散热技术由于具有低热阻、高效率和可与芯片集成加工等优点。

新型微通道散热装置也有很多种，最传统的直排型微通道，结构简单，加工方便，与其他散热方式对比有着较好的散热效果。随着研究学者不断的研究探讨，研究表明圆弧型微通道能够打破流体的层流模式，冷却液流动时候会出现湍流现象，从而增加了流体对壁面的散热能力。

因此本实用新型设计了一种新型的多圆弧微通道结构，作为新型的微流道散热结构，为了确认多圆弧微通道散热结构优异的散热效果，通过有限元仿真软件测试微通道结构的散热效果，并且与传统的直排型微通道结构进行散热对比。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，而提供一种多圆弧微通道散热装置，该装置主要以多圆弧微通道结构作为新型散热技术，多圆弧微通道结构具有多圆弧及曲折通道结构特征，多流道的布局有利于散热均匀，圆弧曲折通道的流动方式，可改善流体流动方式，促进流体的湍流模式从而提高流体的换热过程，进而满足高热流密度的电子元器件的散热需求,散热效果好。

实现本实用新型目的的技术方案是:

一种多圆弧微通道散热装置，包括散热板、水泵以及连接它们的流体注入管和流体回流管，所述的散热板上层的电路基板和下层的微通道基板组成，与现有技术不同的是，

所述的微通道基板上设有多圆弧微通道散热结构；所述的多圆弧微通道散热结构包括5个相同的闭合的四瓣波浪圆弧型的流体槽，其中1个流体槽位于中部，其余4个流体槽对称排列在中部流体槽的周边，中部流体槽的四瓣圆弧顶端分别与周边4个流体槽中的其中一瓣圆弧顶端连通；流体进口、出口分别设置在相距最远的两瓣圆弧顶端；流体进口与流体注入管连接，流体出口与流体回流管连接。

所述的流体进口和流体出口，与微通道基板的下表面连通，流体进口与流体注入管连接，流体出口与流体回流管连接。

所述流体槽的深度为0.8mm。

所述的电路基板设有印刷电路板，根据电路需求进行相应的布线，发热源设在电路基板上表面。

所述的电路基板，为Fr4或陶瓷材质的基板。

所述的微通道基板的材质为陶瓷或黄铜。

所述的水泵，为蠕动泵。

所述流体为水。

本实用新型提供的一种多圆弧微通道散热装置，主要用于高功率热流密度下的电子元器件散热作用，多圆弧微通道散热结构散热效率高、噪声低，微通道结构也易于加工，并且节省封装空间，有利于高集成的特点；多圆弧微通道结构的曲线通道有利于改善流体与壁面的热交换过程，并且圆弧几何微通道均匀的布满在微通道基板层，能够均匀且充分的进行散热，有效的解决温度不均匀的弊端。

附图说明

图1为加热源设在散热板上的结构示意图；

图2为多圆弧微通道散热结构的结构示意图；

图3为传统排微通道结构散热三维示意图；

图4为为多圆弧微通道温度仿真云图；

图5为传统直排微通道温度仿真云图；

图中，1.电路基板 2.发热源 3.流体进口 4.多圆弧微通道散热结构 5.流体出口6.微通道基板 7.流体槽 8.散热板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步阐述，但不是对本实用新型的限定。

实施例：

如图1所示，一种多圆弧微通道散热装置，包括散热板、水泵以及连接它们的流体注入管和流体回流管，所述的散热板上层的电路基板1和下层的微通道基板6组成，与现有技术不同的是，

所述的微通道基板6上设有多圆弧微通道散热结构4；如图2所示，所述的多圆弧微通道散热结4构包括图2中虚线圆圈所示的5个相同的闭合的四瓣波浪圆弧型的流体槽7，其中1个流体槽位于中部，其余4个流体槽对称排列在中部流体槽的周边，中部流体槽的四瓣圆弧顶端分别与周边4个流体槽中的其中一瓣圆弧顶端连通；流体进口3、出口5分别设置在相距最远的两瓣圆弧顶端；流体进口3与流体注入管连接，流体出口5与流体回流管连接，流体在水泵的作用下，经过流体注入管从流体进口3流入流体槽中，最后从流体出口5流出，流体通过曲折的弯路能够改善流体流动方式，打破原有的层流方式，而湍流情况下流体对微通道壁面更有利于对流传热过程。

所述的流体进口3和流体出口5，与微通道基板6的下表面连通，流体进口3与流体注入管连接，流体出口5与流体回流管连接。

所述流体槽的深度为0.8mm。

所述的电路基板1设有印刷电路板，根据电路需求进行相应的布线发热源设在电路基板上表面。

所述的电路基板1，为Fr4或陶瓷材质的基板，本实施例采用陶瓷材料作为基板，陶瓷基板导热系数高，且具有优良的电绝缘效果等优点，电路基板尺寸为40mm×60mm×2mm。

所述的微通道基板6的材质为陶瓷或黄铜，可采用激光加工工艺或者数控加工，在一定尺寸的基板上做出所需要的流体槽。

所述的水泵，为蠕动泵。

所述流体为水。

如图3所示，为传统的直排型微通道散热结构，微通道层设有3根直排微流道。

分别采用如图2和图3所示的微通道结构进行试验，通过Fluent流体分析软件得到图4、图5所示的温度分布云图，由温度云图可知，图4中，多圆弧微通道结构最高温度为75.11℃；图5中传统直排型微通道结构最高温度为88.57℃，由此可知本实用新型中的波浪壁面蛛网式微通道散热装置在解决散热问题上具有一定的优越性。

Claims (7)

1.一种多圆弧微通道散热装置，包括散热板、水泵以及连接它们的流体注入管和流体回流管，所述的散热板上层的电路基板和下层的微通道基板组成，其特征在于，

所述的微通道基板上设有多圆弧微通道散热结构；所述的多圆弧微通道散热结构包括5个相同的闭合的四瓣波浪圆弧型的流体槽，其中1个流体槽位于中部，其余4个流体槽对称排列在中部流体槽的周边，中部流体槽的四瓣圆弧顶端分别与周边4个流体槽中的其中一瓣圆弧顶端连通；流体进口、出口分别设置在相距最远的两瓣圆弧顶端；流体进口与流体注入管连接，流体出口与流体回流管连接。

2.根据权利要求1所述的一种多圆弧微通道散热装置，其特征在于，所述的流体进口和流体出口，与微通道基板的下表面连通，流体进口与流体注入管连接，流体出口与流体回流管连接。

3.根据权利要求1所述的一种多圆弧微通道散热装置，其特征在于，所述流体槽的深度为0.8mm。

4.根据权利要求1所述的一种多圆弧微通道散热装置，其特征在于，所述的电路基板，为Fr4或陶瓷材质的基板。

5.根据权利要求1所述的一种多圆弧微通道散热装置，其特征在于，所述的微通道基板的材质为陶瓷或黄铜。

6.根据权利要求1所述的一种多圆弧微通道散热装置，其特征在于，所述的水泵，为蠕动泵。

7.根据权利要求1所述的一种多圆弧微通道散热装置，其特征在于，所述流体为水。