[发明专利]一种混合结构热沉

说明书

本发明提供一种混合结构热沉，包括上盖板、漩涡发生器、主通道、基底、主通道壁；所述基底的上方包括主通道、主通道壁；所述主通道、主通道壁的上方为上盖板和漩涡发生器；所述主通道两端为主通道壁；所述热沉的主通道为n条，n≥1的整数；所述每条主通道在热沉的侧面两端具有热沉冷却液出口；所述漩涡发生器设置在上盖板的中部，位于主通道的上端，由单排狭缝阵列通道组成；所述漩涡发生器的单排狭缝阵列通道数量与热沉的主通道数量相同。本发明的一种混合结构热沉，破坏了热沉内部主通道壁处的边界层，降低压力损失，实现热沉基底温度的均匀性，维持热沉温度稳定。

技术领域：

本发明涉及热沉技术领域，尤其是涉及大热流密度散热的热沉技术领域。

背景技术：

随着工业制造的不断进步，芯片的运算速度越来越快，集成度也越来越高。而芯片温度是影响芯片特性的主要因素之一。在芯片功率不断提高的背景下，如果不能维持芯片温度稳定在合适的状态，芯片的工作效率会降低，性能会下降，甚至芯片本身发生损坏而使运行系统崩溃。

1981年，TuckermanPease以水为冷却介质，利用截面50×300μm²的矩形微通道在面积为1cm²的硅板上实现热流密度为790W/cm²的散热，但是压力损失也达到了213.59KPa，无法在实际中得到应用。Qu和Mudawar用无氧铜设计了通道截面为231×713μm²的微通道热沉，并以去离子水作为冷却流体，并当入口雷诺数为1690，热流密度为100W/cm²时，加热面与进口流体之间的温差为31K且在有限的温升范围内，即温升低于100K。传统的微通道热沉实现的热流密度大多在100-400W/cm²之间，已经无法满足日益增长的散热需求。

微通道热沉具有比表面积大，结构紧凑，传热效率高的优点，但是沿流动方向上温度梯度和压力损失较大，较大的温度梯度造成了底面温度的不均匀性较大，给芯片带来较大的热应力，缩短了芯片的使用寿命，而较大的压力损失则需要消耗较大的泵功，其主要原因在于流体在微通道内流动时会在壁面处产生边界层，且随着流动距离增加边界层逐渐增厚，边界层增厚使得热沉的流动和传热性能恶化，因此提高微通道热沉的流动传热性能的关键在于削弱边界层。针对于此，很多学者对微通道热沉进行了研究，但是这些研究大多都是基于平行流动而言的，并没有有效地破坏通道内的边界层，提高热沉的流动与传热性能。

技术内容

本发明提供一种混合结构热沉，破坏了热沉内部主通道壁处的边界层，降低压力损失，实现热沉基底温度的均匀性，维持热沉温度稳定。

本发明解决其技术问题采取的技术方案是：

一种混合结构热沉，包括上盖板、漩涡发生器、主通道、基底、主通道壁；所述基底的上方包括主通道、主通道壁；所述主通道、主通道壁的上方为上盖板和漩涡发生器；所述主通道两端为主通道壁；所述热沉的主通道为n条，n≥1的整数；所述每条主通道在热沉的侧面两端具有热沉冷却液出口；所述漩涡发生器设置在上盖板的中部，位于主通道的上端，由单排狭缝阵列通道组成；所述漩涡发生器的单排狭缝阵列通道数量与热沉的主通道数量相同。

进一步，所述单排狭缝阵列通道中每个狭缝通道的右侧面与对应的主通道的右侧主通道壁相平齐；或者所述单排狭缝阵列通道中每个狭缝通道的左侧面与对应的主通道的左侧主通道壁相平齐。

进一步，包括二次流道；所述基底的上方包括二次流道，所述二次流道的上方为上盖板；所述二次流道穿过热沉内部的主通道壁，实现热沉内部的主通道壁两侧的主通道连通。

进一步，所述热沉内部相邻主通道之间的主通道壁对应设置m条二次流道，m≥1的整数。

进一步，所述二次流道沿主通道方向交错设置。

进一步，所述热沉为高导热材料；冷却液从漩涡发生器流入，在热沉冷却液出口流出；所述冷却液为液态水、纳米流体、酒精、液态金属。