本发明专利技术公开了一种通道壁面对流换热系数可调节的散热装置，包括由上而下依次密封配合的散热盖板、上层隔板，下层隔板和底板，所述散热盖板上设置有进液口和出液口，上层隔板上设有进液口导流孔和出液口过渡流道，下层隔板上设有进液口过渡流道和出液口导流槽，所述底板上有由若干组类蜂窝状微通道，每组类蜂窝状微通道包括一个通道进口和多个通道出口；所述类蜂窝状微通道的底部加工出排列有序的凹坑，每个凹坑中填充有热缩型温敏高分子材料；所述散热装置可根据散热芯片不同位置处功耗不同，调节通道壁面的当地对流换热系数，达到调节散热器局部性能的作用，从而避免了高热流密度发热芯片因局部高温、温度梯度(热应力)过大等导致失效。失效。失效。
【技术实现步骤摘要】
一种通道壁面对流换热系数可调节的散热装置
[0001]本专利技术涉及电子芯片冷却
，具体地说，涉及一种通道壁面对流换热系数可调节的散热装置。
技术介绍
[0002]随着微电子技术的高速发展，电子芯片朝着微型化、大功率、高集成度的方向飞速发展，其发热量日益提高。“热致失效”已经成为微电子设备最主要的失效形式之一。目前电子芯片热负荷水平的升高主要源自三个方面：(1)微电子器件的高度封装集成，使得芯片级的热流密度可达到60～1100W/cm2；(2)芯片内部功率分布不均匀导致内部热点频发，从而引起局部温度过高，影响使用寿命；(3)微电子设备使用范围日益广泛，所处环境温度高，温差大，而过大的热应力使得芯片结构变形致使其工作性能和稳定性大为降低。将高热流密度电子芯片上集聚的热量进行有效疏导以维持其处于正常的工作温度和较低的热应力水平(温度梯度)，避免电子元器件发生热致失效，是芯片散热装置结构设计的关键目标。
[0003]微通道液冷散热技术是目前最常用的高热流密度芯片冷却方式之一。然而传统的直微通道主要通过增加换热面积来提高换热量，其对单位面积上的换热系数提升有限，又会因导流水管过于细小导致需要较大的驱动泵功。此外，微通道结构相对固定导致其当地换热系数无法及时响应芯片局部热点处热流密度和温度的变化，整体温度场的分布均匀性较差，因此只能牺牲芯片热点处的高功率来保证整体芯片的正常工作。
技术实现思路
[0004]本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术不足，提供一种可以根据芯片工况自适应调节通道表面当地换热系数的微通道液冷散热装置，该散热装置包括带凹坑绕流元件的类蜂窝状微通道冷却结构，具有低流动阻力、高换热效率和良好的温度分布均匀性，能够对高热流密度芯片进行有效冷却。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术采用了如下技术方案：
[0006]一种具有低流动阻力、高换热效率和良好的温度分布均匀性，并且可以根据芯片工况自适应调节通道表面当地换热系数的微通道液冷散热装置，包括依次密封配合的散热器盖板，上层隔板，下层隔板和底板；所述散热器盖板上设置有进液口和出液口；所述上层隔板上设有进液口导流孔和出液口过渡流道；所述下层隔板上设有进液口过渡流道和出液口导流槽；所述底板上加工有由若干组多边形分叉回路构成的类蜂窝状微通道，每组类蜂窝状微通道包括一个通道进口和多个通道出口；该结构借鉴自然界的蜂窝结构，分叉3～5次，经历第一次分叉后的次级通道，不断再次分叉并与同级通道不断合并、分离，形成类蜂窝状的多边形回路；
[0007]所述底板上的通道进口依次与下层隔板上的进液口过渡流道、上层隔板上的进液口导流孔和盖板上的进液口连通，形成冷却液的进液通路；所述底板上的通道出口依次与下层隔板上的出液口导流槽、上层隔板上的出液口过渡流道和盖板上的出液口连通，形成
冷却液的出液通路。
[0008]优选方案为，所述微通道底部加工出排列有序的凹坑阵列，每个凹坑中填充有热缩型温敏高分子材料。
[0009]优选方案为，所述通道底部的凹坑按一定规律布置，即沿流向布置为单列或多列凹坑。
[0010]优选方案为，凹坑间距与其投影直径之比为2～5。
[0011]优选方案为，所述凹坑的投影直径大于凹坑内填充的热缩型温敏高分子材料的投影直径，而且沿着所述凹坑投影直径并垂直于流动方向加工有一字型定位槽道，使填充材料能在凹坑中得到可靠固定。
[0012]优选方案为，所述凹坑的投影面均为圆形、椭圆形、水滴形、三角形、菱形、梯形或矩形。
[0013]优选方案为，填充的热缩型温敏高分子材料的体积与凹坑体积之比为3/5～2/3。
[0014]优选方案为，所述底板一侧表面与所需冷却的热源紧密接触，中间可填充高导热材料，所述底板上的通道进口与下层隔板上的进液口过渡流道的出口相连通；
[0015]优选方案为，所述底板上的相邻类蜂窝状微通道呈反向对称布置。
[0016]本专利技术的有益效果：
[0017]1.本申请提供的适用于高热流密度芯片的微通道散热装置，采用带凹坑绕流元件的类蜂窝状微通道冷却结构，并在凹坑中填充有热缩型温敏高分子材料。借鉴生物系统特有的高效质能输运特性设计的类蜂窝状微通道在减小通道压降，优化流动的同时，提高了底板的冷却均匀性。微通道底部的凹坑能够在通道中产生强烈有序的涡旋，会在近壁面区域引起气流的分离和重附着，一方面能够更加快速的从热源面带走热量，另一方面能够加强近壁面流体和主流中心区域流体的混合，从而有效的强化传热；
[0018]2.本申请提供的带凹坑绕流元件的类蜂窝状微通道冷却结构，通道壁面的当地换热系数与凹坑的深度有关。凹坑深度大的换热增幅大，凹坑深度小的换热增幅小。在凹坑中填充的热缩型温敏高分子材料，其具有随温度变化而发生溶胀
‑
收缩的非连续性体积变化的特性。当感应到热源温度的变化，一旦该材料温度超过自身的最低临界转变温度，其体积将快速收缩，使得凹坑的深度变大，从而使得凹坑处对应的通道表面当地换热系数增加，进而提高了整个散热器的换热性能。
附图说明
[0019]图1为本专利技术组装置的爆炸图；
[0020]图2为本专利技术的类蜂窝状微通道冷却结构局部放大示意图
[0021]图3为本专利技术的盖板结构示意图；
[0022]图4为本专利技术的上层隔板结构示意图；
[0023]图5为本专利技术的下层隔板结构示意图；
[0024]图6为本专利技术的底板结构示意图；
[0025]图7为感受到热源温度变化后凹坑通道内热缩型温敏高分子材料发生体积收缩行为以及通道内涡旋尺度变化示意图
[0026]图8为换热仿真结果。
具体实施方式
[0027]应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0028]实施例1：如图1
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图6所示，一种具有低流动阻力、高换热效率和良好的温度分布均匀性，并且可以根据芯片工况自适应调节通道表面换热系数的微通道液冷散热装置，包括由上而下依次密封配合的散热盖板1，上层隔板2，下层隔板3和底板4，所述散热盖板上设置有进液口11和出液口12；所述上层隔板上设有进液口导流孔21和出液口过渡流道22；所述下层隔板3上设有进液口过渡流道31和出液口导流槽32；所述底板4上加工有由若干组多边形分叉回路构成的类蜂窝状微通道5，每组类蜂窝状微通道5包括一个通道进口51和多个通道出口52；
[0029]所述底板上的通道进口51依次与下层隔板上的进液口过渡流道31、上层隔板上的进液口导流孔21和盖板上的进液口连通11，形成冷却液的进液通路；所述底板上的通道出口52依次与下层隔板上的出液口导流槽32、上层隔板上的出液口过渡流道22和盖板上的出液口12连通，形成冷却液的出液通路；散热盖板1、上层隔板2和下层隔板3以及底板4采用的材料相同，均为铜或铝等高导热本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种通道壁面对流换热系数可调节的的散热装置，包括由上而下依次密封配合的散热盖板(1)、上层隔板(2)，下层隔板(3)和底板(4)，所述散热盖板上设置有进液口(11)和出液口(12)，上层隔板上设有进液口导流孔(21)和出液口过渡流道(22)，下层隔板上设有进液口过渡流道(31)和出液口导流槽(32)，其特征在于，所述底板上有由若干组多边形分叉回路构成的类蜂窝状微通道(5)，每组类蜂窝状微通道(5)包括一个通道进口(51)和多个通道出口(52)；所述类蜂窝状微通道(5)的底部加工出排列有序的凹坑(53)，每个凹坑中填充有热缩型温敏高分子材料(6)；所述通道进口(51)依次与进液口过渡流道(31)、进液口导流孔(21)和进液口(11)连通，形成冷却液的进液通路；所述通道出口(52)依次与出液口导流槽(32)、出液口过渡流道(22)和出液口(12)连通，形成冷却液的出液通路。2.如权利要求1所述的微通道液冷散热装置，其特征在于，所述相邻凹坑(53)的间距与其投影直径之比为2～5。3.如权利要求2所述的散热装置，其特征在于，所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：税琳棋，宋航，胡中凯，段魁，高峰，李艳，杨勃，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：
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