[发明专利]具有梳齿状折流凸起结构的微通道散热器及其制备方法

说明书

本发明提供了具有梳齿状折流凸起结构的微通道散热器，包括微通道基体，所述微通道基体包括若干平行间隔阵列排布的微槽道，所述微槽道沿着高度方向的横截面为倒梯形，并且所述微槽道的两侧壁面周期性交错排布若干梳齿状折流凸起结构，可显著增大换热面积、破坏流体正常流动、增强扰流，实现强化换热。制备时，先加工出具有反向类梳状结构的压印模芯；将模芯与基板对准、定位，通过热压印得到具有类梳状折流凸起结构的微通道基体；最后将其进行密封封装得到上述微通道散热器。本发明解决了阵列大面积异形微通道一次加工成形的难题，具有过程简单，成本低、效率高的优点。

技术领域

本发明涉及传热用热交换器，特别是涉及到一种具有梳齿状折流凸起结构的微通道散热器及其制造方法。

背景技术

微型器件，例如微反应器、微混合器、微流控芯片、微机电系统等,因其体积小、集成度高等优点被广泛应用于生物医疗、电子信息、光学传导等领域。微型器件尺寸不断减小，发热功率却越来越大，从而导致单位面积热流密度大大提高，由高热流密度引发的产品失效问题日益严重。微通道散热器被认为是解决微型器件高热流密度的一种有效手段，其是通过冷却工质流经内部微通道，通过微通道壁面与流体对流换热将实现高效散热，从而有效降低微型器件温度。目前的微通道散热器主要在铝、铜等金属基底、或硅等半导体中加工而成，微通道通常为平行矩形、三角形、V形、梯形结构，当流动工质热边界层充分发展时换热效果会受到抑制。而具有折流结构的微通道，可破坏流体正常流动，中断冷却工质热边界层发展，增强扰流；同时增大有效换热面积，实现强化换热，从而提高微通道散热器传热效果。

强化传热微通道散热器，其关键在于强化微通道的加工。目前，微通道的加工方法主要有微细切削、刻蚀、激光加工、电火花加工、电化学加工等。但微细切削技术加工精度受限，刻蚀技术设备昂贵，激光加工对于三维复杂微流道存在较大难度，电火花加工和电化学加工速率较低，这些方法用于成形异形微通道时存在加工效率低、难以一次成形、过程相对复杂等缺点。压印技术是利用一块具有微尺度表面图形的原始模板，将其对准压入基底材料，通过改变环境条件使其固化形成高精度的微型结构的新兴技术。根据不同的固化方式，压印技术可以分为热固化压印和紫外光固化压印。其中，紫外光固化压印灵活性更高，但受到光照条件制约，一次成形面积有限且对设备要求相对较高；而热固化压印(简称热压印)具有阵列大面积单道次加工、效率高、成本低等优点，且过程简单，设备要求低，易于实现。因此，热压印技术更适合于加工异形微通道结构。然而，目前热压印方法主要针对聚合物、玻璃基底的加工，针对金属基底微通道的制备则鲜有报道。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有研究的不足，提出具有梳齿状折流凸起结构的微通道散热器，可破坏流体正常流动，中断冷却工质热边界层发展，增强扰流，同时增大有效换热面积，实现强化换热。

本发明的另一目的在于提供具有梳齿状折流凸起结构的微通道散热器制造方法，可实现异性微通道阵列的单道次热压印成形，实现强化传热微通道散热器的高效率、低成本加工成形。

本发明通过以下技术方案来实现：

具有梳齿状折流凸起结构的微通道散热器，包括微通道基体，所述微通道基体包括若干平行间隔阵列排布的微槽道，所述微槽道沿着高度方向的横截面为倒梯形，并且所述微槽道的两侧壁面周期性交错排布若干梳齿状折流凸起结构。

在一较佳实施例中：所述微槽道的横截面为等腰倒梯形，高度为1mm-2mm，深宽比为1:1-2:1，梯形两侧壁面起模夹角为10°-30°。

在一较佳实施例中：所述梳齿状折流凸起结构具有起模斜度，起模夹角为10°-30°，高度为1mm-2mm。

在一较佳实施例中：所述梳齿状折流凸起结构的顶面和底面为矩形、三角形或半圆形。

在一较佳实施例中：所述微通道材料为铝、铜的一种。

本发明还提供了上述具有梳齿状折流凸起结构的微通道散热器制造方法，包括如下步骤：