一种双向流路的分形微槽道冷板制造技术

本发明专利技术公开了一种双向流路的分形微槽道冷板，包括进液板、中间板和回液板，其中，进液板包括第一进口分液槽道、第二进口分液槽道和进液零级支路槽道，第一进口分液槽道与奇数排的进液零级支路槽道相连，第二进口分液槽道与偶数排的进液零级支路槽道相连；中间板包括镂空孔，镂空孔被设置为与进液零级支路槽道相对应；回液板包括第一出口集液槽道、第二出口集液槽道和集液零级支路槽道，第一出口集液槽道与偶数排的集液零级支路槽道相连，第二出口集液槽道与奇数排的集液零级支路槽道相连。本发明专利技术的一种双向流路的分形微槽道冷板，提升冷板上微槽道的占空比和换热面积，改善冷板表面的温度均匀性和散热性能。

A fractal microchannel cold plate with two way flow

The invention discloses a fractal micro channel cold plate with bidirectional flow path, including a liquid intake plate, a middle plate and a return liquid plate, in which the inlet liquid plate includes the first inlet liquid channel channel, the second inlet split liquid channel channel and the liquid zero grade branch channel channel. The first inlet liquid channel is connected with the odd number of inlet liquid zero branch channel channels and the second import points. The tank channel is connected with the even number of inlet liquid zero branch channel channels; the middle plate includes hollow holes, and the hollow hole is set to be corresponding to the zero grade branch channel channel of the inlet liquid; the return liquid plate includes the first outlet set liquid channel, the second outlet collecting liquid channel and the liquid zero grade branch channel, the first outlet set liquid channel and the even number of liquid zero grade branches. The second outlet collecting channel is connected with the odd liquid zero level branch channel. A fractal micro channel cold plate with two-way flow is used to improve the duty ratio and heat transfer area of the microchannel on the cold plate, and improve the temperature uniformity and heat dissipation of the cold plate surface.

【技术实现步骤摘要】
一种双向流路的分形微槽道冷板
本专利技术涉及换热设备
，尤其涉及一种双向流路的分形微槽道冷板。
技术介绍
随着芯片制程工艺的提升，芯片集成度越来越高、单位体积功率越来越大，芯片在运行期间会产生大量的热量。若这些热量不能及时、均匀地散出，会导致芯片整体或局部过热烧毁。这就要求为芯片降温的散热器具有足够大的散热能力，且散热表面温度均匀、无局部过热现象。微槽道冷板作为一种结构紧凑、换热能力强的液冷散热器，被认为是大功率集成芯片散热降温的最有效手段。目前现有微槽道冷板是在金属基板上开单个槽道或多个平直槽道形成单向流路。中国专利公开(公告)号为CN103474712B的专利“一种应用在锂电池模块上的密封水冷板结构”采用单根槽道在单层基板上连续180°折角排布，制冷工质沿着蛇形槽道从冷板的一端流向另一端实现换热。中国专利公开(公告)号为CN100555613C的专利“用于电子部件冷却的选择性开槽的冷板”采用多个平行的平直槽道在单层基板上排布，制冷工质被分配到各槽道沿着同一方向流动最后汇聚流出。以上类型的微槽道冷板均采用了平直槽道形成单向流路；冷板散热表面的温度沿制冷工质流动方向不断升高，导致冷板出口位置容易局部过热；另外平直微槽道占空比低，易在槽道间无工质流动的区域出现局部过热。采用相互隔绝的两路制冷工质在冷板内交叉地逆流流动，可以有效解决单向流路微槽道冷板温度不均的问题。但是在单层基板上直接刻蚀微槽道难以形成既相互隔绝又能使工质交叉逆流的流道腔体。因此，本领域的技术人员致力于开发一种双向流路的分形微槽道冷板，采用两端进液且两路工质交叉逆流的方法，解决冷板温度沿工质流向不断升高引起的局部过热问题；采用具有多级分枝结构的分形微槽道，提升冷板上微槽道的占空比和换热面积，进一步改善冷板表面的温度均匀性和散热性能。
技术实现思路
有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是针对现有单向流路冷板温度不均的问题，需要专利技术新的双向流路微槽道冷板，解决如何布置两路相互隔绝且交叉逆流的流道腔体的难题。为实现上述目的，本专利技术提供了一种双向流路的分形微槽道冷板，包括进液板、中间板和回液板，其中，进液板包括第一进口分液槽道、第二进口分液槽道和进液零级支路槽道，第一进口分液槽道与奇数排的进液零级支路槽道相连，第二进口分液槽道与偶数排的进液零级支路槽道相连；中间板包括镂空孔，镂空孔被设置为与进液零级支路槽道相对应；回液板包括第一出口集液槽道、第二出口集液槽道和集液零级支路槽道，第一出口集液槽道与偶数排的集液零级支路槽道相连，第二出口集液槽道与奇数排的集液零级支路槽道相连。进一步地，进液零级支路槽道包括分形单元，分形单元串联连接，分形单元包括零级支路槽道、一级支路槽道和二级支路槽道，零级支路槽道和一级支路槽道的水力直径比等于一级支路槽道和二级支路槽道的直径比，零级支路槽道和一级支路槽道的水力长度比等于一级支路槽道和二级支路槽道的长度比。进一步地，分形单元从零级支路槽道开始，在节点处为一分二形式，分成两个一级支路槽道，两个一级支路槽道再继续一分二，分形四个二级支路槽道，四个二级支路槽道再合并为两个一级支路槽道，两个一级支路槽道再合并为一个零级支路槽道。进一步地，集液零级支路槽道与进液零级支路槽道为镜像对称，并且尺寸一致。进一步地，冷板采用金属或塑料作为材料。进一步地，进液板和回液板采用激光刻烛或机械加工形成流体通道，中间板采用激光打孔或机械加工形成镂空结构。进一步地，冷板优选为使用铜或铝作为材料。进一步地，进液板、中间板和回液板通过焊接或胶粘组装在一起。进一步地，冷板采用水或乙醇作为制冷工质。进一步地，进液零级支路槽道被设置为平行并联排列，集液零级支路槽道被设置为平行并联排列。本专利技术解决冷板温度沿工质流向不断升高引起的局部过热问题，提升冷板上微槽道的占空比和换热面积，进一步改善冷板表面的温度均匀性和散热性能。以下将结合附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本专利技术的目的、特征和效果。附图说明图1是本专利技术的一个较佳实施例的一种双向流路的分形微槽道冷板的三维结构示意图。图2是本专利技术的一个较佳实施例的一种双向流路的分形微槽道冷板的流路示意图。图3是本专利技术的一个较佳实施例的一种双向流路的分形微槽道冷板的进液板及分形单元结构示意图。图4是本专利技术的一个较佳实施例的一种双向流路的分形微槽道冷板的中间板结构示意图。图5是本专利技术的一个较佳实施例的一种双向流路的分形微槽道冷板的回液板结构示意图。图6是本专利技术的一个较佳实施例的一种双向流路的分形微槽道冷板的尺寸结构示意图。图7是本专利技术的一个较佳实施例的一种双向流路的分形微槽道冷板与现有技术的冷板在不同流速下散热表面温度分布模拟结果示意图。具体实施方式如图1所示，本专利技术一较佳实施例提供了一种双向流路的分形微槽道冷板，包括进液板1、中间板2和回液板3。其中，如图3所示，进液板包括第一进口分液槽道4、第二进口分液槽道5和进液零级支路槽道，第一进口分液槽道4与奇数排的进液零级支路槽道相连，第二进口分液槽道5与偶数排的进液零级支路槽道相连；如图4所示，中间板2包括镂空孔9，镂空孔9被设置为与进液零级支路槽道相对应；中间板2的长度和宽度与进液板1一致，厚度范围为0.5-2mm，推荐取值1mm。如图5所示，回液板3包括第一出口集液槽道11、第二出口集液槽道12和集液零级支路槽道，第一出口集液槽道11与偶数排的集液零级支路槽道相连，第二出口集液槽道12与奇数排的集液零级支路槽道相连。进一步地，进液零级支路槽道6包括分形单元，如图3所示，分形单元串联连接，分形单元包括零级支路槽道6、一级支路槽道7和二级支路槽道8，零级支路槽道6和一级支路槽道7的水力直径比等于一级支路槽道7和二级支路槽道8的直径比，零级支路槽道6和一级支路槽道7的水力长度比等于一级支路槽道7和二级支路槽道8的长度比。进一步地，分形单元从零级支路槽道6开始，在节点处为一分二形式，分成两个一级支路槽道7，两个一级支路槽道7再继续一分二，分形四个二级支路槽道8，四个二级支路槽道8再合并为两个一级支路槽道7，两个一级支路槽道7再合并为一个零级支路槽道6。分形单元在每一级的分叉节点处采用90°作为分叉角度。各级支路槽道的长度和宽度的大小均符合分形原理，即零级支路槽道6、一级支路槽道7和二级支路槽道8的长度存在关系l0/l1＝l1/l2＝λ；零级支路槽道6、一级支路槽道7和二级支路槽道8的宽度存在关系w0/w1＝w1/w2＝β(如图3所示)。零级支路槽道6的长度l0和宽度w0取值范围分别为1-5mm和0.2-2mm；长度比例λ范围为1.1-4，推荐取为1.5；宽度比例β一般为1.1-4，推荐取为1.5。第一进口分液槽道4和第二进口分液槽道5均将流体由一路分为2-20个零级支路槽道，每个零级支路槽道上包括3-20个串联的分形单元。进液板1长度L和宽度W需根据待散热芯片的尺寸取值，如图6所示，一般范围为5-60mm；厚度T范围为1-5mm，优选为取值2mm；开槽深度需比厚度至少小0.5mm。进液零级支路槽道被设置为平行并联排列，集液零级支路槽道被设置为平行并联排列。集液零级支路槽道与进液零级支路槽道为镜像对称，并且尺寸一致，回液板3的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双向流路的分形微槽道冷板，其特征在于，包括进液板、中间板和回液板，其中，所述进液板包括第一进口分液槽道、第二进口分液槽道和进液零级支路槽道，所述第一进口分液槽道与奇数排的所述进液零级支路槽道相连，所述第二进口分液槽道与偶数排的所述进液零级支路槽道相连；所述中间板包括镂空孔，所述镂空孔被设置为与所述进液零级支路槽道相对应；所述回液板包括第一出口集液槽道、第二出口集液槽道和集液零级支路槽道，所述第一出口集液槽道与偶数排的所述集液零级支路槽道相连，所述第二出口集液槽道与奇数排的所述集液零级支路槽道相连。

【技术特征摘要】
1.一种双向流路的分形微槽道冷板，其特征在于，包括进液板、中间板和回液板，其中，所述进液板包括第一进口分液槽道、第二进口分液槽道和进液零级支路槽道，所述第一进口分液槽道与奇数排的所述进液零级支路槽道相连，所述第二进口分液槽道与偶数排的所述进液零级支路槽道相连；所述中间板包括镂空孔，所述镂空孔被设置为与所述进液零级支路槽道相对应；所述回液板包括第一出口集液槽道、第二出口集液槽道和集液零级支路槽道，所述第一出口集液槽道与偶数排的所述集液零级支路槽道相连，所述第二出口集液槽道与奇数排的所述集液零级支路槽道相连。2.如权利要求1所述的一种双向流路的分形微槽道冷板，其特征在于，所述进液零级支路槽道包括分形单元，所述分形单元串联连接，所述分形单元包括零级支路槽道、一级支路槽道和二级支路槽道，所述零级支路槽道和所述一级支路槽道的水力直径比等于所述一级支路槽道和所述二级支路槽道的直径比，所述零级支路槽道和所述一级支路槽道的水力长度比等于所述一级支路槽道和所述二级支路槽道的长度比。3.如权利要求2所述的一种双向流路的分形微槽道冷板，其特征在于，所述分形单元从所述零级支路槽道开始，在节点处为一分二形式，分成两个所述一级支路槽...

【专利技术属性】
技术研发人员：庄大伟，丁国良，徐学敏，杨艺菲，张爱丽，胡尊涛，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海,31