用于电子部件冷却的液冷板的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种适于安装在电子设备、发电机上的热交换器设备，特别是一种液 冷板。 技术背景
[0002] 液冷板具有优良的散热性能，其是对中、高功率密度的设备，液冷板可W有效地带 走功率器件、印刷电路板组装件或分机设备中的耗散热量。液冷板冷却系统的特点是：（1) 冷板上的溫度梯度小，热分布均匀，可带走较大的集中热负载；（2)由于采用间接冷却的方 式，可使电子元器件不与冷却剂直接接触，减少各种污染，提高工作的可靠性；（3)与直接冷 却相比较，冷却剂的耗损少，同时也便于采用较有效的冷却剂，提高冷却效率；（4)冷板装置 的组件简单，结构紧凑，便于维修。综合上述运一系列优点，使得冷板在散热器件上的应用 有着广阔的前景。
[0003] 液冷板是通过在整个板表面上均匀地散热W解决电器设备的生热问题。常用的液 冷板是使用盘管或者夹在至少两个平板之间的板翅片而设计的流动通路。使用盘管或者板 翅片来制成流动通路(流道）的缺点在于:盘管需要用直管弯制而成，一根直管可能只能制 成盘管的一部分，因此盘管上具有焊接处，可能会出现漏点。用板翅片夹在两个平板之间， 板翅片与平板针焊形成流动通路(流道），针焊之处也可能出现漏点。另外，弯制盘管和针焊 板翅片与平板都存在工艺复杂的问题。
[0004] 为了克服上述缺点，中国专利化200580049517.9披露了一种改进的热交换器设 备，其适于冷却安装在设备的至少一个外表面上的电子部件，该设备包括:基板;盖板;包覆 片材，其插置在基板和盖板之间，其中包覆片材被刚性地接合W形成单个整体式板;位于所 形成的板的一端或相对两端处的至少一个入口和至少一个出口，W用于冷却介质进出，基 板被构造成具有多个流动通道，每个通道包括几个加工的凹槽，其具有与电子部件的相应 热轨迹对应的预定的变化的尺寸，从而优化热传递速率，并且多个互连部设计在构成连续 且平行的流动通路之一的凹槽之间。运种热交换器中，流动通道为通过数控机床构造在基 板上的多个凹槽。流体通道具有变化的深度和变化的宽度。通过对流道的设计，使冷却液在 高热通量区域的流体速度加快、强化热传递量，在低热通量区域降低流体速度，使得流体压 降最小。
[0005] 压降和溫升是衡量冷板性能的重要的指标，溫升表征冷板的散热能力，压降决定 了冷板冷却液驱动累的功率，冷板性能优化措施都基于该两项性能指标。压降和溫升的同 时降低在理论上存在矛盾，现有的优化技术措施在降低一个指标的同时会引起另一指标性 會。
[0006] 由傅里叶定律：
[0007] 冷板溫升：
[000引
化u
[0009] 式中：At__冷板溫升
[0010] qm-一冷板中冷却液流量
[0011] Cp--冷却液比热容
[0012] 镑一热源功率
[0013] 冷板压降：
[0016] 式中：Δρ--冷板压降
[0017] f/ 一一哈根一玻伊塞利摩擦系数 [001引 L一一冷板管道等效长度
[0019] d--水力直径
[0020] U--管内冷却液流速
[0021] Ac-管道横截面积
[0022] 由（2.1)、（2.2)可得：
[002引
化3)
[0024] 由（3)式可知，冷板溫升Δ t与压降Δ P成反比，而化200580049517.9披露的热交换 器设备中，高热通量区域的冷却液流速加快，则将导致流体压降升高。其优化措施不能兼顾 压降和溫升。
【发明内容】
[0025] 本发明的目的在于提供一种能兼顾液冷板溫升和冷却液压降，实现液冷板溫升和 冷却液压降同时的大幅度降低的用于电子部件冷却的液冷板。
[0026] 用于电子部件冷却的液冷板，包括基板和盖板，基板上开设有多个平行的直槽，前 后相邻的直槽首尾相接，直槽之间通过连接槽连通，直槽与连接槽之间圆弧过渡;基板上的 直槽、连接槽和盖板围成供冷却液流过的流道，其特征在于:每个直槽的底壁上开设有第一 凹槽，第一凹槽的宽度占流道宽度的60%~80%。流道W盖板W顶，W基板为底，盖板封闭 直槽的壁面为流道的顶壁。通过对不同宽度的流道仿真计算，凹槽宽度在60%-80%流道宽 度运个区间冷却效果最好，凹槽的深度受流道尺寸影响不大。
[0027] 进一步，每个直槽内具有多个槽道，每个槽道的底壁上开设底部凹槽，每个槽道的 顶壁上开设顶部凹槽，底部凹槽的宽度和顶部凹槽的宽度分别占所在槽道宽度的60%~ 80%。
[0028] 进一步，顶部凹槽和底部凹槽的深度均为0.2mm。太深凹槽内的冷却液不易与流道 内的冷却液进行热交换，太浅对流道边界层的绕流程度达不到最大，0.2mm深度的凹槽热交 换效果最好。
[0029] 进一步，所述的流道具有两个入口，一个出口，出口位于两个入口之间。将流道设 置为两个入口，冷却液分别两个入口进入，运样冷却液只需从任意入口流动到出口即可，无 需完全流经整个流道的行程，冷却液的压降大幅降低。
[0030] 进一步，出口位于流道行程的1/2处。冷却液从入口到出口的行程为流道长度的1/ 2,运样冷却液在冷板中所走的路程减少了一半，冷却液的压降大幅降低。
[0031] 本发明的优点在于：
[0032] 1、增加凹槽结构后，流体通道的底壁和顶壁凹凸不平，从而使冷却液边界层端流 加剧，边界层厚度变薄，对流换热效果得到加强，液冷板溫升降低。同时凹槽结构使流道的 横截面积变大，相同入口流量情况下压降得到降低。从而能兼顾液冷板溫升和冷却液压降， 实现液冷板溫升和冷却液压降同时的大幅度降低。
[0033] 2、通过在流道上设置两个入口，出口位于两入口之间，从而减少了冷却液在流经 的行程，压降得到降低。
【附图说明】
[0034] 图1是基板的立体示意图。
[0035] 图2是基板的俯视图。
[0036] 图3是图2的B-B向剖视图。
[0037] 图4是图3的A部放大图。
[0038] 图5是未开设凹槽的流道的轴向截面图。
[0039] 图6是开设有凹槽的流道的轴向截面图。
[0040] 图7是溫度边界层示意图。
[0041 ]图8是未开设凹槽的流道的压降和溫度仿真云图。
[0042] 图9是开设有凹槽的流道的压降和溫度仿真云图。
[0043] 图10是未开设凹槽的流道纵向横截面A-A的示意图。
[0044] 图11是未开设凹槽的流道A-A截面溫度等值线图。
[0045] 图12是开设有凹槽的流道A-A截面溫度等值线图。
[0046] 图13是未开设凹槽的流道A-A截面速度等值线图。
[0047] 图14是开设有凹槽的流道A-A截面速度等值线图。
[0048] 图15是未开设凹槽的流道A-A截面场协同角等值线图。
[0049] 图16是开设有凹槽的流道A-A截面场协同角等值线图。
[0050] 图17是流道具有两入口单出口的示意图。
[0051] 图18是未开设凹槽的单入口单出口流道的压降和溫度仿真云图。
[0052] 图19是未开设凹槽的两入口流道的压降和溫度仿真云图。
[0053] 图20是开设有凹槽的单入口单出口流道的压降和溫度仿真云图。
[0054] 图21是开设有凹槽的两入口流道的压降和溫度的仿真云图。
【具体实施方式】 [0化5] 实施例1
[0056] 如图1和图2所示，用于电子部件冷却的液冷板，包括基板1和盖板，基板1上开设有