CN105374767B - 一种高性能微槽道散热结构 - Google Patents
一种高性能微槽道散热结构 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105374767B CN105374767B CN201510616362.8A CN201510616362A CN105374767B CN 105374767 B CN105374767 B CN 105374767B CN 201510616362 A CN201510616362 A CN 201510616362A CN 105374767 B CN105374767 B CN 105374767B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- exchanging fluid
- heat exchanging
- channel
- micro
- heat sink
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
Abstract
本发明公开了一种高性能微槽道散热结构，其包括发热元件、微槽道散热器和盖板，所述微槽道散热器紧贴于所述发热元件设置，所述盖板密封设置于所述微槽道散热器上，所述盖板上开设有至少一个换热流体进口流道和至少两个换热流体出口流道，所述微槽道散热器上开设有若干个与所述换热流体进口流道和所述换热流体出口流道相连通的微槽道，且所述微槽道散热器上对应所述每个换热流体进口流道开设有一过渡凹槽。上述高性能微槽道散热结构具有更高的换热系数和换热效率。同时流体通过分流，降低流阻。过渡凹槽的设计可以加大流动面积，并实现侧面分流，在不影响换热系数的前提下，明显降低压力损失，具有更好的系统运行效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种散热结构，尤其涉及一种适用于高热流密度的散热器件上的高性能微槽道散热结构。
背景技术
高性能电子芯片、功率器件、高能LED发光二极管在操作过程中，会散发大量的热量，局部功率可以明显超过100W/cm2，常规的冷却方法性能上达不到散热要求。微型散热器件应运而生，通过微小结构的制造加工来降低特征尺寸，并提升冷却流体特别是液体的换热系数，达到高功率散热的目的。结构主要有微槽道、微泡沫金属、硅基散热结构等。然而，随着尺寸下降，压力差也随之增加，不利于微型散热器件的实现。Tuckerman and Pease等人在硅基微槽道散热器件上验证了低热阻0.09℃cm2/W，然而压力差达到2.1bar,在实现中比较困难。
目前，传统的微槽道散热结构如图1所示，图1为传统的微槽道散热结构的结构示意图；现有的微槽道散热结构采用串行直流式结构，存在换热系数低和换热效率低的缺点，同时由于换热流体从进口撞击到微结构，流动面积突然收缩，流动方向改变，会导致局部较大的回流和压力差，产生较高的压阻，影响整体系统的运行效率，而且如果发热器件温度高，在狭窄入口处产生沸腾，会进一步恶化传热和流动。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高性能微槽道散热结构，其具有换热系数高、换热效率高和系统运行效率高的特点，以解决现有技术中微槽道散热结构存在的上述问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种高性能微槽道散热结构，其包括发热元件、微槽道散热器和盖板，所述微槽道散热器紧贴于所述发热元件设置，所述盖板密封设置于所述微槽道散热器上，其中，所述盖板上开设有至少一个换热流体进口流道和至少两个换热流体出口流道，所述微槽道散热器上开设有若干个与所述换热流体进口流道和所述换热流体出口流道相连通的微槽道，且所述微槽道散热器上对应所述每个换热流体进口流道开设有一过渡凹槽。
特别地，所述盖板上对应每个换热流体出口流道均设置有一换热流体出口。
特别地，所述盖板上仅设置有一换热流体出口，各个换热流体出口流道于所述盖板内汇总后经该换热流体出口流出。
特别地，所述换热流体进口流道设置为一个，其开设于所述盖板的中心处，配合所述换热流体进口流道于所述微槽道散热器的中心处开设有一过渡凹槽。
特别地，所述微槽道散热器为微型金属槽道散热器、泡沫金属散热器、硅基微型槽道散热器和多孔陶瓷散热器的任一种，该微槽道散热器的尺寸在0.05㎜～1㎜。
特别地，所述过渡凹槽截面为多边形、U形或V形切槽的任一种。
特别地，所述盖板通过“O”型槽、钎焊、氩弧焊或粘接的任一种方式密封固定于所述微槽道散热器上。
特别地，所述换热流体为水、导热油、乙二醇、纳米流体或者任何已知的换热流体。
特别地，所述发热元件为高功率电子芯片，LED发光二极管和激光芯片的任一种高热流密度的发热器件。
特别地，所述过渡凹槽截面为矩形、梯形或正多边形的任一种。
本发明的有益效果为，与现有技术相比所述高性能微槽道散热结构具有以下优点：
1)冷的流体从微槽道散热器的中部进入，直接冷却发热元件的中心，冷流体进入方向与传热方向相对，相比常规串行式结构，降低粘性边界层，具有更高的换热系数和换热效率。同时，流体通过分流，流过微槽道散热器的流量降低，进一步降低流阻。
2)过渡凹槽的设计，则可以加大流动面积，并实现侧面分流，在不影响换热系数的前提下，明显降低压力损失，具有更好的系统运行效率。
附图说明
图1是传统的微槽道散热结构的结构示意图；
图2是本发明具体实施方式1提供的高性能微槽道散热结构的结构示意图；
图3是本发明具体实施方式2提供的高性能微槽道散热结构的结构示意图；
图4是传统的微槽道散热结构的换热流体流动速度的计算机仿真图；
图5是传统的微槽道散热结构的换热流体流动压力的计算机仿真图；
图6是传统的微槽道散热结构运行时的温度云图；
图7是本发明提供的高性能微槽道散热结构的换热流体流动速度的计算机仿真图；
图8是本发明提供的高性能微槽道散热结构的换热流体流动压力的计算机仿真图；
图9是本发明提供的高性能微槽道散热结构的运行时的温度云图。
图中：
1、发热元件；2、微槽道散热器；3、盖板；4、换热流体进口流道；5、换热流体出口流道；6、换热流体出口；7、微槽道；8、过渡凹槽。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例一：
请参阅图2所示，图2是本发明具体实施方式1提供的高性能微槽道散热结构的结构示意图；
本实施例中，一种高性能微槽道散热结构包括发热元件1、微槽道散热器2和盖板3，所述微槽道散热器2紧贴于所述发热元件1设置，所述发热元件1既可以是高功率电子芯片，LED发光二极管，也可以是激光等高热流密度的散热器件。所述盖板3通过“O”型槽、钎焊、氩弧焊或粘接的任一种方式密封固定于所述微槽道散热器2上，确保换热流体不会向外泄露，所述盖板3的中心处开设有一个换热流体进口流道4和两个换热流体出口流道5，所述盖板3上对应每个换热流体出口流道5均设置有一换热流体出口6。
所述微槽道散热器2上开设有若干个与所述换热流体进口流道4和所述换热流体出口流道5相连通的微槽道7，且所述微槽道散热器2的中心处上对应所述换热流体进口流道4开设有一截面为矩形结构的过渡凹槽8，所述微槽道散热器2为微型金属槽道散热器、泡沫金属散热器、硅基微型槽道散热器和多孔陶瓷散热器的任一种，且其内通入换热流体为水或导热油的任一种。
工作时，换热流体从换热流体进口流道4进入微槽道散热器2中经微槽道7通过换热流体出口流道5流出，对底部的发热元件1进行散热。
实施例二：
请参阅图3所示，图3是本发明具体实施方式2提供的高性能微槽道散热结构的结构示意图，本实施例与实施例一的区别在于：本实施例中盖板3中各个换热流体出口流道5的布置方式不同，本实施例中所述盖板3上仅设置有一换热流体出口6，各个换热流体出口流道5于所述盖板3内汇总后经该换热流体出口6流出，从而形成单进单出的结构方式，降低结构的复杂性。
试验时，采用铝制散热器，微型槽道群通过微型切割形成，微型槽道0.2mm,21个，高2mm,长15mm，热源100W直接放置在散热器底部。去离子水设为工质，流量1L/min。请参阅图4至图6所示，若采用传统的结构即一个进口一个出口，换热流体的最高速度Vmax＝2.77m/s；散热器内最高压力Pmax＝14.9e3Pa；发热元件最高温度Tmax＝36.5℃，热源温差ΔTj＝5.27℃。请参阅图7至图9所示，若采用本发明提供的高性能微槽道散热结构，换热流体的最高速度Vmax＝1.78m/s；散热器内最高压力Pmax＝4.09e3Pa；发热元件最高温度Tmax＝35.9℃，热源温差ΔTj＝3.25℃。显然本发明中换热流体从中部撞击微型槽道群，经微型槽道换热并分成大约相等的两股分别流向散热器的两端。该结构可以大大降低水流的压差，并对热性能有明显提高，可降低结温，并降低热源本身的温度不均匀度和热机械应力。
以上实施例只是阐述了本发明的基本原理和特性，本发明不受上述事例限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (7)
1.一种高性能微槽道散热结构，其包括发热元件、微槽道散热器和盖板，所述微槽道散热器紧贴于所述发热元件设置，所述盖板密封设置于所述微槽道散热器上，其特征在于，所述盖板上开设有至少一个换热流体进口流道和至少两个换热流体出口流道，所述微槽道散热器上开设有若干个与所述换热流体进口流道和所述换热流体出口流道相连通的微槽道，且所述微槽道散热器上对应所述每个换热流体进口流道开设有一过渡凹槽；
所述换热流体进口流道设置为一个，其开设于所述盖板的中心处，配合所述换热流体进口流道于所述微槽道散热器的中心处开设有一过渡凹槽；
所述过渡凹槽截面为U形或V形切槽的任一种。
2.根据权利要求1所述的高性能微槽道散热结构，其特征在于，所述盖板上对应每个换热流体出口流道均设置有一换热流体出口。
3.根据权利要求1所述的高性能微槽道散热结构，其特征在于，所述盖板上仅设置有一换热流体出口，各个换热流体出口流道于所述盖板内汇总后经该换热流体出口流出。
4.根据权利要求1所述的高性能微槽道散热结构，其特征在于，所述微槽道散热器为微型金属槽道散热器、泡沫金属散热器、硅基微型槽道散热器和多孔陶瓷散热器的任一种，微槽道散热器的尺寸在0.05㎜～1㎜。
5.根据权利要求1所述的高性能微槽道散热结构，其特征在于，所述盖板通过“O”型槽、钎焊、氩弧焊或粘接的任一种方式密封固定于所述微槽道散热器上。
6.根据权利要求1所述的高性能微槽道散热结构，其特征在于，所述换热流体为水、导热油、乙二醇或纳米流体的任一种。
7.根据权利要求1所述的高性能微槽道散热结构，其特征在于，所述发热元件为LED发光二极管和激光芯片的任一种。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510616362.8A CN105374767B (zh) | 2015-09-24 | 2015-09-24 | 一种高性能微槽道散热结构 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510616362.8A CN105374767B (zh) | 2015-09-24 | 2015-09-24 | 一种高性能微槽道散热结构 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105374767A CN105374767A (zh) | 2016-03-02 |
| CN105374767B true CN105374767B (zh) | 2019-05-17 |
Family
ID=55376824
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510616362.8A Expired - Fee Related CN105374767B (zh) | 2015-09-24 | 2015-09-24 | 一种高性能微槽道散热结构 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105374767B (zh) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH713250B1 (fr) | 2016-12-16 | 2021-01-29 | Rubattel Et Weyermann S A | Procédé de fabrication d'un élément d'habillage, notamment d'un cadran, d'horlogerie ou de bijouterie, en matériau non conducteur et comportant des décors gravés métallisés et/ou colorés. |
| CN107293496B (zh) * | 2017-05-09 | 2019-09-27 | 中国电子科技集团公司第五十五研究所 | 芯片级集成微流体散热模块及制备方法 |
| CN109757063A (zh) * | 2017-11-06 | 2019-05-14 | 锐莱热控科技（北京）有限公司 | 一种微槽道冷板组件 |
| CN110010572B (zh) * | 2018-12-29 | 2021-04-06 | 浙江集迈科微电子有限公司 | 用于系统级大功率模组的大流量液冷散热器及其制作方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1968596A (zh) * | 2006-11-24 | 2007-05-23 | 北京工业大学 | 阵列射流式微型换热器 |
| CN200983739Y (zh) * | 2006-11-24 | 2007-11-28 | 北京工业大学 | 阵列射流式微型换热器 |
| CN201226636Y (zh) * | 2008-07-04 | 2009-04-22 | 北京奇宏科技研发中心有限公司 | 一种带有蒸发腔体的液冷散热装置 |
| CN202816913U (zh) * | 2012-10-24 | 2013-03-20 | 中国电子科技集团公司第三十八研究所 | 微通道液冷热沉装置 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1707785A (zh) * | 2004-06-11 | 2005-12-14 | 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 | 液冷散热装置 |
| US20060011326A1 (en) * | 2004-07-15 | 2006-01-19 | Yassour Yuval | Heat-exchanger device and cooling system |
| CN101894812A (zh) * | 2010-06-13 | 2010-11-24 | 华东理工大学 | 芯片冷却用蒸发器及其制作方法 |
| CN204375724U (zh) * | 2015-02-05 | 2015-06-03 | 杭州沈氏节能科技股份有限公司 | 一种微通道冷却器 |
-
2015
- 2015-09-24 CN CN201510616362.8A patent/CN105374767B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1968596A (zh) * | 2006-11-24 | 2007-05-23 | 北京工业大学 | 阵列射流式微型换热器 |
| CN200983739Y (zh) * | 2006-11-24 | 2007-11-28 | 北京工业大学 | 阵列射流式微型换热器 |
| CN201226636Y (zh) * | 2008-07-04 | 2009-04-22 | 北京奇宏科技研发中心有限公司 | 一种带有蒸发腔体的液冷散热装置 |
| CN202816913U (zh) * | 2012-10-24 | 2013-03-20 | 中国电子科技集团公司第三十八研究所 | 微通道液冷热沉装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105374767A (zh) | 2016-03-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104465562B (zh) | 一种链式交错型微通道结构 | |
| CN103824826B (zh) | 一种微流道散热方法 | |
| CN105374767B (zh) | 一种高性能微槽道散热结构 | |
| CN107677152B (zh) | 一种微通道液冷冷板 | |
| CN203242614U (zh) | 一种用于电子元器件的微流体通道散热装置及电子装置 | |
| WO2021043047A1 (zh) | 一种复合齿散热器及通讯基站 | |
| CN104201158A (zh) | 一种硅基微通道散热器集成冷却装置 | |
| CN108172557A (zh) | 一种蛛网式微流道散热装置 | |
| US7120022B2 (en) | Loop thermosyphon with wicking structure and semiconductor die as evaporator | |
| CN211125625U (zh) | 液冷散热组件、液冷散热装置及电力电子设备 | |
| CN104979307A (zh) | 微通道散热器冷却多芯片系统装置 | |
| CN104576573A (zh) | 一种水滴形扰流元微通道换热器 | |
| CN208333161U (zh) | 一种散热翅片及散热装置 | |
| CN209487935U (zh) | 一种适用光学系统的微通道蒸发散热装置 | |
| TWM243830U (en) | Liquid cooling apparatus | |
| CN205081111U (zh) | 微通道散热器冷却多芯片系统装置 | |
| WO2017049867A1 (zh) | 散热装置及其散热板 | |
| CN207781583U (zh) | 一种蛛网式微流道散热装置 | |
| CN102620592A (zh) | 应用于半导体激光器的液体制冷器的制备方法及其制冷装置 | |
| CN207399733U (zh) | 轻薄冷板散热结构 | |
| CN202602082U (zh) | 半导体激光器液体制冷装置 | |
| CN108919922A (zh) | 微通道相变散热器 | |
| CN115346939A (zh) | 一种异质嵌入式针鳍微流道散热器 | |
| CN208242062U (zh) | 热收集端及散热装置 | |
| CN108194907B (zh) | 一种散热器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20190517 Termination date: 20200924 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |