CN115346939A - 一种异质嵌入式针鳍微流道散热器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种嵌入式针鳍微流道散热器，主要由盖板、针鳍散热模块、基板组成。散热器的针鳍散热模块上主要由高导热系数材料加工而成，其主要特征结构有肋与针鳍，肋与肋之间构成流道，针鳍分布其间，针鳍散热模块有效的解决了热点的问题，提高了微流道散热器针对局部的散热能力。本发明在保留微通道体积小、换热能力强的基础上，进一步改善了微流道散热器针对局部热源的散热能力，具有较高的换热能力和换热极限。本发明结构紧凑、换热能力好，在电子芯片、激光器、整流器等高发热设备冷却方面具有很好的应用前景。

Description

一种异质嵌入式针鳍微流道散热器

技术领域

本发明涉及一种新型微通道散热器，特别是一种改进的具有嵌入式针鳍模块的微流道散热器，可用于诸如电子芯片、高功率LED以及激光器等高发热设备的冷却。

背景技术

多组件芯片是一种将多块未封装的超大规模集成电路芯片以及专用集成电路芯片组装在一块基板上的部件。随着晶体管特征尺寸的减小，芯片上能够集成的晶体管数量也越来越多，导致芯片产生高热流密度，同时产生大量的热量。热量若不能及时的转移，且再随着热流密度的提高，PCB上热点的存在，会减少电子元器件的工作寿命或直接造成芯片的失效。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的旨在提供一种新型的异质嵌入式针鳍微流道散热器，能够改善热点问题，强化散热性能，提高散热极限。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明设计的异质嵌入式针鳍微流道散热器，盖板、基板、针鳍散热模块。所述盖板上设有进水口和出水口。冷却液由进水口流入，经过分流分别流过芯片下方针鳍散热模块以及周围普通微流道，最后汇聚在出水口处流出。

针鳍散热模块采用具有良好导热性能的材料如铜、银等加工制成，其上具有肋以及针鳍结构，所述针鳍与肋的尺寸可根据实际需要确定，在毫米或微米量级。所述的针鳍的截面可以是圆形、方形、梯形或三角形等形状。针鳍与肋均嵌入基板中。所述针鳍散热模块可通过微机电加工技术、3D打印而成。

所述的针鳍散热模块嵌入基板中，通过导热胶粘合或焊接等方式密封和连接。

本发明与传统的微通道散热器相比，具有以下特征和优点：对于传统微流道散热器（参见图1），本发明采用针鳍散热模块上有针鳍与肋，肋将由微流道而来的液体分流到针鳍散热模块上的流道内，并在针鳍的作用下增加冷却液的湍流强度从而达到增强微流道的散热性性能，同时针鳍散热模块采用导热系数低的材料，使得冷却液能够快速的将热量带走。有效的提高了散热器的综合换热能力和换热极限。

附图说明

图1是传统微流道散热器示意图

图2 是本发明的一个实施例结构示意图

图3 盖板结构示意图

图4 是本发明的针鳍散热模块示意图

图5 带有流道的基板示意图

图6 本发明工作示意图

图7 本发明冷却液流动示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，对本发明进一步详细说明。此处说明若涉及到具体实例时仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。

本实施例中所述的是一种异质嵌入式针鳍微流道散热器，如图2所示，由盖板1、针鳍散热模块2、基板3组成。

参见图3，所述的盖板1包括进水口1-1、出水口1-2、针鳍散热模块上嵌入槽1-3。盖板一般材质为导热系数较低的材质，本实施例中采用LTCC。在盖板背侧针鳍散热模块上嵌入槽1-3所在位置通过导热硅胶或导热硅脂等与发热器件结合。冷却工质采用去离子水，冷却工质从进水口1-1流入，从出水口1-2流出。针鳍散热模块上的嵌入槽深度在此设为盖板厚度一半，具体尺寸根据盖板材料、强度、厚度进行设置，其主要作用是通过减小盖板厚度来达到减小此处热阻的作用以及起到定位的作用，具体尺寸按需求确定。

参见图4，所述的针鳍散热模块2包括针鳍2-1与肋2-2。针鳍散热模块材质采用导热系数较高的铜，以增强换热能力，。针鳍散热模块上的针鳍2-1采用圆柱体结构，针鳍主要作用为增加换热面积、破坏层流与热边界层以达到增强散热的作用。针鳍散热模块上的肋2-2的高度与基板上微流道的高度相同，肋的间距在毫米或微米量级，其主要通过增大换热面积、破坏层流、分流冷却工质到针鳍上来增强换热能力，具体尺寸按需求确定。

参见图5，所述的基板3包括微流道3-1、导向肋3-2、针鳍散热模块下嵌入槽3-3。基板材质采用LTCC。微流道截面尺寸在毫米或微米量级。导向肋的作用主要为将冷却工质导入针鳍处，针鳍散热模块部分嵌入针鳍散热模块下嵌入槽中。

本实施例工作示意图可参见图6，冷却工质从进水口流入，通过微流道，经导向肋与肋的作用流经针鳍，汇集到微流道中，最终从出水口流出。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种嵌入式针鳍微流道散热器，其特征在于，散热器由盖板(1)、针鳍散热模块(2)、基板(3)构成：各结构层依次叠置，通过粘合、烧结或焊接组成整个散热器；

根据权利要求1所述的嵌入式针鳍微流道散热器，其特征在于所述盖板(1)上有针鳍散热模块上嵌入槽，起到定位与减小局部盖板厚度的作用。

2.根据权利要求1所述的嵌入式针鳍微流道散热器，其特征在于所述针鳍散热模块(2)由导热性良好的金属材料制成，其上有针鳍与肋两种结构，肋的截面形状可以为方形、梯形、三角形，针鳍截面形状可以为方形、圆形、梯形或三角形，针鳍与肋的尺寸量级在毫米或微米量级。

3.根据权利要求1所述的嵌入式针鳍微流道散热器，其特征在于所述基板(3)上有导向肋，其主要作用为引导冷却工质流向针鳍散热模块与对针鳍散热模块限位的作用。

4.根据权利要求1所述的嵌入式针鳍微流道散热器，其特征在于进出水口可以在基板与盖板上都可以设置。

5.根据权利要求1所述的嵌入式针鳍微流道散热器，其特征在于盖板(1)、基板(3)可采用LTCC制成，嵌入式针鳍微流道散热器可作为基板或PCB板。

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