本發(fā)明屬于電子設備散熱領域，特別涉及一種相控陣天線陣面冷卻用微通道冷板結構。
背景技術：
：電子裝置小型化趨勢不斷催促著微電子技術的飛速發(fā)展，并伴隨著微細加工技術的不斷成熟、芯片性能提高以及器件體積重量的嚴格限制，使得同等空間內電子元器件的數目急劇增加，對應的熱功耗和熱流密度不斷升高。研究表明，由于溫升超過電子設備的容納限度是導致其失效的主要因素，對電子設備進行高效的冷卻是維持各種功能模塊以及大型電子設備系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠運作的關鍵工作。雷達如人類的感官一般，是軍事上必不可少的電子裝備。其中，相控陣天線更是憑借其優(yōu)越的電訊性能得到大力推廣和發(fā)展。相控陣天線陣面布放著眾多t/r組件，其功率密度高、排布緊密、散熱空間有限，若無法及時地耗散天線陣面熱量，t/r組件溫度會急劇上升，導致其電訊性能下降乃至損壞。通常情況下，由于天線由成百上千個輻射單元組成，這個巨大的發(fā)熱群體無疑加大了相控陣天線熱設計的難度，故探尋一種低成本、高效率的冷卻技術便顯得尤為重要。目前，相控陣天線的散熱技術多采用自然風冷或強迫空冷。一般來講，自然風冷具有熱控組件簡單、造價低廉、實現難度低、易改良等優(yōu)點，但會增加天線體積、重量，對外部環(huán)境敏感，散熱效率較差；強迫空冷則是一種操作簡便、收效明顯的散熱方式，相較自然風冷具備更強的散熱能力。但隨著天線不斷朝著高功耗、高熱流密度方向發(fā)展，這些傳統(tǒng)的冷卻方式已無法滿足其散熱需求。微通道冷卻技術的出現為相控陣天線的有效熱控提供了新的解決方案，其散熱性能優(yōu)秀、便于高度化集成、能夠快速高效地帶走發(fā)熱模塊所產生的熱量，結合天線微型化、高組裝密度的發(fā)展趨勢，微通道冷卻技術備受工程熱設計人員的青睞。迄今為止，將微通道冷卻技術應用到天線熱控中仍存在諸多技術難題以待解決，如微通道冷板拓撲結構單一、微通道冷板的散熱能力仍有待提高、溫度一致性差以及泵功率限制等問題。此外，由于天線陣面冷板和局部t/r組件以及局部微型化芯片尺度跨度較大，熱源排布離散，因此冷板液冷管路的設計與發(fā)熱元件的溫度一致性也有著直接聯系。綜上所述，微通道冷板拓撲結構的優(yōu)化設計對提升天線散熱效果將具有明顯的工程意義。技術實現要素：本發(fā)明所要解決的技術問題是，提供一種微通道冷板結構，以滿足相控陣天線陣面芯片溫升、溫度一致性及壓降要求。為解決上述問題，本發(fā)明的技術方案是，一種微通道冷板結構，包括基底和設置在基底上的微流道網絡；所述微流道網絡由分流流道、局部微通道網絡和匯流流道組合而成，整個微流道網絡中心對稱分布，且呈全并聯形式。所述分流流道是由若干“t”型流道組合而成的分形網絡，冷卻工質通過“t”型分流流道輸送至各局部微通道網絡，使得各局部微通道網絡不存在嚴格的上下游冷卻關系，溫度一致性好。此外，多級分形結構使得冷卻工質在分流處連續(xù)產生二次流，可不斷擾動邊界層，阻止其不斷增厚，從而強化換熱。同時，“t”型分流流道可均勻覆蓋整個待散熱區(qū)域，流體流動路徑較短，流阻低。所述匯流流道是由若干逆向“y”型二分叉流道組合而成，逆向y型分形結構具有冷卻工質混合作用，可有效縮短流程，流體流動性能好、流阻低，溫度一致性好。所述分流流道和匯流流道之間通過樹狀并行微通道網絡連通。進一步的，所述樹狀并行微通道網絡，各組微通道呈并行排布，通道分支多且跨段短，局部壓力損失小，散熱能力強，溫度一致性好，可進一步提升微通道冷板的散熱性能。進一步的，所述“t”型流道的分形角度為180°，上下級分支流道長度比為0.5，上下級分支流道水力直徑比為0.8。進一步的，所述“y”型二分叉流道的分形角度為180°。進一步的，所述“y”型二分叉流道的同級子分支流道設置有兩處直角拐角，以貼合待散熱區(qū)域形狀。進一步的，所述微流道網絡的通道截面形狀均為矩形。進一步的，所述基底厚度為1.5mm。進一步的，所述基底采用導熱系數較高的硅材料或鋁合金材料(如鋁合金，銅合金，鎳基合金等)。進一步的，所述微流道網絡內部填充有冷卻工質；所述冷卻工質可選用去離子水、fc-75、coolanol45、氟利昂、甲醇、乙醇、乙二醇或者乙二醇的水溶液。本發(fā)明的有益效果：(1)由于冷卻工質以“t”型流道進行合理的流量調配，并通過樹狀并行微通道網絡進而強化換熱，最后通過逆向“y”型二分叉流道重新匯集流量，通道分布均勻性好，可均勻密布整個待散熱區(qū)域，溫度一致性好，冷卻工質在流道中平滑流動，流阻?。?2)局部微流道網絡各組微通道呈并行排布，通道分支多且跨度短，不易堵塞，便于工藝實現，可降低局部壓力損失，能夠進一步提升微通道冷板的散熱性能。(3)該微通道冷板結構微流體網絡為單層結構，可有效降低冷板體積、重量，便于熱控組件與結構組件的高度一體化集成，以適應天線高集成度、高組裝密度的發(fā)展趨勢。(4)該結構可根具實際工作環(huán)境，調節(jié)各分流流道和匯流流道中分形結構各子分支結構參數，改變局部流阻，實現冷卻工質流量的重新分配，改善溫度一致性。同時，還可通過選用不同的芯片級微通道拓撲結構以適應不同的散熱需求。(5)當熱源分布不勻時，通過調整各樹狀并行微通道網絡內各組微通道的長度、數目、尺度，可形成各種不對稱微通道冷板結構，以進一步改善其冷卻效果。附圖說明圖1為“t”型分流流道結構；圖2為樹狀并行微通道結構；圖3為“y”型二分叉流道結構；圖4為微流體網絡局部單級結構；圖5為二級分形的微通道冷板結構；圖6為三級分形的微通道冷板結構；圖7為微通道冷板結構示意圖。具體實施方式下面結合附圖和具體的實施例對本發(fā)明作進一步的闡述。如圖1-7所示，一種微通道冷板結構由基底1和在基底上加工的微流道網絡2組成，所述微流道網絡2由分流結構3、局部微通道網絡結構4和匯流結構5組成。如圖1所示，分流流道3是由大量交錯的“t”型流道組成的“t”型分形網絡，呈自相似中心對稱分布。其基本組成單元為單級“t”型流道，包括父流道6和兩個子分支流道7、8，同級子分支流道7、8的結構尺寸參數保持一致，分形角度為180°，上下級分支流道長度比為0.5，水力直徑比為0.8，所述流道截面形狀均為矩形，入口流道(0級分支)通道寬4mm、通道高2mm?！皌”型分形網絡可將冷卻工質均勻發(fā)散至整個待散熱區(qū)域，通道分布均勻性好，流阻低，溫度一致性好。同時，多級分形結構使得冷卻工質在分流處連續(xù)產生二次流，可不斷擾動邊界層，阻止其不斷增厚，從而強化換熱。設計員根據實際情況，通過調節(jié)各級子分支流道的結構參數，可實現冷卻工質流量的重新分配，以進一步改善待散熱區(qū)域的溫度一致性。如圖2所示，結合天線陣面熱源的排布特征，局部微通道網絡4為樹狀并行結構，呈鏡像對稱分布。微通道網絡4由樹狀分流流道9、逆向樹狀合流流道10、局部微通道11組合而成，各組微通道并行排布，通道分支多且跨段短。所述局部微通道網絡通道截面形狀均為矩形。所述9、10流道尺寸與上級分流結構3的末級分支流道7保持一致，所述局部微通道11通道寬0.4mm，高2mm。根據不同的散熱需求，通過各組微通道長度、數目、尺度、拓撲結構的變化可得到各種不對稱樹狀并行微通道結構，以進一步改善冷卻效果。如圖3所示，匯流流道5為逆向“y”型分形網絡，其基本單元為單級“y”型二分叉流道，包括合流流道12和兩根支流流道13、14，流道分形角度為180°，上下級流道水力直徑比為0.8，同級子分支流道存在兩處直角拐角15、16，以貼合待散熱區(qū)域形狀。所述流道截面形狀均為矩形，出口流道(0級分支)通道寬4mm、通道高2mm。所述基底采用導熱系數較高的硅材料或鋁合金材料(如鋁合金，銅合金，鎳基合金等)。基底厚度為1.5mm。冷卻工質可選用去離子水、fc-75、coolanol45、氟利昂、甲醇、乙醇、乙二醇、乙二醇的水溶液等。微通道冷板結構可采用底板和蓋板焊接成型或一體加工成型，硅基材料可采用光刻或刻蝕技術在底板上加工微流道網絡，然后通過特殊工藝將底板和蓋板鍵合成型；金屬材料可采用微細銑削或微細電火花技術在底板加工微流道網絡，然后通過釬焊工藝或擴散焊工藝成型；另外，部分鋁鎂合金和鎳基合金可采用金屬3d打印技術一體加工成型。該微通道冷板結構通過選用不同分形級數的分流和匯流結構、不同的局部微通道拓撲結構可適應不同的散熱需求，具有一定的普適性。同時，該結構能夠靈活應對實際冷板眾多安裝孔、饋線孔等對流道布局的限制，具有一定的柔性。-實驗例為驗證本發(fā)明提供的微通道冷板結構在散熱方面的優(yōu)越性能，特以傳統(tǒng)矩形平直微通道冷板結構和普通樹狀微通道冷板結構(兩層結構)為參照，對三種微通道冷板結構進行熱仿真對比分析。根據等參數原則，特做以下設定：冷板材料、尺寸相同；通道尺寸一致，截面均為矩形；基板厚度一致；流體工質相同；熱載荷相同；流道覆蓋面積基本一致?；诖?，詳細的熱仿真計算模型參數以及各邊界條件參數設置如下：1.微通道冷板尺寸為：135mm×135mm×8mm2.冷板材質：鋁合金60633.微通道截面尺寸：0.4mm×2mm4.基板厚度：1.5mm5.冷卻工質：60％乙二醇水溶液6.入口溫度：35℃7.環(huán)境溫度：70℃8.入口流量：0.5l/min9.熱源：芯片由面熱源模擬，以陣列形式呈方陣8×16排布，單個芯片尺寸為1mm×2mm，發(fā)熱功率為2w(熱流密度為100w/cm2)，總功耗為256w；10.散熱器與周圍空氣的對流換熱系數為：20w/m2.k建立三種微通道散熱器的熱仿真模型，采用同樣的離散格式和求解模型，對三種微通道散熱器結構進行熱仿真計算，得到計算結果見下表所示。類型最高溫度(℃)陣面溫差(℃)壓降(kpa)平直結構75.99.168樹狀結構86.35.845本發(fā)明63.81.818由上述數值模擬結果分析可得：本發(fā)明設計的微通道冷板結構相較傳統(tǒng)矩形平直微通道冷板結構和普通樹狀微通道冷板結構，能夠以較低的壓降更有效的控制發(fā)熱面溫升和溫度一致性能，綜合散熱性能優(yōu)秀。本領域的普通技術人員將會意識到，這里所述的實施例是為了幫助讀者理解本發(fā)明的原理，應被理解為本發(fā)明的保護范圍并不局限于這樣的特別陳述和實施例。本領域的普通技術人員可以根據本發(fā)明公開的這些技術啟示做出各種不脫離本發(fā)明實質的其它各種具體變形和組合，這些變形和組合仍然在本發(fā)明的保護范圍內。當前第1頁12