[发明专利]基于印制电路板三维微通道阵列液冷冷却结构

说明书

本发明公开了一种基于印制电路板三维微通道阵列液冷冷却结构，包括顶部PCB层、中部PCB层和底部PCB层，每层中部PCB层由平行设置的肋条和将相邻肋条连接使之形成整体的连接段构成，相邻肋条之间的空间构成流道；所有中部PCB层的肋条数量相同并上下一一正对，所有中部PCB层的连接带在肋条长度方向上相互错开，以使所有中部PCB层相对应肋条间的流道上下完全连通；顶部PCB层盖在最上层的中部PCB层上表面，底部PCB层盖在最下层的中部PCB层下表面以封闭所有中部PCB层组合后构成的流道上下表面；流道两端形成冷却液进口和出口。本发明有效解决了印制电路板中超高功率器件的散热问题，以及散热不均匀的问题。

技术领域

本发明涉及基于印制电路板（Printed Circuit Board，缩写PCB）的高热流密度电子元器件散热技术领域，具体为集成于印制电路板的三维微通道阵列液冷冷却结构。

背景技术

目前，各类电子元器件朝着高集成度和性能不断提高的趋势发展，导致单位面积上的热功耗显著增大，局部区域热流密度已经高达100-1000W/cm²。电子元器件所处的热环境越来越恶劣，传统的散热方式如热传导和强制风冷因超出其散热极限，已相继失效。如何实现高效散热已成为各类电子元器件继续向前发展急需突破的关键技术。微通道液冷散热技术以其较大的比表面积且紧凑可靠的特性被相关研究者认为是目前解决高热流密度问题的最佳方案。而在实际工程应用中，常常将若干根微通道阵列化布置，一方面，依托高精度加工工艺在单位面积内尽可能多的布置微通道，可增加换热面积，从而进一步提升单位面积的散热能力；另一方面，通过若干个微通道的阵列化布置，可使散热区域覆盖面积更大，也能够提高散热效果。

目前国内外关于微通道阵列散热技术的研究较多，依托成熟的机加工工艺和硅刻蚀工艺，现阶段微通道阵列技术研究主要集中在金属基板和硅基板上,例如：厦门大学周伟等人提出一种微通道阵列加工方法（公开号104708089A），该加工方法通过设计铣削组合刀具在普通机床上对金属板进行微通道阵列加工；中国电子科技集团公司第二十九研究所王延等人提出一种硅基微通道散热器集成冷却装置（公开号CN104201158A），该装置通过刻蚀工艺制作成散热微通道阵列，肋厚和沟道宽度均小于0.1mm。然而在工艺成熟、成本低廉且已广泛应用与各类军民电子产品的的印制电路板基板方面，目前只有中国电子科技集团公司第二十六研究所余怀强首次提出一种印制电路板内嵌流道液冷换热装置（公开号105188260A），该装置提出的内嵌微流道呈直线型、“S”型或树杈型，但未涉及微通道阵列，并且根据该专利提出来的方法无法解决若干根肋悬浮的问题。

发明内容

针对现有印制电路板存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种基于印制电路板三维微通道阵列的液冷冷却结构，本发明有效解决了印制电路板中超高功率器件的散热问题，以及散热不均匀的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

基于印制电路板三维微通道阵列液冷冷却结构，包括顶部PCB层、中部PCB层和底部PCB层，所述中部PCB层由多层构成；每层中部PCB层由平行设置的肋条和将相邻肋条连接使之形成整体的连接段构成，所有肋条两端平齐，所有连接段垂直于肋条并位于同一直线上以形成连接带，相邻肋条之间的空间构成流道；所有中部PCB层的肋条数量相同并上下一一正对，所有中部PCB层的连接带在肋条长度方向上相互错开，以使所有中部PCB层相对应肋条间的流道上下完全连通；顶部PCB层盖在最上层的中部PCB层上表面，底部PCB层盖在最下层的中部PCB层下表面以封闭所有中部PCB层组合后构成的流道上下表面；流道两端形成冷却液进口和出口。

进一步地，每层中部PCB层的所有肋条和连接段在同一基板上一体成型，每层中部PCB层的电极图案在所有肋条和连接段上形成。

顶部PCB层、所有中部PCB层和底部PCB层依次通过粘接剂粘接固定。

每层中部PCB层的所有肋条厚度相同，所有连接段厚度相同，连接段厚度低于肋条厚度。