[发明专利]一种产生螺旋流的微通道热沉

说明书

本发明提供一种产生螺旋流的微通道热沉，包括硅基底板、热沉和盖板，所述硅基底板、热沉和盖板依次键合，硅基底板下方是热源，所述热沉由上基板和下基板键合而成，所述上基板上设有分流槽、合流槽和微通道，微通道侧壁上刻蚀出凹槽；所述下基板上刻蚀出斜槽，与微通道侧壁上凹槽连通；所述盖板上设有进口和出口，冷却工质从进口导入，通过分流槽分流进入微通道后，经合流槽合流，从出口导出。本发明所述微通道热沉的每个微通道内侧槽和底槽改变流动结构，产生螺旋流，强化冷热流体的混合和传热，提高了微通道热沉的传热效率。

技术领域

本发明属于微电子芯片的散热技术领域，具体涉及一种产生螺旋流的微通道热沉。

背景技术

随着电子工业的发展，电子设备小型化、集成化程度越来越高，电子芯片的散热功率成倍增加，热流密度可达100 W/cm²甚至更高，为此迫切需要新型高效的热交换装置，以保证电子设备的安全工作。微通道的换热性能很好地满足集成电路的冷却需求，微通道热沉可以取代传统的换热通道。为了进一步提高换热能力，需要对微通道的参数、通道布置方式、壁面结构等进行优化，来提高换热性能。

在宏观通道中经常在壁面上设置与流动方向成一定角度的挡块，以利于换热强化，但会带了更大的压损。这种方法在微通道中也得到应用，在微通道侧壁添加挡板的微通道热沉，在微通道底部带有肋的双侧微通道热沉，当挡板与流动方向呈锐角时，产生的混沌对流，可以显著增强冷热流体的混合，同时，热阻也随着肋高的增加而下降，微通道热沉的传热被极大地强化。由此可见，改变流动结构而促进冷热流体的混合，是提高微通道热沉的性能的有效手段；不断破坏微通道内流动的热边界层，是减小热阻的重要方法。二者都可以通过在壁面设置各种周期分布的肋和槽等的措施得以实现。

发明内容

本发明的目的是提供一种产生螺旋流的微通道热沉，利用螺旋流加强冷热流体的混合和热量的交换，达到强化传热。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现：

一种产生螺旋流的微通道热沉，包括硅基底板、热沉和盖板，所述硅基底板、热沉和盖板依次键合，硅基底板下方是热源，所述热沉由上基板和下基板键合而成，所述上基板上设有分流槽、合流槽和微通道，微通道侧壁上刻蚀出凹槽；所述下基板上刻蚀出斜槽，与微通道侧壁上凹槽连通；所述盖板上设有进口和出口，冷却工质从进口导入，通过分流槽分流进入微通道后，经合流槽合流，从出口导出，流体在微通道中的流动会受到侧面槽和底面槽的影响，产生螺旋流，强化底部高温流体和顶部低温流体的混合和传热，从而增加微通道热沉的传热效率。

所述微通道侧壁上的凹槽呈周期性分布，所述下基板上的斜槽呈周期性分布，两者对应位置互相连通，形成周期性分布的通道。

所述盖板设置有一个或若干个进口，所述盖板设置有一个或若干个出口。

本发明的优点是：

1）微通道热沉中每个微通道内侧槽和底槽能改变流动结构，产生螺旋流，强化冷热流体的混合和传热，提高了微通道热沉的传热效率。

2）微通道热沉中底槽和侧槽还能周期性破坏热边界层，减小热阻，提高传热效率。

3）在微通道底部和侧面开槽，不会产生明显的压力降，从而在不增加功耗的情况下保证传热效率。

附图说明

图1为本发明所述的一种产生螺旋流的微通道热沉的立体图。

图2为本发明所述的一种产生螺旋流的微通道热沉的螺旋状流线。

图3为本发明所述的一种产生螺旋流的微通道热沉各部分键合示意图。

图4为本发明所述的一种产生螺旋流的微通道热沉的侧面槽与底面槽的连通示意图。