一种针鳍与肋板组合式微通道散热器制造技术

一种肋板针鳍组合式微通道散热器，包括微通道基板和盖板；所述的微通道基板，包括针鳍、肋板、分流通道、子通道、汇流通道和侧壁；针鳍分布在热点上方，肋板布置在针鳍左右两侧，针鳍上下两侧留出大面积的分流通道；肋板与微通道侧壁之间设置汇流通道；所述的盖板包括一个冷却工质入口和两个冷却工质出口；冷却工质入口位于微通道基板的针鳍的上方，两个冷却工质出口位于肋板与侧壁之间形成的汇流通道的上方。本发明专利技术结合了针鳍结构散热能力强和肋板微通道压力下降小的优点，在泵送功耗较小的情况下，有效的控制了热点区域的温升，且使得散热器底壁面温度较为均匀，电子元器件温度均匀性同样得到改善，有利于延长电子元器件使用寿命。命。命。

【技术实现步骤摘要】
一种针鳍与肋板组合式微通道散热器


[0001]本专利技术属于电子器件冷却
，特别是涉及一种解决芯片热点问题的微通道散热器。

技术介绍

[0002]随着集成电路技术与电子封装技术的不断发展，芯片级器件功耗不断攀升，热流密度急剧增加，在某些高性能电子元器件中热流密度甚至达到1000W/cm2。高温会导致电子元器件可靠性降低，甚至导致电子元器件的损坏。电子设备热管理问题日益凸显，常规的自然风冷、强迫风冷已经无法满足高功率器件的散热需求。因此，研究人员提出了微热管、真空腔均热板、碳纳米管、以及微通道等新兴技术。其中利用流体散热的微通道技术等到了最为广泛的研究。微通道散热器最早由Tucherman和Pease在1981年提出。与常规散热器相比，微通道散热器具有换热面积大，换热能力强和体积小等优点。然而目前的研究大多集中在具有均匀热源问题的散热器研制，不均匀热源问题的散热少有人研究。
[0003]在芯片中，核心区域产生的热通量明显高于处理器的其它区域。这些热通量较高的区域被称为热点。通常来说，芯片内部热量传递到散热板上总是不均的，热点区域的热通量是背景区域平均热通量的数倍。热点区域和背景区域的热通量差异导致的温度差异将使芯片发生变形，降低芯片的使用寿命。传统的微通道散热器不能较好的解决这些问题。因此需要设计一个在不同区域具有不同散热能力的微通道散热器来减小芯片各区域的温度差异，保证芯片的可靠性。

技术实现思路

[0004]为解决上述问题，本专利技术提供了一种针鳍与肋板组合式微通道散热器，通过肋板和针鳍的组合设置，提高了温度分布的均匀性，减小了散热器所需要的泵送功率，有效的降低了热点区域的局部高温，克服了现有技术微通道不能解决热点区域高温升，冷却壁面温度分布不均匀的问题。
[0005]本专利技术的目的是通过以下技术方案予以实现的。
[0006]本专利技术所述的一种肋板针鳍组合式微通道散热器，包括微通道基板（1）和盖板（2）。
[0007]所述的微通道基板（1），包括针鳍（16）、肋板（15）、分流通道（11）、子通道（12）、汇流通道（13）和侧壁（14）。针鳍（16）分布在热点上方，肋板（15）布置在针鳍（16）左右两侧，针鳍（16）上下两侧留出大面积的分流通道（11）。肋板（15）与微通道侧壁（14）之间设置汇流通道（13）。
[0008]所述的盖板（2）包括一个冷却工质入口（21）和两个冷却工质出口（22）。冷却工质入口（21）位于微通道基板的针鳍（16）的上方，两个冷却工质出口（22）位于肋板（15）与侧壁（14）之间形成的汇流通道（13）的上方。
[0009]本专利技术所述的针鳍（16）截面可以是圆形、矩形、菱形、三角形、水滴形、翼面形。
[0010]本专利技术所述的汇流通道（13）通道宽度与肋板间子通道（12）宽度比为1:1
‑
5。
[0011]本专利技术所述的肋板（15）宽度与肋板的子通道（12）宽度比为1:1
‑
3。
[0012]本专利技术所述的肋板（15）宽度与肋板高度比为1:2
‑
5。
[0013]本专利技术所述的肋板（15）截面形状可以是矩形、梯形、三角形。
[0014]本专利技术所述的微通道散热器，采用硅、铜、铝合金或其它高导热系数材料制成，也可以是针鳍部分与其它部分使用不同材料组合制成。
[0015]本专利技术所述的针鳍（16）与肋板（15）结构是通过机加工或化学刻蚀加工形成。
[0016]本专利技术的冷却过程是：冷却工质从位于针鳍（16）上方的冷却工质入口（21）流入，对所述微通道针鳍（16）及底壁面冲击后被分流通道（11）重新分配后流入肋板（15）间的子通道（12）中，流过子通道（12）后到达汇流通道（13），最后从盖板上的冷却工质出口（22）流出。
[0017]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术的冷却工质通过盖板的入口流过之后直接冲击热点区域上方的针鳍及微通道底面，此时冷却工质温度较低，配合针鳍结构大的散热面积，有效的降低热点区域的温度。从针鳍流出后冷却工质被重新分配流入肋板的间隙中继续进行散热，从肋板间隙流出后从两侧的侧通道流向盖板上的出口流出。本专利技术采用的中间入口、两边出口的进出口方式，使得冷却工质在微通道中流动的流程大大减小，散热器整体压降也降低。
[0018]本专利技术采用了针鳍与肋板组合的方式，结合了针鳍结构散热能力强和肋板微通道压力下降小的优点。在泵送功耗较小的情况下，有效的控制了热点区域的温升，且使得散热器底壁面温度较为均匀，电子元器件温度均匀性同样得到改善，有利于延长电子元器件使用寿命。
附图说明
[0019]图1为本专利技术的针鳍与肋板组合式微通道散热器的结构分解示意图。
[0020]图2为本专利技术的基板的结构示意图。
[0021]图3为本专利技术的盖板的结构示意图。
[0022]图4为热源面热源分布示意图。
[0023]图5为本专利技术微通道与矩形平直微通道散热器温度不均匀性对比图。
[0024]图6为本专利技术微通道与矩形平直微通道散热器最高温度对比图。
[0025]图7为本专利技术微通道与矩形平直微通道散热器功耗对比图。
[0026]图中各标记号如下：1
‑
微通道基板、2
‑
盖板、11
‑
分流通道、12
‑
子通道、13
‑
汇流通道、14
‑
侧壁、15
‑
肋板、16
‑
针鳍、21
‑
冷却工质入口、22
‑
冷却工质出口。
具体实施方式
[0027]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例，并不用于限定本专利技术。
[0028]下面结合附图及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限于以下实施例。
[0029]参照图1所示，一种针对热点问题的针鳍与肋板组合式微通道散热器包括，微通道基板1，盖板2组成。
[0030]在本实施例中，微通道基板1选择硅，盖板2选择硼硅玻璃，微通道基板1上的微通道通过刻蚀直接得到。微通道基板1与盖板2采用键合的方式密封连接。
[0031]参见图2，所述的微通道基板1长10mm，宽10mm，厚0.7mm，针鳍16与肋板15高度为0.5mm。在热点区域位置上方刻蚀有针鳍阵列，针鳍截面为圆形，其分布区域大小与热点区域大小一致为2mm*2mm。针鳍直径为0.12mm，针鳍之间的距离为0.2mm。针鳍结构上下区域留出大量空白作为分流通道。肋板15排列在微通道基板1两侧，肋板截面形状为矩形，肋板长3mm，宽0.25mm。肋板15等距分布，两肋板15之间的距离为0.25mm。肋板15上下与微通道基板侧壁14均留有0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种肋板针鳍组合式微通道散热器，其特征是包括微通道基板（1）和盖板（2）；所述的微通道基板（1），包括针鳍（16）、肋板（15）、分流通道（11）、子通道（12）、汇流通道（13）和侧壁（14）；针鳍（16）分布在热点上方，肋板（15）布置在针鳍（16）左右两侧，针鳍（16）上下两侧留出大面积的分流通道（11）；肋板（15）与微通道侧壁（14）之间设置汇流通道（13）；所述的盖板（2）包括一个冷却工质入口（21）和两个冷却工质出口（22）；冷却工质入口（21）位于微通道基板的针鳍（16）的上方，两个冷却工质出口（22）位于肋板（15）与侧壁（14）之间形成的汇流通道（13）的上方；冷却工质从位于针鳍（16）上方的冷却工质入口（21）流入，对所述微通道针鳍（16）及底壁面冲击后被分流通道（11）重新分配后流入肋板（15）间的子通道（12）中，流过子通道（12）后到达汇流通道（13），最后从盖板上的冷却工质出口（22）流出。2.根据权利要求1所述的一种肋板针鳍组合式微通道散热器，其特征是所述的针鳍（16）截面是圆形、矩形、菱形、三角形、水滴形或...

【专利技术属性】
技术研发人员：饶锡新，金城，肖承地，张海涛，
申请(专利权)人：南昌大学，
类型：发明
国别省市：