[发明专利]折返式射流微通道散热器及散热方法

说明书

公开了折返式射流微通道散热器及散热方法，折返式射流微通道散热器中，微通道基板设有微通道；射流孔板层叠于微通道基板上且层间密封连接，射流孔板包括多个射流入口孔和多个回流出口孔；分配器层叠于射流孔板上且层间密封连接，分配器中，第一分配腔连通进液管，多个第二分配腔分别连通第一分配腔和射流入口孔，工质经由第一分配腔水平流动地导入第二分配腔中后垂直进入射流入口孔以冲击微通道的底壁面，多个第二回液腔分别连通回流出口孔和第一回液腔，冲击微通道的底壁面的工质折返进入回流出口孔，进入回流出口孔的工质经由第二回液腔进入第一回液腔，进入第一回液腔的工质经由回液管排出。

技术领域

本发明涉及电子器件冷却技术领域，特别是一种折返式射流微通道散热器及散热方法。

背景技术

随着集成密度不断提高，芯片级器件热流密度不断攀升，如高功率激光二极管和高功率电子元件耗散热流密度高达100W/cm²甚至更高；高速列车与新能源汽车中的核心元件IGBT芯片级热流密度可达kW级。元器件性能对温度的增加较为敏感，高温导致器件可靠性下降，甚至造成器件的失效。元器件热流密度的加速增长给电子设备的热管理带来了严峻的技术挑战。针对高热流密度问题，常规的风冷冷却技术已经无法满足需求。1981年Tuckerman和Pease针对高热流密度冷却问题提出了微通道热沉概念，实现了790W/cm²热流密度的散热，同时热沉底壁面与入口水温的温升为71℃，展示了微通道传热器高效优良的冷却性能。在微通道冷却概念提出之后，大量学者开展了通道形状，通道尺寸以及散热器材质对微通道换热器性能影响的研究，并得到矩形截面的微通道换热性能较好，适当增加矩形通道深宽比可以增加换热器综合换热性能等一般性结论。目前，微通道换热器已在电子、航天、机车等工程领域都得到了广泛的应用。但是传统微通道散热器仍具有两个突出的缺点：因热边界层的发展导致的沿流向换热恶化从而导致沿流向高温度梯度的问题，以及因通道尺度减小带来的高压降问题，这两个问题使得微通道的应用进程慢于其实验室研究进程。另外，在各种冷却手段，因强烈的射流冲击效应，速度与温度梯度协同性较好的缘故，射流冷却所能达到的散热热流密度较传统微通道热流密度更高，具有更好的散热性能，但是射流冷却具有在滞止区之外表面传热系数急剧衰减的问题。如果结合射流冷却与微通道冷却的优点，换热器综合性能将得到较大提升。

在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了折返式射流微通道散热器及散热方法，通过进出口分配器的设置，提高流动分配的均匀性，减小了换热器所需的泵功，本发明的微通道散热高效强化换热，均匀散热，同时又不至于消耗较多的泵功，克服了现有技术微通道面临的高压降，冷却壁面温度分布不均的缺陷。

本发明的目的是通过以下技术方案予以实现。

一种折返式射流微通道散热器包括中，

微通道基板，其设有微通道；

射流孔板，其层叠于所述微通道基板上且层间密封连接，所述射流孔板包括多个射流入口孔和多个回流出口孔；

分配器，其层叠于所述射流孔板上且层间密封连接，所述分配器包括，

进液管，其用于泵入工质，

第一分配腔，其连通进液管，

多个第二分配腔，其分别连通所述第一分配腔和射流入口孔，所述工质经由第一分配腔水平流动地导入第二分配腔中后垂直进入所述射流入口孔以冲击所述微通道的底壁面，

多个第二回液腔，其分别连通所述回流出口孔和第一回液腔，冲击所述微通道的底壁面的工质折返进入所述回流出口孔，

第一回液腔，进入所述回流出口孔的工质经由第二回液腔进入第一回液腔，