CN210224020U - 一种集成微流道的末级功放散热结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种集成微流道的末级功放散热结构，属于有源相控阵热控技术领域，它包括TR腔体和多颗功放芯片，以及设于TR腔体内的微流道，TR腔体上有微流道的入口与出口；所述微流道包括设于每颗功放芯片正下方的两个并联蛇形流道，并联的两个蛇形流道与相邻功放芯片下方的并联蛇形流道通过一段直流道串联。本实用新型中蛇形流道的设计大大提升了流体换热面积以及流体阻力，形成强烈的湍流和涡街扰流，湍流和涡街扰流大幅提升了流体与壁面的换热系数，利于将芯片的热量快速导出；蛇形微流道组内部并联集成，外部串联集成，空间利用率高，能实现较小空间末级功放芯片热量导出，解决了高热流密度散热困难，其体积小、重量轻、散热能力强。
Description
技术领域
本实用新型涉及有源相控阵热控技术领域，尤其涉及一种集成微流道的末级功放散热结构。
背景技术
随着技术的不断更新和发展，雷达系统正向着大功率、高集成、微型化方向发展，大规模有源相控阵高度集成造成天线内部的热流密度不断增加，整个TR组件中大部分热量主要由TR组件的末级功放芯片产生，如果产生的热量不能及时的排出，轻则导致TR收发组件的性能下降、可靠性降低、寿命减短，重则导致组件甚至整个系统烧毁。因此TR组件热控系统的合理设计显得尤为重要，目前有源相控阵系统除了高热流、大功率之外，系统的体积、重量也受到严格的限制。基于体积和重量的限制，目前的TR组件热控主要依靠金属结构件的传导散热。
实用新型内容
本实用新型旨在提供一种集成微流道的末级功放散热结构，通过设置微流道，可用流体的对流换热方式实现大功率芯片热量的快速导出。
为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
一种集成微流道的末级功放散热结构，包括TR腔体、多颗功放芯片，以及设于TR腔体内的微流道，所述微流道包括设于每颗功放芯片下方的蛇形流道，蛇形流道间相互连通，TR腔体上有微流道的入口与出口。
进一步的，每颗功放芯片下方均设有两个蛇形流道。
进一步优选地，每颗功放芯片下方的两个蛇形流道镜像对称且并联连接，并联的两个蛇形流道与相邻功放芯片下方的并联蛇形流道通过一段直流道串联。
优选地，功放芯片位于两个蛇形流道的正上方。
进一步的，两个蛇形流道的布设面积大于单颗功放芯片的面积。
优选地，蛇形流道4次流道转向。
进一步的，在TR腔体上加工与所述微流道走形一致的凹槽，再用一块板盖住凹槽从而构成微流道。
其中，所述板与TR腔体焊接。
优选地，蛇形流道的宽度为0.4mm，深度1mm。
其中，TR腔体上微流道的入口与出口处设有密封圈。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
1，本实用新型中蛇形流道的设计大大提升了流体换热面积以及流体阻力，形成强烈的湍流和涡街扰流，湍流和涡街扰流大幅提升了流体与壁面的换热系数，利于将芯片的热量快速导出；
2，本实用新型中蛇形微流道组内部并联集成，外部串联集成，空间利用率高，能实现较小空间末级功放芯片热量导出，解决了高热流密度散热困难，其提供了一种体积小、重量轻、散热能力强的散热结构。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是蛇形流道的示意图；
图3是TR腔体侧面微流道入口的示意图；
图中：1-功放芯片、2-TR腔体、3-蛇形流道、4-密封槽、5-微流道入口、6-微流道出口、7-直流道、21-螺钉孔。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本实用新型进行进一步详细说明。
如图1、2所示，本实用新型公开的集成微流道的末级功放散热结构，包括TR腔体2、多颗功放芯片1，以及设于TR腔体2内的微流道，微流道包括设于每颗功放芯片1下方的蛇形流道3，蛇形流道3间相互连通，TR腔体2上有微流道入口5与微流道出口6，微流道入口5与微流道出口6在一条直线上。蛇形流道的设计一方面增大了流体与流道壁面的换热面积，增加了换热效率，另一方面蛇形流道的设计增加了流体的流阻系数，相应的增加了换热系数。
蛇形流道3的转向次数根据需要合理设置；本实施方式中，蛇形流道34次流道转向。单个芯片下方可实现4次流道转向，实现了在芯片级尺寸下大面积液冷换热。
为增强散热效果，每颗功放芯片1正下方均设有两个蛇形流道3；两个蛇形流道3的布设面积大于单颗功放芯片1的面积，保证芯片温度的均温性。每颗功放芯片1下方的两个蛇形流道3镜像对称，这两个蛇形流道3采用进出口并联连接，功放芯片1下方的蛇形流道组内部分为上下两条支路，与外部蛇形流道组采用并联连接，这样的流道布局增加了空间利用率，实现了在较小的空间内增加蛇形流道3数量，从而增强散热效果。功放芯片1下方并联的两个蛇形流道3与相邻功放芯片1下方的并联蛇形流道3通过一段直流道7串联。直流道7比蛇形流道3宽，可减少各蛇形流道间的阻力。
如图1所示，本实施方式中功放芯片1有10颗，10个并联蛇形流道组串联形成微流道。微流道成型于金属腔体内，微流道的加工通过焊接工艺实现，采用机械加工加搅拌摩擦焊的工艺路线实现流道的成型。具体的，在TR腔体2上加工与微流道走形一致的凹槽，再用一块铝板盖住凹槽从而构成微流道。铝板与TR腔体2焊接。功放芯片1安装在铝板背面，铝板厚度为0.8mm，这样使末级功放芯片与流道换热表面垂直距离可达0.8mm，最大限度减少金属传导热阻。凹槽的宽度为0.4mm，深度1mm，可保证液体的热沉，达到芯片热量的快速导出。
TR腔体2上微流道的入口与出口处设有密封槽4，密封槽4中嵌装有密封圈；TR腔体2腔壁上还设有螺钉孔21，通过密封圈和螺钉孔21便于将微流道与TR组件外的液冷系统闭合相连。
本实用新型可将末级大功率功放芯片产生的热量快速导出，可实现芯片尺寸级液冷散热，能有效解决高密度相控阵天线的TR组件散热问题。
当然，本实用新型还可有其它多种实施方式，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种集成微流道的末级功放散热结构，包括TR腔体和多颗功放芯片，其特征在于：还包括设于TR腔体内的微流道，所述微流道包括设于每颗功放芯片下方的蛇形流道，蛇形流道间相互连通，TR腔体上有微流道的入口与出口。
2.根据权利要求1所述的末级功放散热结构，其特征在于：每颗功放芯片下方均设有两个蛇形流道。
3.根据权利要求2所述的末级功放散热结构，其特征在于：每颗功放芯片下方的两个蛇形流道镜像对称且并联连接，并联的两个蛇形流道与相邻功放芯片下方的并联蛇形流道通过一段直流道串联。
4.根据权利要求2或3所述的末级功放散热结构，其特征在于：功放芯片位于两个蛇形流道的正上方。
5.根据权利要求4所述的末级功放散热结构，其特征在于：两个蛇形流道的布设面积大于单颗功放芯片的面积。
6.根据权利要求1、2、3或5所述的末级功放散热结构，其特征在于：蛇形流道4次流道转向。
7.根据权利要求1、2、3或5所述的末级功放散热结构，其特征在于：在TR腔体上加工与所述微流道走形一致的凹槽，再用一块板盖住凹槽从而构成微流道。
8.根据权利要求7所述的末级功放散热结构，其特征在于：所述板与TR腔体焊接。
9.根据权利要求1、2、3、5或8所述的末级功放散热结构，其特征在于：蛇形流道的宽度为0.4mm，深度1mm。
10.根据权利要求1、2、3或5所述的末级功放散热结构，其特征在于：TR腔体上微流道的入口与出口处设有密封圈。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114325590A (zh) * | 2021-12-27 | 2022-04-12 | 北京微焓科技有限公司 | 一种相控阵雷达冷板及相控阵雷达 |
| CN115274586A (zh) * | 2022-07-28 | 2022-11-01 | 四川九洲电器集团有限责任公司 | 一种适用于高功率裸芯片散热的微流体散热器 |
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2019
- 2019-09-24 CN CN201921595841.6U patent/CN210224020U/zh active Active
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