微通道散热器的设计、制造与试验研究（2）

1 引言

随着现代科学技术不断发展,纳米科技的研究急速兴起,生态环境和能源问题日益引起人们的重视。空间科技、地球科技和海洋科技将倍受关注,新的形势对微小化技术提出了迫切的要求,如化工技术微小化、制造技术微小化、产品和装置等的微小化^[1]。

任何电子元件工作时都要发热，而元器件的温度每升高10℃，其寿命就会减少一半，温度如果超过元器件或介质基板的承受极限就会发生热击穿或其他永久的损坏。因此研究电子组件的冷却问题是十份重要的。然而为了使电子设备的计算能力更强、速度更快、电子线路板的密度越来越大，产生的热量越来越高，也就是说电子组件需要的散失的热量不断地提高。为了适应电子工业发展的需要，设计出结构紧凑、轻巧、高效的微型换热器。

随着制冷、汽车、航天等工业的迅速发展，减小体积、降低能耗、改善换热效率越来越成为人们的共识。相应的工业应用中对部件体积的限制变得更加苛刻，迫切要求设计出高效紧凑式换热器。减小换热器内通道水力直径，是高效紧凑型换热器强化传热设计的基本途径之一，也已进行了一些相关的研究^[4]。

2 微通道换热器特点、材料及形式

近年来随着微加工技术的提高，电子和机械工业的发展 ，人们可以制造出流体通道深度范围。由几微米到几百微米的高效微型换热器。各种各样的微加工技术被应用于加工微型换热器，如：平板印刷术、化学蚀刻技术、光刻法（LIGA）、钻石切削技术、微电子控制加工技术以及离子束加工技术等等^[2] 。

微型换热器的特点是通过采用微，使单位体积内的换热面积大大提高，因此其体积小、质量轻且传热效率高。它常用于航空、航天以及微电子系统的冷却，也可用于冷却传感器和二极管激光束、密封面、涡轮叶片和化学反应器等场合，在对换热设备的尺寸和质量有特殊要求的场合中有重要的应用前景。换热器材料可选用聚甲基丙烯酸甲酯、或者陶瓷等，目前采用 Si3N4和铝材料的换热器正在研制中。选用镍材料，利用新工艺制造的换热器单位体积的传热性能比相应的聚合体材料的换热器高5倍多，单位质量的传热性能也提高了50％。

采用金属材料铜，利用特殊形状的钻石切割工具可将金属板加工成小儿光滑的流体通道且能精确控制翅片尺寸和平板厚度，可达到几十微米的量级，这些平板堆砌并连在一起形成平板错流式微型换热器，传热系数可达到传统紧凑式换热器的20倍，该换热器热容量高，成本低且易于生产，因而常用于热流量高、体积小的场合^[2、8]。