[發(fā)明專利]一種針鰭與肋板組合式微通道散熱器

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210241608.8
• 申請(qǐng)日: 2022-03-13
• 公開（公告）號(hào): CN114664768A
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 饒錫新;金城;肖承地;張海濤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南昌大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L23/46
• 分類號(hào): H01L23/46;H01L23/367
• 代理公司: 南昌朗科知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 36134
• 代理人: 郭毅力;郭顯文

一種肋板針鰭組合式微通道散熱器，包括微通道基板和蓋板；所述的微通道基板，包括針鰭、肋板、分流通道、子通道、匯流通道和側(cè)壁；針鰭分布在熱點(diǎn)上方，肋板布置在針鰭左右兩側(cè)，針鰭上下兩側(cè)留出大面積的分流通道；肋板與微通道側(cè)壁之間設(shè)置匯流通道；所述的蓋板包括一個(gè)冷卻工質(zhì)入口和兩個(gè)冷卻工質(zhì)出口；冷卻工質(zhì)入口位于微通道基板的針鰭的上方，兩個(gè)冷卻工質(zhì)出口位于肋板與側(cè)壁之間形成的匯流通道的上方。本發(fā)明結(jié)合了針鰭結(jié)構(gòu)散熱能力強(qiáng)和肋板微通道壓力下降小的優(yōu)點(diǎn)，在泵送功耗較小的情況下，有效的控制了熱點(diǎn)區(qū)域的溫升，且使得散熱器底壁面溫度較為均勻，電子元器件溫度均勻性同樣得到改善，有利于延長電子元器件使用壽命。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電子器件冷卻技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種解決芯片熱點(diǎn)問題的微通道散熱器。

背景技術(shù)

隨著集成電路技術(shù)與電子封裝技術(shù)的不斷發(fā)展，芯片級(jí)器件功耗不斷攀升，熱流密度急劇增加，在某些高性能電子元器件中熱流密度甚至達(dá)到1000W/cm²。高溫會(huì)導(dǎo)致電子元器件可靠性降低，甚至導(dǎo)致電子元器件的損壞。電子設(shè)備熱管理問題日益凸顯，常規(guī)的自然風(fēng)冷、強(qiáng)迫風(fēng)冷已經(jīng)無法滿足高功率器件的散熱需求。因此，研究人員提出了微熱管、真空腔均熱板、碳納米管、以及微通道等新興技術(shù)。其中利用流體散熱的微通道技術(shù)等到了最為廣泛的研究。微通道散熱器最早由Tucherman和Pease在1981年提出。與常規(guī)散熱器相比，微通道散熱器具有換熱面積大，換熱能力強(qiáng)和體積小等優(yōu)點(diǎn)。然而目前的研究大多集中在具有均勻熱源問題的散熱器研制，不均勻熱源問題的散熱少有人研究。

在芯片中，核心區(qū)域產(chǎn)生的熱通量明顯高于處理器的其它區(qū)域。這些熱通量較高的區(qū)域被稱為熱點(diǎn)。通常來說，芯片內(nèi)部熱量傳遞到散熱板上總是不均的，熱點(diǎn)區(qū)域的熱通量是背景區(qū)域平均熱通量的數(shù)倍。熱點(diǎn)區(qū)域和背景區(qū)域的熱通量差異導(dǎo)致的溫度差異將使芯片發(fā)生變形，降低芯片的使用壽命。傳統(tǒng)的微通道散熱器不能較好的解決這些問題。因此需要設(shè)計(jì)一個(gè)在不同區(qū)域具有不同散熱能力的微通道散熱器來減小芯片各區(qū)域的溫度差異，保證芯片的可靠性。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種針鰭與肋板組合式微通道散熱器，通過肋板和針鰭的組合設(shè)置，提高了溫度分布的均勻性，減小了散熱器所需要的泵送功率，有效的降低了熱點(diǎn)區(qū)域的局部高溫，克服了現(xiàn)有技術(shù)微通道不能解決熱點(diǎn)區(qū)域高溫升，冷卻壁面溫度分布不均勻的問題。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的。

本發(fā)明所述的一種肋板針鰭組合式微通道散熱器，包括微通道基板（1）和蓋板（2）。

所述的微通道基板（1），包括針鰭（16）、肋板（15）、分流通道（11）、子通道（12）、匯流通道（13）和側(cè)壁（14）。針鰭（16）分布在熱點(diǎn)上方，肋板（15）布置在針鰭（16）左右兩側(cè)，針鰭（16）上下兩側(cè)留出大面積的分流通道（11）。肋板（15）與微通道側(cè)壁（14）之間設(shè)置匯流通道（13）。

所述的蓋板（2）包括一個(gè)冷卻工質(zhì)入口（21）和兩個(gè)冷卻工質(zhì)出口（22）。冷卻工質(zhì)入口（21）位于微通道基板的針鰭（16）的上方，兩個(gè)冷卻工質(zhì)出口（22）位于肋板（15）與側(cè)壁（14）之間形成的匯流通道（13）的上方。

本發(fā)明所述的針鰭（16）截面可以是圓形、矩形、菱形、三角形、水滴形、翼面形。

本發(fā)明所述的匯流通道（13）通道寬度與肋板間子通道（12）寬度比為1:1-5。

本發(fā)明所述的肋板（15）寬度與肋板的子通道（12）寬度比為1:1-3。

本發(fā)明所述的肋板（15）寬度與肋板高度比為1:2-5。

本發(fā)明所述的肋板（15）截面形狀可以是矩形、梯形、三角形。

本發(fā)明所述的微通道散熱器，采用硅、銅、鋁合金或其它高導(dǎo)熱系數(shù)材料制成，也可以是針鰭部分與其它部分使用不同材料組合制成。