[发明专利]具有内部微通道热沉模块的冷却装置

说明书

技术领域

本发明属于应用功率开关器件冷却的热沉设备领域，具体的属于一种具有内部微通道热沉模块的冷却装置。

背景技术

随着功率开关器件的输出功率以及集成度的增加，功率开关器件的功耗在不断的上升，器件体积在不断减小，因此器件发热热流密度在急剧上升，如果热量不能及时的散发出去，就会引起器件温度过高而被烧坏，因此散热成为需要迫切解决的问题。

目前的微冷却器可以分为五类：微热交换器、微热管均热片、超微冷冻机、整合式微冷却器和微通道热沉，微通道热沉因其传热面积大、散热均匀、热扩散距离短等特点，被广泛的应用于各种高密度、高功率电子设备的冷却中。

现有的微通道热沉都是将流体通过进口进入分流槽中完成分流，均匀进入微槽道阵列，通过表面对流换热带走肋片上的热量，经由汇流槽汇集后进入出口，实现散热的目的。

目前对微通道热沉的研究主要集中在内部微通道结构及工质种类的研究上，对内部微通道结构的研究如北京工业大学，热能工程专业的翟玉玲在2015年的博士学位论文上发表了题目为“复杂结构微通道热沉流动可视化及传热过程热力学分析”的论文文献。该论文文献采用实验、模拟与理论相结合的方法，针对具有高热流密度发热面微型设备的冷却问题，综合考虑通道结构及工质种类两方面的因素，设计了具有结构紧凑、高散热性能的复杂结构微通道热沉。具体介绍了物理模型扇形凹穴型微通道、三角形凹穴及三角形内肋组合的微通道、梯形凹穴及梯形内肋组合的微通道等，对这些物理模型的散热效果进行了模拟，但这些研究只限于理论研究，没有实现工业应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有内部微通道热沉模块的冷却装置。本发明的冷却装置通过在热沉模块内设置若干个凹槽，由凹槽组成若干条平行布置的内部微通道，由于凹槽的形状发生周期性变化，使得流体工质在经过时接触的界面在发生周期性变化，从而引起流体工质的边界层周期性的打断，使得冷却装置表面的温度分布均匀。

为实现上述目的，本发明公开了一种具有内部微通道热沉模块的冷却装置，包括热沉模块、置于热沉模块上端的密封板、置于热沉模块下端的芯片，所述热沉模块包含若干条平行布置的内部微通道，每条内部微通道中包含若干个沿内部微通道中心线对称分布的凹槽，每相邻两个凹槽之间有垂直平面过渡，所述凹槽的横截面为沿内部微通道中心线对称分布的直角梯形；所述内部微通道的内部微通道入口连接着工质分布槽，所述内部微通道的内部微通道出口连接有工质收集槽。

进一步地，所述工质分布槽与内部微通道入口相对应的侧面上分布有若干个与内部微通道入口相对应的工质分布槽孔，所述工质分布槽的上端面的中心位置设有工质入口，所述工质入口与密封板上设置的工质导入管保持内部相通，且工质导入管与工质入口在竖直方向的位置对应，所述工质入口与工质分布槽孔也保持内部相通。

再进一步地，所述工质收集槽与内部微通道出口相对应的侧面上分布有若干个与内部微通道出口相对应的工质收集槽孔，所述工质收集槽的上端面的中心位置设有工质出口，所述工质出口与密封板上设置的工质导出管保持内部相通，且工质导出管与工质出口在竖直方向的位置对应，所述工质入口与工质分布槽孔也保持内部相通。

更进一步地，所述内部微通道入口和内部微通道出口均为矩形，且内部微通道入口和内部微通道出口的宽度为0.05～0.15mm。

更进一步地，所述凹槽的深度为0.15～0.3mm，且凹槽的宽度大于内部微通道入口和内部微通道出口的宽度。

更进一步地，所述直角梯形的倾角为45°，直角梯形的高度为0.03～0.07mm，直角梯形的短边长度为0.5～1.5mm。

本发明的有益效果：

1、本发明的冷却装置设计合理，流体工质从工质导入管进入，

通过工质分布槽的工质入口进入的工质分布槽孔中，再通过各个工质分布槽孔流入相对应的内部微通道，受内部微通道的凹槽的形状周期性的变化，引起流体工质的边界层周期性的打断，使得冷却装置充分且均匀的吸收功率芯片产生的热量，经过充分吸热的流体工质再通过工质收集槽的与内部微通道出口相对应的工质收集槽孔流出，依次经过工质出口，最后被工质导出管到导出，实现流体工质的一次散热，整个过程流程简单，且可操作化强；

2、本发明冷却装置采用平行设计的内部微通道，保证流体工质流经过热沉模块的压降变化小；

3、本发明冷却装置凹槽的形状，凹槽的深度等数值均是经过不断试验的优化，提高了冷却效果。

附图说明

图1为本发明冷却装置的主视图；

图2为图1的密封板的主视图；