【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电子器件冷却，具体涉及一种曲面天线立体高效冷板。
技术介绍
1、天线阵面一般由大规模组件组成，组件内部芯片热流密度已超百瓦平方厘米。天线阵面装载在无人机、直升机等平台时，为了满足威力提升的需求，逐渐向多口径、曲面共形的方向发展。但是曲面阵面冷却的相关工作报道较少，目前主流的平面天线阵面一般采用主动液冷方式，常用散热架构为：高功率芯片通过载片、基板等与组件壳体焊接，组件壳体通过界面材料与金属冷板压接；高功率芯片产生的热量经过载片/基板的热扩展后传导至组件壳体，在金属冷板中与低温冷却液进行对流换热，最后将热量带走。
2、现有技术中大多采用单层串联小通道平面液冷冷板，不适用于未来高热流密度曲面阵面的发展需求，主要存在以下问题：1)阵面功率提升导致冷却液流量需求增加，串联流道的流阻大幅上升；2)小通道翅片对流换热面积小，散热能力有限(＜100w/cm2)；3)串联流道的芯片温度一致性差；4)平面冷板不满足曲面阵面需求。
3、因此，亟需发展一种低流阻高效曲面冷板，解决阵面高功率和高热流密度的散热问题。
技术实现思路
1、针对传统单层串联小通道平面冷板散热能力差、流阻高、温度一致性差、不适用曲面阵面的问题，本专利技术提出了一种曲面天线立体高效冷板，将单层串联平面流道改为包含集分液层+散热层的多层立体曲面随形流道，通过集分液层的均匀流量分配，实现了阵列高功率芯片的全并联，大大缩短了流程，降低了流阻并提高了温度一致性；通过散热层的局部强化微通道结构，在低流量下
2、本专利技术的低流阻高效曲面冷板由五层曲面结构组成，从下到上分别为盖板层(1)、散热层(2)、中间层(3)、集分液层(4)和底板层(5)，散热层(2)和集分液层(3)为流体层，其余三层为结构层；盖板层(1)背面以阵列形式排布多个组件(6)，组件(6)内部以阵列形式排布多个高功率芯片(7)；散热层(2)设有与高功率芯片(7)一一对应的阵列曲面微通道(8)，曲面微通道(8)由进液腔(9)、并联微通道(10)和出液腔(11)组成；中间层(3)设有与所述阵列曲面微通道(8)一一对应的阵列供液口(12)和阵列回液口(13)；集分液层(4)设有水平并排的多个曲面供液静压腔(14)和多个曲面回液静压腔(15)，曲面供液静压腔(14)一端布置主进液口(16)，另一端封闭，曲面回液静压腔(15)在与主进液口(16)的相反端布置主出液口(17)，另一端封闭。
3、散热层(2)的所述并联微通道(10)为直肋结构，特征尺度为0.2mm～0.5mm，深宽比为5～10。
4、中间层(3)的供液口(12)和回液口(13)为大尺寸矩形，对应流速低于1m/s。
5、集分液层(4)的曲面供液静压腔(14)和曲面回液静压腔(15)截面积与流量匹配，保证平均流速不大于5m/s，曲面供液静压腔(14)和曲面所述回液静压腔(15)之间用厚度为1.5mm～3mm的筋隔开。
6、冷板材料为alsi10mg、alsi7mg等高导热、低密度铝合金，采用3d打印一体化成型。
7、中间层(3)的供液口(12)与散热层(2)的进液腔(11)、集分液层(4)的曲面供液静压腔(14)连通，中间层(3)的回液口(13)与散热层(2)的出液腔(11)、集分液层(4)的曲面回液静压腔(15)连通；低温冷却液从主进液口(16)进入曲面供液静压腔(14)，经过分配后进入阵列供液口(12)，随之进入进液腔(9)，并在并联微通道(10)内部与高功率芯片(7)进行对流换热升温，高温冷却液回到出液腔(11)并进入回液口(13)，并汇集到曲面回液静压腔(15)，最后从主出液口(17)流出。
8、本专利技术的有益效果在于
9、本专利技术采用集分液层+散热层的多层立体曲面随形流道结构，集分液层结构实现了阵列高功率芯片的全并联冷却，散热层采用高换热效率的并联微通道结构，在低流阻条件下大幅提升散热能力和温度一致性；通过3d打印实现内嵌复杂立体流道的曲面冷板一体化成型，避免了多层流道焊接漏液风险。为高功率密度、轻薄化、曲面天线阵面散热提供了一种解决方案，且设计合理、工程实现性高，相比目前串联小通道平面冷板，散热能力提升2倍，流阻降低40％，温度一致性提升50％，厚度降低30％。
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1.一种曲面天线立体高效冷板，其特征在于：由五层曲面结构组成，从下到上分别为盖板层(1)、散热层(2)、中间层(3)、集分液层(4)和底板层(5)；所述散热层(2)和所述集分液层(3)为流体层，其余三层为结构层；所述盖板层(1)背面以阵列形式排布多个组件(6)，所述组件(6)内部以阵列形式排布多个高功率芯片(7)；所述散热层(2)设有与所述高功率芯片(7)一一对应的阵列曲面微通道(8)，所述曲面微通道(8)由进液腔(9)、并联微通道(10)和出液腔(11)组成；所述中间层(3)设有与所述阵列曲面微通道(8)一一对应的阵列供液口(12)和阵列回液口(13)；所述集分液层(4)设有水平并排的多个曲面供液静压腔(14)和多个曲面回液静压腔(15)，所述曲面供液静压腔(14)一端布置主进液口(16)，另一端封闭，所述曲面回液静压腔(15)在与所述主进液口(16)的相反端布置主出液口(17)，另一端封闭。
2.根据权利要求1所述的一种曲面天线立体高效冷板，其特征在于：低温冷却液从所述主进液口(16)进入所述曲面供液静压腔(14)，经过分配后进入所述阵列供液口(12)，随之进入所
3.根据权利要求2所述的一种曲面天线立体高效冷板，其特征在于：所述高功率芯片(7)尺寸在1-3mm，厚度约0.1-0.2mm，热流密度约200～400W/cm2，通过高导热焊料或导热胶固定在组件(6)正面，组件(6)和高功率芯片(7)的阵列排布包括但不限于矩形、圆形或其他形式。
4.根据权利要求2所述的一种曲面天线立体高效冷板，其特征在于：所述并联微通道(10)为直肋结构，特征尺度为0.2mm～0.5mm，深宽比为5～10。
5.根据权利要求2所述的一种曲面天线立体高效冷板，其特征在于：所述供液口(12)和所述回液口(13)为大尺寸矩形，对应流速低于1m/s。
6.根据权利要求2所述的一种曲面天线立体高效冷板，其特征在于：所述曲面供液静压腔(14)和所述曲面回液静压腔(15)之间用厚度为1.5mm～3mm的筋隔开。
7.根据权利要求1-6任一项所述的一种曲面天线立体高效冷板，其特征在于：所述冷板材料为AlSi10Mg、AlSi7Mg铝合金，采用3D打印一体化成型。
...【技术特征摘要】
1.一种曲面天线立体高效冷板，其特征在于：由五层曲面结构组成，从下到上分别为盖板层(1)、散热层(2)、中间层(3)、集分液层(4)和底板层(5)；所述散热层(2)和所述集分液层(3)为流体层，其余三层为结构层；所述盖板层(1)背面以阵列形式排布多个组件(6)，所述组件(6)内部以阵列形式排布多个高功率芯片(7)；所述散热层(2)设有与所述高功率芯片(7)一一对应的阵列曲面微通道(8)，所述曲面微通道(8)由进液腔(9)、并联微通道(10)和出液腔(11)组成；所述中间层(3)设有与所述阵列曲面微通道(8)一一对应的阵列供液口(12)和阵列回液口(13)；所述集分液层(4)设有水平并排的多个曲面供液静压腔(14)和多个曲面回液静压腔(15)，所述曲面供液静压腔(14)一端布置主进液口(16)，另一端封闭，所述曲面回液静压腔(15)在与所述主进液口(16)的相反端布置主出液口(17)，另一端封闭。
2.根据权利要求1所述的一种曲面天线立体高效冷板，其特征在于：低温冷却液从所述主进液口(16)进入所述曲面供液静压腔(14)，经过分配后进入所述阵列供液口(12)，随之进入所述进液腔(9)，并在所述并联微通道(10)内部与所述高功率芯片(7)进行对流换...
【专利技术属性】
技术研发人员：马预谱，胡长明，魏涛，钱吉裕，张彦，吕晓卫，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十四研究所，
类型：发明
国别省市：
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