本发明涉及电子器件散热，尤其是涉及一种高热流密度电子器件的歧管环形微通道散热器。

背景技术：

1、随着微电子、功率半导体与集成电路技术向高集成度、小型化、高功率密度方向快速发展，电子器件的单位面积热耗散强度持续攀升，部分高端功率器件的热流密度已突破数百w/cm2，高热流密度下的散热问题已成为制约器件性能提升、可靠性保障与寿命延长的核心瓶颈。

2、传统平行直微通道散热器具备单位体积换热面积大、固体导热路径短的优势，是当前微尺度散热的主流方案之一。但该结构中冷却液需沿通道全长单向流动，存在沿程流动压降大、泵送功耗高、通道下游冷却能力逐渐衰减、热源表面温度沿流动方向分布不均等固有缺陷，难以满足超高热流密度场景的散热需求。

3、歧管微通道技术通过在微通道上方增设流体分配歧管层，将单条长通道拆分为多个并联的短流道单元，可有效缩短流体有效流动路径，大幅降低整体流动压降。然而现有歧管微通道多采用直通道或类直通道构型，冷却液在不同通道间易出现流量分配不均的问题，易形成局部高速高阻区与局部低速滞留区，最终导致热源表面温差较大，温度均匀性不佳。

4、环形微通道依靠环向流动的周向再分配特性，可在一定程度上改善流体分布均匀性与热源表面温度一致性。但针对大面积矩形热源，常规圆环形微通道对热源四角区域的通道覆盖不足，易出现角部供液不充分、形成局部高温区的问题；方环形微通道虽与矩形热源边界匹配度更高，但通道转角处的流向突变会产生较大的局部流动损失，增加泵功消耗。目前，针对歧管分流构型与环形通道形状的协同优化设计仍存在明显不足，无法同时兼顾矩形热源全区域供液均匀性、低流动压降与高温度均匀性的多重散热需求。

5、因此，亟需开发一种新型歧管环形微通道散热结构，通过优化上部歧管分流路径与下部环形微通道形貌，使冷却液能够均匀到达热源中心、边缘、角部与对角区域，在降低流动阻力与泵送能耗的同时，显著提升热源表面温度均匀性。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种高热流密度电子器件的歧管环形微通道散热器，可以同时实现低压降、低泵功与高温度均匀性，满足高热流密度矩形热源的高效散热需求。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种高热流密度电子器件的歧管环形微通道散热器，包括由下至上依次叠设并密封固定的基底层、歧管层和盖板；

3、所述基底层的上表面加工有环形微通道组，所述环形微通道组由同心布设的环形通道构成；所述歧管层的中部为镂空结构，镂空结构内设置有径向分流歧管；所述径向分流歧管包括位于中心的中心分配腔，以及自所述中心分配腔向四周呈放射状延伸的若干条径向分流支路；相邻两条径向分流支路之间的镂空区域构成汇流区域；所述盖板的中心位置开设有冷媒入口，所述冷媒入口与所述歧管层的中心分配腔上下对应且相互连通；所述盖板的边缘位置开设有至少一个冷媒出口，所述冷媒出口与所述歧管层的汇流区域上下对应且相互连通。

4、优选的，所述环形微通道组为若干组同心设置的圆环形微通道。

5、优选的，所述基底层的上表面还设置有位于所述环形微通道组外侧边缘且与矩形热源四角区域对应布置的弧形补充微通道，所述弧形补充微通道与相邻的所述环形微通道组的圆环形微通道之间通过通流槽相连通。

6、优选的，散热器整体的平面尺寸为24mm×24mm；所述冷媒入口为圆形孔，直径为5.8mm；所述径向分流支路的宽度为2mm、高度为1mm；所述环形微通道组的通道宽度为0.5mm、通道高度为0.8mm；所述通流槽的宽度为0.8mm。

7、优选的，所述环形微通道组为若干组同心设置的方环形微通道，各方环形微通道的外轮廓与矩形热源的边界相匹配。

8、优选的，所述径向分流支路的数量为8条，8条所述径向分流支路沿周向均匀分布，整体呈米字型结构。

9、优选的，所述径向分流支路的数量为4条，4条所述径向分流支路沿周向均匀分布，整体呈十字型结构。

10、优选的，所述基底层、歧管层和盖板的四角位置对应开设有螺纹连接孔，所述基底层、歧管层和盖板通过穿设于所述螺纹连接孔内的固定螺钉压紧并密封固定。

11、优选的，冷却液自所述冷媒入口流入所述中心分配腔，经各条所述径向分流支路分流后，向下进入所述基底层的环形微通道组内，冷却液与通道壁面进行对流换热吸收热量后，汇入所述汇流区域，最终经所述冷媒出口流出散热器。

12、优选的，所述冷却液为去离子水，兼具良好的对流换热性能与绝缘特性，适配电子器件散热场景。

13、优选的，所述基底层、歧管层和盖板可采用硅、铜、铝合金或碳化硅陶瓷等导热材料，通过mems刻蚀、精密铣削、3d打印等工艺加工制成，适配不同的加工精度与成本需求。

14、因此，本发明采用上述一种高热流密度电子器件的歧管环形微通道散热器的有益效果为：

15、（1）本发明通过径向分流歧管将长通道拆分为多个短流道单元，大幅缩短流体有效流动路径，降低沿程压降；若采用同心圆环形通道曲率连续，相比于方环形通道可以进一步降低转角的局部转向损失，降低整体流动阻力，可显著降低散热系统的运行能耗。

16、（2）本发明的环形微通道组的微通道可实现流体周向再分配，配合径向分流歧管的多向分流，改善了流量分布均匀性；增设的角部弧形补充微通道与通流槽，弥补了圆环形通道对矩形热源角部的覆盖不足，消除角部局部高温区，可有效提升电子器件的工作稳定性与可靠性。

17、（3）本发明的歧管分支数量、环形通道形状、结构尺寸均可根据热源大小、热流密度与散热需求灵活调整，可适配不同的加工难度与应用场景，具备广泛的适用范围。

18、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

技术特征：

1.一种高热流密度电子器件的歧管环形微通道散热器，其特征在于：包括由下至上依次叠设并密封固定的基底层、歧管层和盖板；

2.根据权利要求1所述的一种高热流密度电子器件的歧管环形微通道散热器，其特征在于：所述环形微通道组为若干组同心设置的圆环形微通道。

3.根据权利要求2所述的一种高热流密度电子器件的歧管环形微通道散热器，其特征在于：所述基底层的上表面还设置有位于所述环形微通道组外侧边缘且与矩形热源四角区域对应布置的弧形补充微通道，所述弧形补充微通道与相邻的所述环形微通道组的圆环形微通道之间通过通流槽相连通。

4.根据权利要求3所述的一种高热流密度电子器件的歧管环形微通道散热器，其特征在于：散热器整体的平面尺寸为24mm×24mm；所述冷媒入口为圆形孔，直径为5.8mm；所述径向分流支路的宽度为2mm、高度为1mm；所述环形微通道组的通道宽度为0.5mm、通道高度为0.8mm；所述通流槽的宽度为0.8mm。

5.根据权利要求1所述的一种高热流密度电子器件的歧管环形微通道散热器，其特征在于：所述环形微通道组为若干组同心设置的方环形微通道，各方环形微通道的外轮廓与矩形热源的边界相匹配。

6.根据权利要求1所述的一种高热流密度电子器件的歧管环形微通道散热器，其特征在于：所述径向分流支路的数量为8条，8条所述径向分流支路沿周向均匀分布，整体呈米字型结构。

7.根据权利要求1所述的一种高热流密度电子器件的歧管环形微通道散热器，其特征在于：所述径向分流支路的数量为4条，4条所述径向分流支路沿周向均匀分布，整体呈十字型结构。

8.根据权利要求1所述的一种高热流密度电子器件的歧管环形微通道散热器，其特征在于：所述基底层、歧管层和盖板的四角位置对应开设有螺纹连接孔，所述基底层、歧管层和盖板通过穿设于所述螺纹连接孔内的固定螺钉压紧并密封固定。

9.根据权利要求1所述的一种高热流密度电子器件的歧管环形微通道散热器，其特征在于：冷却液自所述冷媒入口流入所述中心分配腔，经各条所述径向分流支路分流后，向下进入所述基底层的环形微通道组内，冷却液与通道壁面进行对流换热吸收热量后，汇入所述汇流区域，最终经所述冷媒出口流出散热器。

10.根据权利要求9所述的一种高热流密度电子器件的歧管环形微通道散热器，其特征在于：所述冷却液为去离子水。

技术总结
本发明公开了一种高热流密度电子器件的歧管环形微通道散热器，属于电子器件散热技术领域，该散热器由下至上包括密封叠合的基底层、歧管层和盖板：基底层上表面设有环形微通道组；歧管层设有含中心分配腔和多条径向分流支路的径向分流歧管，相邻支路间的镂空区域为汇流区域；盖板中心设冷媒入口，边缘设冷媒出口；冷却液经中心分配腔、径向支路分流后进入环形微通道组，换热后汇流排出。本发明通过歧管分流结构与环形通道的协同优化，缩短流动路径、降低转向损失，兼顾矩形热源角部供液，可显著降低流动压降与泵送功耗，提升热源表面温度均匀性，适用于100~500W/cm2级高热流密度电子器件的高效散热。
技术研发人员：马园园,夏立宇,苏天一,杨连成,李想
受保护的技术使用者：辽宁工业大学
技术研发日：
技术公布日：2026/9/4