一种高热流密度电子元件恒温液冷板制造技术

一种高热流密度电子元件恒温液冷板，包括顺序叠置的上冷板、液冷机构和下冷板，叠置后，上冷板的凹腔与下冷板的凹腔对合形成包围在液冷机构两侧的恒温腔，恒温腔中设有固液相变储热机构；液冷机构包括液冷板体和连接管体，液冷板体包括多路平行的管体部，管体部首尾两端分别贯通连接管体并一体焊接，连接管体间隔设有多个堵头，使得多路平行的管体部首尾连通形成S形冷却路；所述固液相变储热机构包括在固态或液态时均与所述凹腔内壁无间隙地直接接触的固液相变储热材料。所述高热流密度电子元件恒温液冷板，能使动力电池长期温度保持在固液相变材料的熔点以下，温升速率低，各部位温差小。

【技术实现步骤摘要】
一种高热流密度电子元件恒温液冷板
本专利技术涉及电子元件散热的
，具体涉及一种高热流密度电子元件恒温液冷板。
技术介绍
自从1947年晶体管问世以来电子元器件迅猛发展，越来越大的功率和越来越小的体积是趋势。这种高度集成化形成了大量高热流密度电子设备。高热流密度电子器件结温过高会导致电子器件失效，其工作温度每升高2℃时，可靠性随之下降10％。因此，高热流密度电子设备的可靠性需要冷却技术来保障。所谓高热流密度是指热流密度大于等于100W/cm2。比如以高性能多核CPU为例，目前其产热量达到100～150W，而芯片面积却只有1cm2，其热流密度达到了100W/cm2以上，而且趋势还在增长。液冷板冷却技术是指内部设有供液体冷却介质流动的流道的铜/铝板，与发热元件接触并吸收热量。安装时还需要构建包括储液箱、泵、冷板和换热器的冷却介质的封闭循环通路，以持续地带走与冷板接触的发热元件的热量。液冷板的现有技术存在以下问题：1)焊接+机加工，缺乏先进制造工艺目前，主要通过“焊接+机加工”方式形成冷板，而且冷板本身功能及使用环境决定其内部流道密封性要求很高，构建流道主要靠焊接，导致焊接成型工艺比较复杂。因此，冷板的焊接工艺水平决定了冷板的可靠性。但是，焊接工艺与生产周期、成本是矛盾的，设计一种焊接工艺要求低的液冷板是降低成本的关键。2)高热流密度时，液冷板的温升抑制性能差以系统中的一块液冷板为例，给定液冷板的冷却面积S，其进水口额定流量为5L/min，进水温度为25℃，进出口额定压降为9.17KPa。导热硅胶垫的导热系数是2W/m*k，每个模组产生的热量为268W。设计目标：动力电池系统模组，要求电池包温度控制在0-55℃，温差<5℃。液冷板在40℃环境中，动力电池采用高倍率充电时，对液冷板的降温性能最具挑战性。现有技术的液冷板，设计时考虑上述极限情形液冷板达到额定流量和压降即能够保证散热。但需要时间，在该段时间内，温度迅速升高，然后缓慢下降。因此，该温度的迅速升高，就无法满足电池包的温度控制要求。3)重量要轻对于高热流密度电子设备，尤其是机载电子设备的液冷板，对液冷板的重量要尽可能地轻，设计液冷板结构和材料选择是关键。卡耐新能源有限公司的专利技术专利(CN109037854A，20181218)公开了一种液冷板，液冷板包括由铝型材挤压形成的多个方形的内部空心腔126并布有加强筋127的中空主体结构，空心腔依次首尾连通，最后用实心铝板焊接在主体结构两端形成液冷板。这样的液冷板虽然解决了“散热面积小，刚性弱、装配复杂，长期使用焊缝易漏液”的问题，但这样的结构型铝材生产需要特殊的挤出模具，成本高，重量比较重，一体挤出的铝材同样与侧实心板同样存在焊缝，长期使用该焊缝也会腐蚀漏液。因此，设计一种恒温性能高、重量轻、对焊接要求不高也能保证流道的永久密封性的液冷板，是业界普遍难以解决的问题。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种高热流密度电子元件恒温液冷板，提供恒温性能高、重量轻、对焊接要求不高也能保证流道的永久密封性的液冷板。本专利技术的目的是这样实现的，一种高热流密度电子元件恒温液冷板，包括顺序叠置的上冷板、液冷机构和下冷板，所述上冷板、下冷板分别设有相同的凹腔，叠置后，上冷板的凹腔与下冷板的凹腔对合形成包围在液冷机构两侧的恒温腔；液冷机构包括液冷板体和连接管体，液冷板体包括多路平行的管体部，管体部首尾两端分别贯通连接管体并一体焊接；连接管体于管体部贯通位置之间间隔设有多个堵头，使得液冷板体的多路平行的管体部首尾连通形成S形冷却路；固液相变储热机构，所述固液相变储热机构包括固液相变储热材料，固液相变储热材料充满所述恒温腔，且所述固液相变储热材料在固态或液态时均与所述凹腔内壁无间隙地直接接触。进一步地，液冷板体还包括一字型的连接部，液冷板体为管体部和连接部交替一体连接的挤出成型体。进一步地，液冷板体包括一对上下扣合的液冷哈夫板形成多路平行的管体部，所述液冷哈夫板包括板本体和与之交替连接的半管凸起部，相应的半管凸起部液密封地对合形成管体部。进一步地，还包括导热格栅，导热格栅作为嵌入件与管体部共挤出，导热格栅包括管内格栅部、管外格栅部和支座板，管外格栅部和管内格栅部分别包括多片平行的散热岐片，管外格栅部和管内格栅部的散热岐片正对且一体成型在支座板的两侧。进一步地，所述共挤出为,支座板与管体部内壁一体结合，同时管外格栅部穿过管体部的壁并伸入外侧的恒温腔中，管内格栅部位于管体部的内侧并向管体部中心延伸。进一步地，还包括导热格栅，所述导热格栅包括管内格栅部和管外格栅部，管内格栅部一体连接于管体部内壁，管外格栅部一体连接于管体部外壁，导热格栅与管体部的壁通过同一种导热塑胶材料一体挤出成型。进一步地，所述固液相变储热材料在固态或液态时均与所述凹腔内壁无间隙地直接接触实现为：S形冷却路流通一定压力和流量的冷却液，固液相变储热材料加热转变为液体后，恒温腔抽真空，液态的固液相变储热材料同时充满性地灌注在恒温腔的上部和下部中并被冷却液冷却，然后固液相变储热材料与液冷板体一体固化。进一步地，所述液冷板体采用焊接性能好的热塑性塑料，所述上冷板或下冷板采用第一导热系数的金属材料，导热格栅采用第二导热系数的金属材料，第二导热系数大于第一导热系数。进一步地，所述散热岐片还包括T形的延伸散热岐片，所述延伸散热岐片在散热岐片管体部共挤出后一体焊接与外侧的散热岐片上。一种所述高热流密度电子元件恒温液冷板的恒温控制方法，大致位于凹腔中心部位置的连接部设有温度传感器，温度传感器检测的恒温腔温度T储发送给控制部，控制部包括判断部，判断部比较恒温腔温度T储与阀值温度T阀，当T储<T阀时，以第一流速(V1)和第一入口温度(T1)在S形冷却路中通过冷却液；当T储≥T阀时，以第二流速(V2)和第二入口温度(T2)在S形冷却路中通过冷却液；阀值温度T阀设为固液相变储热材料的熔点温度；第二流速V2约为第一流速V1的2倍，第二入口温度T2约等于第一入口温度T1的1/3～1/2。所述高热流密度电子元件恒温液冷板，通过液冷机构与固液相变储热机构协同配合，导热格栅与管体部共挤出，做到恒温性能高、重量轻、对焊接工艺要求不高，能使动力电池长期温度保持在固液相变材料的熔点以下，温升速率低，动力电池的各部位温差小。附图说明图1为本专利技术一种高热流密度电子元件恒温液冷板实施例一的图2的A-A主剖视图。图2为本专利技术一种高热流密度电子元件恒温液冷板实施例一的俯剖视图。图3为本专利技术一种高热流密度电子元件恒温液冷板实施例一的的图2的B-B剖视图。图4为本专利技术一种高热流密度电子元件恒温液冷板实施例二的A-A主剖视图。上述图中的附图标记：1上冷板，2下冷板，3恒温腔，5压紧螺栓,6加强筋，7温度传感器10扣封机构，11扣合法兰部，1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高热流密度电子元件恒温液冷板，其特征在于，包括/n顺序叠置的上冷板(1)、液冷机构(20)和下冷板(2)，所述上冷板(1)、下冷板(2)分别设有相同的凹腔(13)，叠置后，上冷板的凹腔与下冷板的凹腔对合形成包围在液冷机构(20)两侧的恒温腔(3)；/n液冷机构(20，200)包括液冷板体(21,210)和连接管体(25)，液冷板体(21,210)包括多路平行的管体部(22，220)，管体部首尾两端分别贯通连接管体(25)并一体焊接；连接管体(25)于管体部贯通位置之间间隔设有多个堵头(26)，使得液冷板体(21)的多路平行的管体部(22)首尾连通形成S形冷却路(27)；/n固液相变储热机构(30)，所述固液相变储热机构(30)包括固液相变储热材料(31)，固液相变储热材料(31)充满所述恒温腔(3)，且所述固液相变储热材料(31)在固态或液态时均与所述凹腔(13)内壁无间隙地直接接触。/n

【技术特征摘要】
1.一种高热流密度电子元件恒温液冷板，其特征在于，包括
顺序叠置的上冷板(1)、液冷机构(20)和下冷板(2)，所述上冷板(1)、下冷板(2)分别设有相同的凹腔(13)，叠置后，上冷板的凹腔与下冷板的凹腔对合形成包围在液冷机构(20)两侧的恒温腔(3)；
液冷机构(20，200)包括液冷板体(21,210)和连接管体(25)，液冷板体(21,210)包括多路平行的管体部(22，220)，管体部首尾两端分别贯通连接管体(25)并一体焊接；连接管体(25)于管体部贯通位置之间间隔设有多个堵头(26)，使得液冷板体(21)的多路平行的管体部(22)首尾连通形成S形冷却路(27)；
固液相变储热机构(30)，所述固液相变储热机构(30)包括固液相变储热材料(31)，固液相变储热材料(31)充满所述恒温腔(3)，且所述固液相变储热材料(31)在固态或液态时均与所述凹腔(13)内壁无间隙地直接接触。


2.一种如权利要求1所述高热流密度电子元件恒温液冷板，其特征在于，液冷板体(21)还包括一字型的连接部(23)，液冷板体为管体部(22)和连接部(23)交替一体连接的挤出成型体。


3.如权利要求1所述高热流密度电子元件恒温液冷板，其特征在于，液冷板体(210)包括一对上下扣合的液冷哈夫板(220)形成多路平行的管体部(220)，所述液冷哈夫板(220)包括板本体(212)和与之交替连接的半管凸起部(213)，相应的半管凸起部液密封地对合形成管体部。


4.如权利要求2或3所述高热流密度电子元件恒温液冷板，其特征在于，还包括导热格栅(28)，导热格栅(28)作为嵌入件与管体部(22,220)共挤出，导热格栅(28)包括管内格栅部(28.1)、管外格栅部(28.2)和支座板(28.3)，管外格栅部(28.2)和管内格栅部(28.1)分别包括多片平行的散热岐片(28.4)，管外格栅部(28.2)和管内格栅部(28.1)的散热岐片(28.4)正对且一体成型在支座板(28.3)的两侧。


5.如权利要求4所述高热流密度电子元件恒温液冷板，其特征在于，所述共挤出为,支座板(28.3)与管体部(22,220)内壁一体结合，同时管外格栅部(28.2)穿过管体部...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘洪建，
申请(专利权)人：付香花，
类型：发明
国别省市：浙江;33