[发明专利]一种混合结构微通道热沉

说明书

本发明公开了一种混合结构微通道热沉，包括密封连接的热沉模块和盖板，盖板位于热沉模块的上方，盖板上设置有若干个间隔设置的进口和出口，热沉模块包括基底以及通过刻蚀或机械加工方式在所述基底上得到的微通道散热结构，所述微通道散热结构包括若干个平行设置的肋片，所述肋片之间构成微通道，微通道与进口和出口垂直设置，肋片上开设有二次流道，进口和出口之间设有矩形肋片；进口下方的基底上设置有与进口相对应的大肋片，大肋片的长度等于进口的宽度。本发明的歧管式、二次流道和矩形肋片组成的混合结构热沉缩短了冷却液在微通道中的流动距离，增大了流动空间，并增强了流动过程中的扰动，从而可同时增强换热和降低压损，并进一步提高了芯片温度的均匀性。

技术领域

本发明涉及热沉的技术领域，特别是涉及一种混合结构微通道热沉。

背景技术

随着科学技术的进步，芯片的运算速度越来越快，集成度越来越高，因此单位面积上产生的热量越来越多，如果不能及时把热量带走的话，芯片的可靠性会降低，性能会下降，寿命也会缩短。

解决这个问题的方法之一是通过热沉结构将热量带走，包括风冷和液冷。风冷适用于热流密度小于10W/cm²的情况，对于高热流密度散热要求，需要引入液体进行冷却。1981年，美国的两位学者提出了微通道液冷的概念，他们用50μm宽320μm高的微通道阵列热沉，实现了790W/cm²的高热流密度散热要求，但是所需的压损高达216kPa，很难获得实际应用。

为此，大量学者对微通道热沉的结构进行了改进和优化，但是目前的微通道热沉存在的问题是：1.如果想要达到较大的热流密度q，需要付出的压损ΔP会很大；2.合理的压损ΔP，所能散出的热流密度q又非常有限；3.微通道热沉散热带来芯片温度的不均匀性，从而带来热应力，对芯片的可靠性、性能、寿命均带来不利影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种混合结构微通道热沉，以解决上述现有技术存在的问题，一方面可以降低压损和泵功，另一方面，可以降低芯片表面的最高温度并提高芯片表面温度的均匀性，进而提高芯片的可靠性、性能和寿命。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供了一种混合结构微通道热沉，包括密封连接的热沉模块和盖板，所述盖板位于所述热沉模块的上方，所述盖板上设置有若干个间隔设置的进口和出口，所述热沉模块包括基底以及通过刻蚀或机械加工方式在所述基底上得到的微通道散热结构，所述微通道散热结构包括若干个平行设置的肋片，所述肋片之间构成微通道，所述微通道与所述进口和所述出口垂直设置，所述肋片上开设有二次流道，所述进口和所述出口之间的所述微通道内设有矩形肋片；所述进口下方的所述基底上设置有与所述进口相对应的大肋片，所述大肋片的长度等于所述进口的宽度。

优选的，所述矩形肋片为若干个且均布于所述微通道出口处。

优选的，每一竖列所述矩形肋片竖向对齐且为一组，所述矩形肋片设置为一至八组的任意数量。

优选的，所述矩形肋片替换为平行四边形、菱形、三角形和翼形肋片中的一种。

优选的，所述肋片被所述二次流道分割为若干个梯形肋片或平行四边形肋片，所述梯形肋片的形状为等腰梯形。

优选的，所述热沉模块为高导热材料。

优选的，所述高导热材料为铜或者硅材料。

优选的，所述进口宽度为所述出口宽度的两倍。

优选的，所述基底替换为芯片背面的硅板。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：