嵌入式多流道散熱模塊構(gòu)件的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種嵌入式多流道散熱模塊構(gòu)件，其包括散熱框架、無溢接頭、導(dǎo)向件、鎖緊器和助拔器，散熱框架由內(nèi)部建立擾流柱的撓流通道的冷板和蓋板焊接構(gòu)成，助拔器鉚接在冷板的上端上，無溢接頭與冷板之間螺紋連接，兩個(gè)鎖緊器分別安裝在冷板的兩側(cè)，導(dǎo)向件與冷板之間螺紋連接。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，使用方便、性能可靠，能實(shí)現(xiàn)對高速、高功耗密度密封嵌入式計(jì)算機(jī)機(jī)箱進(jìn)行有效散熱。
【專利說明】嵌入式多流道散熱模塊構(gòu)件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種散熱模塊構(gòu)件，特別是涉及一種嵌入式多流道散熱模塊構(gòu)件。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著計(jì)算機(jī)在車載、機(jī)載和艦載電子信息系統(tǒng)中的運(yùn)用，電子元器件的總功耗大幅度增長而物理尺寸卻越來越小，而且惡劣的高溫環(huán)境勢必會影響電子元器件的性能。在很多高溫領(lǐng)域出現(xiàn)普通冷卻技術(shù)失效的現(xiàn)象，甚至發(fā)生由于高溫導(dǎo)致加固計(jì)算機(jī)死機(jī)或芯片功能失效的現(xiàn)象。為了解決此類事件的發(fā)生，保證電子元器件的正常工作，必須通過模塊液冷仿真技術(shù)及實(shí)驗(yàn)技術(shù)的研究，找到一種適應(yīng)于當(dāng)前高速、高功耗密度密封嵌入式計(jì)算機(jī)發(fā)展要求的高效冷卻解決方案，在一定程度上適應(yīng)高熱流密度的散熱要求。
[0003]為了使液冷冷板保持其特有優(yōu)勢，同時(shí)彌補(bǔ)它的不足，我們應(yīng)盡各種可能優(yōu)化內(nèi)部的流道以及盡可能的提聞液冷構(gòu)件和發(fā)熱芯片之間的傳熱效率。選取導(dǎo)熱效率聞的制冷液、流速高的驅(qū)動泵有利于提高液冷劑與構(gòu)件內(nèi)部流道間的對流換熱系數(shù)。由于制冷液的選取受到流動性能、高低溫性能的限制，泵的選擇同樣會受到體積大小、高低溫性能的限制。因此流道的設(shè)計(jì)對散熱效率的影響尤其重要。目前的流道形式多以蛇形為主，但其流道的阻力系數(shù)較大，散熱效果不均勻。設(shè)計(jì)中，應(yīng)該保證被控器件在合理的溫度范圍內(nèi)工作，冷卻流體的流動壓降不致過大。一般情況下，散熱構(gòu)件內(nèi)流體流速提高到一定程度后，對換熱性能的強(qiáng)化就不太明顯，流阻同流速是平方關(guān)系，散熱構(gòu)件的流阻將顯著增加。而且散熱構(gòu)件內(nèi)流速實(shí)際上受冷卻系統(tǒng)資源的限制，也不能太大。另外增加液體流道換熱面積，也可以在一定范圍內(nèi)提高冷卻介質(zhì)側(cè)的換熱能力。散熱構(gòu)件可以通過提高流道內(nèi)的流速、改變流道方向來增加流體的擾動，利用入口段效應(yīng)等方式進(jìn)行強(qiáng)化傳熱。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種嵌入式多流道散熱模塊構(gòu)件，其結(jié)構(gòu)簡單，使用方便、性能可靠，能實(shí)現(xiàn)對高速、高功耗密度密封嵌入式計(jì)算機(jī)機(jī)箱進(jìn)行有效散熱。
[0005]本實(shí)用新型是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題的:一種嵌入式多流道散熱模塊構(gòu)件，其特征在于，其包括散熱框架、無溢接頭、導(dǎo)向件、鎖緊器和助拔器，散熱框架由內(nèi)部建立擾流柱的撓流通道的冷板和蓋板焊接構(gòu)成，助拔器鉚接在冷板的上端上，無溢接頭與冷板之間螺紋連接，兩個(gè)鎖緊器分別安裝在冷板的兩側(cè)，導(dǎo)向件與冷板之間螺紋連接。
[0006]優(yōu)選地，所述蓋板的厚度為1.4mm至1.6mm。
[0007]本實(shí)用新型的積極進(jìn)步效果在于:采用本實(shí)用新型流道全程流動均勻，有良好的導(dǎo)向性，壓損較小；流道自身具有盡可能大的換熱面積，有效提高了對流換熱系數(shù)；同時(shí)流道的布置便于焊接后的后續(xù)加工，加工好的冷板具有暢通均勻的流道，能很好地滿足冷卻液密封不外溢的要求。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)合理簡單，制作工藝容易、使用方便、性能可靠、效果好，對機(jī)箱內(nèi)部進(jìn)行模塊級散熱具有廣泛的實(shí)用性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1是本實(shí)用新型的一種嵌入式多流道散熱模塊構(gòu)件外形結(jié)構(gòu)主視圖；
[0009]圖2是本實(shí)用新型的正方形撓流通道的結(jié)構(gòu)主視透視圖；
[0010]圖3是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)側(cè)視圖；
[0011]圖4是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)俯視圖；
[0012]圖5是本實(shí)用新型的內(nèi)部建立擾流柱的撓流通道的冷板的結(jié)構(gòu)主視圖；
[0013]圖6是本實(shí)用新型的蓋板的結(jié)構(gòu)主視圖；
[0014]圖7是本實(shí)用新型的圓形撓流通道構(gòu)件的結(jié)構(gòu)主視透視圖；
[0015]圖8是本實(shí)用新型的菱形撓流通道構(gòu)件的結(jié)構(gòu)主視透視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]如圖1、圖2、圖3、圖4所示，本實(shí)用新型嵌入式多流道散熱模塊構(gòu)件主要包括散熱框架1、無溢接頭2、導(dǎo)向件3、鎖緊器4和助拔器5，散熱框架I由內(nèi)部建立擾流柱的撓流通道的冷板6和蓋板7焊接構(gòu)成，助拔器5鉚接在冷板6的上端上，無溢接頭2與冷板6之間螺紋連接，兩個(gè)鎖緊器4分別安裝在冷板6的兩側(cè)，導(dǎo)向件3與冷板6之間螺紋連接。蓋板7的厚度為1.4mm至1.6_。鎖緊器4與一個(gè)接插件8固定,這樣方便與其他元件連接。
[0017]裝配過程中應(yīng)盡量減小接觸熱阻；冷板6內(nèi)部建立正方形擾流柱的撓流通道，無溢接頭2設(shè)在冷卻液進(jìn)出口處，導(dǎo)向件3、鎖緊器4和助拔器5設(shè)在冷板兩側(cè)，冷板6內(nèi)部的換熱系數(shù)與撓流柱簇的排列形式、柱間距離、撓流柱的等效管徑(即特征尺寸)、撓流柱簇的排數(shù)、流體性質(zhì)，流道粗糙度等等因素有關(guān)，此處綜合考慮以上多種因素，采用優(yōu)化后的均勻分布的撓流柱簇叉排形式，流道的絕對粗糙度控制在0.05mm范圍之內(nèi)，內(nèi)部通道整體尺寸:211_X IlCtamX 2mm,撓流柱尺寸為10_X IOmm,柱間尺寸橫向、縱向均為10.9mm,撓流柱簇的排數(shù)為9排。同時(shí)，考慮到安裝的平穩(wěn)性和運(yùn)作的可靠性，在冷板兩側(cè)安裝導(dǎo)向件
3。在冷板6的進(jìn)出口處安裝無溢接頭2，同時(shí)保證無溢接頭附近的壓頭損失較小，冷板6通過鎖緊器4與機(jī)箱側(cè)壁緊密接觸，盡量減小接觸熱阻。助拔器5鉚接在冷板6的上端兩側(cè)，保證轉(zhuǎn)動靈活，不脫落。對于散熱構(gòu)件和發(fā)熱器件之間傳熱效率的提高，首先在加工精度方面應(yīng)盡量滿足接觸面間的良好接觸，在有間隙的情況下，可采用墊導(dǎo)熱相變材料、導(dǎo)熱率高的襯墊來減少散熱構(gòu)件和發(fā)熱器件間的熱阻。芯片功耗產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)至冷板，冷卻液在正方形撓流柱后形成旋渦流動，改變流道內(nèi)冷卻劑的流速大小和方向，增加流體的擾動來進(jìn)行強(qiáng)化傳熱，促使液體內(nèi)部及液體與冷板間進(jìn)行充分的熱交換，加熱后的液冷劑由出口處送至機(jī)箱外部的冷卻系統(tǒng)中進(jìn)行冷卻后再由進(jìn)口輸入冷板中循環(huán)冷卻芯片。完成金屬傳導(dǎo)、強(qiáng)迫液冷、強(qiáng)迫風(fēng)冷的散熱結(jié)合。從而大大提高嵌入式多流道散熱模塊構(gòu)件的散熱效率。
[0018]如圖5和圖6所示，冷板6選用防銹鋁LF21經(jīng)過精密加工而成，在其內(nèi)部建立擾流柱的撓流通道與蓋板7焊接而成，同時(shí)，考慮到安裝的平穩(wěn)性和運(yùn)作的可靠性，在冷板兩側(cè)安裝導(dǎo)向件3，導(dǎo)向件3與冷板6間通過螺紋連接，所述的蓋板7如圖6所示選用防銹鋁LF21經(jīng)過精密加工而成，在其周圍設(shè)有焊接槽與冷板6焊接。[0019]如圖7所示，在冷板6內(nèi)部建立圓形擾流柱的撓流通道，冷板內(nèi)部的換熱系數(shù)與撓流柱簇的排列形式、柱間距離、撓流柱的等效管徑(即特征尺寸)、撓流柱簇的排數(shù)、流體性質(zhì)，流道粗糙度等等因素有關(guān)，此處綜合考慮以上多種因素，采用優(yōu)化后的均勻分布的撓流柱簇叉排形式，流道的絕對粗糙度控制在0.05mm范圍之內(nèi)，內(nèi)部通道整體尺寸:21ImmX IlOmmX 2mm,撓流柱尺寸為Φ IOmm,柱間尺寸橫向?yàn)?mm,縱向?yàn)?3.8mm,撓流柱簇的排數(shù)為7排。同時(shí)，考慮到安裝的平穩(wěn)性和運(yùn)作的可靠性，在冷板兩側(cè)安裝導(dǎo)向件3，導(dǎo)向件3與冷板6間通過螺紋連接。在冷板6的進(jìn)出口處安裝無溢接頭2，同時(shí)保證無溢接頭附近的壓頭損失較小，無溢接頭2與冷板6間通過螺紋連接。鎖緊器4安裝在冷板6的兩側(cè)，冷板6通過鎖緊器4與機(jī)箱側(cè)壁緊密接觸，盡量減小接觸熱阻。助拔器5鉚接在冷板6的上端兩側(cè)，保證轉(zhuǎn)動靈活，不脫落。芯片功耗產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)至冷板，冷卻液在圓形撓流柱后形成旋渦流動，改變流道內(nèi)冷卻劑的流速大小和方向，增加流體的擾動來進(jìn)行強(qiáng)化傳熱，促使液體內(nèi)部及液體與冷板間進(jìn)行充分的熱交換，加熱后的液冷劑由出口處送至機(jī)箱外部的冷卻系統(tǒng)中進(jìn)行冷卻后再由進(jìn)口輸入冷板中循環(huán)冷卻芯片。完成金屬傳導(dǎo)、強(qiáng)迫液冷、強(qiáng)迫風(fēng)冷的散熱結(jié)合。從而大大提高嵌入式多流道散熱模塊構(gòu)件的散熱效率。
[0020]如圖8所示，在冷板6內(nèi)部建立菱形擾流柱的撓流通道。冷板內(nèi)部的換熱系數(shù)與撓流柱簇的排列形式、柱間距離、撓流柱的等效管徑(即特征尺寸)、撓流柱簇的排數(shù)、流體性質(zhì)，流道粗糙度等等因素有關(guān)，此處綜合考慮以上多種因素，采用優(yōu)化后的均勻分布的撓流柱簇叉排形式，流道的絕對粗糙度控制在0.05mm范圍之內(nèi)，內(nèi)部通道整體尺寸:21ImmX IlOmmX 2mm,撓流柱尺寸為13.5mmX 13.5mm,邊線夾角為30 °，柱間尺寸橫向?yàn)?mm，縱向?yàn)?6.1mm，撓流柱簇的排數(shù)為4排。同時(shí)，考慮到安裝的平穩(wěn)性和運(yùn)作的可靠性，在冷板兩側(cè)安裝導(dǎo)向件3，導(dǎo)向件3與冷板6間通過螺紋連接。在冷板6的進(jìn)出口處安裝無溢接頭2，同時(shí)保證無溢接頭附近的壓頭損失較小，無溢接頭2與冷板6間通過螺紋連接。鎖緊器4安裝在冷板6的兩側(cè)，冷板6通過鎖緊器4與機(jī)箱側(cè)壁緊密接觸，盡量減小接觸熱阻。助拔器5鉚接在冷板6的上端兩側(cè)，保證轉(zhuǎn)動靈活，不脫落。芯片功耗產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)至冷板，冷卻液在菱形撓流柱后形成旋渦流動，改變流道內(nèi)冷卻劑的流速大小和方向，增加流體的擾動來進(jìn)行強(qiáng)化傳熱，促使液體內(nèi)部及液體與冷板間進(jìn)行充分的熱交換，加熱后的液冷劑由出口處送至機(jī)箱外部的冷卻系統(tǒng)中進(jìn)行冷卻后再由進(jìn)口輸入冷板中循環(huán)冷卻芯片。完成金屬傳導(dǎo)、強(qiáng)迫液冷、強(qiáng)迫風(fēng)冷的散熱結(jié)合。從而大大提高嵌入式多流道散熱模塊構(gòu)件的散熱效率。
[0021]本實(shí)用新型主要針對模塊級散熱處理，考慮到模塊尺寸較小，為獲得優(yōu)良的散熱效果，建立了匹配的不同內(nèi)部流道的冷板6結(jié)構(gòu)。流道的設(shè)計(jì)經(jīng)過冷板吸熱面，且與熱源器件直接接觸，同時(shí)又滿足模塊安裝的尺寸要求。
[0022]以上所述的具體實(shí)施例，對本實(shí)用新型的解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種嵌入式多流道散熱模塊構(gòu)件，其特征在于，其包括散熱框架、無溢接頭、導(dǎo)向件、鎖緊器和助拔器，散熱框架由內(nèi)部建立擾流柱的撓流通道的冷板和蓋板焊接構(gòu)成，助拔器鉚接在冷板的上端上，無溢接頭與冷板之間螺紋連接，兩個(gè)鎖緊器分別安裝在冷板的兩側(cè)，導(dǎo)向件與冷板之間螺紋連接。
2.如權(quán)利要求1所述的嵌入式多流道散熱模塊構(gòu)件，其特征在于，所述蓋板的厚度為.1.4mm 至 1.6mm。
【文檔編號】H05K7/20GK203722992SQ201420051258
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年1月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月26日
【發(fā)明者】劉軼斌, 虞承浩 申請人:中國電子科技集團(tuán)公司第三十二研究所