一种荷叶状微通道的冲击式水冷芯片散热器

1.本实用新型属于散热器技术领域，具体为一种荷叶状微通道的冲击式水冷芯片散热器。

背景技术：

2.随着芯片功率日渐，性能提升的同时热流密度也随之提升，高热流密度芯片的热管理研究成为了国际上十分重要的研究领域，若不采取有效的冷却措施，高温会严重影响到芯片工作的稳定性和使用寿命，但是现有的微通道散热器存在流道分布不均匀，流道过长，热源处缺少强化散热处理，导致出口段冷却液散热能力弱于入口段，使散热器温度分布不均匀，散热效果不理想。

技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种荷叶状微通道的冲击式水冷芯片散热器，结构简单，散热效果优良。
4.本实用新型采用的技术方案是：一种荷叶状微通道的冲击式水冷芯片散热器，包括顶盖1、仿生底板2，顶盖1与仿生底板2形状相同且盖在仿生底板2上方，仿生底板2上设有由y形流道3、冲击区流道4、环形冷却液回收流道5组成的仿生荷叶叶脉微通道，若干条y形流道3圆周排布，冲击区流道4位于仿生底板2的中心，冲击区流道4中心设有锥形分流装置6，y形流道3由一条一级流道及两条次级子流道组成，一级流道的入口与冲击区流道4连通，仿生底板2的侧壁上两两对称布置有四个出水口9，顶盖中心处设有贯通入水口10，入水口10位于锥形分流装置6正上方，所有y形流道3的出口连通环形冷却液回收流道5，环形冷却液回收流道5与出水口9连通。
5.优选地，所述锥形分流装置6外缘各y形流道3入口处，布置有分流柱8。
6.优选地，每条y形流道3的一级流道中段设有扰流柱7。
7.优选地，所述y形流道3的两级子流道截面相同，均为矩形，共有16条，两条次级子流道之间的夹角为60
°
。
8.优选地，所述出水口9与y形流道3末端错位设置。
9.优选地，所述y形流道3、冲击区流道4、环形冷却液回收流道5三者为一体式结构。
10.优选地，每条y形流道3入口段的分流柱8与一级流道中段的扰流柱7，均位于一级流道的轴线上。
11.优选地，所述扰流柱7与分流柱8为圆柱体，大小相同。
12.优选地，所述冲击区流道4直径为入水口10内径的1.5倍。
13.优选地，所述锥形分流装置6底部半径为冲击区流道4半径的一半，高度与仿生荷叶叶脉微通道深度相同。
14.本实用新型的有益效果是：本实用新型的基于荷叶叶脉设计流道，提高了冷却液在流道内的分布均匀性与流道覆盖率，并采用冲击式入水方式，缩短冷却液到达散热区的
路程从而增大有效温度差，散热器整体温度分布均匀，结构简单，散热效果优良。
附图说明
15.图1为本实用新型的整体结构示意图；
16.图2为散热底板的结构示意图：
17.图3是图2的俯视示意图。
18.图中各标号为：顶盖-1、仿生底板-2、y形流道-3、冲击区流道-4、环形冷却液回收流道-5、锥形分流装置-6、扰流柱-7、分流柱-8、出水口-9、入水口-10。
具体实施方式
19.下面结合具体的实施例和附图对本实用新型做进一步阐述。
20.实施例1：如图1-3所示，一种荷叶状微通道的冲击式水冷芯片散热器，包括顶盖1、仿生底板2，顶盖1与仿生底板2形状相同且盖在仿生底板2上方，仿生底板2上设有由y形流道3、冲击区流道4、环形冷却液回收流道5组成的仿生荷叶叶脉微通道，若干条y形流道3圆周排布，冲击区流道4位于仿生底板2的中心，冲击区流道4中心设有锥形分流装置6，y形流道3由一条一级流道及两条次级子流道组成，一级流道的入口与冲击区流道4连通，仿生底板2的侧壁上两两对称布置有四个出水口9，顶盖中心处设有贯通入水口10，入水口10位于锥形分流装置6正上方，能缩短流道长度，减小冷却液在流道内换热时间，进而降低进出口温差，所有y形流道3的出口连通环形冷却液回收流道5，环形冷却液回收流道5与出水口9连通。
21.进一步地，所述锥形分流装置6外缘各y形流道3入口处，布置有分流柱8。
22.进一步地，每条y形流道3的一级流道中段设有扰流柱7。
23.锥形分流装置6的设置，可以冲击区流道4处的紊流现象，冲击区分流柱8的设置，降低了冷却液由冲击区流道进入各y形流道3时的入口效应，减小了冷却液的速度损失，y形流道3的一级流道处的扰流柱7，通过改变流体在槽内的流动状态，进而强化换热，在保证散热效果的同时，尽可能减小进出口压力损失。y形流道3末端设有环形冷却液收集流道5，此举为了收集冷却液，方便后续连接出水口9的管道。
24.进一步地，所述y形流道3的两级子流道流道宽度相同，截面均为矩形，共有16条，两条次级子流道之间的夹角为60
°
，即保证流道的均匀密布，又使流道间距保持在合理范围，减小流动阻力。
25.进一步地，所述出水口9与y形流道3末端错位设置，即出水口9总是不正对y形流道3末端，提升冷却液在流道内分布的均匀性。
26.进一步地，所述y形流道3、冲击区流道4、环形冷却液回收流道5三者为一体式结构，方便后续加工生产。
27.进一步地，每条y形流道3入口段的分流柱8与一级流道中段的扰流柱7，均位于一级流道的轴线上，减小入口效应，强化传热效果。
28.进一步地，所述扰流柱7与分流柱8为圆柱体，大小相同，圆柱体综合性能最优。
29.进一步地，所述冲击区流道4直径为入水口10内径的1.5倍，最大程度减小入口紊流现象。
30.进一步地，所述锥形分流装置6底部半径为冲击区流道4半径的一半，高度与仿生荷叶叶脉微通道深度相同，减小高入口流量工况下的入口紊流现象。
31.本实用新型的具体工作过程如下：该散热器置于芯片上方，芯片工作过程中产生的热量传导至散热器的底部，仿生底板2与芯片直接接触，冷却工质从散热器顶部入水口10进入到散热器腔体，直接冲击锥形分流装置6，进入冲击区流道4，然后冷却流体进入y形流道3中，由于扰流柱7的作用，增大流体的湍流程度，由于冷却液与散热器底部芯片2产生的热能存在温度差，通过对流换热，冷却流体将热量从出水口9带走。整个过程中，芯片产生的热能被冷却流体以及y形流道3强化传热带走，具有十分显著的散热效果。
32.冲击区流道4处分流柱8可起到减小入口效应的作用，y形流道3一级流道处的扰流柱7可起到改变流道内液体流动状态的作用，进一步强化换热。与传统的流动时水冷的芯片散热器相比，本实用新型所设计的仿生荷叶叶脉微通道仿生底板2，冷却液在流道内分布更加均匀，在相同的散热器尺寸下，拥有更大的流固换热面积，改变了冷却液的进入方式，缩短了冷却液到达散热区的路程，同时水流进入散热器的方式是冲击仿生底板2的形式，使水流有更好的流动性能，改善了微槽道热沉的温度均匀性和局部高温情况，有效的提高了散热器的散热性能。
33.以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：

1.一种荷叶状微通道的冲击式水冷芯片散热器，其特征在于：包括顶盖（1）、仿生底板（2），顶盖（1）与仿生底板（2）形状相同且盖在仿生底板（2）上方，仿生底板（2）上设有由y形流道（3）、冲击区流道（4）、环形冷却液回收流道（5）组成的仿生荷叶叶脉微通道，若干条y形流道（3）圆周排布，冲击区流道（4）位于仿生底板（2）的中心，冲击区流道（4）中心设有锥形分流装置（6），y形流道（3）由一条一级流道及两条次级子流道组成，一级流道的入口与冲击区流道（4）连通，仿生底板（2）的侧壁上两两对称布置有四个出水口（9），顶盖中心处设有贯通入水口（10），入水口（10）位于锥形分流装置（6）正上方，所有y形流道（3）的出口连通环形冷却液回收流道（5），环形冷却液回收流道（5）与出水口（9）连通。2.根据权利要求1所述的荷叶状微通道的冲击式水冷芯片散热器，其特征在于：所述锥形分流装置（6）外缘各y形流道（3）入口处，布置有分流柱（8）。3.根据权利要求2所述的荷叶状微通道的冲击式水冷芯片散热器，其特征在于：每条y形流道（3）的一级流道中段设有扰流柱（7）。4.根据权利要求1所述的荷叶状微通道的冲击式水冷芯片散热器，其特征在于：所述y形流道（3）的两级子流道截面相同，均为矩形，共有16条，两条次级子流道之间的夹角为60
°
。5.根据权利要求1所述的荷叶状微通道的冲击式水冷芯片散热器，其特征在于：所述出水口（9）与y形流道（3）末端错位设置。6.根据权利要求1所述的荷叶状微通道的冲击式水冷芯片散热器，其特征在于：所述y形流道（3）、冲击区流道（4）、环形冷却液回收流道（5）三者为一体式结构。7.根据权利要求3所述的荷叶状微通道的冲击式水冷芯片散热器，其特征在于：每条y形流道（3）入口段的分流柱（8）与一级流道中段的扰流柱（7），均位于一级流道的轴线上。8.根据权利要求3所述的荷叶状微通道的冲击式水冷芯片散热器，其特征在于：所述扰流柱（7）与分流柱（8）为圆柱体，大小相同。9.根据权利要求1所述的荷叶状微通道的冲击式水冷芯片散热器，其特征在于：所述冲击区流道（4）直径为入水口（10）内径的1.5倍。10.根据权利要求1所述的荷叶状微通道的冲击式水冷芯片散热器，其特征在于：所述锥形分流装置（6）底部半径为冲击区流道（4）半径的一半，高度与仿生荷叶叶脉微通道深度相同。

技术总结

本实用新型涉及一种荷叶状微通道的冲击式水冷芯片散热器，属于散热器技术领域。顶盖与仿生底板形状相同且盖在仿生底板上方，仿生底板上设有由Y形流道、冲击区流道、环形冷却液回收流道组成的仿生荷叶叶脉微通道，冲击区流道位于仿生底板的中心，冲击区流道中心设有锥形分流装置，仿生底板的侧壁上两两对称布置有四个出水口，顶盖中心处设有贯通入水口，入水口位于锥形分流装置正上方，所有Y形流道的出口连通环形冷却液回收流道，环形冷却液回收流道与出水口连通。本实用新型采用仿生荷叶叶脉流道并在高温区设置有扰流柱强化散热效果，拥有更大的流固换热面积，有利于改善荷叶状微通道散热器的均温性和局部高温情况。道散热器的均温性和局部高温情况。道散热器的均温性和局部高温情况。