[发明专利]一种集成低流阻歧管网络的穿透式超薄液冷板

说明书

一种集成低流阻歧管网络的穿透式超薄液冷板，包括由上至下依次布置的上层冷板、中层冷板、下层冷板以及盖板，上层冷板、中层冷板、下层冷板的冷却液流道相互连通；冷却液从下层冷板的冷却液入口流入下层冷板的输入歧管流道中，经中层冷板的输入通孔流入上层冷板的散热单元流道产生对流换热，然后又经中层冷板的输出通孔流入下层冷板的输出歧管流道中，最后由冷却液出口流出；本发明冷板布置位置穿透电子组件的壳体后直接与热沉焊接相连，具有冷板质量小、换热效率高、体积紧凑、阵面均温性好等特点，可根据天线阵面上热源分布位置定制化设计，解决了高热流密度、阵面热分布不均、大功率的射频电子模块的高效冷却的与冷却设备轻量化的设计难题。

技术领域

本发明涉及电子设备阵面的热管理和结构设计技术领域，具体涉及一种集成低流阻歧管网络的穿透式超薄液冷板。

背景技术

相控阵中的T/R组件是一个高度集中的电子元器件的集合，在小型化和密集化的要求下，T/R组件的工作功率不断提高，组件产生的热流密度也进一步增大，部分芯片的发热量已经达到了百瓦级别。在相控阵天线阵面上常常集成了数量巨大的T/R组件，这些组件是整个相控阵的主要热量来源，随着微电子工艺技术进一步成熟，高功率放大器的发射功率大幅增加，带给整个阵面的散热压力也愈发增强。这些热量若不能及时的转移，会造成器件内部结温升高，进而导致器件电位漂移，严重影响了设备工作的可靠性。

冷板常用于电气、电子、动力设备散热，根据使用的流体介质不同，可分为风冷板和液冷板两大类。由于液体的密度、比热容和导热系数都远大于气体，在同等可用温差条件下，液冷板的换热效率和功率容量远大于风冷板，体积也更紧凑。在没有其它具有更高权重的影响因素的情况下，大功率设备散热优选液冷板；在航空航天设备中，设备的总质量直接影响了飞行器的载荷能力与滞空能力，因此需要减少冷却装置的质量，在设计中体现为减少液冷冷板的整体厚度。

穿透式冷板是指冷板穿过电子组件壳体，通过焊接等方式直接与发热芯片下的热沉相连接；减小了热源与冷板之间的热阻，提高了冷却效率。

微通道液冷冷板因具有结构紧凑、换热效率高、质量轻、运行安全可靠等突出特点，在微电子、航空航天设备以及其他一些对换热设备的尺寸和重量有特殊要求的设备中广泛使用；在工程之中主要针对大面积均匀热源进行均温设计，不限制电子模块的排列顺序，也对电子模块的种类和数量不敏感。

但在工程实践中发现，现有微通道液冷冷板存在如下缺点：

1)为对整个阵面产生降温作用，冷板必须使用较大的横截面，导致冷却工质与盖板间的对流换热系数较小，为提高换热效果，必须要增大微通道密度，即设计更多的扰流块来增大换热面积，或者增大流体流速，进而增大液冷板的换热效率和功率容量；但微通道的密集程度受限于制造工艺与流道面积，从而存在有上限值；流阻与液体流量平方成正比关系，增大流量会导致泵动力不足，难以实现。

2)随着冷板厚度减小，阵面的热流密度分布逐渐集中，微通道液冷冷板的均温性设计不能针对于靠近热源的局部高热流密度点强化换热效率，导致冷板部分区域换热过量、另一些却欠缺换热，使得阵面温度分布不均，极大地影响了整体的均温性。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供了一种集成低流阻歧管网络的穿透式超薄液冷板，冷板布置位置穿透电子组件的壳体后直接与热沉焊接相连，具有冷板质量小、换热效率高、体积紧凑、阵面均温性好等特点，可根据天线阵面上热源分布位置定制化设计，特别适合解决高热流密度、阵面热分布不均、大功率的射频电子模块的高效冷却的与冷却设备轻量化的设计难题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种集成低流阻歧管网络的穿透式超薄液冷板，包括由上至下依次布置的上层冷板1、中层冷板2、下层冷板3以及盖板4，上层冷板1、中层冷板2、下层冷板3的冷却液流道相互连通；