[發(fā)明專利]一種不完全填充錯列式微通道換熱器

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• 申請日: 2021-07-21
• 公開（公告）號: CN113543600A
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發(fā)明（設計）人: 鞏亮;米創(chuàng);黃秉歡;段欣悅;丁斌;朱傳勇
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: H05K7/20
• 分類號: H05K7/20
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 史云聰

本發(fā)明公開一種不完全填充錯列式微通道換熱器，包括基板部分，所述基板部分上固定密封連接有蓋板部分，所述蓋板部分一端開設有冷卻工質進口，另一端開設有冷卻工質出口，所述蓋板部分和所述基板部分之間的微通道內交錯設置有多個肋片，且所述肋片的高度小于所述微通道的高度。本發(fā)明提供的不完全填充錯列式微通道換熱器，具有系統(tǒng)壓降小、換熱效率高的特點，能夠有效的降低設備的溫度，確保器件的安全工作。

技術領域

本發(fā)明涉及微通道換熱裝置領域，特別是涉及一種不完全填充錯列式微通道換熱器。

背景技術

最近幾年，隨著制造技術的發(fā)展，功率電子芯片向著集成化、小型化、高頻化的方向發(fā)展。例如，3D-IC(Three-dimensional stacked Integrated Circuits)是一種先進的芯片連接封裝技術，可以實現(xiàn)芯片間的垂直互聯(lián)，使得突破摩爾定律成為可能。在3D-IC中，芯片中的處理器、存儲器和邏輯單元通過硅通孔(Through SiliconVolume,TSV)進行連接。這種技術相比傳統(tǒng)的二維集成電路可以在相同的面積下集成更多的核心數(shù)。但核心數(shù)的增加同時也帶來了嚴重的熱可靠性問題。其一是因為單位面積發(fā)熱功率變大導致芯片工作溫度升高，而芯片工作溫度超過70℃后，每升高1℃其性能會下降5％；其二是由于不均勻的功耗分布，這使得集成電路產生局部熱點，這會在芯片內部引起熱應力的出現(xiàn)，導致芯片的彎曲和變形，甚至引發(fā)芯片破裂等嚴重問題。

面對如此狹小的空間所產生巨大的熱流密度，顯然，常規(guī)的風冷技術已經不能滿足其散熱需求。目前的散熱技術主要有微熱管冷卻、射流沖擊冷卻、噴霧冷卻、熱電冷卻、碳納米管冷卻和微通道冷卻等幾種新興的散熱技術。微通道由于其小體積、高效率、低成本等特點，因此受到了科研工作者的青睞。目前，微通道換熱器被認為是解決微電子、激光、生化工程、航空航天、能源和電力等領域微器件散熱問題的有效方法。

微通道換熱的概念是由Tuckerman和Pease在上世紀80年代提出，并且利用水的單相換熱實現(xiàn)了7.9MW/m²的散熱密度。然而，盡管微通道換熱器具有較強的散熱能力，但是由于其較小的流通截面積和較大的流速使得微通道換熱器的流動壓降較大，這不僅增加了功耗，而且甚至有可能會出現(xiàn)驅動工質所需的高壓引發(fā)器件破裂造成事故。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供一種不完全填充錯列式微通道換熱器，以解決上述現(xiàn)有技術存在的問題，具有系統(tǒng)壓降小、換熱效率高的特點，能夠有效的降低設備的溫度，確保器件的安全工作。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

本發(fā)明提供一種不完全填充錯列式微通道換熱器，包括基板部分，所述基板部分上固定密封連接有蓋板部分，所述蓋板部分一端開設有冷卻工質進口，另一端開設有冷卻工質出口，所述蓋板部分和所述基板部分之間的微通道內交錯設置有多個肋片，且所述肋片的高度小于所述微通道的高度。

可選的，所述肋片為上下交錯設置的上肋片和下肋片，所述上肋片與所述蓋板部分固定連接，二者為一體成型結構；所述下肋片與所述基板部分固定連接，二者可以采用一體成型結構。

可選的，所述基板部分包括基板，所述基板上端面固定設置有多個所述下肋片，所述基板兩側對稱設置有兩個微通道壁面，所述微通道壁面與所述基板垂直設置，所述微通道壁面的高度大于所述下肋片和上肋片的高度，且上肋片和下肋片高度之和小于二倍微通道的高度；所述基板上端面兩端分別開設有與微通道連通的進口段和出口段，所述進口段和出口段位于兩個所述微通道壁面之間，且與所述微通道壁面垂直設置。

可選的，所述蓋板部分包括蓋板，所述蓋板包括頂板，所述頂板底部四周固定垂直設置有第一側板、第二側板、第三側板和第四側板，所述第一側板上開設有所述冷卻工質進口，所述第三側板上開設有冷卻工質出口，所述進口段位于靠近所述冷卻工質進口的一端，且與所述冷卻工質進口連通；所述出口段位于靠近所述冷卻工質出口的一端，且與所述冷卻工質出口連通；所述頂板底部固定設置有多個所述上肋片。