專(zhuān)利名稱(chēng)：雙層高效水冷基板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及換熱技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)是一種用于電子元器件冷卻的雙層高效水冷基板。
背景技術(shù)：
隨著電子元器件的高功率、高集成的飛速發(fā)展，單位體積功率密度較高的元器件被越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。在實(shí)際工作中，功率元器件的溫度每增加10°c，其壽命將減少一半，因此，與大功率元器件相配套的散熱器件也在逐漸的發(fā)生技術(shù)變革。傳統(tǒng)風(fēng)冷冷卻方式已經(jīng)無(wú)法滿足大功率電子元器件的工作要求，水冷正逐步取代風(fēng)冷主要應(yīng)用于大功率元器件的冷卻。與風(fēng)冷板相比，水冷基板具有單位體積散熱效率大、可靠性高和良好的可維護(hù)性的特點(diǎn)，是一種廣泛應(yīng)用于日常及工業(yè)大功率電子元器件的散熱設(shè)備。功率模塊工作時(shí)產(chǎn)生的熱量，通過(guò)與水冷基板安裝接觸面?zhèn)鬟f到其關(guān)鍵散熱部件，同時(shí)，冷卻液通過(guò)進(jìn)水口進(jìn)入水冷基板后，流經(jīng)冷卻液流道后從出水口流出。冷卻液在冷卻流道的流動(dòng)過(guò)程中帶走功率模塊產(chǎn)生的熱量，從而降低功率模塊的溫度，使其正常工作。目前，市面上水冷基板產(chǎn)品普遍是由平板、槽板(或槽板及散熱翅片)和進(jìn)、出水口各一個(gè)等部件組成。槽板與平板經(jīng)焊接后所形成的空腔(或用于放置散熱翅片)為腔體，與進(jìn)水口直接連接的腔體稱(chēng)為進(jìn)水腔體，與出水口直接連接的腔體稱(chēng)為出水腔體?，F(xiàn)普遍使用的水冷基板為單層腔體雙面冷卻。單層腔體雙面冷卻的水冷基板為避免雙面安裝的功率模塊間的散熱干擾，會(huì)增大內(nèi)腔及散熱翅片高度，使得槽板的機(jī)械加工的深度增大、生產(chǎn)效率降低、產(chǎn)生大量原材料浪費(fèi)，從而導(dǎo)致成本增高，同時(shí)由于內(nèi)腔及散熱翅片高度的增加，也會(huì)減小其內(nèi)腔的最大承受壓力，降低水冷基板可靠性。普通水冷基板是在功率模塊安裝位置的板面下方設(shè)置出水腔體分隔板。這種功率模塊安裝位置的板面下方設(shè)置出水腔體分隔板結(jié)構(gòu)，會(huì)減弱冷卻液對(duì)出水腔體位置安裝的功率模塊的冷卻效果，導(dǎo)致其工作溫度升高，降低其可靠性及使用壽命。
發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)上述提出的技術(shù)問(wèn)題，而提供一種雙層高效水冷基板。本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，可以提高水冷基板單位體積散熱量、提高功率模塊工作空間的利用率；降低水冷基板的機(jī)械加工難度、減少機(jī)械加工量、提高生產(chǎn)效率、降低成本；優(yōu)化水冷基板內(nèi)部結(jié)構(gòu)，提高產(chǎn)品的散熱效率。本發(fā)明采用的技術(shù)手段如下一種雙層高效水冷基板，包括槽板、固定在所述槽板上表面的平板I以及固定在所述槽板下表面的平板I1、進(jìn)水口和出水口，其特征在于所述槽板包括構(gòu)成“工”字形槽板的左擋板，右擋板以及固定在所述左擋板和所述右擋板之間的、將所述槽板分隔成雙層腔體的橫板；所述左擋板和所述右擋板之間還設(shè)有隔板，所述隔板將橫板分成進(jìn)水腔橫板和出水腔橫板；所述橫板分隔成的雙層腔體被所述隔板分隔成四個(gè)可供冷卻液流動(dòng)的腔體，分別是進(jìn)水腔體1、進(jìn)水腔體I1、出水腔體I和出水腔體II ;所述進(jìn)水腔體I和所述進(jìn)水腔體II內(nèi)均設(shè)有散熱翅片。 優(yōu)選地，所述進(jìn)水口和所述出水口設(shè)置在所述水冷基板的同側(cè)或異側(cè)。優(yōu)選地，所述橫板上還可設(shè)有用于將所述進(jìn)水腔體I和所述進(jìn)水腔體II分別分成N+1個(gè)往回形流道的流道擋板，其中N為所述流道擋板的個(gè)數(shù)。優(yōu)選地，當(dāng)所述進(jìn)水口和所述出水口設(shè)置為同側(cè)時(shí)，所述流道擋板的個(gè)數(shù)滿足N=2n(n彡O);當(dāng)所述進(jìn)水口和所述出水口設(shè)置為異側(cè)時(shí)，所述流道擋板的個(gè)數(shù)滿足N=2n+1(η ^ O)。優(yōu)選地，所述散熱翅片的張數(shù)為m，m滿足m=2 (N+1)。優(yōu)選地，所述橫板的長(zhǎng)度小于等于所述左擋板和所述右擋板的長(zhǎng)度。較現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明涉及的雙層高效水冷基板，槽板的“工”字形結(jié)構(gòu)分別和平板I和平板II形成雙層腔體，這種結(jié)構(gòu)形式在進(jìn)行雙面冷卻時(shí)有效減少了兩側(cè)功率模塊安裝面間的散熱干擾，減少了機(jī)械加工量，較好的控制內(nèi)腔高度在一定的范圍內(nèi)，保證其內(nèi)部承壓能力，提高水冷基板可靠性的同時(shí)還可以顯著降低生產(chǎn)成本；通過(guò)隔板將雙層腔體分割成四個(gè)腔體，即進(jìn)水腔體1、進(jìn)水腔體I1、出水腔體I和出水腔體II，隔板的一端與出水口平齊，另一端短于水冷基板的邊長(zhǎng)，即進(jìn)水腔和出水腔的末端為連通狀態(tài)；所述隔板位置以及出水腔體的上方板面兩側(cè)均不安裝功率模塊，這種出水口避開(kāi)功率模塊安裝位置的結(jié)構(gòu)形式使得冷卻水可以在功率模塊安裝面下方腔體內(nèi)充分流動(dòng)吸收熱量，在出出水口前不會(huì)因冷卻水溫度過(guò)高而引起功率模塊失效，弱化出水口位置高溫冷卻水對(duì)功率模塊的影響，從而提高其可靠性，延長(zhǎng)其使用壽命。另外，還提供另一種形式的設(shè)計(jì)，即增加流道擋板的結(jié)構(gòu)形式，將進(jìn)水腔分隔成往回形式，形成連通的流道，使冷卻水流經(jīng)的路程增加從而起到充分散熱的效果；其中散熱翅片設(shè)置在每一個(gè)流道內(nèi)。本發(fā)明所述的進(jìn)水腔橫板的厚度可以大于或者等于所述出水腔橫板的厚度，是指通過(guò)橫板厚度的改變加大出水流量，使冷卻水循環(huán)加速；另外，所述橫板的長(zhǎng)度小于等于所述左擋板和所述右擋板的長(zhǎng)度，是指雙層進(jìn)水腔體和出水口腔體結(jié)構(gòu)在到達(dá)進(jìn)水口和出水口的位置可融匯合并為一個(gè)大的進(jìn)水口和一個(gè)大出水口腔體。這種結(jié)構(gòu)形式可以簡(jiǎn)化槽板的加工過(guò)程，有效的控制由機(jī)械加工而產(chǎn)生的板面變形，降低了槽板加工難度，同時(shí)還有效的降低了水冷基板進(jìn)出水口壓力損失，提高水冷基板的散熱性能。本發(fā)明中涉及到的槽板與平板的連接或者散熱翅片與槽板的連接方式可以為金屬粘合膠粘貼為一體，或者焊接固定為一體；金屬粘合膠和焊接均可采用全粘、全焊或者點(diǎn)式粘貼、點(diǎn)焊的形式。其中，金屬粘合膠粘貼的方式可以減少產(chǎn)品變形及原材料性能降低，同時(shí)可以消除產(chǎn)品不合格品率，可以通過(guò)采取較為簡(jiǎn)單的方法對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量進(jìn)行控制，提高水冷基板產(chǎn)品的合格率,降低其加工過(guò)程質(zhì)量成本。本發(fā)明具有可雙面冷卻并有效減少了兩側(cè)功率模塊安裝面間的散熱干擾，弱化出 水口位置高溫冷卻水對(duì)功率模塊的影響等優(yōu)點(diǎn)，從而提高其可靠性，延長(zhǎng)其使用壽命?；谏鲜隼碛杀景l(fā)明可在水冷換熱等領(lǐng)域廣泛推廣。
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。圖1是本發(fā)明的主視圖。圖2是圖1的側(cè)視圖。圖3是圖1中垂直于冷卻水流方向的剖視圖。圖4是本發(fā)明帶有流道擋板的主視圖。圖5是圖4中垂直于冷卻水流方向的剖視圖。圖中1、槽板11、右擋板12、左擋板13、進(jìn)水腔橫板14、出水腔橫板2、平板I 3、平板II 4、進(jìn)水口 41、進(jìn)水腔體I 42、進(jìn)水腔體II 5、出水口 51、出水腔體I 52、出水腔體II 6、功率模塊安裝區(qū)7、隔板8、散熱翅片9、流道擋板
具體實(shí)施例方式結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明，如圖1至圖3所示，一種雙層高效水冷基板，包括槽板1、固定在所述槽板I上表面的平板I 2以及固定在所述槽板I下表面的平板II 3、進(jìn)水口 4和出水口 5，其中進(jìn)水口 4和出水口 5設(shè)置在同側(cè)；所述槽板I包括構(gòu)成“工”字形槽板的左擋板12，右擋板11以及固定在所述左擋板12和所述右擋板11之間的、將所述槽板I分隔成雙層腔體的橫板；所述左擋板12和所述右擋板11之間還設(shè)有隔板7，所述隔板7將橫板分成進(jìn)水腔橫板13和出水腔橫板14 ;所述橫板分隔成的雙層腔體被所述隔板7分隔成四個(gè)可供冷卻液流動(dòng)的腔體，分別是進(jìn)水腔體I 41、進(jìn)水腔體II 42、出水腔體I 51和出水腔體II 52 ;所述進(jìn)水腔體I 41和所述進(jìn)水腔體II 42內(nèi)均設(shè)有散熱翅片8，散熱翅片8采用整體式散熱翅片。本實(shí)施例中采用的原材料為鋁及鋁合金，其水冷基板外表面要經(jīng)過(guò)氧化處理，經(jīng)過(guò)氧化處理的水冷基板可以較好的提高其抗腐蝕能力，增強(qiáng)其功率模塊安裝面的可靠性，延長(zhǎng)這種雙層高效水冷基板的使用壽命。功率模塊安裝區(qū)設(shè)置在水冷基板的進(jìn)水腔體I 41和進(jìn)水腔體II 42兩側(cè)，功率模塊工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量熱量，通過(guò)其與水冷基板的安裝接觸面?zhèn)鬟f到散熱翅片8，通過(guò)冷卻液流經(jīng)散熱翅片8將熱量散去，冷卻液從進(jìn)水口進(jìn)入進(jìn)水腔體，然后從兩層腔體流經(jīng)后匯入到出水腔體，通過(guò)減薄出水橫板的厚度，使出水量增大最終在出水口前匯成一個(gè)大出水腔從出水口流出，將熱量帶走，從而降低功率模塊的溫度，使其正常工作。如圖4、圖5所示，本發(fā)明還提供了一種帶有流道擋板9的結(jié)構(gòu)，本實(shí)施例中，流道擋板9為2塊，形成3條往回形流道，即設(shè)置在其中的散熱翅片為6張整體式鋁制散熱翅片，往回形流道形式，使冷卻液流經(jīng)功率模塊的散熱區(qū)域路程延長(zhǎng)，充分流經(jīng)一周后從出水口流出，充分降低功率模塊溫度，提高散熱效率。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種雙層高效水冷基板，包括槽板(I)、固定在所述槽板(I)上表面的平板I (2)以及固定在所述槽板(I)下表面的平板II (3)、進(jìn)水口(4)和出水口(5)，其特征在于所述槽板(I)包括構(gòu)成“工”字形槽板的左擋板(12 )，右擋板(11)以及固定在所述左擋板(12 )和所述右擋板(11)之間的、將所述槽板(I)分隔成雙層腔體的橫板；所述左擋板(12)和所述右擋板(11)之間還設(shè)有隔板(7)，所述隔板(7)將橫板分成進(jìn)水腔橫板(13)和出水腔橫板(14);所述橫板分隔成的雙層腔體被所述隔板(7)分隔成四個(gè)可供冷卻液流動(dòng)的腔體，分別是進(jìn)水腔體I (41)、進(jìn)水腔體II (42)、出水腔體I (51)和出水腔體II (52);所述進(jìn)水腔體I (41)和所述進(jìn)水腔體II (42)內(nèi)均設(shè)有散熱翅片(8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙層高效水冷基板，其特征在于所述進(jìn)水口(4)和所述出水口(5)設(shè)置在所述水冷基板的同側(cè)或異側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的雙層高效水冷基板，其特征在于所述橫板上還可設(shè)有用于將所述進(jìn)水腔體I (41)和所述進(jìn)水腔體II (42)分別分成N+1個(gè)往回形流道的流道擋板(9),其中N為所述流道擋板(9)的個(gè)數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙層高效水冷基板，其特征在于當(dāng)所述進(jìn)水口(4)和所述出水口(5)設(shè)置為同側(cè)時(shí)，所述流道擋板(9)的個(gè)數(shù)滿足Ν=2η (η ^ O);當(dāng)所述進(jìn)水口(4)和所述出水口(5)設(shè)置為異側(cè)時(shí)，所述流道擋板(9)的個(gè)數(shù)滿足Ν=2η+1 (η彡O)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙層高效水冷基板，其特征在于所述散熱翅片(8)的張數(shù)為m, m 滿足 m=2 (N+1)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙層高效水冷基板，其特征在于所述橫板的長(zhǎng)度小于等于所述左擋板(12)和所述右擋板(11)的長(zhǎng)度。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種雙層高效水冷基板，包括槽板、固定在所述槽板上表面的平板Ⅰ以及固定在所述槽板下表面的平板Ⅱ、進(jìn)水口和出水口，其特征在于槽板包括構(gòu)成“工”字形槽板的左擋板，右擋板以及固定在左擋板和右擋板之間的、將槽板分隔成雙層腔體的橫板；左擋板和所述右擋板之間還設(shè)有隔板，隔板將橫板分成進(jìn)水腔橫板和出水腔橫板；橫板分隔成的雙層腔體被隔板分隔成四個(gè)可供冷卻液流動(dòng)的腔體，分別是進(jìn)水腔體Ⅰ、進(jìn)水腔體Ⅱ、出水腔體Ⅰ和出水腔體Ⅱ；進(jìn)水腔體Ⅰ和進(jìn)水腔體Ⅱ內(nèi)均設(shè)有散熱翅片。本發(fā)明可雙面冷卻并有效減少了兩側(cè)功率模塊安裝面間的散熱干擾，弱化出水口位置高溫冷卻水對(duì)功率模塊的影響，從而提高其可靠性，延長(zhǎng)其使用壽命。
文檔編號(hào)H05K7/20GK103025134SQ20121056630
公開(kāi)日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月21日
發(fā)明者苗苗, 李雪冬 申請(qǐng)人:中國(guó)北車(chē)集團(tuán)大連機(jī)車(chē)研究所有限公司