[发明专利]一种硅基微通道散热器集成冷却装置

说明书

技术领域

本发明属于电子设备散热技术领域，具体为一种硅基微通道散热器集成冷却装置。

背景技术

对于高热流密度的功率电子系统，常采用液冷的方式来进行散热，如液冷机箱、液冷模块等。这些传统液冷散热方式，通常是使用铜、铝等材料制作液体流道，然后封闭焊接形成散热器，流道尺度通常在1mm以上。在散热器与芯片之间，通常存在着散热器材料与芯片材料热膨胀系数不匹配的问题，常规方法是通过焊接钼铜片等过渡载片来缓解热膨胀应力，而这无疑增大了芯片到热沉之间的热阻。

硅基材是现行电子材料中与第三代半导体芯片和功率芯片的热膨胀率最接近的一种材料。采用硅基微通道散热系统，可将芯片直接焊接于散热器表面，既缓解了高温工作中热膨胀应力的破坏，也大大降低了芯片到热沉之间的热阻。同时，由于硅材的微加工工艺成熟，可加工尺度达0.1mm以下的微通道流道，极大增加了此类散热器的散热效率。目前关于微通道散热技术的专利很多，关于硅基材上微加工工艺的专利也很广泛，但是二者结合--硅基微通道散热技术的专利甚微，仅有CN1558448A、CN103839905A等。而关于硅基微通道散热器集成冷却装置的专利，则为空白。

发明内容

要解决的技术问题

本发明的目的在于解决高热流密度功率电子芯片的散热难题。为此提出了一种硅基微通道散热器集成冷却装置。

技术方案

所述一种硅基微通道散热器集成冷却装置，其特征在于：由盒体，硅基微通道散热器，盖板三部分组成；所述盒体为上端开口的腔体，盒体底板内部设置有流道，盒体外侧面设置单元冷却液进出口以及内部电子芯片的外接开口，盒体外侧还设置有安装耳；盒体底板设置若干小凹槽，硅基微通道散热器安装在小凹槽内，小凹槽底部设置有两个开口，实现硅基微通道散热器的冷却液进出口与盒体底部流道连通；盒体底部流道将冷却液均分到每个硅基微通道散热器的入口；盒体与盖板密封固定连接为一体，形成封闭腔体；所述硅基微通道散热器由硅底板和硅盖板组成，硅底板和硅盖板的连接采用硅硅键合工艺实现，硅底板上采用刻蚀工艺制作成有散热翅片，翅片厚度和翅片间距均小于0.1mm，硅盖板采用刻蚀工艺加工而成有冷却液进出口。

有益效果

本发明具有以下优点：

1、散热器材料与芯片的膨胀系数匹配性佳，无需过渡载板，可直接将芯片焊接于散热器上，减小了芯片到散热器的热阻。

2、微通道尺度可达到0.1mm以下，散热效率大大增加。

3、该集成方式可根据高热流密度芯片的数量和位置灵活布置与扩展散热器，克服了硅基散热器无法做大的缺点，通用性强。

4、散热器材料密度较传统金属散热器低。

附图说明

图1硅基微通道散热器集成冷却装置组成图；

1—盒体；2—盖板；3—硅基微通道散热器；

图2：盒体结构示意图(虚线为内部流道示意)；

1a—单元冷却液出口；1b—单元冷却液进口；1c—微通道散热器冷却液进口；1d—微通道散热器冷却液出口；1e—凹槽；1f—安装耳；

图3硅基微通道散热器示意图；

3a—硅底板；3b—硅盖板；3c—冷却液进口；3d—冷却液出口；3e—散热翅片；

图4：实施实例1示意图；

图5：实施实例2示意图；

具体实施方式

基于本发明，实现了多种结构形式的硅基微通道散热器集成冷却装置，达到了良好的散热效果。具体实施实例如下：

实施例1：

如图1所示，本实施例中的硅基微通道散热器集成冷却装置的外围尺寸为50mm(长)×50mm(宽)×20mm(高)，由盒体，硅基微通道散热器，盖板三部分组成。所述盒体为上端开口的腔体，盒体底板内部设置有流道，盒体外侧面设置单元冷却液进出口以及内部电子芯片的外接开口，盒体外侧还设置有安装耳，用于集成冷却装置的对外连接。

盒体底板设置四个小凹槽，硅基微通道散热器安装在小凹槽内，小凹槽底部设置有两个开口，实现硅基微通道散热器的冷却液进出口与盒体底部流道连通。盒体底部流道将冷却液均分到每个硅基微通道散热器的入口，并由每个硅基微通道散热器出口将冷却液引出至单元冷却液出口处。

盖板为平板结构，与盒体的上开口尺寸吻合，在将硅基微通道散热器以及内部电子芯片安装好后，通过激光焊接技术将盖板与盒体连接为一体。