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一種復(fù)合水冷板的制作方法

文檔序號(hào):8097123閱讀:965來源:國(guó)知局
一種復(fù)合水冷板的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種復(fù)合水冷板,該水冷板為鋁制,包括由上而下依次設(shè)置的蓋板、水冷板主體和底板,其改進(jìn)之處在于:水冷板主體的上下表面分別設(shè)有向其內(nèi)部凹陷的蛇形流道一和流道二,流道一為閉式回路結(jié)構(gòu),流道二分別與設(shè)置在水冷板主體兩側(cè)的入口和出口連接。和現(xiàn)有技術(shù)比,本發(fā)明提供的復(fù)合水冷板,通過脈動(dòng)熱管與水冷板二者的有機(jī)結(jié)合,有效解決高熱流密度電器設(shè)備散熱問題,可突破高熱流密度散熱造成的電子器件表面溫度超高的技術(shù)難題,與單一冷板換熱技術(shù)相比,相同條件下冷板表面溫度可下降5℃~10℃。
【專利說明】一種復(fù)合水冷板

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種水冷板,具體講涉及一種用于大功率高熱流密度電子器件散熱的復(fù)合水冷板。

【背景技術(shù)】
[0002]水冷板是藉由結(jié)構(gòu)上緊湊而且比較薄的板狀金屬,在其內(nèi)部布置流體通道,使流體與水冷板之間產(chǎn)生對(duì)流換熱,從而散去水冷板表面高功率電子元器件的熱功耗。水冷板的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)在于,單位面積能散去更多的熱量,因而散熱器結(jié)構(gòu)上可以小型化。
[0003]隨著高功率密度發(fā)動(dòng)機(jī)、機(jī)電復(fù)合傳動(dòng)、電傳動(dòng)等新技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用,電子器件的熱耗散不斷增長(zhǎng),熱流密度成倍增加,傳統(tǒng)的冷板技術(shù)難以將這些熱量及時(shí)散去,造成電子器件溫度超出使用極限,對(duì)其性能產(chǎn)生很大影響,甚至造成破壞性損傷,使整個(gè)器件失效。在電子器件的常見故障中,由于的溫度過高而導(dǎo)致電子器件不能正常工作的高達(dá)50%?60%。因此,開展高效、可靠的電子器件散熱技術(shù)研究顯得尤為重要。
[0004]現(xiàn)有的單一冷板散熱技術(shù)已難以滿足未來高功率密度的散熱需求,而基于脈動(dòng)熱管與冷板復(fù)合技術(shù)的散熱研究為未來高熱流密度的散熱提供了新的發(fā)展方向,具有廣闊的應(yīng)用前景。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決上述問題,本發(fā)明提供了一種復(fù)合水冷板,針對(duì)大功率高熱流密度電子器件散熱問題,可有效降低水冷板表面溫度,提高電子器件工作效率。
[0006]本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0007]本發(fā)明提供的一種復(fù)合水冷板,用于大功率高熱流密度電子器件的散熱,所述水冷板為鋁制,包括由上而下依次設(shè)置的蓋板2、主板I和底板3,所述主板I兩側(cè)分別設(shè)置進(jìn)水口 4和出水口 5 ;其改進(jìn)之處在于:所述主板I的上下表面分別設(shè)有向其內(nèi)部凹陷的的流道;其中一個(gè)所述流道為閉式結(jié)構(gòu),并設(shè)有與外部相連的注劑口 8 ;另外一個(gè)所述流道為蛇形開式結(jié)構(gòu),其入口和出口分別與進(jìn)水口 4和出水口 5對(duì)應(yīng)連接。
[0008]其中,設(shè)有所述注劑口 8的流道為脈動(dòng)熱管流道6,所述脈動(dòng)熱管流道6為串并聯(lián)混合式閉式結(jié)構(gòu)。
[0009]其中,所述脈動(dòng)熱管流道6通過注劑口 8抽真空后,注入為水溶液或有機(jī)溶液或去離子溶液的納米流體介質(zhì)。
[0010]其中,注入所述脈動(dòng)熱管流道6的水溶液采用體積比各為1%的氧化鋁和氧化銅水溶液。
[0011]其中,所述脈動(dòng)熱管流道6內(nèi)部的真空度小于等于lOOpa。
[0012]其中,所述入口和出口分別與進(jìn)水口 4和出水口 5對(duì)應(yīng)連接的流道為水冷板流道7,采用的流體介質(zhì)為純凈水。
[0013]其中,所述主板1、蓋板2和底板3進(jìn)行熱處理后通過釬焊連接為一體。
[0014]其中,所述主板1、蓋板2和底板3的外表面進(jìn)行磨光處理,其粗糙度小于等于0.6 μ m0
[0015]其中,所述水冷板上下表面分別設(shè)置的流道承受的壓力均大于等于IMpa。
[0016]其中,所述水冷板上下表面分別設(shè)置的流道之間的壁厚介于3_?5_之間。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)比,本發(fā)明達(dá)到的有益效果是:
[0018]1、本發(fā)明提供的復(fù)合水冷板,利用脈動(dòng)熱管的相變換熱和冷板的高換熱特性,將二者有機(jī)結(jié)合,有效解決高熱流密度電器設(shè)備散熱問題,為高功率密度發(fā)動(dòng)機(jī)、機(jī)電復(fù)合傳動(dòng)、電傳動(dòng)等新技術(shù)提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。
[0019]2、本發(fā)明提供的復(fù)合水冷板,針對(duì)大功率高熱流密度電子器件散熱問題,通過脈動(dòng)熱管散熱與水冷板散熱的結(jié)合,可有效降低水冷板表面溫度,提高電子器件工作效率。
[0020]3、本發(fā)明提供的復(fù)合水冷板,應(yīng)用脈動(dòng)熱管的相變換熱,將電子器件釋放的局部熱量進(jìn)行周圍快速擴(kuò)散,從而有效降低電子器件發(fā)熱端的熱流密度;利用水冷板本體的散熱面積,最終將電子器件的熱量通過水冷板與流體介質(zhì)的對(duì)流換熱傳遞到流體介質(zhì)中,可突破高熱流密度散熱造成的電子器件表面溫度超高的技術(shù)難題,與單一冷板換熱技術(shù)相t匕,相同條件下冷板表面溫度可下降5?10°C。
[0021]4、本發(fā)明提供的復(fù)合水冷板,在脈動(dòng)熱管中加注納米流體介質(zhì),可使脈動(dòng)熱管的散熱性能在原有基礎(chǔ)上提升3%?8%。
[0022]5、本發(fā)明提供的復(fù)合水冷板,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,便于加工,具有廣闊的市場(chǎng)前景。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1:本發(fā)明提供的復(fù)合水冷板的工作原理圖;
[0024]圖2:本發(fā)明提供的復(fù)合水冷板的結(jié)構(gòu)示意圖;
[0025]圖3:本發(fā)明提供的復(fù)合水冷板的A-A的結(jié)構(gòu)示意圖;
[0026]圖4:本發(fā)明提供的復(fù)合水冷板的B-B的結(jié)構(gòu)示意圖;
[0027]圖5:本發(fā)明提供的復(fù)合水冷板的C-C的結(jié)構(gòu)示意圖;
[0028]其中:1、主板;2、蓋板;3、底板;4、進(jìn)水口 ;5、出水口 ;6、脈動(dòng)熱管流道;7、水冷板流道;8、注劑口。

【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0030]本實(shí)施例以復(fù)合水冷板為例,如圖2至圖5所示,本發(fā)明實(shí)施例提供的復(fù)合水冷板為鋁制長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu),也可以是圓柱體或其他不規(guī)則形狀,用于大功率高熱流密度電子器件的散熱,包括:主板1、蓋板2、底板3、進(jìn)水口 4、出水口 5、脈動(dòng)熱管流道6、水冷板流道7、注劑口 8。進(jìn)水口 4和出水口 5分別設(shè)置在主板I兩側(cè),在主板I的上下表面分別設(shè)置向其內(nèi)部凹陷的脈動(dòng)熱管流道6和水冷板流道7 ;脈動(dòng)熱管流道6為串并聯(lián)混合式閉式結(jié)構(gòu),并設(shè)有與外部相連的注劑口 8 ;水冷板流道7為蛇形開式結(jié)構(gòu),其入口和出口分別與進(jìn)水口 4和出水口 5對(duì)應(yīng)連接。
[0031]首先,將主板1、蓋板2和底板3進(jìn)行熱處理后并通過釬焊連接為一體;其次,對(duì)主板1、蓋板2和底板3的外表面進(jìn)行磨光處理,粗糙度小于等于0.6μπι;然后,做氮?dú)鈿饷苄院退畨耗蛪盒栽囼?yàn),試驗(yàn)壓力大于等于IMpa,試驗(yàn)時(shí)間不小于10分鐘;最后,通過注劑口 8將脈動(dòng)熱管流道6內(nèi)抽真空,真空度小于等于lOOpa,并加注為水溶液或有機(jī)溶液或去離子溶液的納米流體介質(zhì),水冷板流道7采用的流體介質(zhì)可為純凈水。
[0032]其中,注入脈動(dòng)熱管流道6的水溶液采用體積比各為I %的氧化鋁和氧化銅水溶液,可以有效提升脈動(dòng)熱管的散熱性能,與其它介質(zhì)相比提升了脈動(dòng)熱管3%?8 %的散熱性能。
[0033]其中,制備復(fù)合水冷板所采用的鋁合金的配比按質(zhì)量百分比計(jì)為S1:0.56%, Fe:0.49%, Cu:0.31%, Mn:0.12%, Mg:0.83%, Cr:0.11%, Zn:0.17%, Ti:0.13%,余量為Al。經(jīng)熱處理工藝生產(chǎn),具有加工性能極佳、優(yōu)良的焊接特點(diǎn)及電鍍性、良好的抗腐蝕性、韌性高及加工后不變形、材料致密無缺陷及易于拋光、上色膜容易、氧化效果極佳等優(yōu)良特點(diǎn),并且極大提升了使用年限。
[0034]其中,脈動(dòng)熱管流道6與水冷板流道7之間的壁厚介于3mm?5mm之間,在保證加工強(qiáng)度的同時(shí),又減小了壁厚對(duì)換熱的不良影響。
[0035]本實(shí)施例提供的復(fù)合水冷板,如圖1所示,利用脈動(dòng)熱管的相變換熱和冷板的高換熱特性,將二者有機(jī)結(jié)合,有效解決高熱流密度電器設(shè)備散熱問題,提高電子器件工作效率,為高功率密度發(fā)動(dòng)機(jī)、機(jī)電復(fù)合傳動(dòng)、電傳動(dòng)等新技術(shù)提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。將電子器件釋放的局部熱量進(jìn)行周圍快速擴(kuò)散,從而有效降低電子器件發(fā)熱端的熱流密度;利用水冷板本體的散熱面積,最終將電子器件的熱量通過水冷板與流體介質(zhì)的對(duì)流換熱傳遞到流體介質(zhì)中,可突破高熱流密度散熱造成的電子器件表面溫度超高的技術(shù)難題,與單一冷板換熱技術(shù)相比,相同條件下冷板表面溫度可下降5?10°C。
[0036]最后應(yīng)當(dāng)說明的是:以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其限制,所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解,參照上述實(shí)施例可以對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行修改或者等同替換,這些未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換均在申請(qǐng)待批的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種復(fù)合水冷板,用于大功率高熱流密度電子器件的散熱,所述水冷板為鋁制,包括由上而下依次設(shè)置的蓋板(2)、主板(1)和底板(3),所述主板(1)兩側(cè)分別設(shè)置進(jìn)水口(4)和出水口(5);其特征在于:所述主板(1)的上下表面分別設(shè)有向其內(nèi)部凹陷的的流道;其中一個(gè)所述流道為閉式結(jié)構(gòu),并設(shè)有與外部相連的注劑口(8);另外一個(gè)所述流道為蛇形開式結(jié)構(gòu),其入口和出口分別與進(jìn)水口(4)和出水口(5)對(duì)應(yīng)連接。
2.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合水冷板,其特征在于,設(shè)有所述注劑口(8)的流道為脈動(dòng)熱管流道(6),所述脈動(dòng)熱管流道(6)為串并聯(lián)混合式閉式結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求2所述的復(fù)合水冷板,其特征在于,所述脈動(dòng)熱管流道(6)通過注劑口(8)抽真空后,注入為水溶液或有機(jī)溶液或去離子溶液的納米流體介質(zhì)。
4.如權(quán)利要求3所述的復(fù)合水冷板,其特征在于,注入所述脈動(dòng)熱管流道(6)的水溶液采用體積比各為1%的氧化鋁和氧化銅水溶液。
5.如權(quán)利要求2所述的復(fù)合水冷板,其特征在于,所述脈動(dòng)熱管流道(6)內(nèi)部的真空度小于等于lOOpa。
6.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合水冷板,其特征在于,所述入口和出口分別與進(jìn)水口(4)和出水口(5)對(duì)應(yīng)連接的流道為水冷板流道(7),采用的流體介質(zhì)為純凈水。
7.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合水冷板,其特征在于,所述主板(1)、蓋板(2)和底板(3)進(jìn)行熱處理后通過釬焊連接為一體。
8.如權(quán)利要求7所述的復(fù)合水冷板,其特征在于,所述主板(1)、蓋板(2)和底板(3)的外表面進(jìn)行磨光處理,其粗糙度小于等于0.6 μ m。
9.如權(quán)利要求7所述的復(fù)合水冷板,其特征在于,所述水冷板上下表面分別設(shè)置的流道承受的壓力均大于等于IMpa。
10.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合水冷板,其特征在于,所述水冷板上下表面分別設(shè)置的流道之間的壁厚介于3mm?5mm之間。
【文檔編號(hào)】H05K7/20GK104244680SQ201410498527
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月25日
【發(fā)明者】張佳卉, 邵春鳴, 劉建峰, 王國(guó)柱, 楊德友, 李欣, 周麗, 趙春偉, 石軍, 曹元福 申請(qǐng)人:中國(guó)北方車輛研究所
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