本發(fā)明屬于應用功率開關器件冷卻的熱沉設備領域，具體的屬于一種具有內(nèi)部微通道熱沉模塊的冷卻裝置。

背景技術：

隨著功率開關器件的輸出功率以及集成度的增加，功率開關器件的功耗在不斷的上升，器件體積在不斷減小，因此器件發(fā)熱熱流密度在急劇上升，如果熱量不能及時的散發(fā)出去，就會引起器件溫度過高而被燒壞，因此散熱成為需要迫切解決的問題。

目前的微冷卻器可以分為五類：微熱交換器、微熱管均熱片、超微冷凍機、整合式微冷卻器和微通道熱沉，微通道熱沉因其傳熱面積大、散熱均勻、熱擴散距離短等特點，被廣泛的應用于各種高密度、高功率電子設備的冷卻中。

現(xiàn)有的微通道熱沉都是將流體通過進口進入分流槽中完成分流，均勻進入微槽道陣列，通過表面對流換熱帶走肋片上的熱量，經(jīng)由匯流槽匯集后進入出口，實現(xiàn)散熱的目的。

目前對微通道熱沉的研究主要集中在內(nèi)部微通道結(jié)構(gòu)及工質(zhì)種類的研究上，對內(nèi)部微通道結(jié)構(gòu)的研究如北京工業(yè)大學，熱能工程專業(yè)的翟玉玲在2015年的博士學位論文上發(fā)表了題目為“復雜結(jié)構(gòu)微通道熱沉流動可視化及傳熱過程熱力學分析”的論文文獻。該論文文獻采用實驗、模擬與理論相結(jié)合的方法，針對具有高熱流密度發(fā)熱面微型設備的冷卻問題，綜合考慮通道結(jié)構(gòu)及工質(zhì)種類兩方面的因素，設計了具有結(jié)構(gòu)緊湊、高散熱性能的復雜結(jié)構(gòu)微通道熱沉。具體介紹了物理模型扇形凹穴型微通道、三角形凹穴及三角形內(nèi)肋組合的微通道、梯形凹穴及梯形內(nèi)肋組合的微通道等，對這些物理模型的散熱效果進行了模擬，但這些研究只限于理論研究，沒有實現(xiàn)工業(yè)應用。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種具有內(nèi)部微通道熱沉模塊的冷卻裝置。本發(fā)明的冷卻裝置通過在熱沉模塊內(nèi)設置若干個凹槽，由凹槽組成若干條平行布置的內(nèi)部微通道，由于凹槽的形狀發(fā)生周期性變化，使得流體工質(zhì)在經(jīng)過時接觸的界面在發(fā)生周期性變化，從而引起流體工質(zhì)的邊界層周期性的打斷，使得冷卻裝置表面的溫度分布均勻。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明公開了一種具有內(nèi)部微通道熱沉模塊的冷卻裝置，包括熱沉模塊、置于熱沉模塊上端的密封板、置于熱沉模塊下端的芯片，所述熱沉模塊包含若干條平行布置的內(nèi)部微通道，每條內(nèi)部微通道中包含若干個沿內(nèi)部微通道中心線對稱分布的凹槽，每相鄰兩個凹槽之間有垂直平面過渡，所述凹槽的橫截面為沿內(nèi)部微通道中心線對稱分布的直角梯形；所述內(nèi)部微通道的內(nèi)部微通道入口連接著工質(zhì)分布槽，所述內(nèi)部微通道的內(nèi)部微通道出口連接有工質(zhì)收集槽。

進一步地，所述工質(zhì)分布槽與內(nèi)部微通道入口相對應的側(cè)面上分布有若干個與內(nèi)部微通道入口相對應的工質(zhì)分布槽孔，所述工質(zhì)分布槽的上端面的中心位置設有工質(zhì)入口，所述工質(zhì)入口與密封板上設置的工質(zhì)導入管保持內(nèi)部相通，且工質(zhì)導入管與工質(zhì)入口在豎直方向的位置對應，所述工質(zhì)入口與工質(zhì)分布槽孔也保持內(nèi)部相通。

再進一步地，所述工質(zhì)收集槽與內(nèi)部微通道出口相對應的側(cè)面上分布有若干個與內(nèi)部微通道出口相對應的工質(zhì)收集槽孔，所述工質(zhì)收集槽的上端面的中心位置設有工質(zhì)出口，所述工質(zhì)出口與密封板上設置的工質(zhì)導出管保持內(nèi)部相通，且工質(zhì)導出管與工質(zhì)出口在豎直方向的位置對應，所述工質(zhì)入口與工質(zhì)分布槽孔也保持內(nèi)部相通。

更進一步地，所述內(nèi)部微通道入口和內(nèi)部微通道出口均為矩形，且內(nèi)部微通道入口和內(nèi)部微通道出口的寬度為0.05～0.15mm。

更進一步地，所述凹槽的深度為0.15～0.3mm，且凹槽的寬度大于內(nèi)部微通道入口和內(nèi)部微通道出口的寬度。

更進一步地，所述直角梯形的傾角為45°，直角梯形的高度為0.03～0.07mm，直角梯形的短邊長度為0.5～1.5mm。

本發(fā)明的有益效果：

1、本發(fā)明的冷卻裝置設計合理，流體工質(zhì)從工質(zhì)導入管進入，

通過工質(zhì)分布槽的工質(zhì)入口進入的工質(zhì)分布槽孔中，再通過各個工質(zhì)分布槽孔流入相對應的內(nèi)部微通道，受內(nèi)部微通道的凹槽的形狀周期性的變化，引起流體工質(zhì)的邊界層周期性的打斷，使得冷卻裝置充分且均勻的吸收功率芯片產(chǎn)生的熱量，經(jīng)過充分吸熱的流體工質(zhì)再通過工質(zhì)收集槽的與內(nèi)部微通道出口相對應的工質(zhì)收集槽孔流出，依次經(jīng)過工質(zhì)出口，最后被工質(zhì)導出管到導出，實現(xiàn)流體工質(zhì)的一次散熱，整個過程流程簡單，且可操作化強；

2、本發(fā)明冷卻裝置采用平行設計的內(nèi)部微通道，保證流體工質(zhì)流經(jīng)過熱沉模塊的壓降變化?。?/p>

3、本發(fā)明冷卻裝置凹槽的形狀，凹槽的深度等數(shù)值均是經(jīng)過不斷試驗的優(yōu)化，提高了冷卻效果。

附圖說明

圖1為本發(fā)明冷卻裝置的主視圖；

圖2為圖1的密封板的主視圖；

圖3為圖1的熱沉模塊的主視圖；

圖4為圖1的熱沉模塊分離的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為圖4的凹槽的主視圖；

圖6為圖5中局部標記的P的俯視圖；

圖中各標記號如下：

1—工質(zhì)導入管、2—工質(zhì)導出管、3—密封板、4—熱沉模塊：4.1—內(nèi)部微通道、4.2—凹槽、4.3—內(nèi)部微通道入口、4.4—內(nèi)部微通道出口、4.5—垂直平面；

5—芯片、6—工質(zhì)分布槽：6.1—工質(zhì)分布槽孔、6.2—工質(zhì)入口；

7—工質(zhì)收集槽：7.1—工質(zhì)收集槽孔、6.2—工質(zhì)出口。

具體實施方式

為了更好地解釋本發(fā)明，以下結(jié)合具體實施例進一步闡明本發(fā)明的主要內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于以下實施例中。

本發(fā)明公開了一種具有內(nèi)部微通道熱沉模塊的冷卻裝置，如圖1和圖2所示，冷卻裝置包括熱沉模塊4、置于熱沉模塊4上端的密封板3、置于熱沉模塊4下端的芯片5，如圖3和圖4所示，所述熱沉模塊4包含若干條平行布置的內(nèi)部微通道4.1，每條內(nèi)部微通道4.1中包含若干個沿內(nèi)部微通道4.1中心線對稱分布的凹槽4.2，如圖5和圖6所示，每相鄰兩個凹槽4.2之間有垂直平面4.5過渡，且所述凹槽4.2的橫截面為沿內(nèi)部微通道4.1中心線對稱分布的直角梯形，所述直角梯形的傾角優(yōu)選為45°；直角梯形的高度為0.03～0.07mm，本實施優(yōu)選為0.05mm，直角梯形的短邊長度為0.05～0.15mm，本實施例優(yōu)選為0.1mm。

每條內(nèi)部微通道4.1還包括內(nèi)部微通道入口4.3和內(nèi)部微通道出口4.4，且結(jié)合圖5可知，所述內(nèi)部微通道入口4.3和內(nèi)部微通道出口4.4優(yōu)選為矩形，便于流體工質(zhì)的流入和流出；且內(nèi)部微通道入口4.3和內(nèi)部微通道出口4.4的寬度為0.05～0.15mm，本實施例優(yōu)選內(nèi)部微通道入、出口的寬度為0.1mm，凹槽4.2的深度為0.2mm，故凹槽4.2的寬度大于內(nèi)部微通道入口4.3和內(nèi)部微通道出口4.4的寬度，凹槽內(nèi)充滿流體工質(zhì)，流體工質(zhì)經(jīng)過周期性排布的凹槽，使得流體工質(zhì)在經(jīng)過時接觸的界面在發(fā)生周期性變化，從而引起流體工質(zhì)的邊界層周期性的打斷，使得冷卻裝置表面的溫度分布均勻。

再次如圖3和圖4所示，所述內(nèi)部微通道4.1的內(nèi)部微通道入口4.3連接著工質(zhì)分布槽6，所述內(nèi)部微通道4.1的內(nèi)部微通道出口4.4連接有工質(zhì)收集槽7，所述工質(zhì)分布槽6與內(nèi)部微通道入口4.3相對應的側(cè)面上分布有若干個與內(nèi)部微通道入口4.3相對應的工質(zhì)分布槽孔6.1，所述工質(zhì)分布槽6的上端面的中心位置設有工質(zhì)入口6.2，所述工質(zhì)入口6.2與密封板3上設置的工質(zhì)導入管1保持內(nèi)部相通，如圖1和圖2所示，且工質(zhì)導入管1與工質(zhì)入口6.2在豎直方向的位置對應，所述工質(zhì)入口6.2與工質(zhì)分布槽孔6.1也保持內(nèi)部相通；所述工質(zhì)收集槽7與內(nèi)部微通道出口4.4相對應的側(cè)面上分布有若干個與內(nèi)部微通道出口4.4相對應的工質(zhì)收集槽孔7.1，所述工質(zhì)收集槽7的上端面的中心位置設有工質(zhì)出口7.2，所述工質(zhì)出口7.2與密封板3上設置的工質(zhì)導出管2保持內(nèi)部相通，如圖1和圖2所示，且工質(zhì)導出管2與工質(zhì)出口7.2在豎直方向的位置對應，所述工質(zhì)入口6.2與工質(zhì)分布槽孔6.1也保持內(nèi)部相通。

本發(fā)明的冷卻裝置，流體工質(zhì)從工質(zhì)導入管1進入，通過工質(zhì)分布槽6的工質(zhì)入口6.2進入的工質(zhì)分布槽孔6.1中，再通過各個工質(zhì)分布槽孔6.1流入相對應的內(nèi)部微通道4.1，經(jīng)過充分吸熱的流體工質(zhì)通過工質(zhì)收集槽7的與內(nèi)部微通道出口4.4相對應的工質(zhì)收集槽孔7.1流出，再經(jīng)過工質(zhì)出口7.2，最后被工質(zhì)導出管到導出，實現(xiàn)流體工質(zhì)的一次散熱，整個過程流程簡單，且可操作化強。

以上實施例僅為最佳舉例，而并非是對本發(fā)明的實施方式的限定。除上述實施例外，本發(fā)明還有其他實施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術方案，均落在本發(fā)明要求的保護范圍。