用于電子部件冷卻的液冷板制造技術

用于電子部件冷卻的液冷板，包括基板和蓋板，基板上開設有多個平行的直槽，前后相鄰的直槽首尾相接，直槽之間通過連接槽連通，直槽與連接槽之間圓弧過渡；基板上的直槽、連接槽和蓋板圍成供冷卻液流過的流道，每個直槽的底壁上開設有第一凹槽，第一凹槽的寬度占流道寬度的60％～80％。本發明專利技術具有能兼顧液冷板溫升和冷卻液壓降，實現液冷板溫升和冷卻液壓降同時的大幅度降低的優點。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種適于安裝在電子設備、發電機上的熱交換器設備，特別是一種液冷板。技術背景液冷板具有優良的散熱性能，其是對中、高功率密度的設備，液冷板可以有效地帶走功率器件、印刷電路板組裝件或分機設備中的耗散熱量。液冷板冷卻系統的特點是：(1)冷板上的溫度梯度小，熱分布均勻，可帶走較大的集中熱負載；(2)由于采用間接冷卻的方式，可使電子元器件不與冷卻劑直接接觸，減少各種污染，提高工作的可靠性；(3)與直接冷卻相比較，冷卻劑的耗損少，同時也便于采用較有效的冷卻劑，提高冷卻效率；(4)冷板裝置的組件簡單，結構緊湊，便于維修。綜合上述這一系列優點，使得冷板在散熱器件上的應用有著廣闊的前景。液冷板是通過在整個板表面上均勻地散熱以解決電器設備的生熱問題。常用的液冷板是使用盤管或者夾在至少兩個平板之間的板翅片而設計的流動通路。使用盤管或者板翅片來制成流動通路(流道)的缺點在于：盤管需要用直管彎制而成，一根直管可能只能制成盤管的一部分，因此盤管上具有焊接處，可能會出現漏點。用板翅片夾在兩個平板之間，板翅片與平板釬焊形成流動通路(流道)，釬焊之處也可能出現漏點。另外，彎制盤管和釬焊板翅片與平板都存在工藝復雜的問題。為了克服上述缺點，中國專利ZL200580049517.9披露了一種改進的熱交換器設備，其適于冷卻安裝在設備的至少一個外表面上的電子部件，該設備包括：基板；蓋板；包覆片材，其插置在基板和蓋板之間，其中包覆片材被剛性地接合以形成單個整體式板；位于所形成的板的一端或相對兩端處的至少一個入口和至少一個出口，以用于冷卻介質進出，基板被構造成具有多個流動通道，每個通道包括幾個加工的凹槽，其具有與電子部件的相應熱軌跡對應的預定的變化的尺寸，從而優化熱傳遞速率，并且多個互連部設計在構成連續且平行的流動通路之一的凹槽之間。這種熱交換器中，流動通道為通過數控機床構造在基板上的多個凹槽。流體通道具有變化的深度和變化的寬度。通過對流道的設計，使冷卻液在高熱通量區域的流體速度加快、強化熱傳遞量，在低熱通量區域降低流體速度，使得流體壓降最小。壓降和溫升是衡量冷板性能的重要的指標，溫升表征冷板的散熱能力，壓降決定了冷板冷卻液驅動泵的功率，冷板性能優化措施都基于該兩項性能指標。壓降和溫升的同時降低在理論上存在矛盾，現有的優化技術措施在降低一個指標的同時會引起另一指標性能提高。由傅里葉定律：冷板溫升：式中：Δt——冷板溫升qm——冷板中冷卻液流量Cp——冷卻液比熱容——熱源功率冷板壓降：ΔP=f′Ld*u22g---(2.2)]]>u=qmρAc]]>式中：Δp——冷板壓降f′——哈根—玻伊塞利摩擦系數L——冷板管道等效長度d——水力直徑u——管內冷卻液流速Ac——管道橫截面積由(2.1)、(2.2)可得：由(3)式可知，冷板溫升Δt與壓降ΔP成反比，而ZL200580049517.9披露的熱交換器設備中，高熱通量區域的冷卻液流速加快，則將導致流體壓降升高。其優化措施不能兼顧壓降和溫升。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種能兼顧液冷板溫升和冷卻液壓降，實現液冷板溫升和冷卻液壓降同時的大幅度降低的用于電子部件冷卻的液冷板。用于電子部件冷卻的液冷板，包括基板和蓋板，基板上開設有多個平行的直槽，前后相鄰的直槽首尾相接，直槽之間通過連接槽連通，直槽與連接槽之間圓弧過渡；基板上的直槽、連接槽和蓋板圍成供冷卻液流過的流道，其特征在于：每個直槽的底壁上開設有第一凹槽，第一凹槽的寬度占流道寬度的60％～80％。流道以蓋板以頂，以基板為底，蓋板封閉直槽的壁面為流道的頂壁。通過對不同寬度的流道仿真計算，凹槽寬度在60％-80％流道寬度這個區間冷卻效果最好，凹槽的深度受流道尺寸影響不大。進一步，每個直槽內具有多個槽道，每個槽道的底壁上開設底部凹槽，每個槽道的頂壁上開設頂部凹槽，底部凹槽的寬度和頂部凹槽的寬度分別占所在槽道寬度的60％～80％。進一步，頂部凹槽和底部凹槽的深度均為0.2mm。太深凹槽內的冷卻液不易與流道內的冷卻液進行熱交換，太淺對流道邊界層的繞流程度達不到最大，0.2mm深度的凹槽熱交換效果最好。進一步，所述的流道具有兩個入口，一個出口，出口位于兩個入口之間。將流道設置為兩個入口，冷卻液分別兩個入口進入，這樣冷卻液只需從任意入口流動到出口即可，無需完全流經整個流道的行程，冷卻液的壓降大幅降低。進一步，出口位于流道行程的1/2處。冷卻液從入口到出口的行程為流道長度的1/2，這樣冷卻液在冷板中所走的路程減少了一半，冷卻液的壓降大幅降低。本專利技術的優點在于：1、增加凹槽結構后，流體通道的底壁和頂壁凹凸不平，從而使冷卻液邊界層湍流加劇，邊界層厚度變薄，對流換熱效果得到加強，液冷板溫升降低。同時凹槽結構使流道的橫截面積變大，相同入口流量情況下壓降得到降低。從而能兼顧液冷板溫升和冷卻液壓降，實現液冷板溫升和冷卻液壓降同時的大幅度降低。2、通過在流道上設置兩個入口，出口位于兩入口之間，從而減少了冷卻液在流經的行程，壓降得到降低。附圖說明圖1是基板的立體示意圖。圖2是基板的俯視圖。圖3是圖2的B-B向剖視圖。圖4是圖3的A部放大圖。圖5是未開設凹槽的流道的軸向截面圖。圖6是開設有凹槽的流道的軸向截面圖。圖7是溫度邊界層示意圖。圖8是未開設凹槽的流道的壓降和溫度仿真云圖。圖9是開設有凹槽的流道的壓降和溫度仿真云圖。圖10是未開設凹槽的流道縱向橫截面A-A的示意圖。圖11是未開設凹槽的流道A-A截面溫度等值線圖。圖12是開設有凹槽的流道A-A截面溫度等值線圖。圖13是未開設凹槽的流道A-A截面速度等值線圖。圖14是開設有凹槽的流道A-A截面速度等值線圖。圖15是未開設凹槽的流道A-A截面場協同角等值線圖。圖16是開設有凹槽的流道A-A截面場協同角等值線圖。圖17是流道具有兩入口單出口的示意圖。圖18是未開設凹槽的單入口單出口流道的壓降和溫度仿真云圖。圖19是未開設凹槽的兩入口流道的壓降和溫度仿真云圖。圖20是開設有凹槽的單入口單出口流道的壓降和溫度仿真云圖。圖21是開設有凹槽的兩入口流道的壓降和溫度的仿真云圖。具體實施方式實施例1如圖1和圖2所示，用于電子部件冷卻的液冷板，包括基板1和蓋板，基板1上開設有多個平行的直槽11，前后相鄰的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
用于電子部件冷卻的液冷板，包括基板和蓋板，基板上開設有多個平行的直槽，前后相鄰的直槽首尾相接，直槽之間通過連接槽連通，直槽與連接槽之間圓弧過渡；基板上的直槽、連接槽和蓋板圍成供冷卻液流過的流道，其特征在于：每個直槽的底壁上開設有第一凹槽，第一凹槽的寬度占流道寬度的60％～80％。

【技術特征摘要】
1.用于電子部件冷卻的液冷板，包括基板和蓋板，基板上開設有多個平行的直槽，前后
相鄰的直槽首尾相接，直槽之間通過連接槽連通，直槽與連接槽之間圓弧過渡；基板上的直
槽、連接槽和蓋板圍成供冷卻液流過的流道，其特征在于：每個直槽的底壁上開設有第一凹
槽，第一凹槽的寬度占流道寬度的60％～80％。
2.如權利要求1所述的用于電子部件冷卻的液冷板，其特征在于：每個直槽內具有多個
槽道，每個槽道的底壁上開設底部凹槽，每個槽道的頂壁上開...

【專利技術屬性】
技術研發人員：曹衍龍，唐樹鶯，楊將新，高振波，鄢慧文，劉述文，陳雷，
申請(專利權)人：浙江大學，
類型：發明
國別省市：浙江;33