CN202979568U

CN202979568U - 双层高效水冷基板

Info

Publication number: CN202979568U
Application number: CN 201220715660
Authority: CN
Inventors: 苗苗; 李雪冬
Original assignee: CNR Dalian Locomotive Research Institute Co Ltd
Current assignee: CRRC Dalian Institute Co Ltd
Priority date: 2012-12-21
Filing date: 2012-12-21
Publication date: 2013-06-05
Anticipated expiration: 2022-12-21

Abstract

本实用新型公开了一种双层高效水冷基板，包括槽板、固定在所述槽板上表面的平板Ⅰ以及固定在所述槽板下表面的平板Ⅱ、进水口和出水口，其特征在于：槽板包括构成“工”字形槽板的左挡板，右挡板以及固定在左挡板和右挡板之间的、将槽板分隔成双层腔体的横板；左挡板和所述右挡板之间还设有隔板，隔板将横板分成进水腔横板和出水腔横板；横板分隔成的双层腔体被隔板分隔成四个可供冷却液流动的腔体，分别是进水腔体Ⅰ、进水腔体Ⅱ、出水腔体Ⅰ和出水腔体Ⅱ；进水腔体Ⅰ和进水腔体Ⅱ内均设有散热翅片。本实用新型可双面冷却并有效减少了两侧功率模块安装面间的散热干扰，弱化出水口位置高温冷却水对功率模块的影响，从而提高其可靠性，延长其使用寿命。

Description

双层高效水冷基板

技术领域

本实用新型涉及换热技术领域，具体地说是一种用于电子元器件冷却的双层高效水冷基板。

背景技术

随着电子元器件的高功率、高集成的飞速发展，单位体积功率密度较高的元器件被越来越广泛的应用。在实际工作中，功率元器件的温度每增加10℃，其寿命将减少一半，因此，与大功率元器件相配套的散热器件也在逐渐的发生技术变革。传统风冷冷却方式已经无法满足大功率电子元器件的工作要求，水冷正逐步取代风冷主要应用于大功率元器件的冷却。与风冷板相比，水冷基板具有单位体积散热效率大、可靠性高和良好的可维护性的特点，是一种广泛应用于日常及工业大功率电子元器件的散热设备。

功率模块工作时产生的热量，通过与水冷基板安装接触面传递到其关键散热部件，同时，冷却液通过进水口进入水冷基板后，流经冷却液流道后从出水口流出。冷却液在冷却流道的流动过程中带走功率模块产生的热量，从而降低功率模块的温度，使其正常工作。

目前，市面上水冷基板产品普遍是由平板、槽板（或槽板及散热翅片）和进、出水口各一个等部件组成。槽板与平板经焊接后所形成的空腔（或用于放置散热翅片）为腔体，与进水口直接连接的腔体称为进水腔体，与出水口直接连接的腔体称为出水腔体。

现普遍使用的水冷基板为单层腔体双面冷却。单层腔体双面冷却的水冷基板为避免双面安装的功率模块间的散热干扰，会增大内腔及散热翅片高度，使得槽板的机械加工的深度增大、生产效率降低、产生大量原材料浪费，从而导致成本增高，同时由于内腔及散热翅片高度的增加，也会减小其内腔的最大承受压力，降低水冷基板可靠性。

普通水冷基板是在功率模块安装位置的板面下方设置出水腔体分隔板。这种功率模块安装位置的板面下方设置出水腔体分隔板结构，会减弱冷却液对出水腔***置安装的功率模块的冷却效果，导致其工作温度升高，降低其可靠性及使用寿命。

实用新型内容

根据上述提出的技术问题，而提供一种双层高效水冷基板。

本实用新型的目的在于克服现有技术中的不足之处，可以提高水冷基板单位体积散热量、提高功率模块工作空间的利用率；降低水冷基板的机械加工难度、减少机械加工量、提高生产效率、降低成本；优化水冷基板内部结构，提高产品的散热效率。

本实用新型采用的技术手段如下：

一种双层高效水冷基板，包括槽板、固定在所述槽板上表面的平板Ⅰ以及固定在所述槽板下表面的平板Ⅱ、进水口和出水口，其特征在于：所述槽板包括构成“工”字形槽板的左挡板，右挡板以及固定在所述左挡板和所述右挡板之间的、将所述槽板分隔成双层腔体的横板；所述左挡板和所述右挡板之间还设有隔板，所述隔板将横板分成进水腔横板和出水腔横板；所述横板分隔成的双层腔体被所述隔板分隔成四个可供冷却液流动的腔体，分别是进水腔体Ⅰ、进水腔体Ⅱ、出水腔体Ⅰ和出水腔体Ⅱ；所述进水腔体Ⅰ和所述进水腔体Ⅱ内均设有散热翅片。

优选地，所述进水口和所述出水口设置在所述水冷基板的同侧或异侧。

优选地，所述横板上还可设有用于将所述进水腔体Ⅰ和所述进水腔体Ⅱ分别分成N+1个往回形流道的流道挡板，其中N为所述流道挡板的个数。

优选地，当所述进水口和所述出水口设置为同侧时，所述流道挡板的个数满足N=2n（n≥0）；当所述进水口和所述出水口设置为异侧时，所述流道挡板的个数满足N=2n+1（n≥0）。

优选地，所述散热翅片的张数为m，m满足m=2（N+1）。

优选地，所述横板的长度小于等于所述左挡板和所述右挡板的长度。

较现有技术相比，本实用新型涉及的双层高效水冷基板，槽板的“工”字形结构分别和平板Ⅰ和平板Ⅱ形成双层腔体，这种结构形式在进行双面冷却时有效减少了两侧功率模块安装面间的散热干扰，减少了机械加工量，较好的控制内腔高度在一定的范围内，保证其内部承压能力，提高水冷基板可靠性的同时还可以显著降低生产成本；通过隔板将双层腔体分割成四个腔体，即进水腔体Ⅰ、进水腔体Ⅱ、出水腔体Ⅰ和出水腔体Ⅱ，隔板的一端与出水口平齐，另一端短于水冷基板的边长，即进水腔和出水腔的末端为连通状态；所述隔板位置以及出水腔体的上方板面两侧均不安装功率模块，这种出水口避开功率模块安装位置的结构形式使得冷却水可以在功率模块安装面下方腔体内充分流动吸收热量，在出出水口前不会因冷却水温度过高而引起功率模块失效，弱化出水口位置高温冷却水对功率模块的影响，从而提高其可靠性，延长其使用寿命。

另外，还提供另一种形式的设计，即增加流道挡板的结构形式，将进水腔分隔成往回形式，形成连通的流道，使冷却水流经的路程增加从而起到充分散热的效果；其中散热翅片设置在每一个流道内。

本实用新型所述的进水腔横板的厚度可以大于或者等于所述出水腔横板的厚度，是指通过横板厚度的改变加大出水流量，使冷却水循环加速；另外，所述横板的长度小于等于所述左挡板和所述右挡板的长度，是指双层进水腔体和出水口腔体结构在到达进水口和出水口的位置可融汇合并为一个大的进水口和一个大出水口腔体。这种结构形式可以简化槽板的加工过程，有效的控制由机械加工而产生的板面变形，降低了槽板加工难度，同时还有效的降低了水冷基板进出水口压力损失，提高水冷基板的散热性能。

本实用新型中涉及到的槽板与平板的连接或者散热翅片与槽板的连接方式可以为金属粘合胶粘贴为一体，或者焊接固定为一体；金属粘合胶和焊接均可采用全粘、全焊或者点式粘贴、点焊的形式。其中，金属粘合胶粘贴的方式可以减少产品变形及原材料性能降低，同时可以消除产品不合格品率，可以通过采取较为简单的方法对产品的质量进行控制，提高水冷基板产品的合格率，降低其加工过程质量成本。

本实用新型具有可双面冷却并有效减少了两侧功率模块安装面间的散热干扰，弱化出水口位置高温冷却水对功率模块的影响等优点，从而提高其可靠性，延长其使用寿命。

基于上述理由本实用新型可在水冷换热等领域广泛推广。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1是本实用新型的主视图。

图2是图1的侧视图。

图3是图1中垂直于冷却水流方向的剖视图。

图4是本实用新型带有流道挡板的主视图。

图5是图4中垂直于冷却水流方向的剖视图。

图中：1、槽板11、右挡板12、左挡板13、进水腔横板14、出水腔横板2、平板Ⅰ3、平板Ⅱ4、进水口41、进水腔体Ⅰ42、进水腔体Ⅱ5、出水口51、出水腔体Ⅰ52、出水腔体Ⅱ6、功率模块安装区7、隔板8、散热翅片9、流道挡板

具体实施方式

结合附图对本实用新型进一步说明，如图1至图3所示，一种双层高效水冷基板，包括槽板1、固定在所述槽板1上表面的平板Ⅰ2以及固定在所述槽板1下表面的平板Ⅱ3、进水口4和出水口5，其中进水口4和出水口5设置在同侧；所述槽板1包括构成“工”字形槽板的左挡板12，右挡板11以及固定在所述左挡板12和所述右挡板11之间的、将所述槽板1分隔成双层腔体的横板；所述左挡板12和所述右挡板11之间还设有隔板7，所述隔板7将横板分成进水腔横板13和出水腔横板14；所述横板分隔成的双层腔体被所述隔板7分隔成四个可供冷却液流动的腔体，分别是进水腔体Ⅰ41、进水腔体Ⅱ42、出水腔体Ⅰ51和出水腔体Ⅱ52；所述进水腔体Ⅰ41和所述进水腔体Ⅱ42内均设有散热翅片8，散热翅片8采用整体式散热翅片。本实施例中采用的原材料为铝及铝合金，其水冷基板外表面要经过氧化处理，经过氧化处理的水冷基板可以较好的提高其抗腐蚀能力，增强其功率模块安装面的可靠性，延长这种双层高效水冷基板的使用寿命。功率模块安装区设置在水冷基板的进水腔体Ⅰ41和进水腔体Ⅱ42两侧，功率模块工作时会产生大量热量，通过其与水冷基板的安装接触面传递到散热翅片8，通过冷却液流经散热翅片8将热量散去，冷却液从进水口进入进水腔体，然后从两层腔体流经后汇入到出水腔体，通过减薄出水横板的厚度，使出水量增大最终在出水口前汇成一个大出水腔从出水口流出，将热量带走，从而降低功率模块的温度，使其正常工作。

如图4、图5所示，本实用新型还提供了一种带有流道挡板9的结构，本实施例中，流道挡板9为2块，形成3条往回形流道，即设置在其中的散热翅片为6张整体式铝制散热翅片，往回形流道形式，使冷却液流经功率模块的散热区域路程延长，充分流经一周后从出水口流出，充分降低功率模块温度，提高散热效率。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种双层高效水冷基板，包括槽板（1）、固定在所述槽板（1）上表面的平板Ⅰ（2）以及固定在所述槽板（1）下表面的平板Ⅱ（3）、进水口（4）和出水口（5），其特征在于：所述槽板（1）包括构成“工”字形槽板的左挡板（12），右挡板（11）以及固定在所述左挡板（12）和所述右挡板（11）之间的、将所述槽板（1）分隔成双层腔体的横板；所述左挡板（12）和所述右挡板（11）之间还设有隔板（7），所述隔板（7）将横板分成进水腔横板（13）和出水腔横板（14）；所述横板分隔成的双层腔体被所述隔板（7）分隔成四个可供冷却液流动的腔体，分别是进水腔体Ⅰ（41）、进水腔体Ⅱ（42）、出水腔体Ⅰ（51）和出水腔体Ⅱ（52）；所述进水腔体Ⅰ（41）和所述进水腔体Ⅱ（42）内均设有散热翅片（8）。

2.根据权利要求1所述的双层高效水冷基板，其特征在于：所述进水口（4）和所述出水口（5）设置在所述水冷基板的同侧或异侧。

3.根据权利要求1或2所述的双层高效水冷基板，其特征在于：所述横板上还可设有用于将所述进水腔体Ⅰ（41）和所述进水腔体Ⅱ（42）分别分成N+1个往回形流道的流道挡板（9），其中N为所述流道挡板（9）的个数。

4.根据权利要求3所述的双层高效水冷基板，其特征在于：当所述进水口（4）和所述出水口（5）设置为同侧时，所述流道挡板（9）的个数满足N=2n（n≥0）；当所述进水口（4）和所述出水口（5）设置为异侧时，所述流道挡板（9）的个数满足N=2n+1（n≥0）。

5.根据权利要求4所述的双层高效水冷基板，其特征在于：所述散热翅片（8）的张数为m，m满足m=2（N+1）。

6.根据权利要求1所述的双层高效水冷基板，其特征在于：所述横板的长度小于等于所述左挡板（12）和所述右挡板（11）的长度。