王晗 袁礼 王超 王如志†

1) (北京工业大学材料与制造学部，新能源材料与技术研究所，新型功能材料教育部重点实验室，北京 100124)

2) (北京经济管理职业学院信息学院，北京 100102)

微通道散热器在集成电路中具有重要应用, 但目前传统的长直微通道散热过程导致温度不均匀, 散热效率较低.本文设计了一种周期性分流微结构并与传统微通道进行集成, 实现了一种高效率的周期性分流微通道散热器.基于以上周期性分流微通道, 系统研究了单根微通道内微结构数目、微结构的排布方式及结构参数对其散热性能的影响.结果表明, 引入的分流微结构可增大换热面积、打破原有层流边界层、促进冷/热冷却液混合、显著改善微通道散热性能.在100 W/cm2的热流密度下, 入口端冷却液流速为1.18 m/s时, 单根微通道内引入9组微结构后, 其最高温度下降约24 K, 热阻下降约44%, 努塞尔数增大约124%, 整体传热性能(PEC)达1.465.进一步地, 微结构采用交错渐变的周期排布方式, 沿流动方向逐渐变宽的扰流元使得冷却液被充分利用, 减少了高/低温区的存在且缓解了散热面沿流动方向存在的温度梯度, 压降损失相较于均匀排布也有一定程度的降低, 有效提升了散热效率.本文提出的周期性分流微通道将在大功率集成电路及电子冷却领域中具有广阔的应用前景.

1 引 言

如今, 微电子技术发展迅猛, 电子芯片朝着小尺寸、高集成度的方向发展[1].也意味着在有限的体积内, 越来越多的电……