采用二次回流冷却模式的微通道热沉制造技术

本发明专利技术公开了一种采用二次回流冷却模式的微通道热沉，属于应用功率开关器件冷却的热沉设备领域。微通道热沉包括热沉壳体与置于热沉壳体上端的密封板，热沉壳体包括底板与侧壁围合形成的上端开口的立方体，侧壁包含第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁与第四侧壁，以第一侧壁与第三侧壁所在方向为列，第二侧壁与第四侧壁所在方向为行，底板上布置有呈矩阵排布的微通道单元，微通道单元包含靠近第一侧壁布置的第一微通道单元、靠近第三侧壁布置的第二微通道单元，在第一微通道单元与第二微通道单元之间均匀布置有若干列第三微通道单元，每相邻两列第三微通道单元为结构相同，布置方向相反的正三棱柱。本发明专利技术的微通道热沉能保证工质流体经过内部微通道时，容易形成二次流，提高了散热效率。

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
本专利技术属于应用功率开关器件冷却的热沉设备领域，具体的属于一种采用二次回流冷却模式的微通道热沉。
随着功率开关器件的输出功率以及集成度的增加，功率开关器件的功耗在不断的上升，器件体积在不断减小，因此器件发热热流密度在急剧上升，如果热量不能及时的散发出去，就会引起器件温度过高而被烧坏，因此散热成为需要迫切解决的问题。目前的微冷却器可以分为五类：微热交换器、微热管均热片、超微冷冻机、整合式微冷却器和微通道热沉，微通道热沉因其传热面积大、散热均匀、热扩散距离短等特点，被广泛的应用于各种高密度、高功率电子设备的冷却中。现有的微通道热沉都是将流体通过进口进入分留槽中完成分流，均匀进入微槽道阵列，通过表面对流换热带走肋片上的热量，经由汇流槽汇集后进入出口，实现散热的目的。Sui.Y等人在InternationalJournalofHeatandMassTransfer,2010,53(13-14):2760-2772发表的文章“Fluidflowandheattransferinwavymicrochannels”中设计了带有周期性波纹分布的微通道热沉，但仍然存在热沉温度分布不均匀，不利于芯片的稳定工作。Xia.G.D等人在InternationalJournalofThermalSciences,2011,50:411-419上发表的文章“Effectsofstructuralparametersonfluidflowandheattransferinamicrochannelwithalignedfan-shapedreentrantcavities”中提出了扇型凹槽结构的微通道热沉，虽然扇形凹槽的引入有利于流体工质与热沉的充分接触并提高热沉温度的均匀分布，但是热沉的结构在微加工工艺上不容易实现。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术的目的在于提供了一种采用二次回流冷却模式的微通道热沉。本专利技术的微通道热沉内部设置有呈矩阵排布的微通道单元，工质流体经过微通道单元之间的内部微通道，容易形成二次流，提高散热效率；且工质入口与工质出口的布置，使得工质流体经过微通道单元的流速保持一致，达到了均匀传热的效果。为实现上述目的，本专利技术公开了一种采用二次回流冷却模式的微通道热沉，包括热沉壳体与置于热沉壳体的密封板，所述热沉壳体包括底板与侧壁围合形成的上端开口的立方体，所述侧壁包含第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁与第四侧壁，以第一侧壁与第三侧壁所在方向为列，第二侧壁与第四侧壁所在方向为行，所述底板上布置有呈矩阵排布的微通道单元，所述微通道单元包含靠近第一侧壁布置的第一微通道单元、靠近第三侧壁布置的第二微通道单元，在第一微通道单元与第二微通道单元之间均匀布置有若干列第三微通道单元，每相邻两列第三微通道单元为结构相同，布置方向相反的正三棱柱；在所述第二侧壁上，靠近第一侧壁的一端设有工质入口，在所述第四侧壁上，靠近第三侧壁的一端设置有工质出口，所述工质入口与工质出口呈对角布置；所述第一侧壁与第一微通道单元之间布置有工质入口流道，所述第三侧壁与第二微通道单元之间设有工质出口流道，所述工质入口布置在工质入口流道的前下方，所述工质出口布置在工质出口流道的后上方。进一步地，所述第一微通道单元与第二微通道单元包含若干个结构相同的三棱柱，且三棱柱与正三棱柱的高度相等。再进一步地，所述密封板的上端面与热源接触，下端面与微通道单元相接触，所述密封板与微通道单元均为硅基材质。本专利技术的有益效果：1、本专利技术的热沉内部微通道结构布置简单，通过设置有呈矩阵排布的微通道单元，使得内部微通道可以连续周期性打断流动边界层，增强流体的内部扰动，在工质流体中易产生漩涡，若干个漩涡产生的二次流进一步的增强了内部微通道流体的混合和对流传热，强化传热效率。2、本专利技术的热沉整体布局合理，工质入口与工质出口的设计，使得工质流体经过微通道单元的流速保持一致，使得整个热沉达到了均匀传热的效果。附图说明图1为本专利技术微通道热沉的立体结构示意图；图2为图1的俯视图；图中各标号如下：1—热沉壳体：1.1—底板、1.2—第一侧壁、1.3—第二侧壁、1.4—第三侧壁、1.5—第四侧壁；2—工质入口、3—入口流道、4.1—第一微通道单元、4.2—第二微通道单元、5—第三微通道单元、7—出口流道、8—工质出口、9—密封板。具体实施方式为了更好地解释本专利技术，以下结合具体实施例进一步阐明本专利技术的主要内容，但本专利技术的内容不仅仅局限于以下实施例。本专利技术公开了一种采用二次回流冷却模式的微通道热沉，如图1所示，所述微通道热沉包括热沉壳体1与置于热沉壳体1上端的密封板9，本实施例中优先选用具有优良导热系数的硅基材质的密封板，且密封板9的上端面与热源连接；所述热沉壳体1包括底板1.1与侧壁围合形成的上端开口的立方体，所述侧壁包括底第一侧壁1.2、第二侧壁1.3、第三侧壁1.4与第四侧壁1.5且第一侧壁1.2与第三侧壁1.4保持平行，第二侧壁1.3与第四侧壁1.5保持平行，以第一侧壁1.2与第三侧壁1.4所在方向为列，第二侧壁1.3与第四侧壁1.5所在方向为行，所述底板1.1上布置有呈矩阵排布的微通道单元，所述微通道单元包含靠近第一侧壁1.2布置的第一微通道单元4.1、靠近第三侧壁1.4布置的第二微通道单元4.2，所述第一微通道单元4.1包含一列有若干个结构相同的三棱柱，本实施例优选为直角三棱柱，如图2所示，且直角三棱柱的两个直角面分别与第三侧壁1.4、第四侧壁1.5保持平行，同理，所述第二微通道单元4.2包含一列有若干个与第一微通道单元4.1结构相同的直角三棱柱，且直角三棱柱的两个直角面分别与第一侧壁1.2、第二侧壁1.3保持平行。再次结合图2可知，在第一微通道单元4.1与第二微通道单元4.2之间均匀布置有若干列第三微通道单元5，每相邻两列第三微通道单元为结构相同，布置方向相反的正三棱柱；所述正三棱柱的正三角形边长为0.8～1.2mm，本实施优选为1.0mm，正三棱柱的高度为1.2～1.8mm，本实施例优选为1.5mm，且正三棱柱的高度与三棱柱的高度相等，每相邻两列正三棱柱之间的距离为0.3～0.8mm，本实施例优选为0.5mm，每一列正三棱柱中相邻两个正三棱柱之间的距离也为0.3～0.8mm，本实施例优选为0.5mm，保证每行、每列的相邻两个正三棱柱之间的距离相等；流体工质在微通道单元形成的内部微通道中流动，布置方向相反的正三棱柱会引起流体工质的边界层周期性打断而产生二次流，增强内部流体扰动，提高导热效率。如图1所示，在所述第二侧壁1.3上，靠近第一侧壁1.2的一端设有工质入口2，在所述第四侧壁1.5上，靠近第三侧壁1.4的一端设置有工质出口8，所述工质入口2与工质出口8呈对角布置，且本实施例优选工质入口2与工质出口8为圆形通孔，且圆形通孔的直径为0.7～0.9mm，本实施例优选为0.8mm；所述第一侧壁1.2与第一微通道单元4.1之间布置有工质入口流道3，所述第三侧壁1.4与第二微通道单元4.2之间设有工质出口流道7，本实施例优选工质入口流道3与工质出口流道7的宽度为0.9～1.1mm，本实施例优选为1.0mm，所述工质入口2布置在工质入口流道3的前下方，所述工质出口8布置在工质出口流道7的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用二次回流冷却模式的微通道热沉，包括热沉壳体(1)与置于热沉壳体(1)上端的密封板(9)，其特征在于：所述热沉壳体(1)包括底板(1.1)与侧壁围合形成的上端开口的立方体，所述侧壁包含第一侧壁(1.2)、第二侧壁(1.3)、第三侧壁(1.4)与第四侧壁(1.5)，以第一侧壁(1.2)与第三侧壁(1.4)所在方向为列，第二侧壁(1.3)与第四侧壁(1.5)所在方向为行，所述底板(1.1)上布置有呈矩阵排布的微通道单元，所述微通道单元包含靠近第一侧壁(1.2)布置的第一微通道单元(4.1)、靠近第三侧壁(1.4)布置的第二微通道单元(4.2)，在第一微通道单元(4.1)与第二微通道单元(4.2)之间均匀布置有若干列第三微通道单元(5)，每相邻两列第三微通道单元为结构相同，布置方向相反的正三棱柱；在所述第二侧壁(1.3)上，靠近第一侧壁(1.2)的一端设有工质入口(2)，在所述第四侧壁(1.5)上，靠近第三侧壁(1.4)的一端设置有工质出口(8)，所述工质入口(2)与工质出口(8)呈对角布置；所述第一侧壁(1.2)与第一微通道单元(4.1)之间布置有工质入口流道(3)，所述第三侧壁(1.4)与第二微通道单元(4.2)之间设有工质出口流道(7)，所述工质入口(2)布置在工质入口流道(3)的前下方，所述工质出口(8)布置在工质出口流道(7)的后上方。...

【技术特征摘要】
1.一种采用二次回流冷却模式的微通道热沉，包括热沉壳体(1)与置于热沉壳体(1)上端的密封板(9)，其特征在于：所述热沉壳体(1)包括底板(1.1)与侧壁围合形成的上端开口的立方体，所述侧壁包含第一侧壁(1.2)、第二侧壁(1.3)、第三侧壁(1.4)与第四侧壁(1.5)，以第一侧壁(1.2)与第三侧壁(1.4)所在方向为列，第二侧壁(1.3)与第四侧壁(1.5)所在方向为行，所述底板(1.1)上布置有呈矩阵排布的微通道单元，所述微通道单元包含靠近第一侧壁(1.2)布置的第一微通道单元(4.1)、靠近第三侧壁(1.4)布置的第二微通道单元(4.2)，在第一微通道单元(4.1)与第二微通道单元(4.2)之间均匀布置有若干列第三微通道单元(5)，每相邻两列第三微通道单元为结构相同，布置方向相反的正三棱柱；在所述第二侧壁(1.3)上，靠近第一侧壁(1.2)的...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵恒，刘会，吕昊，余华清，
申请(专利权)人：湖北工程学院，
类型：发明
国别省市：湖北;42