一种混沌对流增强散热的电子模块液冷冷板的制作方法

本发明涉及电子热管理，具体而言，涉及一种混沌对流增强散热的电子模块液冷冷板。

背景技术：

1、随着集成电路的发展，电子模块的散热设计技术已经逐渐由传统的自然散热过渡到强迫液冷散热，由于功率密度的进一步提升，散热设计已经成为制约发展的掣肘。对于大功率高密度的电子模块，采用常规的传导式液冷散热方式，电子模块盒体与热沉冷板之间受接触热阻及传导热阻的影响，存在较大的温度梯度，该方式的劣势已逐渐凸显。

2、因此，将冷媒穿透至模块盒体，减小冷媒与热源之间的热阻已成为电子模块液冷散热的新趋势。但受液冷资源及流阻限制，冷板中流体速度较低，流态一般呈层流状态，与壁面接触的边界层流体温度较高而中心流体并未充分换热便从出口流出，换热效率较低、液冷资源利用不充分；受冷板尺寸限制，流道尺度小，容易产生堵塞，进而造成冷板散热功能失效；冷板翅片通常采用平直型肋片结构，该方式无法同时满足高效散热、轻量化、焊接高可靠。

技术实现思路

1、本发明旨在提供一种混沌对流增强散热的电子模块液冷冷板，可靠性高、散热能力强，满足高效散热、高可靠、轻量化的需求，解决了现有技术中冷板翅片通常采用平直型肋片结构，冷板中流体速度较低，流态一般呈层流状态，与壁面接触的边界层流体温度较高而中心流体并未充分换热便从出口流出，换热效率较低、液冷资源利用不充分的问题。

2、本发明是采用以下的技术方案实现的：

3、本发明提供一种混沌对流增强散热的电子模块液冷冷板，包括冷板本体，所述冷板本体上开设有液冷腔体，所述液冷腔体内设置有多组混沌翅片，各组所述混沌翅片依次连通，相邻两组所述混沌翅片之间设置有扰流结构，所述液冷腔体上方覆盖有液冷盖板，所述混沌翅片具有混沌对流结构。

4、作为优选的技术方案：

5、所述混沌翅片包括多个翅片单元，各个所述翅片单元依次串联。

6、作为优选的技术方案：

7、所述翅片单元为薄壁型材结构。

8、作为优选的技术方案：

9、所述翅片单元包括翅片肋板，所述翅片肋板包括两个相对设置的侧向肋板，所述侧向肋板的上侧为曲线，下侧为直线，两个所述侧向肋板的上侧通过平面板相连，两个所述侧向肋板的下侧分别连接有连板，所述连板外翻与所述侧向肋板相垂直，所述连板用于与所述冷板本体相连。

10、作为优选的技术方案：

11、所述翅片肋板上侧的曲线为规则曲线。

12、作为优选的技术方案：

13、所述侧向肋板表面各点处法向量方向不同。

14、作为优选的技术方案：

15、所述翅片肋板上侧的曲线包括至少两个周期和幅值相同的正弦曲线。

16、作为优选的技术方案：

17、所述翅片肋板上侧的曲线按照如下步骤设计：

18、步骤s1：确定各翅片单元长度l，高度h以及翅片肋板厚度s；

19、步骤s2：确定翅片肋板上侧正弦曲线特征的参数值，设其中一个正弦曲线周期为lt1，另一个正弦曲线周期为l-lt1，设第一个正弦曲线幅值为a1，设第二个正弦曲线幅值为a2；

20、步骤s3：确定翅片肋板上侧正弦曲线特征表达式如下：

21、

22、其中，x向为翅片肋板厚度方向、y向为翅片肋板长度方向、z向为翅片肋板高度方向。

23、作为优选的技术方案：

24、所述混沌翅片和所述液冷盖板焊接于所述冷板本体上。

25、作为优选的技术方案：

26、所述冷板本体与所述混沌翅片、所述液冷盖板采用真空钎焊的焊接方式焊接为一体。

27、作为优选的技术方案：

28、所述扰流结构为圆柱体结构。

29、作为优选的技术方案：

30、相邻两组所述混沌翅片之间设置有多个扰流结构，所有所述扰流结构均匀、间隔分布。

31、作为优选的技术方案：

32、所述冷板本体上设置有两个流体连接器安装结构，分别用于安装入口流体连接器和出口流体连接器，所述入口流体连接器与第一组混沌翅片的首端连通，所述出口流体连接器与最后一组混沌翅片的尾端连通。

33、作为优选的技术方案：

34、所述入口流体连接器和所述出口流体连接器为抗流量冲击的自密封流体连接器，分别安装于所述冷板本体左右两侧。

35、作为优选的技术方案：

36、所述冷板本体上还设置有至少一个卸压装置安装结构，所述卸压装置安装结构用于安装卸压装置，所述卸压装置与至少一组混沌翅片并联。

37、作为优选的技术方案：

38、所述卸压装置为单向导通结构，当所述混沌翅片的流道发生堵塞时，所述卸压装置导通，形成旁通通路。

39、综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

40、1)增强散热：本发明采用混沌翅片散热，流经翅片的流体受强烈扰动，有利于在流道内形成径向流动，进而促进翅片壁面附近高温流体与流道中心低温流体热交换，提高换热效率；且相邻两组所述混沌翅片之间还设置有扰流结构，可以进一步增强流体所受扰动，充分利用液冷资源；

41、2)翅片参数可配置可灵活组合：混沌翅片由多个翅片单元组合形成，每个翅片单元可以根据模块内热源位置、散热需求以及系统供液能力配置不同的结构参数，不同翅片单元可灵活组合；

42、3)轻量化、焊接高可靠：翅片单元为薄壁型材结构，翅片肋板下侧所连接的连板具有较宽的平面结构，作为焊接面，可保证焊接高可靠、轻量化；

43、4)防堵塞失效：冷板具备防堵塞保护能力，在流道产生堵塞时自动触发保护机制，将卸压装置导通，形成旁通通路，避免冷板散热功能失效，提高冷板可靠性。

技术特征：

1.一种混沌对流增强散热的电子模块液冷冷板，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的混沌对流增强散热的电子模块液冷冷板，其特征在于：

3.根据权利要求2所述的混沌对流增强散热的电子模块液冷冷板，其特征在于：

4.根据权利要求3所述的混沌对流增强散热的电子模块液冷冷板，其特征在于：

5.根据权利要求4所述的混沌对流增强散热的电子模块液冷冷板，其特征在于：

6.根据权利要求1所述的混沌对流增强散热的电子模块液冷冷板，其特征在于：

7.根据权利要求1所述的混沌对流增强散热的电子模块液冷冷板，其特征在于：

8.根据权利要求7所述的混沌对流增强散热的电子模块液冷冷板，其特征在于：

9.根据权利要求1-8任一所述的混沌对流增强散热的电子模块液冷冷板，其特征在于：

10.根据权利要求9所述的混沌对流增强散热的电子模块液冷冷板，其特征在于：

技术总结
本发明涉及电子热管理技术领域，旨在解决现有技术中冷板翅片通常采用平直型肋片结构，冷板中流体速度较低，流态一般呈层流状态，与壁面接触的边界层流体温度较高而中心流体并未充分换热便从出口流出，换热效率较低、液冷资源利用不充分的问题，提供一种混沌对流增强散热的电子模块液冷冷板，包括冷板本体，所述冷板本体上开设有液冷腔体，所述液冷腔体内设置有多组混沌翅片，各组所述混沌翅片依次连通，相邻两组所述混沌翅片之间设置有扰流结构，所述液冷腔体上方覆盖有液冷盖板，所述混沌翅片具有混沌对流结构；本发明的电子模块液冷冷板散热能力强、可靠性高，满足高效散热、高可靠、轻量化的需求。

技术研发人员：叶元鹏,王超,何宇,尹本浩,张铜,何恩,褚鑫,李应杰,曾家辉,樊振刚,孙宁
受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第二十九研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13