具有内部微通道热沉模块的冷却装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种具有内部微通道热沉模块的冷却装置，属于应用功率开关器件冷却的热沉设备领域。冷却装置包括热沉模块、置于热沉模块上端的密封板、置于热沉模块下端的芯片，热沉模块包含若干条平行布置的内部微通道，每条内部微通道中包含若干个沿内部微通道中心线对称分布的凹槽，每相邻两个凹槽之间有垂直平面过渡，凹槽的横截面为沿内部微通道中心线对称分布的直角梯形；内部微通道的内部微通道入口连接着工质分布槽，内部微通道的内部微通道出口连接有工质收集槽。

Cooling device with internal microchannel heat sink module

The invention discloses a cooling device with an internal microchannel heat sink module, belonging to the field of heat sink equipment cooled by a power switching device. The cooling device includes a heat sink module, a heat sink module at the upper end of the chip sealing plate, placed at the lower end of the heat sink module, heat sink module contains a plurality of internal parallel micro channels, each internal micro channel comprises a plurality of grooves along the internal micro channel distribution center line of symmetry, a transition between every two adjacent vertical plane a groove, the cross section of the groove along the internal micro channel distribution right angled trapezoid symmetrical center line; internal micro channel micro channel entrance is connected with the refrigerant distribution channel, internal micro channel micro channel is connected with a refrigerant outlet collecting tank.

【技术实现步骤摘要】
具有内部微通道热沉模块的冷却装置
本专利技术属于应用功率开关器件冷却的热沉设备领域，具体的属于一种具有内部微通道热沉模块的冷却装置。
技术介绍
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流槽中完成分流，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。目前对微通道热沉的研究主要集中在内部微通道结构及工质种类的研究上，对内部微通道结构的研究如北京工业大学，热能工程专业的翟玉玲在2015年的博士学位论文上发表了题目为“复杂结构微通道热沉流动可视化及传热过程热力学分析”的论文文献。该论文文献采用实验、模拟与理论相结合的方法，针对具有高热流密度发热面微型设备的冷却问题，综合考虑通道结构及工质种类两方面的因素，设计了具有结构紧凑、高散热性能的复杂结构微通道热沉。具体介绍了物理模型扇形凹穴型微通道、三角形凹穴及三角形内肋组合的微通道、梯形凹穴及梯形内肋组合的微通道等，对这些物理模型的散热效果进行了模拟，但这些研究只限于理论研究，没有实现工业应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种具有内部微通道热沉模块的冷却装置。本专利技术的冷却装置通过在热沉模块内设置若干个凹槽，由凹槽组成若干条平行布置的内部微通道，由于凹槽的形状发生周期性变化，使得流体工质在经过时接触的界面在发生周期性变化，从而引起流体工质的边界层周期性的打断，使得冷却装置表面的温度分布均匀。为实现上述目的，本专利技术公开了一种具有内部微通道热沉模块的冷却装置，包括热沉模块、置于热沉模块上端的密封板、置于热沉模块下端的芯片，所述热沉模块包含若干条平行布置的内部微通道，每条内部微通道中包含若干个沿内部微通道中心线对称分布的凹槽，每相邻两个凹槽之间有垂直平面过渡，所述凹槽的横截面为沿内部微通道中心线对称分布的直角梯形；所述内部微通道的内部微通道入口连接着工质分布槽，所述内部微通道的内部微通道出口连接有工质收集槽。进一步地，所述工质分布槽与内部微通道入口相对应的侧面上分布有若干个与内部微通道入口相对应的工质分布槽孔，所述工质分布槽的上端面的中心位置设有工质入口，所述工质入口与密封板上设置的工质导入管保持内部相通，且工质导入管与工质入口在竖直方向的位置对应，所述工质入口与工质分布槽孔也保持内部相通。再进一步地，所述工质收集槽与内部微通道出口相对应的侧面上分布有若干个与内部微通道出口相对应的工质收集槽孔，所述工质收集槽的上端面的中心位置设有工质出口，所述工质出口与密封板上设置的工质导出管保持内部相通，且工质导出管与工质出口在竖直方向的位置对应，所述工质入口与工质分布槽孔也保持内部相通。更进一步地，所述内部微通道入口和内部微通道出口均为矩形，且内部微通道入口和内部微通道出口的宽度为0.05～0.15mm。更进一步地，所述凹槽的深度为0.15～0.3mm，且凹槽的宽度大于内部微通道入口和内部微通道出口的宽度。更进一步地，所述直角梯形的倾角为45°，直角梯形的高度为0.03～0.07mm，直角梯形的短边长度为0.5～1.5mm。本专利技术的有益效果：1、本专利技术的冷却装置设计合理，流体工质从工质导入管进入，通过工质分布槽的工质入口进入的工质分布槽孔中，再通过各个工质分布槽孔流入相对应的内部微通道，受内部微通道的凹槽的形状周期性的变化，引起流体工质的边界层周期性的打断，使得冷却装置充分且均匀的吸收功率芯片产生的热量，经过充分吸热的流体工质再通过工质收集槽的与内部微通道出口相对应的工质收集槽孔流出，依次经过工质出口，最后被工质导出管到导出，实现流体工质的一次散热，整个过程流程简单，且可操作化强；2、本专利技术冷却装置采用平行设计的内部微通道，保证流体工质流经过热沉模块的压降变化小；3、本专利技术冷却装置凹槽的形状，凹槽的深度等数值均是经过不断试验的优化，提高了冷却效果。附图说明图1为本专利技术冷却装置的主视图；图2为图1的密封板的主视图；图3为图1的热沉模块的主视图；图4为图1的热沉模块分离的结构示意图；图5为图4的凹槽的主视图；图6为图5中局部标记的P的俯视图；图中各标记号如下：1—工质导入管、2—工质导出管、3—密封板、4—热沉模块：4.1—内部微通道、4.2—凹槽、4.3—内部微通道入口、4.4—内部微通道出口、4.5—垂直平面；5—芯片、6—工质分布槽：6.1—工质分布槽孔、6.2—工质入口；7—工质收集槽：7.1—工质收集槽孔、6.2—工质出口。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中。本专利技术公开了一种具有内部微通道热沉模块的冷却装置，如图1和图2所示，冷却装置包括热沉模块4、置于热沉模块4上端的密封板3、置于热沉模块4下端的芯片5，如图3和图4所示，所述热沉模块4包含若干条平行布置的内部微通道4.1，每条内部微通道4.1中包含若干个沿内部微通道4.1中心线对称分布的凹槽4.2，如图5和图6所示，每相邻两个凹槽4.2之间有垂直平面4.5过渡，且所述凹槽4.2的横截面为沿内部微通道4.1中心线对称分布的直角梯形，所述直角梯形的倾角优选为45°；直角梯形的高度为0.03～0.07mm，本实施优选为0.05mm，直角梯形的短边长度为0.05～0.15mm，本实施例优选为0.1mm。每条内部微通道4.1还包括内部微通道入口4.3和内部微通道出口4.4，且结合图5可知，所述内部微通道入口4.3和内部微通道出口4.4优选为矩形，便于流体工质的流入和流出；且内部微通道入口4.3和内部微通道出口4.4的宽度为0.05～0.15mm，本实施例优选内部微通道入、出口的宽度为0.1mm，凹槽4.2的深度为0.2mm，故凹槽4.2的宽度大于内部微通道入口4.3和内部微通道出口4.4的宽度，凹槽内充满流体工质，流体工质经过周期性排布的凹槽，使得流体工质在经过时接触的界面在发生周期性变化，从而引起流体工质的边界层周期性的打断，使得冷却装置表面的温度分布均匀。再次如图3和图4所示，所述内部微通道4.1的内部微通道入口4.3连接着工质分布槽6，所述内部微通道4.1的内部微通道出口4.4连接有工质收集槽7，所述工质分布槽6与内部微通道入口4.3相对应的侧面上分布有若干个与内部微通道入口4.3相对应的工质分布槽孔6.1，所述工质分布槽6的上端面的中心位置设有工质入口6.2，所述工质入口6.2与密封板3上设置的工质导入管1保持内部相通，如图1和图2所示，且工质导入管1与工质入口6.2在竖直方向的位置对应，所述工质入口6.2与工质分布槽孔6.1也保持内部相通；所述工质收集槽7与内部微通道出口4.4相对应的侧面上分布有若干个与内部微通道出口4.4相对应的工质收集槽孔7.1，所述工质收集槽7的上端本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有内部微通道热沉模块的冷却装置，包括热沉模块(4)、置于热沉模块(4)上端的密封板(3)、置于热沉模块(4)下端的芯片(5)，其特征在于：所述热沉模块(4)包含若干条平行布置的内部微通道(4.1)，每条内部微通道(4.1)中包含若干个沿内部微通道(4.1)中心线对称分布的凹槽(4.2)，每相邻两个凹槽(4.2)之间有垂直平面(4.5)过渡，所述凹槽(4.2)的横截面为沿内部微通道(4.1)中心线对称分布的直角梯形；所述内部微通道(4.1)的内部微通道入口(4.3)连接着工质分布槽(6)，所述内部微通道(4.1)的内部微通道出口(4.4)连接有工质收集槽(7)。

【技术特征摘要】
1.一种具有内部微通道热沉模块的冷却装置，包括热沉模块(4)、置于热沉模块(4)上端的密封板(3)、置于热沉模块(4)下端的芯片(5)，其特征在于：所述热沉模块(4)包含若干条平行布置的内部微通道(4.1)，每条内部微通道(4.1)中包含若干个沿内部微通道(4.1)中心线对称分布的凹槽(4.2)，每相邻两个凹槽(4.2)之间有垂直平面(4.5)过渡，所述凹槽(4.2)的横截面为沿内部微通道(4.1)中心线对称分布的直角梯形；所述内部微通道(4.1)的内部微通道入口(4.3)连接着工质分布槽(6)，所述内部微通道(4.1)的内部微通道出口(4.4)连接有工质收集槽(7)。2.根据权利要求1所述的具有内部微通道热沉模块的冷却装置，其特征在于：所述工质分布槽(6)与内部微通道入口(4.3)相对应的侧面上分布有若干个与内部微通道入口(4.3)相对应的工质分布槽孔(6.1)，所述工质分布槽(6)的上端面的中心位置设有工质入口(6.2)，所述工质入口(6.2)与密封板(3)上设置的工质导入管(1)保持内部相通，且工质导入管(1)与工质入口(6.2)在竖直方向的位置对应，所述工质入口(6.2)与工质分布槽孔(6.1)也保持内部相通。3.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘会，赵恒，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