一种液冷散热器用的微通道冷板装置，其包括一上盖及一下底板，该上盖之一侧开设有一工作介质进入冷板的进口，另一侧则开设有一工作介质离开冷板的出口，该工作介质进入冷板的进口系为逐渐扩大型态的进口，工作介质离开冷板的出口为逐渐缩小型态的出口。本实用新型专利技术可以使液冷散热的冷板具有均匀的温度分布，具有更低的热阻和更好的散热性能，增强微通道冷板中的两相流工作介质的流动稳定性，从而更加适于实用。适用于电子领域的散热装置。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及 一 种电子产品领域的散热装置，尤其是 一种涉及汽液相变的液冷散热装置。
技术介绍
英特尔的创始人之一高登，摩尔在1965年提出预言半 导体芯片上的晶体管的数量大约每隔18个月就会翻倍，这 就是摩尔定律。英特尔近40年的发展历程验证了摩尔的预 言，到2010年，晶体管的数量将达到10亿个，而随着32 纳米技术的成熟，下 一 代微处理器将集成20亿个晶体管。 随着计算机芯片晶体管数量的增加，单位面积上的电路越来 越密，所产生的热量也将是现在芯片的IO倍以上，其当量 发热密度可以达到每平方厘米1000瓦以上，尤其是芯片内 部的高功率元器件，其核心温度可接近600CTC ，该高温点称 为热斑，如果没有适当的散热方式，将严重影响芯片的性能 和寿命。目前高端电子产品的主要散热方式为液冷散热，请参阅 附图说明图1所示，现有常用的液冷产品主要包括冷板1 、泵2、鳍 片散热器3和连接上述组件的软管。冷板1紧贴热源(即电 子芯片，例如CPU)，在泵2驱动下的液体流经冷板1吸收 热量后，在鳍片散热器3处向外部环境释放热量，被冷却的 液体再次流经冷板1，循环往复连续不断地把热量从发热芯 片传递到环境中。鳍片散热器可采用自然风或风扇强制冷 却。冷却液体可以是去离子的纯净水、掺加有防冻液的纯净 水、或者其它液体及混合物，例如四氟乙烷R134a。目前商用液冷散热器内部工质在循环时不产生相变，即 在散热器内部无论受加热或者冷却，都保持液态.虽然上述 液冷方式具有热阻低、传递热容量大、传输距离较远的优点，但是，由于冷板材料的局限性，以及液体吸热温度升高，使 得冷板的热阻不能得到进 一 步降低，并且冷板内部存在高的 温度梯度，导致和其接触的电子芯片的温度也是不均匀的， 从而产生热应力。另夕卜，在一定的液体驱动力下，其热阻值 是一定的，而该热阻值很难满足未来电子芯片的散热需求， 尤其是难以对热斑有效冷却，且高热流密度条件也使风扇噪 声和液体泵的寿命面临巨大挑战。由此可见，上述现有的液冷散热装置在结构与使用上， 显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解 决液冷散热装置存在的问题，相关厂商无不费尽心思来谋求 解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而 一般产品又没有适切的结构能够解决上述问题，此显然是相 关业者急欲解决的问题。因此如何能创设 一 种低热阻、高散 热性能的新型结构液冷散热装置，实属当前重要研发课题之 一，亦成为当前业界极需改进的目标。长期的实验研究证实 通过微通道的液体产生相变后的汽液两相流动可以显着地降低工质流率或驱动工质所需的泵功(Pumping Power)， 并 且在工质及冷板(Heat Sink)内部温度更加均匀。由于微通 道汽液两相流动及传热具有上述的所有优点，以及其潜在的 应用前景，包括微电子芯片及高能激光器的冷却，和在微小 型动力机械及能源系统中的应用，使得微通道两相流成为近 10年来学术界的 一 个研究热点。但是人们发现微通道冷板内 存在强烈的两相流不稳定性。不稳定性会降低系统的性能和 可靠性，会引起机械故障，甚至造成破坏。因此，带有工质 相变的冷板尚未在商业化液冷散热技术中有报道。
技术实现思路
为了克服现有的液冷散热装置存在的缺陷，本技术的目的在于提供 一 种液冷散热器用的微通道冷板装置，该 装置可以使液冷散热的冷板具有均匀的温度分布，具有更低 的热阻和更好的散热性能，增强微信道冷板中的两相流工作 介质的流动稳定性，从而更加适于实用。本技术解决其技术问题所采用的技术方案如下一种液冷散热器用的微通道冷板装置，它包括 一 上盖及 一下底板，上盖和下底板系结合为一体，在上盖之一侧开有 一工作介质进入冷板的进口 ，另 一 侧则开有 一 工作介质离开 冷板的出口，工作介质进入冷板的进口为逐渐扩大的进口， 工作介质离开冷板的出口为逐渐縮小的出口 。前述下底板的进口处设有液体储存区，该下底板的出口 处则设有蒸汽排放区，在该液体储存区和蒸汽排放区之间设 有微通道区，该微通道区的二端系分别与液体储存区及蒸汽 排放区相连通；此外该蒸汽排放区和液体储存区均各为 一 空腔体，而微通道区为连通的格栅式通道；液体储存区与微通 道区联通的空间结构符合喷管结构，蒸汽排放区和微通道区 联通的空间结构为直通结构。由于采用上述技术方案，使本技术与现有技术相比具有如下有益效果(1) 本技术提出的冷板，工质的进出口流道采用渐扩及渐縮形状，可以减小工质流动阻力；(2) 本技术提出的冷板，在工质进口段采用大的储液 区逐渐收縮结构(即喷管结构)过渡到微通道区，可以拟制传 统冷板结构中普遍存在的流动分配不均的现象；(3) 由于采取喷管结构，流体流速在微通道区入口处往下 游方向附近流速达到最大，从而辅助起到拟制在微通道中工 质相变发生时的蒸汽回流现象；(4) 本技术提出的冷板，其内部的微通道结构在芯片 加热区的上游和下游存在 一 段很长的微信道区，即微信道区 的长度大于芯片长度，在芯片加热区上下游存在一段加长的 微通道区域，该区域对芯片散热贡献不大，但是该加长区域 可以很好地拟制蒸汽回流造成的不稳定性现象，其原理是在 微通道中 一 旦相变，由于工质体积膨胀所产生的蒸汽回流现 象，由于加长的微通道结构，因此蒸汽无法回流到加长的微 通道的前端，这样必然在微通道内部产生汽液界面-弯月面， 根据拉普拉斯方程，在该弯月面处会产生毛细力，毛细力的 大小取决于表面张力和弯月面半径，而弯月面半径又取决于微通道截面尺寸，越小的截面水利半径具有越大的毛细力，该 毛细力会产生很强的抽吸作用，从而推动液体向微通道出口 端流动，达到拟制蒸汽回流的作用，同时芯片加热区的下游 端的加长的微通道结构可以稳定蒸汽流动(实现充分发展的流动)，从而在微通道的进出口端起到稳定流动的目的；(5)由于汽液相变，热量传递通过汽化潜热完成，工质温 度增加有限，使整个冷板的热阻明显下降，电子芯片温度更 加均匀。以下结合附图和实施例对本技术进 一 步说明。 图1是现有的液冷散热装置的结构示意图。 图2是本技术液冷散热器用的微通道冷板装置的结 构示意图。图3A是本技术中的冷板结构的第一个实施例立体 结构示意图。图3B是图3A的俯视图。图3C是图3B的A-A剖视图。图3D是图3B的B-B剖视放大图。图4A是图3A中的下底板的立体结构示意图。图4B是图4A的俯视图。图4C是图4B的A-A剖视图及微通道区的放大图。 图5 A是本技术中的冷板结构的第二个实施例的立 体结构示意图。图5B是图5A的俯视图。图5C是图5B的A-A剖视图。图5D是图5B的B-B剖视放大图。图6是图5A中的下底板结构示意图。图7A是本技术中的冷板结构第三个实施例的立体 结构示意图。图7B是图7A的俯视图。图7C是图7B的A-A剖视图。图7D是图7B的B-B剖视放大图。图8是图7A中的下底板结构示意图。 图9是本技术工作过程的示意图。图中，l.冷板，2.泵，3.鳍片散热器，5.导热材料，6. 电子芯片，ll.上盖，12.下底板，111.进口， 112.出口， 113. 沟槽，121.液体储存区，122.微通道区，123.蒸汽排放区， 124.通本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种液冷散热器用的微通道冷板装置，其包括一上盖及一下底板，在上盖一侧开设有一工作介质进入冷板的进口，另一侧则开设有一工作介质离开冷板的出口，其特征在于：所述的工作介质进入冷板的进口为逐渐扩大的进口，所述的工作介质离开冷板的出口为逐渐缩小的出口。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李骥，
申请(专利权)人：北京奇宏科技研发中心有限公司，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]
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