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具有莫尔条纹效应的电力电子集成模块微小通道液冷基板
    技术领域 本发明涉及电力电子技术， 尤其涉及大功率电力电子器件的集成技术， 具体为具 有莫尔条纹效应的电力电子集成模块微小通道液冷基板。
     背景技术 电力电子技术是电力、 电子、 控制交叉而成的学科， 电力电子装置的复杂性与其应 用的广泛性之间的矛盾越来越尖锐， 成为电能利用技术进步的瓶颈。集成电路将电子设计 中最主要的难点和绝大部分工作量封装在集成芯片内部， 大大降低了装置的设计、 制造和 维护难度。集成电路的诞生是微电子技术发展历史上一件具有战略意义的事件。借鉴微电 子技术的历史经验， 电力电子技术也可以借助 “集成” 思想， 将电力电子装置设计过程中所 遇到的元器件、 电路、 控制、 电磁、 材料、 传热等方面的技术难点问题和主要设计工作解决在 集成模块内部， 以便简化应用系统的设计， 使其成为从事不同行业、 具备基本电气技术专业 [1] 技能的工程师所能驾驭的有力工具 。
     电 力 电 子 集 成 技 术 的 核 心 是 研 制 多 品 种、 多规格的电力电子集成模块 (Integrated Power Electronics Module， IPEM)。概念化的 IPEM 是一个三维结构的模块， 它拥有很高的功率密度和优良的电气性能， 集成了主电路、 驱动和控制电路、 传感器以及磁 元件等无源元件。同时， 这样一个模块是可以被自动化制造和生产的， 其成本因而大大降 低。但是， 在目前的技术条件下， 要实现这样一个完全集成的电力电子模块是非常困难的， 所以学术界将 IPEM 分为有源 IPEM 和无源 IPEM 两种， 分别进行研究。有源 IPEM 主要实现 功率器件、 驱动控制电路和传感器等部件的集成 ； 无源 IPEM 主要实现磁元件、 电容器等无 源元件的集成。有源 IPEM 又可以分为单片集成模块与混合集成模块。单片集成模块， 指采 用半导体集成电路的加工方法将电力电子电路中的功率器件、 驱动、 控制和保护电路制作 在同一硅片上， 体现了单片系统的概念。这种集成方式的集成度最高， 适合大批量、 自动化 制造， 可以非常有效地降低成本， 减小体积和重量， 但面临高压、 大电流的主电路元件和其 它低压、 小电流电路元件的制造工艺差别较大， 还有高压隔离和传热问题。 因此单片集成难 度很大。混合集成模块采用封装的技术手段， 将分别包含功率器件、 驱动、 保护和控制电路 的多个硅片封入同一模块中， 形成具有部分或完整功能且相对独立的单元。这种集成方法 可以较好地解决不同工艺的电路之间的组合和高电压隔离等问题， 具有较高的集成度， 也 [2][3] 可比较有效地减小体积和重量， 是电力电子集成的主流方式 。 但目前尚存在分布参数、 电磁兼容、 高效散热等具有较高难度的技术问题。
     集成化是电力电子技术最主要的发展方向。 无论是有源 IPEM 还是无源 IPEM， 也无 论是单片集成模块还是混合集成模块， 它们都是用来处理能量的， 其功耗远远高于用于信 息处理的集成电路。KP500 型晶闸管， 当其通态平均电流为 500A、 导通角为 120 电角度时， 耗散功率可达 1200W。一般是将 2 只、 4 只或 6 只功率器件集成为一个模块。集成化后， 功 率损耗的体积密度急剧加大， 由功耗导致的发热、 温升问题异常突出， 直接关系到模块的可 靠运行。半导体器件的许多性能参数随温度升高而恶化， 例如 PN 结的反向电流随温度升高
     按指数规律增大， 双极性器件的关断时间随温度升高而延长， 转折电压会随温度升高而降 低。当半导体器件的功耗超过其临界值时就会造成热不稳定和热击穿。对于功率半导体芯 片， 最高允许温度可达 150℃ ； 驱动、 保护电路由各种集成电路组成， 商用集成电路允许温度 为 70℃， 工业用集成电路允许温度为 85℃。由于在 IPEM 中功率电路距离驱动保护电路非 常近， 功率电路向驱动保护电路的传热就会直接影响到驱动保护电路的正常工作。若功率 电路尚未达其工作温度上限时驱动保护电路就已达到其工作温度上限， 就必须限制功率电 路的工作温度上限， 保证所有器件都不超过其自身的工作温度上限。热控制是各类电力电 子集成模块都必须面临的共性关键技术之一。
     对于分立电力电子器件， 常用的冷却方式有自然对流冷却、 强迫空气冷却、 循 环水冷却、 流水冷却、 循环油冷却、 油浸自冷却、 热管散热器冷却等。中国发明专利申请 200910075814.0 给出了一种用于变流器功率模块的双面水冷散热基板 ； 中国授权专利 200710035082.3 给出了一种改善大功率热管散热器和发热元件接触热阻的方法 ； 中国发 明专利申请 201010258174.X 给出了一种具有错列冷却剂通道的功率模块组件。
     国内外有关学者对电力电子集成技术中的热控制问题已经展开了积极、 深入地研 究。余小玲、 曾翔君等给出了一种混合封装电力电子集成模块的具体设计并重点研究了功 率电路对驱动保护电路传热影响 [4]。该模块主要由功率电路和驱动保护电路构成。功率 电路焊接在敷铜陶瓷板 (Direct Bonded Copper， DBC) 上， DBC 又焊接在铜基板上。功率 电路上覆盖 4.8mm 厚的硅凝胶， 在硅凝胶上直接放置一块印刷电路板 (Printed Circuit Board， PCB) 来承载驱动保护电路。模块四周加以塑料封壳。功率电路产生的热量大部分 另一小部分通过 PCB 的上 通过安装在铜基板底部的散热器以自然对流和辐射的方式散出， 表面散出。采用有限元分析软件为混合封装电力电子集成模块建立了正确的热模型， 在不 同的功率电路发热量及不同的铜基板底面散热条件下， 根据该模型可预测功率器件和驱动 保护电路 PCB 上的最高温度。作者的分析结果说明， 功率器件到模块内铜基板底面间的热 阻为 0.45℃ /W， 驱动保护电路 PCB 受功率电路的传热影响显著， 在自然对流散热的情况下， 功率器件的温度达到 85℃左右时， PCB 上的最高温度已接近 70℃， 此时功率器件的发热量 为 45W。 熊建国等针对高热流密度负荷下大功率电力电子设备散热冷却， 以带有微槽道强化 传热面的小型重力型平板热管蒸发器为研究对象， 以水 - 氧化铜纳米颗粒组成的纳米流体 为工质， 在不同运行压力和不同纳米流体浓度下对平板热管蒸发器的沸腾换热特性以及临 界热通量进行了实验研究 [5]。Timothy J 等给出了一种利用热管技术对 IPEM 进行冷却的 技术方案 [6]。T.Tilford、 Seung-Yo Lee 等分别利用有限元方法对有源、 无源 IPEM 的热应 [7][8] 力及其对模块性能的影响进行了分析 。 Dustin A 等利用外部可测温度估计电力电子模 块功率器件结温、 通过功率器件开关频率和工作电流的控制对功率器件结温实施主动控制 [9] 。C.M.Johnson、 Przemyslaw R、 Skandakumaran P 等学者也对 IPEM 液体冷却方案进行了 [10][11] 定量分析与设计 。
     液体冷却方案属于有源热沉， 通过某种高热导率媒质 ( 如去离子水、 液氮等 ) 及时 将器件产生的热量从热沉中带走， 使热沉尽可能的工作在亚热饱和状态下， 以维持热沉表 面温度近似恒定， 其热阻远小于无源热沉热阻。液冷系统的性能取决于散热通道的几何尺 寸、 冷却液在通道的流速、 散热翅的表面积、 冷却风速等因素， 优化以上因素可提高系统的 散热性能。由于通道狭窄， 微通道散热器比通常的散热器有极高的散热性能。一般有源热沉的热阻大约是无源热沉热阻的几十甚至上百分之一， 而微通道热沉热阻是无源热沉热阻 的 1/50-1/200， 因此受到国内外学者的广泛关注。邵宝东等基于热阻网络模型， 以热阻和 压降作为目标函数建立了微槽冷却热沉的多目标优化模型， 采用序列二次规划方法对微槽 的结构尺寸进行了优化设计。对于冷却长、 宽各为 6mm、 功耗为 100W 的芯片的热沉， 优化后 微槽宽度和高度分别为 120μm 和 815μm， 相应总热阻为 0.413K/W。对优化后的微槽冷却 热沉采用计算流体动力学 (CFD) 方法进行了数值模拟。模拟结果与热阻网络模型预测的结 果吻合得很好 [12]。Curamik Electronics 公司公开了一种液冷 DBC 微通道基板结构 [13]， 采 用 AIN 陶瓷和微通道结构组合而成的冷却器， 其与芯片的热阻＜ 0.03K/W， 散热量可达 2kW/ 2 inch 。 J.Li 等许多学者对微通道热沉的设计、 特性、 仿真、 实验、 测量、 优化进行了深入研究 [14]-[26] 。
     中国发明专利申请 201010589169.7 给出了一种直接衬底冷却的功率电子衬底 ； 中国发明专利申请 201110045932.4 给出了一种功率模块用基板及其制造方法、 自带散热 器的该基板及功率模块 ； 中国发明专利申请 201010285379.7 给出了一种用于制造电路基 板组件及功率模块的方法 ； 中国发明专利申请 201110085813.1 给出了一种线路板和散热 器高效整合的大功率基板及其制作方法。 参考文献 ：
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     本发明的目的就是提供一种具有莫尔条纹效应的电力电子集成模块微小通道液 冷基板。 相对于矩形微小通道而言， 它进一步提高了换热效率， 而且大大缓解了微小通道易 堵塞这一实际应用中的主要问题。同时， 它在生产成本方面并没有明显增高。
     为实现上述目的， 本发明采用如下技术方案 ：
     一种具有莫尔条纹效应的电力电子集成模块微小通道液冷基板， 它包括两块上下 侧面均敷铜的导热绝缘板、 被这两块导热绝缘板夹在中间的液体冷却通道和导热材料或非 导热材料填充区域。所述液体冷却通道为一个腔体， 在腔体内设置有形成莫尔条纹效应的 肋片阵列， 将腔体的空间分割为多个莫尔通道， 从而形成莫尔通道网络 ； 在与所述液体冷却 通道对应的导热绝缘板区域集中布置电力电子器件群， 在与所述导热材料或非导热材料填 充区域对应的导热绝缘板区域， 亦即电力电子器件群的相邻区域布置微电子器件群。 所述肋片阵列以沿流体流动方向为行、 以垂直于流体流动方向为列， 共有 p 行和 q列； 除腔体左右两侧的肋片一端与上壁或下壁连接， 另一端与腔体左壁或右壁接触外， 其 余各肋片的两端均与上壁和下壁连接 ； 在肋片阵列中， 单数行或双数行肋片左斜， 倾角大小 为 α/2， 相邻的双数行或单数行肋片右斜， 倾角大小为 α/2， 相邻两行肋片的夹角为 α ； 各行、 各列肋片之间留有缝隙， 彼此之间不接触， 这些缝隙组成的微小通道共同形成莫尔通 道。
     所述各肋片在流体流动方向的尺寸为肋长、 以垂直两块导热敷铜板方向的尺寸为 肋高、 以与肋高和肋长都垂直的方向为肋厚， 则肋高大于肋长， 肋长大于肋厚， 肋高为肋厚 的 15 至 30 倍， 同列相邻肋片的肋间距为肋厚的 0.6 至 1.2 倍。
     所述夹角 α 大小按在与流体流动方向相垂直的截面上， 所形成的莫尔条纹上半 部分与下半部分对称、 莫尔条纹周期数为整数的原则确定。
     微通道散热器具有良好散热效果， 但长、 直、 窄的矩形微通道容易阻塞。这是影响 其推广应用的主要技术问题。本发明在光学中的莫尔条纹原理的启发下， 通过形成一种不 妨称之为 “莫尔通道” 的微小通道， 进一步增强散热效果， 同时缓解阻塞问题。
     莫尔条纹是一种光学现象。在长方形的光学玻璃上， 平行、 均匀、 细密的刻画若干 不透明的刻线， 将两块这样的光学玻璃叠放在一起， 并使它们的刻线之间保持很小的夹角 α， 用光照射之， 则在与刻线近乎垂直的方向上得到明暗相间的条纹， 称为莫尔条纹， 如附 图 2 所示。设刻线本身宽度为 a， 刻线之间的距离为 b， w ＝ a+b， 称之为一个刻线周期 ； 两条
     相邻的莫尔条纹最暗处或最亮处之间的距离为 BH， 则有称之为一个莫尔条纹周期。当 α 较小时， BH 远远大于 w， 有放大作用 ； 当两块光学玻璃之间发生横向相对位移 时， 莫尔条纹将发生垂直方向的移动。两块光学玻璃之间在水平方向相对位移 1 个 w， 莫尔 条纹将在垂直方向移动 1 个 BH。以透明材料制作试验件， 在该试验件内设置类似上述两块光学玻璃刻线那样的隔 栅， 并通入含有示踪物质的流体， 发现沿流向在隔栅背后也会出现莫尔条纹， 在横断面上流 速分布发生变化 ； 当放入多个隔栅后， 即出现剧烈的湍流， 特别是会出现对试验件内壁的法 向冲击。由此， 提出设想 ： 科学、 合理的利用这一现象， 有可能强化换热。
     为此， 本发明所述的电力电子集成模块的微小通道液冷基板主要针对混合集成模 块， 它为三明治结构， 如附图 1 所示。它包括两块导热绝缘板， 导热绝缘板为陶瓷板， 各导热 绝缘板的上下侧面分别敷有外敷铜层和内敷铜层， 称为敷铜陶瓷板 (DBC 板 )。两块敷铜陶 瓷板之间包括由导热材料所形成的上、 下、 左、 右四壁封闭， 前、 后两端开口的腔体。腔体用 作冷却液体的流动通道， 它包括肋片所形成的具有特殊结构的肋片阵列， 该肋片阵列在腔 体中形成了由若干微小通道所组成的具有特殊结构的通道阵列。 两块敷铜陶瓷板的外敷铜 层用于焊接构成电力电子集成模块所需的多个电子器件。但在布置这些电子器件时， 要区 别对待用于能量控制的电力电子器件和对电力电子器件进行驱动、 保护、 测量、 控制的微电 子器件， 因为二者的功耗有本质区别。电力电子器件功耗高， 微电子器件功耗低。相对于电 力电子器件， 微电子器件的功耗几乎可以忽略不计。因此在两块 DBC 板的外敷铜层上， 沿流 体流动方向集中布置电力电子器件， 形成电力电子器件群 ； 同时， 将微电子器件布置在相应 电力电子器件的一侧或两侧， 形成微电子器件群。被集中布置在上 DBC 板和下 DBC 板上的 两电力电子器件群在垂直方向上几何位置对称 ； 相应的， 被集中布置在上 DBC 板和下 DBC 板 的微电子器件群在垂直方向上几何位置也对称。 只在电力电子器件群所占区域布置液体冷 却通道， 即腔体。如此， 可在流体通道宽度相同的前提下， 将流体通道长度缩小约 50％。相 应的， 通道的压力损失也降低了约 50％。微电子器件群之间的区域可利用导热材料或非导 热材料填充。流体直接冷却高功耗的电力电子器件群， 通过 DBC 的热传导作用间接冷却低 功耗的微电子器件群。
     本发明所述的能够形成莫尔条纹效应的电力电子集成模块微小通道液冷基板的 肋片阵列由设置在附图 1 腔体内的 p 行 q 列肋片组成， 不妨假设流体入口处为第一行肋片， 流体出口处为第 p 行肋片， 靠近左壁肋片为第一列， 靠近右壁肋片为第 q 列。任意单数行肋 片结构如附图 3、 图 3a 所示， 上图为任意单数行肋片的主视图， 下图为部分单数行肋片的俯 视图 ( 隐去双数行 )。双数行肋片结构如附图 4、 图 4a 所示， 上图为任意双数行肋片的主视 图， 下图为部分双数行肋片的俯视图 ( 隐去单数行 )。 显然， 如果设单数行肋片倾角为 α/2， 则双数行肋片倾角为 -α/2。一对单数行肋片、 双数行肋片合为一体后的主视图， 如附图 5 所示。具有类似莫尔条纹效应的微小通道由此形成， 不妨称其为莫尔通道。合理设计莫尔 通道， 可形成有利于传热的湍流。
     肋片所用材料为导热材料， 所有肋片在高度方向上皆尽可能 “顶天立地” ， 亦即各 肋片的两端分别与腔体的上壁、 下壁接触并焊接为一体 ； 沿流体流动方向， 各行肋片之间留 有缝隙， 亦即各单数行肋片与其相邻的双数行肋片之间不接触。莫尔通道沿流体流动方向 由多段组成， 相比在整个基板上布置长、 直矩形结构的微小通道， 每个莫尔通道长度缩短至 基板长度的 1/p。 将长通道分解多段短通道， 阻塞问题得到较大缓解。 同时， 流体形成湍流， 也有利于缓解阻塞问题。而且， 通过各行肋片之间的缝隙， 形成四通八达的通道网， 进一步 缓解阻塞问题。由于肋片的倾斜， 靠近左壁的第一列或靠近右壁的第 q 列， 肋片顶部或许无 法 “顶天” ， 这无关大局， 使其顶部最大可能的接近左壁或右壁、 达到最高高度即可。α 角度的大小， 按在与流体流动方向相垂直的截面上， 所形成的莫尔条纹上半部分与下半部分对 称、 莫尔条纹的周期数为整数的原则确定。
     肋片阵列的构成还可采用上下两层肋片阵列、 上下对称、 肋片中间部位设有缝隙 的方式， 与上壁相连接的上层肋片阵列和与下壁相连接的下层肋片阵列各有 p 行和 q 列， 每个肋片的一端要么与上壁连接、 要么与下壁连接， 另一端悬空且位于腔体高度方向的中 间区域， 各肋片悬空端不接触， 上层肋片与下层肋片在腔体中间部位存在一个缝隙 ； 在上层 肋片阵列和下层肋片阵列中， 单数行或双数行肋片左斜， 倾角大小为 α/2， 相邻的双数行或 单数行肋片右斜， 倾角大小为 α/2， 相邻两行肋片的夹角为 α ； 各行、 各列肋片之间留有缝 隙， 彼此之间不接触， 这些缝隙组成的微小通道共同形成莫尔通道。
     α 角度的大小， 按在与流体流动方向相垂直的截面上， 所形成的莫尔条纹上半部 分与下半部分对称、 上半部分莫尔条纹和下半部分莫尔条纹的周期数都为某整数加 0.5 的 原则确定。
     本发明的有益效果是 ： 相比长、 直、 窄的矩形微通道， 换热效率高， 不易阻塞微通 道。 附图说明 图 1 为本发明的结构示意图 ；
     图 2 为莫尔条纹示意图 ；
     图 3 为任意单数行肋片的主视图 ；
     图 3a 为部分单数行肋片的俯视图 ( 隐去双数行 ) ；
     图 4 为任意双数行肋片的主视图 ；
     图 4a 为部分双数行肋片的俯视图 ( 隐去单数行 ) ；
     图 5 为一对单数行肋片、 双数行肋片合为一体后的主视图 ；
     图 6 为上肋片板正面视图 ；
     图 6a 为上肋片板俯视图 ；
     图 6b 为上肋片板侧视图 ；
     图 7 为下肋片板正面视图 ；
     图 7a 为下肋片板俯视图 ；
     图 7b 为下肋片板侧视图。
     其中， 1. 电力电子器件群， 2. 微电子器件群， 3. 外敷铜层， 4. 导热绝缘板， 5. 内敷 铜层， 6. 腔体， 7. 微小通道， 8. 肋片， 9. 填充区域。
     具体实施方式
     下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明。
     实施例 1 ：
     在本实施例中， 液冷通道由左壁、 右壁、 上壁 ( 附图 6)、 下壁 ( 附图 7) 组成， 上壁 与上导热绝缘板 4 的内敷铜层 5 焊接为一体， 下壁与下导热绝缘板 4 的内敷铜层 5 焊接为 一体。在与该焊接面相对应的导热绝缘板 4 外敷铜层 3 上布置电力电子器件群 1， 相邻区 域布置微电子器件群 2， 区域 9 内填充导热材料或非导热材料。上、 下壁上各有 q 列肋片 8，与整个肋片阵列的肋片列数相同 ； 上壁和下壁的肋片 8 行数分别为 p/2， 是整个肋片阵列总 行数的 50％且沿流向均匀布置 ； 相邻两列肋片 8 间有缝隙 S2、 S2′， 相邻两行肋片 8 之间也 有缝隙， 这些缝隙构成了四通八达的流体通道。如以平行于肋片底面的平面为 x-y 平面， 则同处于上壁或下壁的肋片 8 倾角相同， 上、 下壁上的肋片相对于 x-y 平面分别存在倾角 α/2、 -α/2， 即上、 下壁肋片倾角绝对值相同、 方向相反 ； 上、 下壁及其所带肋片 8 的几何尺 寸相同， 亦即上壁和下壁长度、 宽度相同， L ＝ L′， N ＝ N′ ； 肋片 8 厚度相同， S 1 ＝ S′ 1 ； 相邻列肋片 8 缝隙相同， S2 ＝ S′ 2 ； 肋片 8 长度相同， m ＝ m′ ； 肋片 8 高度相同， h ＝ h′ ； 上、 下壁肋片行距相同， n ＝ n′， n 略大于 m ； 左壁、 右壁、 上壁、 下壁合为一体， 即构成微通道 液冷基板。上壁和下壁每个相邻肋片行组成一个 “成对肋片行” ， 相邻两行肋片夹角为 α， 形成莫尔条纹效应 ； 相邻 “成对肋片行” 相对应的肋片之间各列 x 方向坐标可有所差异 ( 但 小于一个肋片、 缝宽度之和 )， 导致相邻 “成对肋片行” 形成的莫尔条纹具体位置也不相同， 从而加剧湍流。
     实施例 1 的一种具体加工方法 ： 电火花线切割加工、 电火花成形加工是利用工具 电极和工件电极之间的脉冲性火花放电产生高温、 使工件材料熔化和汽化进行加工的， 其 优势在于加工中没有宏观作用力， 且可加工高硬度的导电材料， 加工尺度可小至 30 微米， 加工精度高， 表面粗糙度可达到微米级， 它不需要三维掩模版。 上述微小通道结构设计可以 采用微细电火花线切割方法进行加工， 也可采用电火花成形方法进行加工。当采用电火花 成形方法加工时， 首先用电火花线切割方法或其他加工方法制作工具电极， 工具电极和加 工目标在几何结构上 “凹凸互补” ， 即加工目标上的 “凸” 对应于工具电极上的 “凹” ， 肋片板 上的肋片对应于工具电极上的缝隙， 肋片板上的缝隙对应于工具电极上的 “肋片” ， 工具电 极上的肋片相对其底面垂直。 实际加工时， 通过工件电极倾斜 α/2， 以便获得肋片板上的斜 肋片。上壁、 下壁可各通过一次电火花成形获得。
     按实施例 1 获得的一个具体结构为 ： 电力电子器件群 1 和微电子器件群 2 所占区 域几何尺寸皆为 10mm×100mm， 相应的 DBC 板平面尺寸为 20mm×100mm ； DBC 板覆铜层厚度 0.2mm， 覆铜层焊料厚度 0.1mm， 导热绝缘板 4 为 AI2O3 导热绝缘层厚度为 0.4mm， 上壁或下 壁底面厚度为 0.3mm， 导热绝缘板 4 的两覆铜层与上壁或下壁焊接层厚度为 0.1mm， 微小通 道高度为 2.8mm， 宽度为 10mm， 占导热绝缘板 4 的 20mm 宽度的一半， 其另一半设置微电子器 件群 2。所形成的整个导热绝缘板 4 外形尺寸为 20mm×100mm×5.6mm。整个流体通道布置 100 行 49 列肋片， 上、 下壁各设置 50 行 49 列。上壁的肋片 8 左斜 4.7 度， 下壁的肋片 8 右 斜 4.7 度。各肋片 8 沿流体流动方向长度为 0.9mm， 厚度 0.1mm。上、 下壁合成一体后， 任意 两列肋片 8 之间的缝隙、 任意两行肋片 8 之间的缝隙， 都是 0.1mm， 构成莫尔通道网络。 肋片 8 高度以与上壁和下壁都接触为原则， 除边缘列肋片外， 皆为 2.8mm/cos0.5α。边缘列肋片 8 以接触左壁或右壁为原则。流体通道左壁、 右壁厚度为 0.5mm。
     实施例 1 上述具体结构的试验结果为 ： 在电力电子器件群 1 区域上、 下各 900W 均 匀功耗， 微电子器件群 2 区域上、 下各 10W 均匀功耗， 冷却流体流量 0.02L/s、 入口温度 40℃ 时， 出口温度为 51.2℃， 电力电子器件群 1 平均体温为 125℃、 最高体温为 134℃， 微电子器 件群 2 平均体温 63℃、 最高体温 69℃， 入口、 出口压差为 36KPa。
     与实施例 1 上述具体结构相对应的矩形结构肋片试验结果为 ： 电力电子器件平均 温度为 139℃、 最高温度为 151℃， 微电子器件平均体温 71.5℃、 最高体温 80.5℃， 入口、 出口压差为 22KPa。相比矩形肋片， 实施例 1 上述具体结构换热效率有明显增加， 同时压力损 失也有所增加。而且， 它较长、 直、 窄的矩形肋片更不易阻塞。
     实施例 2 ：
     在本实施例中， 液冷通道左壁、 右壁、 上壁、 下壁构成， 上壁与上导热绝缘板 4 的内 敷铜层 5 焊接为一体， 下壁与下导热绝缘板 4 的内敷铜层 5 焊接为一体。与该焊接面相对 的导热绝缘板 4 上外敷铜层 3 布置电力电子器件群 1， 电力电子器件群 1 的相邻区域布置微 电子器件群 2， 微电子器件群所对应的区域 9 内填充导热材料或非导热材料。上壁、 下壁几 何结构、 参数都相同， 肋片阵列为 p 行 q 列。 肋片阵列每行都是由横向均匀排列的肋片 8、 缝 构成。如以平行于肋片 8 底面的平面为 x-y 平面， 则无论上壁还是下壁， 其单数行肋片、 双 数行肋片相对于 x-y 平面分别存在倾角 α/2、 -α/2。上、 下壁合为一体， 肋片 8 高度以不 发生冲突为原则确定， 略小于整个腔体 6 高度的 50％， 即当上、 下壁相合时， 配合左、 右壁， 形成具有入、 出口的封闭流体通道， 每行肋片 8 与其相邻行构成 “成对肋片行” ， 相邻两行肋 片 8 夹角为 α， 形成类似莫尔条纹效应 ； 相邻两个 “成对肋片行” 各肋片在列方向上的坐标 可有所差异 ( 但小于一个肋、 缝宽度之和 )， 导致它们形成的莫尔条纹具体位置也不相同， 从而加剧湍流。 实施例 2 的一种具体加工方法为 ： 首先用电火花线切割方法或其他加工方法制 作工具电极， 但工具电极仅与待加工肋片板单数行或双数行 “凹凸互补” ， 工具电极肋片的 行数仅为肋片板肋片行数的 50％。相应的， 工具电极的行距为肋片板行距的 2 倍， 两行肋 片之间的材料被清除。而且， 工具电极的肋片相对其底面垂直。实际进行电火花成形加工 时， 工件电极首先倾斜 α/2， 加工单数行肋片 ； 单数行肋片加工完毕后， 工件电极相对工具 电极位移一个行距， 同时工件电极由倾斜 α/2 改变为倾斜 -α/2， 进行双数行肋片的加工。 通过两次电火花成形过程， 得到一块带有肋片的上壁或下壁， 其单数行倾斜 α/2、 双数行倾 斜 -α/2。
     按实施例 2 获得的一个具体结构为 ： 电力电子器件群 1 和微电子器件群 2 所占区 域几何尺寸皆为 10mm×100mm， 相应的导热绝缘板 4 平面尺寸为 20mm×100mm ； 导热绝缘 板 4 覆铜层厚度 0.2mm， 覆铜层焊料厚度 0.1mm， 导热绝缘板 4 为 AI2O3 导热绝缘层厚度为 0.4mm， 上壁或下壁底面厚度为 0.3mm， 导热绝缘板 4 内覆铜层 5 与上壁或下壁焊接层厚度 为 0.1mm， 微小通道高度为 2.8mm， 宽度为 10mm， 占导热绝缘板 4 的 20mm 宽度的一侧， 其另 一半设置微电子器件群 2。所形成的整个导热绝缘板 4 外形尺寸为 20mm×100mm×5.6mm。 上、 下壁各设置 100 行 49 列肋片。单数行肋片左斜 4.7 度， 双数行肋片右斜 4.7 度。各肋 片沿流体流动方向长度为 0.9mm， 厚度 0.1mm， 无论是沿流体流动的长度方向还是垂直流体 流动的厚度方向， 各肋片与相邻肋片之间都有 0.1mm 的缝隙， 构成微小流体通路。肋片高度 以上、 下板肋片不发生冲突为原则， 除边缘列肋片外， 皆为 2.8mm/cos0.5α。边缘列肋片以 接触左壁或右壁为原则。流体通道左壁、 右壁厚度为 0.5mm。
     实施例 2 上述具体结果试验结果为 ： 在电力电子器件区域上、 下各 900W 均匀功 耗， 微电子区域上、 下各 10W 均匀功耗， 冷却流体流量 0.02L/s、 入口温度 40℃时， 出口温度 为 51.2℃， 电力电子器件平均体温为 123.5℃、 最高体温为 133.5℃， 微电子器件平均体温 65.5℃、 最高体温 71.5℃， 入口、 出口压差为 35KPa。与上述矩形肋片试验件对比， 本具体实 施结构换热效率有明显增加， 同时压力损失也有所增加。 而且， 它较长、 直、 窄的矩形肋片更
     不易阻塞。
     与实施例 2 上述具体结构相对应的矩形结构肋片试验结果为 ： 电力电子器件平均 温度为 139℃、 最高温度为 151℃， 微电子器件平均体温 71.5℃、 最高体温 80.5℃， 入口、 出 口压差为 22KPa。相比矩形肋片， 实施例 2 上述具体结构换热效率有明显增加， 同时压力损 失也有所增加。而且， 它较长、 直、 窄的矩形肋片更不易阻塞。