[0001] 本申请涉及散热器技术领域，特别涉及一种微通道液冷散热器。

[0002] 随着电子产品的热流密度逐步增大，温度控制越来越困难，散热和温度控制技术已成为制约电子产品发展的关键性问题，如何利用现有成熟的散热技术控制电子器件的结温与温度均匀性则显得尤为重要。

[0003] 在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在以下技术问题：

[0004] 常规的平直通道设计，使得流体温度沿流动方向逐渐增大，因此热源面温度逐渐升高，温差较大。此外，电子产品的功能复合化导致单一芯片集成的热源越来越多、布局越来越复杂，控制同一热源不同区域的温度均匀性或者集成热源的不同热源的温度均匀性，从而实现算力最大化显得尤为重要。因此，如何对散热器进行合理的热设计实现高温度均匀性散热，仍面临巨大的挑战性。

[0053] 在详细描述实施例之前，应该理解的是，本申请不限于本申请中下文或附图中所描述的详细结构或元件排布。本申请可为其它方式实现的实施例。而且，应当理解，本文所使用的措辞及术语仅仅用作描述用途，不应作限定性解释。本文所使用的“包括”、“包含”、“具有”等类似措辞意为包含其后所列出之事项、其等同物及其它附加事项。特别是，当描“一个某元件”时，本申请并不限定该元件的数量为一个，也可以包括多个。

[0054] 请参阅图1和图2，本申请一实施例的微通道液冷散热器100包括入口接头110、出口接头120及液冷板体130，入口接头110和出口接头120连接于液冷板体130的第一表面131(顶面)，液冷板体130的第二表面132(底面)为与高热流密度的热源900的接触面，第一表面131与第二表面132为液冷板体130上两相相对的外表面。微通道液冷散热器100中，液态工质从液冷板体130的入口接头110以垂直于第一表面131的方式进入液冷板体130内，与热源通过第二表132接触后再从液冷板体30的出口接头120以垂直于第一表面131的方式从液冷板体130中流出。在图示实施例中，入口接头110和出口接头120位于液冷板体130顶部的第一表面131，且出口接头120在第一表面131的正中间，入口接头110设置在出口接头120的一侧，液态工质上进上出。

[0055] 请结合参阅图3至图6，入口接头110、出口接头120均为中空结构，入口接头110的中空形成自上而下的入口通道111，出口接头120的中空形成自下而上的出口通道121。液冷板体130内部形成供液态工质从入口通道111流入并经由出口通道121流出的腔体，自液态工质流动方向(如图中箭头所示)顺次包括入口分流腔133、第一微通道区134、连通腔135、第二微通道区136、出口汇流腔137及出口缓冲腔138。

[0056] 入口分流腔133的上端连通至入口通道111的下端，使液态工质从入口通道111向下流入入口分流腔133中。入口分流腔133的下端与第一微通道区134连通，使液态工质经由入口分流腔133分流后进入第一微通道区134的微通道中。

[0057] 请结合参阅图7至图9，入口分流腔133上部的入口段在垂直于液态工质流动方向的截面形状呈圆形，且与入口通道111的直径相同；沿着液态工质流动方向，入口分流腔133下部的出口段在垂直于液态工质流动方向的截面形状呈在一个方向上尺寸逐渐增大、在另一垂直方向上尺寸逐渐减小。具体地，沿液态工质的流动方向，入口分流腔133从圆形的入口段向下逐渐扩大至整个第一微通道区134的宽度方向，如图5中所示；沿液态工质的流动方向，入口分流腔133在垂直第一微通道区134的宽度的方向上从圆形的入口段向下逐渐收缩，如图4中所示。更具体地，在图示实施例中，入口分流腔133的出口段在垂直于液态工质流动方向的截面形状呈近八边形形状，八边形在一个方向(第一微通道区134的宽度方向)上尺寸大，该方向两侧(垂直于第一微通道区134的宽度方向)的尺寸小。

[0058] 需指出的是，入口分流腔133的出口段在垂直于液态工质流动方向的截面可呈其它多边形，多边形中间尺寸大、两侧尺寸小且宽度小于等于圆形的入口段的直径。入口分流腔133的出口段在水平面上的投影不限于多边形，满足入口段和出口段通过结构渐扩(第一微通道区134的宽度方向上)和减缩(垂直于第一微通道区134的宽度方向)连接的形状结构都可，在此不做限定。

[0059] 入口分流腔133如此设计能够代理如下效果：由于热堆积效应，热源900的中心温度高于边缘温度，液态工质由中心处的入口通道111经入口分流腔133进入第一微通道区134降低了液态工质的流程，有利于降低热源的最高温度和中心温度；入口分流腔133出口段中间宽、两侧窄的多边形设计，使得流入第一微通道区134中间的微通道的流量多于两侧的微通道的流量，有效实现了液态工质按需分配，从而可进一步降低热源的最高温度、提高热源面的温度均匀性；入口分流腔133沿第一微通道区134的宽度方向的渐宽设计，有利于液态工质进入入口分流腔133后进行发散，从而使得液态工质可以进入第一微通道区134的每一个微通道内，避免局部高温；入口分流腔133沿液态工质流动方向在垂直于第一微通道区134的宽度方向的另一方向上渐窄的设计，使得液态工质的流速逐渐增大，进入第一微通道区134后形成高速的冲击进而形成射流，液态工质局部流速增大，提高了中心位置的换热系数，有利于强化换热。

[0060] 请结合参阅图10，第一微通道区134、连通腔135及第二微通道区136分布在同一高度层(微通道流动层)上；其中，第二微通道区136设置在第一微通道区134的通道宽度方向的两侧，且两侧的第二微通道区136与第一微通道区134隔开；连通腔135在液态工质的流动方向上连通中间的第一微通道区134的微通道的出口与两侧的第二微通道区136的微通道的入口。

[0061] 第一微通道区134中，液态工质从微通道的中点处进入各个微通道中，并自中点向两端流动；在流动方向上间隔设置若干连通通道(图17和图18中所示的连接通道322)，每一连通通道沿宽度方向设置并将通道宽度方向上的各微通道连通，如此可打断流动和热边界层，有利于强化换热。

[0062] 连通腔135从第一微通道区134到第二微通道区136呈倾斜形状，通道宽度逐渐收缩，如图10中所示。连通腔135如此设计可带来如下效果：连通腔135流道逐渐收缩的设计可作为第二微通道区136的分流结构，通过调整倾角使得进入第二微通道区136内的各个微通道的流量均匀，从而有效控制第二微通道区136对应的热源(次热源)的温差，提高温度均匀性。

[0063] 液态工质从入口接头110的入口通道111经入口分流腔133在第一微通道区134的宽度方向上分流后，由第一微通道区134进入流入微通道流动层。入口分流腔133的出口形状，可将液态工质分流到第一微通道区134的在宽度方向平行分布的各条微通道中。由中部进入第一微通道区134的液态工质沿微通道向两侧流动，从两侧的出口流出进入连通腔135，然后进入第二微通道区136。

[0064] 出口汇流腔137设置在第二微通道区136的上方，每一第二微通道区136中部的上方连通至出口汇流腔137的下端，如图8和图9中所示。

[0065] 出口缓冲腔138设置在出口汇流腔137上方，连通两侧的出口汇流腔137的上端，并连通至出口通道121的下端。流出微通道流动层的液态工质向上经2个出口汇流腔137流出，并横向流动进入U型的出口缓冲腔138汇合后，流出出口接头120。

[0066] 请结合参阅图11和图12，微通道液冷散热器100的液冷板体130内部的腔体可分为上部的出入口流动层和下部的微通道流动层。入口分流腔133、出口汇流腔137和出口缓冲腔138位于上部的入口流动层；第一微通道区134、连通腔135及第二微通道区136位于微通道流动层。

[0067] 液态工质从入口接头110的入口通道111自上而下流动进入液冷板体130的腔体内；进入液冷板体130内部腔体的液态工质继续自上而下流动，经过入口分流腔133分流后流入微通道流动层；被分流后的液态工质进入第一微通道区134的各微通道中；进入第一微通道区134的各微通道中的液态工质，与第二表面132上与第一微通道区134对应的热源900进行换热，为热源900降温散热；经过热交换的液态工质横向流动至连通腔135中，经由连通腔135进入第一微通道区134两侧的第二微通道区136；进入第二微通道区136的各微通道中的液态工质，与第二表面132上与第二微通道区136对应的热源900进行换热，为热源900降温散热；第二微通道区136的各微通道中的液态工质，从第二微通道区136的中部向上通过出口汇流腔137流出；两出口汇流腔137中的液态工质继续向上流动进入出口缓冲腔138，并在出口缓冲腔138中汇合；汇合后的液态工质可经由出口通道121自下而上向外流出。如此，微通道液冷散热器100完成一次液态工质的循环过程。

[0068] 请参阅图13和图14，微通道液冷散热器100包括散热器盖板200及散热器基板300，散热器盖板200、散热器基板300各部分结构一体装配，散热器盖板200与散热器基板300通过焊接等工艺连接成为一个整体，工艺成熟，方便加工，成本可控。热源900布置在散热器基板300的底面。微通道液冷散热器100可适用的热源900包含主热源910及次热源920。更具体地，图示实施例中，热源900包括1个主热源910和4个次热源920，主热源910的加热功率和热源密度远大于次热源920的加热功率和热流密度，因此主热源910的温度控制要求高于次热源920的温度控制要求，包括最高温度和温度均匀性。微通道液冷散热器100基于上述热源布局，液态工质优先冷却主热源910，然后冷却热源900次热源920，从而有效控制主热源910和次热源920的最高温度及温度均匀性，实现芯片算力最大化。

[0069] 请结合参阅图15和图16，散热器盖板200包括盖体210，入口接头110和出口接头120位于盖体210的顶部，入口接头110在盖体210的顶面(第一表面131)的正中间，出口接头
120设置在出口接头120的一侧，液态工质从上方进入液冷板体130的腔体内并从上方流出腔体(上进上出)。在图示实施例中，入口接头110、出口接头120均呈形成在盖体210顶部的圆筒状，且出口接头120的外径和内径与入口接头110的外径和内径均相等。

[0070] 盖体210的内部在上层分别形成入口分流腔133、出口汇流腔137及出口缓冲腔138，盖体210内部在下层形成底腔220。两隔板230分别设置在盖体210内，将盖体210的内部空间进行分隔。隔板230的上部伸入上层，将入口分流腔133与两侧的出口汇流腔137分隔开，隔板230的下部将底腔220进行分隔并向下凸出于盖体210的边沿。

[0071] 请结合参阅图17和图18，散热器基板300包括底板310、第一翅片组320及第二翅片组330。第一翅片组320及第二翅片组330形成在底板310的上表面，且两第二翅片组330间隔设置在第一翅片组320的两侧。第一翅片组320包括多组第一翅片单元321，每一第一翅片单元321垂直于底板310设置多片平行间隔置的翅片，相邻的翅片之间形成微通道；相邻的第一翅片单元321之间设有连接通道322，连接通道322连通两第一翅片单元321的各个微通道。第二翅片组330垂直于底板310设置多片平行间隔的翅片，相邻的翅片之间形成微通道。其中，第一翅片组320及第二翅片组330的微通道方向相同(图18中所示的左右方向)。

[0072] 盖体210的底面为装配面，底板310的上表面为装配面，装配面尺寸相同，在装配时具有定位作用，两装配面贴合(焊接连接)装配后形成微通道液冷散热器100的整体。

[0073] 两第二翅片组330与在第一翅片组320之间具有隔离间隙340，隔离间隙340与隔板230的下部相匹配。如此，散热器盖板200装配到散热器基板300上时，隔板230的下部伸入隔离间隙340中，且下缘嵌入底板310内，从而实现拼合后形成微通道流动层。更具体地，隔板
230分隔开第一翅片组320与两侧的第二翅片组330，分别形成第一微通道区134、第二微通道区136；第一翅片组320、第二翅片组330嵌入底腔220内，在第一翅片组320、第二翅片组
330旁形成连通腔135。即，装配后，隔板230将底腔220分为1个第一微通道区134和2个第二微通道区136，第一微通道区134和第二微通道区136通过连通腔135连通。

[0074] 微通道液冷散热器100采用散热器盖板200与散热器基板300进行拼合焊接的结构，不仅可将微通道流动层分割三部分形成微通道，而且通过焊接将散热器盖板200和散热器基板300连接保证了微通道液冷散热器100的结构强度。此外，第一翅片组320内多个第一翅片单元321之间设有连接通道322，连接通道322打断了流动和热边界层，有利于强化换热。

[0075] 微通道液冷散热器100对热源900进行散热工作时，液态工质的运行过程如下：热源900的热量通过导热的底板310传递到液冷板体130内；低温液态工质在外部驱动力的作用下，从入口通道111向下进入入口分流腔133，经入口分流腔133在第一微通道区134的宽度方向上分流后，向下流入第一微通道区134中心位置；进入第一微通道区134的微通道中的液态工质沿着微通道向两端流动，期间吸收从主热源910传递的热量，液态工质的温度升高；从两端流出的液态工质流经连通腔135进入第二微通道区136的微通道，期间吸收从次热源920传递的热量，换热完成后向上通过出口汇流腔137进入出口缓冲腔138，继而向上从出口通道121中流出。

[0076] 以上实施例中，微通道液冷散热器100针对热源900中主热源910的两侧均有次热源920进行设计中间的第一微通道区134和两侧的第二微通道区136。需指出的是，微通道液冷散热器100内部的结构可根据热源900的主热源910和次热源920的布局不同而进行适应性地调整。更具体地，第一微通道区134、第二微通道区136的布局结构与主热源910、次热源920的布局结构对应，使得第一微通道区134中的液态工质为主热源910进行散热，第二微通道区136中的液态工质为次热源920进行散热。此处，主热源910、次热源920可为相互独立的热源，或者，主热源910、次热源920也可为同一热源上发热量有差异的不同区域，对此不做限定。

[0077] 综上所述，与现有技术相比较，本申请提供的微通道液冷散热器至少具有以下优点：

[0078] (1)结合集成多热源、不同区域发热量差异较大的热源分布特点设计第一微通道区域和第二微通道区域，液态工质先进入第一微通道区域再进入第二微通道区域，可优先冷却与第一微通道区域对应的热功率和热流密度大的主热源或热源高发热区域，低温工质从第一微通道区的中间进入冷却主热源的中心或热源高发热区域的中心且降低了液态工质的流程，从而有效控制主热源和次热源、热源高发热区域和热源低发热区域的最高温度及温度均匀性，实现芯片算力最大化。

[0079] (2)沿液态工质的流动方向，位于中心位置处的入口分流腔在第一微通道区的宽度维度上逐渐增大、在垂直第一微通道区的宽度方向维度上逐渐减小的设计，有效实现了液态工质按需分配，同时使得液态工质局部流速增大，有利于强化换热，降低了热源的最高温度和中心温度，提高热源面的温度均匀性。

[0080] (3)微通道连通腔的通道宽度逐渐收缩的设计可作为第二微通道区的分流结构，通过调整倾角使得进入第二微通道区内的各个微通道的流量均匀，从而有效控制次热源的温差，提高温度其均匀性。

[0081] (4)散热器盖板、散热器基板的各部分结构一体装配，通过焊接等工艺连接成为整体，工艺成熟、加工方便、成本可控。

[0082] 本文所描述的概念在不偏离其精神和特性的情况下可以实施成其它形式。所公开的具体实施例应被视为例示性而不是限制性的。因此，本申请的范围是由所附的权利要求，而不是根据之前的这些描述进行确定。在权利要求的字面意义及等同范围内的任何改变都应属于这些权利要求的范围。