[發明專利]一種帶梯形脊肋陣列的微散熱器

有效

• 申請號: 201810993974.2
• 申請日: 2018-08-29
• 公開（公告）號: CN109346444B
• 公開（公告）日: 2020-05-05
• 發明（設計）人: 王瑞金;袁魏佳;劉湘琪;朱澤飛
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: H01L23/367
• 分類號: H01L23/367;H01L23/473
• 代理公司: 浙江千克知識產權代理有限公司 33246
• 代理人: 周希良

本發明提供一種帶梯形脊肋陣列的微散熱器，包括上基板和下基板，所述上基板和下基板鍵合在一起，所述上基板上設有進口和出口，所述上基板上刻蝕出分流槽、上梯形脊肋陣列和合流槽；所述下基板上刻蝕出分流槽、下梯形脊肋陣列和合流槽；所述下基板與熱源接觸；所述合流槽、分流槽和梯形脊肋陣列形成通道，冷卻工質從進口導入，經過該通道，從出口導出，本發明所述的梯形脊肋陣列能改變流動結構，產生垂直主流方向的次流，使冷卻工質在散熱器內的流動產生混沌對流，強化冷熱流體的混合和換熱，提高了微散熱器的傳熱效率。

技術領域

本發明屬于微電子芯片的散熱技術領域，具體涉及一種帶梯形脊肋陣列的微散熱器。

背景技術

隨著電子工業的發展，電子設備小型化、集成化程度越來越高，電子芯片的散熱功率成倍增加，熱流密度可達100 W/cm²甚至更高，為此迫切需要新型高效的熱交換裝置，以保證電子設備的安全工作。微通道的換熱性能很好地滿足集成電路的冷卻需求，微通道熱沉可以取代傳統的換熱通道。為了進一步提高換熱能力，需要對微通道的參數、通道布置方式、壁面結構等進行優化，來提高換熱性能。

在微通道熱沉的設計中，在微通道中設置各種脊肋或凹坑陣列，使之產生次流，加強了對流換熱；周期性破壞熱邊界層，減小固-液界面的傳熱熱阻；同時還能增加固-液接觸面積，增加傳熱量。以上三種效應，都有利于強化微通道熱沉的換熱效率。一般而言設置脊肋的傳熱強化效果會比設置凹坑好，但也會產生比較大的壓降。

脊肋陣列的設置可以強化工質的混沌對流，加強冷熱流體的熱交換，這是脊肋陣列的主要功用。因此如何強化脊肋陣列對流動的影響是脊肋陣列設置的關鍵，底部脊肋陣列應當能使工質流動脫離底部，帶走從底部吸收的熱流，同時頂部脊肋陣列能使工質流動脫離頂部，將頂部的低溫工質輸送到底部區域，增大流體與底部固體之間的溫差，從而增大換熱效率。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種帶梯形脊肋陣列的微散熱器，能讓微散熱器內的工質產生混沌對流，利用這種對流加強冷熱流體的混合和熱量的交換，達到強化傳熱。

為了達到上述目的，本發明通過以下技術方案來實現：

一種帶梯形脊肋陣列的微散熱器，包括上基板和下基板，所述上基板和下基板鍵合在一起，所述上基板上設有進口和出口，所述上基板上刻蝕出分流槽、上梯形脊肋陣列和合流槽；所述下基板上刻蝕出分流槽、下梯形脊肋陣列和合流槽；所述下基板與熱源接觸；所述上基板上的分流槽和下基板上的分流槽位置對應，組成完整分流槽，所述上基板上的合流槽和下基板上的合流槽位置對應，組成完整合流槽；所述上基板的上梯形脊肋陣列和下基板的下梯形脊肋陣列在行和列上均交錯排列組成完整梯形脊肋陣列；所述完整合流槽、完整分流槽和完整梯形脊肋陣列形成通道，所述上基板設置有一個或若干個進口，所述上基板設置有一個或若干個出口，冷卻工質從上基板的進口導入，然后經過分流槽均勻進入到梯形脊肋陣列，在梯形脊肋陣列中工質在垂直于主流的另外兩個方向均會產生次流，從而產生混沌對流，強化換熱效率。工質經流梯形脊肋陣列后在合流槽匯聚后從出口導出，同時也將熱量帶走。

本發明的優點是：

1）微散熱器中的梯形脊肋陣列能改變流動結構，產生垂直主流方向的次流，使冷卻工質在散熱器內的流動產生混沌對流，強化冷熱流體的混合和換熱，提高了微散熱器的傳熱效率。

2）微散熱器中的梯形脊肋陣列能周期性破壞熱邊界層，減小熱阻，提高傳熱效率。

3）微散熱器中的梯形脊肋陣列能明顯提高下基板與工質流體的接觸面積，提高傳熱效率。

4）雖然梯形脊肋陣列會一定程度增加壓力降，但在相同功耗下的傳熱效率依然有較大幅度的提高。

附圖說明：

圖1為本發明所述的一種帶梯形脊肋陣列的微散熱器的立體圖。