[发明专利]一种肋排仿生结构微通道散热器

说明书

本发明公开了一种肋排仿生结构微通道散热器，包括壳体、内部流道和流经所述内部流道的冷却工质；所述壳体的一端设置有冷却工质入口，另一端设置有冷却工质出口；所述内部流道中设置有多个平行间隔布置的肋片结构单元，每个所述肋片结构单元的形状是由两片梳子状的肋片组成的横截面为人字形的长条状；每个所述肋片结构单元横向布置于内部流道中，所述人字形肋片结构单元开口部朝向所述冷却工质出口的一端；所述肋片分为梳齿部分和梳体部分，所述梳齿部分方向朝向所述人字形肋片结构单元的开口。本发明一方面，通过仿照生物肋排的布置，提高了结构的稳定性；另一方面，通过调整梳体部分宽度，改变冷却工质流经路径上的横截面积，提高了换热效率。

技术领域

本发明涉及高热流密度散热问题，具体地指一种肋排仿生结构微通道散热器，能应用于能源动力、电力电子、化工过程等各种应用领域，尤其应用于集成电路领域。

背景技术

随着半导体技术的快速进步，芯片的集成度不断提高，导致芯片单位面积上的发热量激增。传统的空冷散热、液冷散热、热管散热和半导体散热等冷却技术已经很难满足高集成化芯片的散热需求。鉴于此，微通道冷却技术应运而生，微通道结构通过在芯片硅基层构建使冷却工质直接通过的微小通道，可以绕过芯片封装直接对集成电路表面进行冷却，为芯片散热提供了良好的解决方案。

现有平行微管道的主要缺点是冷却能力有限，对于芯片的高功率区域的冷却效果不好，会产生较高的温度梯度，这会引起机械应力并导致薄芯片的局部翘曲。现有的微针肋结构需要大功率泵，从而增加了能耗和成本，并会在半导体器件上产生潜在的破坏性机械应力。

申请号为CN 10707059 B的中国发明专利公开了一种多维度网状混合微通道冷却工质散热器，包括上层盖板、下层壳体、内部流道和散热工质，其中，内部流道设置于下层壳体内；内部流道包括若干个扰流柱、若干个网状微结构，若干个扰流柱呈阵列排布，相邻扰流柱侧面之间通过网状微结构连接，若干个扰流柱的侧面通过网状微结构交织连接形成多维度流道；扰流柱侧面上设有凹型和/或凸型结构，使多维度流道的侧壁上形成微流道结构，使呈阵列排布的若干扰流柱之间构成多维度网状混合微通道；工质入口与内部流道接通，散热工质通过工质入口进入内部流道内；上层盖板使热量经内部流道传递至散热工质中，通过散热工质带出，散热工质通过工质出口排出。该发明解决了大功率芯片的散热问题，但本结构相对复杂，结构中包含众多突缩突扩结构，导致流动阻力很大。同时网状连接结构的机械强度较弱，有被大功率泵产生的破坏性机械应力破坏的风险。

申请号为CN 212810289 U的中国实用新型专利公开了一种具有特殊肋结构的微通道热沉，属于换热器技术领域，其结构包括入流及出流结构、肋排结构和顶部盖板；入流及出流结构一端为入流通道，另一端为出流通道；肋排结构设置在入流通道和出流通道之间，包括间隔排列的Z型肋板和直肋板；顶部盖板上设置有冷却工质入口和冷却工质出口。通过直肋板与Z型肋板间隔排列的微通道，使得冷却工质的边界层不断被破坏，且在局部形成漩涡，有助于提高热沉的换热效率。该实用新型示例的技术方案，通过特殊的入口结构及微通道肋设计，使各微通道间流量均匀分配。但在肋片直角位置形成的涡流区域，阻碍了工质流体的流动，不利于通道的换热。同时，该实用新型结构中包含有众多突扩突缩结构，导致流动阻力很大。结构机械强度有限，有被大功率泵产生的破坏性机械应力破坏的风险。

发明内容

本发明的目的要提供一种微通道散热器, 它一方面结构稳定，能够承受较大的机械应力荷载；另外在增大换热面积强化换热的前提下，不会大幅度增加通道阻力。

为实现上述目的，本发明公开了一种肋排仿生结构微通道散热器，包括壳体、内部流道和流经所述内部流道的冷却工质；其特殊之处在于：

所述壳体的一端设置有冷却工质入口，另一端设置有冷却工质出口，以所述冷却工质入口与冷却工质出口的连线方向为纵向方向；

所述内部流道中设置有多个平行间隔布置的肋片结构单元，每个所述肋片结构单元的形状是由两片梳子状的肋片组成的横截面为人字形的长条状；