CN109103156A - 一种分形几何微通道散热装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种分形几何微通道散热装置，包括散热板、水泵以及连接它们的流体注入管道和流体回流管道,所述散热板由上层的电路基板和下层的微通道基板组成，所述微通道基板上设有分形几何微通道结构。分形几何微通道散热结构散热效率高、噪声低，微通道结构也易于加工，并且节省封装空间，有利于高集成的特点；分形几何微通道结构的曲线通道有利于改善流体与壁面的热交换过程，并且分形几何微通道均匀的布满在微通道基板层，能够均匀且充分的进行散热，有效的解决温度不均匀的弊端。
Description
技术领域
本发明涉及散热技术，具体是一种分形几何微通道散热装置,可用于高热流密度的电子元器件散热。
背景技术
随着智能手机、平板电脑、移动存储设备及车用电子设备等电子产品对更多功能、更小体积和更高集成度需求的日益增加。片上系统（SOC）即在单个芯片上集成一个完整的系统,包括中央处理器、存储器、以及外围电路等,以及封装系统（SIP）工即将具有一定功能的芯片密封在与其相适应的一个外壳壳体中,这两种技术也随之不断进步,微电子芯片实现的功能和功能密度都呈指数增加。功能增加的同时,其功耗和发热也随之增加,研究表明,超过55%的电子设备失效都是由温度过高引起的,因此对于芯片或集成系统的封装提出了很高的要求。
为了解决电子元器件因发热而可靠性失效问题，国内外研究者已经对此采取了一定的研究进展。而散热技术有很多种，不同的发热热源也有针对不同的散热技术，有自然风冷，可用于低热流密度下的热源散热；强迫风冷散热技术，相对自然冷却，强化了空气中的对流传热过程，使得加快了散热性能，但相对噪声比较大，散热效果也不高；水冷散热方法换热能力强，噪声小，可用于热流密度较高的热源散热；也有热电制冷散热技术，通过两端电压差形成电流后，热量也将随之传递形成热量差，进而达到散热效果，这种散热技术要求可靠性比较高，也需要一定的耗能。相比而来针对高热流密度发热元器件，可通过新型的微通道散热技术，达到所需要的散热效果，而作为新型散热技术之一的微流道散热技术由于具有低热阻、高效率和可与芯片集成加工等优点。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，而提供一种分形几何微通道散热装置，该装置主要以分形几何微通道结构作为新型散热技术，分形几何结构具有多流道以及曲折通道结构特征，多流道的布局有利于散热均匀，曲折通道的流动方式，可改善流体流动方式，促进流体的湍流模式从而提高流体的换热过程。进而满足高热流密度的电子元器件的散热需求。
实现本发明目的的技术方案是：
一种分形几何微通道散热装置,包括散热板、水泵以及连接它们的流体注入管道和流体回流管道,所述散热板由上层的电路基板和下层的微通道基板组成，与现有技术不同的是,
所述微通道基板上设有分形几何微通道结构，所述的分形几何微通道结构沿微通道基板的周边设置有连通的流体槽,所述流体槽包围的部分设有两个呈“十”字型的槽体，所述的两个“十”字型槽体以微通道基板纵向中轴为对称轴设置，两个“十”字型槽体之间以及每个“十”字型槽体的一侧与分形几何微通道结构周边的流体槽之间分别设有两个呈方形的槽体，“十”字型槽体与方形槽体之间形成分流槽；
所述分形几何微通道结构，左右两侧分别设有向流体槽内的凸起，上下两侧分别设有向流体槽外的凸槽，两个凸槽分别设置流体入口和流体出口，流体入口与流体注入管道连接，流体出口与流体回流管道连接。
所述的方形槽体，以微通道基板的横向和纵向中轴为对称轴设置。
所述的凸起设在微通道基板的横向中轴上，凸槽设在微通道基板的纵向中轴上。
所述的流体槽和分流槽的深度为0.8mm
所述流体入口和流体出口，设在微通道基板的底部。
所述的水泵为蠕动泵。
所述的电路基板的材质为Fr4材料或陶瓷材料。
所述的微通道基板的材质为陶瓷或黄铜。
本发明提供的一种分形几何微通道散热装置，分形几何微通道散热结构散热效率高、噪声低，微通道结构也易于加工，并且节省封装空间，有利于高集成的特点；分形几何微通道结构的曲线通道有利于改善流体与壁面的热交换过程，并且分形几何微通道均匀的布满在微通道基板层，能够均匀且充分的进行散热，有效的解决温度不均匀的弊端。
附图说明
图1为一种分形几何微通道散热装置的立体结构示意图；
图2为一种分形几何微通道散热装置的分层结构示意图；
图3为分形几何微通道结构的示意图；
图4为本发明实施例的实验方案结构框图；
图中，1.电路基板 2.微通道基板 3.电子器件发热源 4. 分形几何微通道结构5.流体入口 6.流体出口 4-1.流体槽 4-2.方形槽体 4-3.分流槽 4-4.凸槽 4-5.“十”字型槽体 4-6.凸起。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步阐述，但不是对本发明的限定。
一种分形几何微通道散热装置,包括散热板、水泵以及连接它们的流体注入管道和流体回流管道, 如图1和图2所示，所述散热板由上层的电路基板1和下层的微通道基板2组成，电子元器件放置在电路基板上作为发热源3，电路基板上设有印刷电路板，根据电路需求进行相应的布线，在特殊情况下，在电路基板1与微通道基板2之间设置绝缘层，避免冷却时流体对电路的影响，与现有技术不同的是,
所述微通道基板2上设有分形几何微通道结构4，如图3所示，所述的分形几何微通道结构3沿微通道基板2的周边设置有连通的流体槽4-1,所述流体槽4-1包围的部分设有两个呈“十”字型的槽体4-5，所述的两个“十”字型槽体4-5以微通道基板2纵向中轴为对称轴设置，两个“十”字型槽体4-5之间以及每个“十”字型槽体4-5的一侧与分形几何微通道结构4周边的流体槽4-1之间分别设有两个呈方形的槽体4-2，“十”字型槽体4-5与方形槽体4-2之间形成分流槽4-3；
所述分形几何微通道结构4，左右两侧分别设有向流体槽内的凸起4-6，上下两侧分别设有向流体槽外的凸槽4-4，两个凸槽4-4分别设有流体入口5和流体出口6，流体入口5与流体注入管道连接，流体出口6与流体回流管道连接。
所述的方形槽体4-2，以微通道基板的横向和纵向中轴为对称轴设置。
所述的凸起4-6设在微通道基板的横向中轴上，凸槽4-4设在微通道基板的纵向中轴上。
所述的流体槽4-1和分流槽4-3的深度为0.8mm。
所述流体入口5和流体出口6，设在微通道基板2的底部。
所述的水泵为蠕动泵。
所述的电路基板的材质为Fr4材料或陶瓷材料。
所述的微通道基板的材质为陶瓷或黄铜。
实施例：
在进行实验时，根据上述所述的分形几何微通道散热装置的结构，将电子元器件放置在电路基板上，制成测试样件，连接成根据如图4所示的实验方案，流体由外界蠕动泵作用下，从流体入口5分形几何微通道结构4中，流向流体槽4-1和分流槽4-3中，在流道中有曲折的通道，通过曲折的弯路能够改善流体流动方式，打破原有的层流方式，而湍流情况下流体对微通道壁面更有利于对流传热过程，根据分形结构的延伸效果以及散热面积广的特征有易于基板的散热均匀；所述带有微通道基板材质可采用陶瓷基板或者黄铜材质；所述分形几何微通道结构可采用激光加工工艺或者数控加工，在一定尺寸的基板上做出所需要的流体槽4-1和分流槽4-3，所述微通道基板层尺寸为40mm×60mm×2mm，所述分形几何微通道结构深度为0.8mm。
所述的流体为常温情况下的普通水。
Claims (8)
1.一种分形几何微通道散热装置,包括散热板、水泵以及连接它们的流体注入管道和流体回流管道,所述散热板由上层的电路基板和下层的微通道基板组成，其特征在于,
所述微通道基板上设有分形几何微通道结构，所述的分形几何微通道结构沿微通道基板的周边设置有连通的流体槽,所述流体槽包围的部分设有两个呈“十”字型的槽体，所述的两个“十”字型槽体以微通道基板纵向中轴为对称轴设置，两个“十”字型槽体之间以及每个“十”字型槽体的一侧与分形几何微通道结构周边的流体槽之间分别设有两个呈方形的槽体，“十”字型槽体与方形槽体之间形成分流槽；
所述分形几何微通道结构，左右两侧分别设有向流体槽内的凸起，上下两侧分别设有向流体槽外的凸槽，两个凸槽分别设置流体入口和流体出口，流体入口与流体注入管道连接，流体出口与流体回流管道连接。
2.根据权利要求1所述的一种分形几何微通道散热装置, 其特征在于,所述的方形槽体，以微通道基板的横向和纵向中轴为对称轴设置。
3.根据权利要求1所述的一种分形几何微通道散热装置, 其特征在于,所述的凸起设在微通道基板的横向中轴上，凸槽设在微通道基板的纵向中轴上。
4.根据权利要求1所述的一种分形几何微通道散热装置, 其特征在于,所述的流体槽和分流槽的深度为0.8mm。
5.根据权利要求1所述的一种分形几何微通道散热装置, 其特征在于,所述流体入口和流体出口，设在微通道基板的底部。
6.根据权利要求1所述的一种分形几何微通道散热装置, 其特征在于,所述的水泵为蠕动泵。
7.根据权利要求1所述的一种分形几何微通道散热装置, 其特征在于,所述的电路基板的材质为Fr4材料或陶瓷材料。
8.根据权利要求1所述的一种分形几何微通道散热装置, 其特征在于,所述的微通道基板的材质为陶瓷或黄铜。
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