[發明專利]帶仿生植物葉脈分形微槽道的沖擊式水冷芯片散熱器

在審

• 申請號: 201510059027.2
• 申請日: 2015-02-05
• 公開（公告）號: CN104617062A
• 公開（公告）日: 2015-05-13
• 發明（設計）人: 徐賀;李臻;王鵬;于洪鵬;王培元;孫澤明;寇建華;王文龍
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: H01L23/367
• 分類號: H01L23/367;H01L23/473
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及的是一種芯片散熱器，尤其涉及一種基于仿生原理的沖擊型水冷散熱器。

背景技術

根據摩爾定律，每隔18個月，集成電路上的晶體管數量就會翻一倍。在相同面積的微小芯片上，集成的電路越多，需要的功耗越高，同時釋放的熱量就越大。對于高熱流密度的芯片，若不采取有效的冷卻措施，會嚴重影響到芯片工作的穩定性和使用壽命。

仿生學是基于模仿生物系統來構造相應的技術系統，或是使人類發明的技術系統具有生物系統類似特征的科學。仿生學就是模仿生物的科學。仿生學與工程技術的結合，形成了仿生工程學學科。仿生學的意義在于將35億年的生命演化與協同進化過程應用與工程實踐，以解決復雜的工程實踐問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種結構簡單，散熱效果優良的帶仿生植物葉脈分形微槽道的沖擊式水冷芯片散熱器。

本發明的目的是這樣實現的：

包括由圓形底板、筒狀側壁和環形頂板組成的殼體，在底板上加工有仿生植物葉脈分形的微槽道，所述仿生植物葉脈分形的微槽道由圓形中空部分、一級溝槽、二級溝槽、三級溝槽和四級溝槽組成，圓形中空部分位于底板的中心處，圓形中空的外緣呈現輻射對稱分布一級溝槽，每個一級溝槽分成兩個二級溝槽，每個二級溝槽分成兩個三級溝槽，每個三級溝槽分成兩個四級溝槽，環形頂板的中間連接入水口，在入水口的周圍均勻分布至少兩個出水口，出水口與環形頂板連通。

本發明還可以包括：

入水口和每個出水口與環形頂板之間有一段弧形過渡段。

兩個一級溝槽之間的夾角為45°。

兩個二級溝槽之間的夾角為30°。

兩個三級溝槽之間的夾角為45°。

兩個四級溝槽之間的夾角為60°。

為了解決芯片散熱問題，本發明基于仿生植物葉脈分形的原理，提供了一種基于仿生原理，結構簡單，散熱效果優良的沖擊型水冷芯片散熱器。

由圓形底板、筒狀側壁和環形頂板組成的殼體以及在在底板上加工出的仿生植物葉脈分形的微槽道構成流體運動的腔體，微槽道以底板的圓心軸呈現輻射對稱分布，在中心處，由于微槽道的匯集，形成一個中空的部分，從入水口處的水流直接沖擊于此，仿生葉脈分形結構的分形角度為四級。散熱器工作時，流體從入水口進入散熱器腔體內，直接沖擊腔體底板，流體進入到仿生植物葉脈的分形網絡的底板，底板與芯片直接接觸，流體沿著出水口流出。與傳統的流動式水冷的芯片散熱器相比，本發明所設計的仿生植物葉脈分形網絡的底板，并且水流進入散熱器的方式是沖擊底板的形式，當水流經所述的微槽道，使流體具有更好的流動性能，改善微槽道熱沉的均溫性和局部高溫的情況，并形成薄的水力與熱力邊界層，熱能經過對流由熱源傳入流體后，迅速被流體帶出散熱器，這樣有效的提高了散熱器的散熱性能。

為了不產生紊流入水口和每個出水口與環形頂板之間有一段弧形過渡段。

本發明采用仿生植物葉脈分形微槽道的表面，使流體具有更好的流動性能，有利于改善微通道熱沉的均溫性和局部高溫情況。本發明具有結構簡單，原理新穎，散熱效果顯著等優點。

附圖說明

圖1是本發明的外部結構示意圖。

圖2是仿生植物葉脈分形的微槽道在底板上的分布示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖舉例對本發明做更詳細的描述。

結合圖1和圖2，本發明的第一種實施方式包括由圓形底板1、筒狀側壁2和環形頂板3組成的殼體，在底板上加工有仿生植物葉脈分形的微槽道，所述仿生植物葉脈分形的微槽道由圓形中空部分4、一級溝槽5、二級溝槽6、三級溝槽7和四級溝槽8組成，圓形中空部分位于底板的中心處，圓形中空的外緣呈現輻射對稱分布一級溝槽，每個一級溝槽分成兩個二級溝槽，每個二級溝槽分成兩個三級溝槽，每個三級溝槽分成兩個四級溝槽，環形頂板的中間連接入水口9，在入水口的周圍均勻分布三個出水口10，出水口與環形頂板連通。兩個一級溝槽之間的夾角a為45°；兩個二級溝槽之間的夾角b為30°；兩個三級溝槽之間的夾角c為45°；兩個四級溝槽之間的夾角d為60°。

本發明的第二種實施方式是在第一種實施方式的基礎上，在入水口和每個出水口與環形頂板之間有一段高度相等的弧形過渡段11。過渡段的高度可由下列公式給出：