CN101103659A - 带有用于功率器件的微槽道冷却的散热器 - Google Patents

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Abstract

一种用于冷却至少一个受热面的装置，其包括限定了许多入口歧管和出口歧管的基板。入口歧管构造成可接受冷却剂，并且出口歧管可排出冷却剂。入口歧管和出口歧管是交错的。该装置还包括至少一个具有内表面和外表面的衬底。内表面联接在基板上，并且限定了许多微槽道，所述微槽道构造成可从入口歧管接受冷却剂，并可将冷却剂传送到出口歧管。微槽道定向成基本上垂直于入口歧管和出口歧管。外表面与受热面形成热接触。该装置还包括将冷却剂供给入口歧管的入口充实室，以及从出口歧管排出冷却剂的出口充实室。入口充实室和出口充实室定向在基板的平面内。

Description

带有用于功率器件的微槽道冷却的散热器
相关申请的交叉引用
本申请相关于与其同时提交的Stevanovic等人的与GE档案号155941相对应的题名为″功率模块、相脚和三相逆变器″的共同转让的待审的美国专利申请，该专利申请通过引用而完整地结合在本申请中。
背景
本发明大致涉及一种用于冷却受热面的装置，更具体地说，涉及一种散热器(heat sink)，其用于半导体功率器件的微槽道冷却。
更高密度的功率电子器件的发展使得冷却功率半导体器件变得日益更加困难。对于能够消耗高达500W/cm2的现代硅基功率器件，需要改进的热管理方案。当器件温度局限于50K的增量时，自然的和强制空气冷却方案只能操纵高达大约一(1)W/cm2的热通量。传统的液体冷却板可达到大约二十(20)W/cm2的热通量。热导管、冲击喷雾和液体沸腾能够实现更大的热通量，但这些技术可能导致制造困难和高昂的成本。
传统的高热通量的功率器件的冷却曾遭遇到的另一问题是受热面上的非均匀的温度分布。这是由于非均匀的冷却槽道结构，以及冷却流体随着其流过与受热面平行的长槽道而出现温度上升的原因而引起的。
一种有前景的用于高性能的热管理的技术是微槽道冷却。在二十世纪八十年代，其被论证是冷却硅集成电路的有效措施，这种硅集成电路设计证明具有高达1000W/cm2的热通量，以及低于100℃的表面温度上升。
其它微槽道散热器的设计也论证了相似的热性能。公开的Valenzuela等人的题名为″热交换器″的美国专利申请No.20030066634A1提供了相对于传统液体冷却设计的改良。Valenzuela等人的器件包括正常流动的微槽道散热器，其结合了亚毫米级别的槽道和受热面的垂直流动的好处。在大多数微槽道设计中，增加的热传递被小型槽道中增加的压力损失抵消，其导致了增加的泵吸需求。通过改变流动通路的几何形状，以产生与受热面垂直而非与之平行的流动，较短的槽道也是可行的，从而使压力损失不是很严重。然而，这种散热器的制造有些困难，因为必须首先在单个的铜叠片上加工出微槽道和更大的流体供给/返回通路，之后将其组装成堆叠结构。
Schultz-Harder等人的题名为″用于电气构件或电路的冷却器或散热器和带有这种散热器的电路″的美国专利No.6,014,312还提供了相对于传统微槽道液体冷却设计的改良。Schultz-Harder等人的器件还由铜叠片堆叠组成，其带有重叠但轻微偏置的毫米尺寸的孔，类似于一叠片状瑞士硬干酪。流体流动平行于受热面。这些孔引起液体中额外的湍流，增强了热传递，但也导致了更高的压力降。器件制造需要叠片在其粘接之前进行精密对准。基于公开的热性能结果，Schultz-Harder等人的设计比Valenzuela等人的设计效率较低，但仍然比传统的散热器较好。
Hamilton等人的题名为″利用航空燃料的针对航空电子装置的微槽道冷却″的美国专利No.5,692,558，其描述了利用航空燃料用于冷却半导体器件的微槽道散热器。这些槽道直接建造在器件的半导体衬底中，以减少半导体结-至-流体热阻。Hamilton等人的题名为″从半导体中吸热和在半导体中形成微槽道的方法″的美国专利No.5,998,240(Hamilton II)还公开了直接在射频(RF)功率器件的半导体衬底上形成微槽道的方法。另外，Hamilton II还公开一种完全三相逆变器，其带有转换功率器件(IGBT和二极管)的直接冷却。虽然直接在半导体器件的衬底上实现微槽道可能适合于低电压RF应用，但是其并不适用于转换功率逆变器应用。用于转换逆变器应用的IGBT和二极管功率器件具有垂直结构，并且半导体衬底的底部是连接其它电路构件的功率端子(集电器/阴极)。转换功率器件的集电器/阴极端子可引导大部分电流(差不多150A)，并阻塞可能超过几千伏的电压。在器件底部上实现微槽道将出于几个原因而是不实际的。这种实现将干涉与其它电路构件的电气互连，这种实现将使冷却流体暴露于高电压下，并对合适的流体构成严格的限制和/或需要去离子化设备，并且这种实现将由于冷却流体对于变成高频电流的导电路径而恶化电磁干扰(EMI)问题。
Mundinger等人的题名为″模块化的微槽道热交换器″的美国专利No.5,727,618，其描述了用于冷却高热通量的激光二极管矩阵的微槽道散热器。这种散热器特征在于微槽道形成于多个铜片上，并且微槽道的实际实现需要多个铜片的垂直堆叠和钎焊，以获得所需的深宽比。其还需要多个铜板的堆叠和粘接，蚀刻的几何形状用于使冷却流体从入口管道向上垂直汇集到受热面，并返回至流体出口。这种设计具有几个缺点。散热器的制造需要对许多铜箔进行腐蚀、金属化、堆叠、精密对准和粘接，以获得足够的槽道深度。这对于形成入口歧管和出口歧管的堆叠的铜板也是一样的。对于较大的散热器尺寸的可伸缩性受到流体汇集在垂直方向上的限制，并且其可能导致过大的散热器厚度。最后，Mundinger未能解决在半导体功率器件和冷却流体之间的电绝缘问题。
North等人的题名为″流体冷却的单相散热器″的美国专利No.6,131,650，其描述了一种将多孔金属垫片与受热面保持接触的散热器。这种方案的一个缺陷是，多孔金属垫片的热性能效率较低。
因此需要提供一种用于冷却受热面的装置，其具有改进的热性能，可降低制造成本的相对简单的装配工艺，以及用于适应小型和大型功率器件及不同数量的功率器件的可伸缩性。另外，还需要一种可在大功率器件和冷却剂之间提供电绝缘的装置。
简要描述
本发明的一个方面致力于用于冷却至少一个受热面的装置。简要地说，该装置包括基板，其限定了许多入口歧管和许多出口歧管。入口歧管构造成可接受冷却剂，并且出口歧管构造成可排出冷却剂。入口歧管和出口歧管是交错的。该装置还包括至少一个衬底，其具有内表面和外表面。内表面联接在基板上，并且限定了许多微槽道，所述微槽道构造成可从入口歧管接受冷却剂，并可将冷却剂传送至出口歧管。微槽道定向成基本上垂直于入口歧管和出口歧管。外表面与受热面形成热接触。该装置还包括构造成可将冷却剂供给入口歧管的入口充实室(plenum)，以及构造成可从出口歧管排出冷却剂的出口充实室。入口充实室和出口充实室定向在基板的平面内。
附图
当参照附图阅读以下详细说明时，本发明的这些以及其它特征、方面和优点将变得更好理解，其中，相似的标号在全部附图中代表相似的部件，其中：
图1以侧视图显示了用于冷却功率器件的装置；
图2显示了位于图1装置的基板中的交错的入口歧管和出口歧管；
图3显示了联接在图2基板上的衬底，其中衬底包括许多定向成基本上垂直于入口歧管和出口歧管的微槽道；
图4是形成于散热器基板中的入口歧管和出口歧管的另一视图；
图5以局部分解图显示了基板和衬底，并且包括示例性的微槽道布置的详细视图；
图6以另一局部分解图显示了基板和衬底；
图7示意性地显示了一组示例性的微槽道；
图8显示了另一示例性的微槽道布置；
图9是几个带有示例性的直线几何形状的微槽道的横截面图；
图10是几个带有示例性的弯曲几何形状的微槽道的横截面图；
图11以横截面图显示了一个示例性的散热器，在衬底的内表面上形成了用于该散热器的微槽道；
图12以横截面图显示了另一示例性的散热器，在绝缘的微槽道层中形成了用于该散热器的微槽道；
图13以横截面图显示了用于冷却许多功率器件的散热器的一个示例性的多衬底实施例；
图14显示了用于冷却许多功率器件的散热器的一个示例性的单衬底实施例；和
图15以横截面图显示了一个示例性的散热器，其没有供低电压装置使用的绝缘层。
详细描述
参看图1-3和5，现在描述用于冷却至少一个受热面50的装置10。如图所示，例如在图1中，装置10包括基板12，在图2中更详细地显示了该基板。如图所示，例如在图2中，基板12限定了许多入口歧管16和许多出口歧管18。入口歧管16构造成可接受冷却剂20，并且出口歧管18构造成可排出冷却剂。如图2中所示，例如，入口歧管和出口歧管16，18是交错的。如图1中所示，装置10还包括至少一个衬底22，其具有内表面24和外表面52，内表面24联接在基板12上。如图3和5中所示，内表面24特征在于许多微槽道26，其构造成可从入口歧管16接受冷却剂，并可将冷却剂传送至出口歧管18。微槽道26定向成基本上垂直于入口歧管和出口歧管16，18，例如如图3和图5中所示。如图1中所示，衬底22的外表面52与受热面50形成热接触。该装置10还包括构造成可将冷却剂20供给入口歧管16的入口充实室28，以及构造成可将冷却剂排出出口歧管18的出口充实室40。如图2和图3中所示，入口充实室28和出口充实室40定向在基板12的平面内。
如此处所使用的短语″定向成基本上垂直于″应该被理解为微槽道26定向在相对于入口歧管和出口歧管16，18成大约九十度加/减大约三十度(90+/-30度)的角度上。根据一个更具体实施例，微槽道26定向在相对于入口歧管和出口歧管16，18成大约九十度加/减大约十五度(90+/-15度)的角度上。对于偏离垂直小于十五度的角度，热性能处在为最好情况的大约百分之八至大约百分之十(8-10％)的范围内。超过该点，热传递显著下降，在偏离垂直大约三十度的角度时达到少于大约百分之三十(30％)，并且当微槽道26定向在相对于入口歧管和出口歧管16，18大约五十五度的角度时，少于大约50％。另外，当微槽道26和入口/出口歧管16，18定向在四十五至六十度范围内的角度时，压力损失可能增加大约百分之三十至大约百分之五十(30-50％)。
对于装置10，可采用许多种冷却剂20，并且本发明并不局限于特定的冷却剂。示例性的冷却剂包括水、乙二醇、油、航空燃料和其组合。根据一个具体实施例，冷却剂是一种单相液体。在操作过程中，冷却剂进入基板12的歧管16中，并在穿过排出歧管18返回之前流过微槽道26。更具体地说，根据一个具体实施例，冷却剂进入入口充实室28，其流体直径超过装置10中的其它槽道，所以在充实室中存在显著的压力降。例如，相对于歧管液压直径，入口充实室28的流体直径超过其它槽道大约三比一(3∶1)。对于这个示例，对于单个充实室槽道(相等长度的)压力降的差异将大约为歧管中的压力损失的1/(3Λ5)＝1/243。冷却剂通过出口充实室40而离开装置10。
根据一个具体实施例，基板12包括热传导材料。示例性的材料包括铜、科瓦铁镍钴合金、钼、钛、陶瓷和其组合。本发明并不局限于特定的基板材料。
在图5，6，7和8中示意性地显示了示例性的微槽道26的构造。对于图5和7的示例性的实施例，微槽道构造由沿着衬底22而延伸的连续的U形槽道形成。图6和8显示了一种由间隙间隔开的较短的微槽道26的交错布置。根据一个具体实施例，微槽道26的宽度小于大约200微米，并且由许多小于大约200微米的间隙58而间隔开。根据一个更具体实施例，微槽道26为大约100微米宽，并且间隙58为大约100微米。为了选择可提高有效热性能的微槽道的尺寸和形状，研究出了装置10的计算流体动力学(CFD)模型。仿真结果表明，在大约0.05毫米和0.2毫米范围内的微槽道的宽度和间距证实了有效的性能。对于低于大约0.05毫米的宽度，压力损失对于接近一加仑每分钟(1GPM)的水流速可增加到25psi以上，从而导致这种设计由于泵吸要求而不实用。对于0.2毫米以上的宽度，微槽道的几何形状的性能优势开始减少，并且热性能开始接近传统的散热器。仿真结果表明，当以1GPM的水流速冷却产生520W/cm2的器件时，具有0.1毫米宽度和间距的微槽道26可产生大约30℃的温度上升和15psi的压力损失。有利的是，通过密集组装的狭窄微槽道26，增加了传热面面积，其改善了受热面50的热传递。
微槽道26可形成有各种几何形状。示例性的微槽道26的几何形状包括直线和弯曲的几何形状。微槽道壁54可以是光滑的，例如如图9中所示，或者可以是粗糙的。粗糙壁增加了表面积，并增强了湍流，提高了微槽道的热传递。例如，微槽道可包括凹部38，以进一步增强热传递。示例性的凹部38如图9中所示。另外，微槽道26可以是连续的，如图5和7中所示，或者微槽道26可形成不连续的阵列60，如图6和8中所示。根据一个特定的实施例，微槽道26形成不连续的阵列，并且为大约1毫米长度，而且间隔开小于大约0.5毫米的间隙。
除了微槽道设计以外，入口歧管和出口歧管的构造影响装置10的热传递效率。对于图2和3的示例性的实施例，各个入口歧管16具有宽端30和窄端32，其中各宽端30大于相对应的窄端32。对于所示的实施例，宽端30相对较深，大约为充实室的直径。更具体地说，各个入口歧管16在相应的宽端30和窄端32之间成渐缩形，如图2中所示。对于所示的实施例，各个入口歧管16从入口充实室28延伸出来，并定向成基本上垂直于入口充实室。根据一个具体实施例，入口歧管成线性渐缩形，从而当质量流量沿着入口歧管16通过将流体传送到微槽道通路中而下降时，保持微槽道26中的均匀流量分布。非均匀的流量将导致较低的热性能，因为某些微槽道具有较低的流率和降低的对流热传递。
除了几何形状的因素以外，尺寸因素还影响了热性能。执行CFD模拟以选择入口歧管尺寸，以便改进热性能。为了进一步增强热传递，各个入口歧管16具有大约0.5毫米至大约2毫米范围内的宽度。在0.5毫米以下时，入口歧管16的压力损失增加，并且制造公差变得更加难以保持。在2毫米以上时，微槽道通路的有效长度减少，导致较少的传热面。根据一个具体实施例，入口歧管16为大约1毫米的宽度，其代表热性能和制造简单性之间的良好平衡。有利的是，这些歧管几何形状和尺寸选择成可减少温度梯度和压力降。另外，根据一个具体实施例，入口歧管16的窄端32被堵塞，使得冷却剂20不能直接在入口充实室和出口充实室之间穿过，而必须穿过微槽道26。
对于图2和3的示例性的实施例，各个出口歧管18具有宽端34和窄端36，其中各宽端34大于相对应的窄端36。对于所示的实施例，宽端34相对较深，大约为充实室的直径。更具体地说，各个出口歧管18在相应的宽端34和窄端36之间成渐缩形，如图2中所示。对于所示的实施例，各个出口歧管18从出口充实室40延伸出来，并定向成基本上垂直于出口充实室40。根据一个具体实施例，出口歧管成线性渐缩形，以保持微槽道26中的均匀流量分布。基于CFD模拟，选择示例性的出口歧管18的尺寸。为了进一步增强热传递，各个出口歧管18具有大约0.5毫米至大约2毫米范围内的宽度。根据一个特定实施例，各个出口歧管18为大约一毫米(1毫米)宽。另外，根据一个具体实施例，出口歧管的窄端36是堵塞的，使得冷却剂20不能直接在入口充实室和出口充实室之间穿过，而必须穿过微槽道26。
对于图2的示例性实施例，为了保持冷却剂流动的对称性，出口歧管18(N+1个)比入口歧管16(N个)要多一个。对于另一实施例，设有N个出口歧管18和N+1个入口歧管16。对于图2和3的示例性实施例，入口充实室28和出口充实室40在横截面上是基本均匀的。根据另一实施例，入口充实室28和出口充实室40是渐缩形的。与渐缩形的入口歧管和出口歧管16，18一起，类似地可增大入口充实室28和出口充实室40，以提供歧管内的均匀流动。虽然图2和3中所示的相对较小的散热器由于相对较小数量的歧管而不具有充实室的渐缩形，但是在较大的散热器10中，渐缩形的入口充实室和出口充实室可能是有利的。根据一个具体实施例，入口充实室和出口充实室28，40是渐缩形的，并具有梯形棱柱形状。
对于图11和12的示例性实施例，衬底22包括至少一种热传导材料和至少一种电绝缘材料。根据具体实施例，衬底22由直接结合的铜(DBC)，或活性金属钎焊(AMB)结构组成。DBC和AMB指将铜层直接结合到陶瓷衬底上的工艺。示例性的陶瓷衬底包括氧化铝(Al2O3)、氮化铝(AlN)、氧化铍(BeO)和氮化硅(Si3N4)。DBC和AMB都是用于衬底22的便利结构，并且在陶瓷衬底两面使用相同的传导材料(在这种情况下为铜)将提供热稳定性和机械稳定性。
当然，衬底22可由其它材料，例如金或银构成。有利的是，可利用许多技术中的任何其中一种技术而将衬底22连接在基板12上，包括钎焊、结合、扩散结合、焊接，或压力接触例如夹紧。这提供了一种简单的装配工艺，其减少了散热器10的总成本。此外，通过将衬底22连接在基板12上，从而在受热面50下形成流体通路，使得微槽道冷却技术的实现很实用且成本低廉。
对于图11中所示的示例性实施例，衬底22包括顶层62，绝缘层64和内层66。对于这个实施例，微槽道26形成于内层66中，并且绝缘层64设置在顶层62和内层66之间。内层66连接在基板12上，而顶层62联接在受热面50上。例如，内层66通过钎焊、结合、扩散结合、焊接、压力接触例如夹紧或其它连接方式而连接在基板12上。对于图11的示例性实施例，如图所示，受热面50通过焊料68而联接在顶层62上。对于图11中所示的示例性实施例，微槽道26延伸穿过内层66。换句话说，微槽道的深度等于内层66的厚度。对于较大的深宽比的微槽道，例如图11中所显示的那些槽道，CFD模型结果论证了改良的性能。对于衬底内层的示例性厚度，图11中的微槽道将为大约0.3毫米高。当然其它实现方式也是可行的，并且对于一个备选实施例(未显示)，微槽道26并不穿过内层66的厚度，从而将绝缘层64与流过微槽道26的冷却剂20隔离开。有利的是，陶瓷层64提供了冷却剂与安装在衬底22顶上的功率器件80之间的电绝缘。根据一个具体实施例，顶层62和内层66由铜(Cu)形成，并且绝缘层64是陶瓷，其选自AlN、Al2O3、Si3Ni4、BeO或它们的组合。根据一个更具体的实施例，微槽道26形成于衬底22下侧的铜层66中。
对于图12中所示的示例性实施例，衬底22包括顶层62和绝缘的微槽道层74，并且微槽道26形成于绝缘的微槽道层74中。如图所示，绝缘的微槽道层74设置在顶层62和基板12之间，并且顶层62联接在受热面50上。如图12中所示，微槽道26并不穿过微槽道层74，以便将冷却剂20与功率器件80的受热面50隔离开。更具体地说，剩余的陶瓷层用作衬底22顶上的功率器件80和冷却剂20之间的电介质屏障。有利的是，在保持电绝缘的同时，这个实施例还消除了功率器件80和冷却剂之间的材料厚度，导致改良的热性能。根据一个更具体实施例，例如如图12中所示，衬底22还包括设置并连接在绝缘的微槽道层74和基板12之间的下层76。用于下层76的示例性材料包括铜。
在图15中显示了另一实施例。对于这个实施例，衬底22具有内层66，并且微槽道26形成于内层66中，并部分地穿过内层66。这个实施例适合于供低电压器件，例如激光二极管、RF功率器件和计算机芯片使用。对于这个实施例，衬底22还可包括顶层62和下层76。
根据一个具体实施例，装置10适合于冷却许多受热面50。对于这个示例性地在图13中所示的实施例，装置10还包括许多衬底22。各个衬底22具有内表面24和外表面52。如图所示，各个内表面24联接在基板12的相应部分上，并且各个内表面24限定了许多微槽道26(在图13中未显示)。各个外表面52与相应的其中一个受热面50形成热接触。在较大的模块中，使用几个较小的衬底来减少由于CTE(热膨胀系数)不匹配而引起的应力。
图14显示了另一示例性的实施例，其中装置10也适合于冷却许多受热面50。对于图14中所显示的示例性实施例，装置10只包括一个衬底22，并且许多功率器件80安装在衬底22上，使得装置10可冷却功率器件80的受热面50。
参看图1-6，其描述了一个示例性的散热器10的实施例。散热器10用于冷却至少一个功率器件80，并包括基板12，其限定了许多交错的入口歧管和出口歧管16，18，例如如图2中所示。散热器10还包括至少一个衬底22，其具有内表面24和外表面52。如图3，5和6中所示，内表面24联接在基板12上，并且限定了许多微槽道26，其构造成可从入口歧管16接受冷却剂，并可将冷却剂传送至出口歧管18。例如如图3和5中所示，微槽道26定向成基本上垂直于入口歧管和出口歧管16，18。外表面52与功率器件80形成热接触，例如如图1中所示。散热器10还包括构造成可将冷却剂供给入口歧管的入口充实室28，并且各个入口歧管从入口充实室中延伸出来。出口充实室40构造成可从出口歧管排出冷却剂，并且各个出口歧管从出口充实室延伸出来。例如如图2中所示，入口充实室和出口充实室定向在基板12的平面内。
示例性的功率器件包括绝缘栅双极型晶体管(IGBT)、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、二极管、金属半导体场效应晶体管(MESFET)以及高电子迁移率晶体管(HEMT)。本领域中的技术人员应该认识到这些是功率器件的一些示例，而且本发明决并不局限于这些示例。而是，散热器10可用于冷却一个或多个这些或其它的功率器件。
本发明的一个特别的好处是其在用于冷却相对较小和较大受热面时的可伸缩性。这个优点对于冷却大功率多芯片模块而言是尤其有关的。
虽然在这里只显示和描述了本发明的某些特征，但是本领域中的技术人员应该想到许多改型和变型。因此应该懂得，所附权利要求旨在覆盖所有这些落入本发明的真实精神范围内的改型和变型。

Claims (50)

1.一种用于冷却至少一个受热面的装置，所述装置包括：
限定了多个入口歧管和多个出口歧管的基板，其中，所述入口歧管构造成可接受冷却剂，并且所述出口歧管构造成可排出冷却剂，而且所述入口歧管和出口歧管是交错的；
至少一个具有内表面和外表面的衬底，其中，所述内表面联接在所述基板上，所述内表面限定了多个微槽道，所述微槽道构造成可从所述入口歧管接受冷却剂，并可将冷却剂传送至所述出口歧管，其中，所述微槽道定向成基本上垂直于所述入口歧管和出口歧管，并且所述外表面与所述受热面形成热接触；
构造成可将冷却剂供给所述入口歧管的入口充实室；和
构造成可从所述出口歧管排出冷却剂的出口充实室，其中，所述入口充实室和所述出口充实室定向在所述基板的平面内。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述微槽道宽度小于大约200微米，并且由多个小于大约200微米的间隙间隔开。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述微槽道为大约100微米宽，并且所述间隙为大约100微米。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述微槽道具有直线型几何形状。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述微槽道具有弯曲的几何形状。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述微槽道包括粗糙壁。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述微槽道是连续的。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述微槽道形成不连续的阵列。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述微槽道的长度为大约1毫米，并由小于大约0.5毫米的间隙间隔开。
10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，各个所述入口歧管包括宽端和窄端，并且各个所述宽端大于相应的其中一个所述窄端。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，各个所述入口歧管在相应的所述宽端和所述窄端之间成渐缩形。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，各个所述入口歧管从所述入口充实室延伸出来，并且定向成基本上垂直于所述入口充实室。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，各个所述入口歧管具有大约0.5毫米至大约2毫米范围内的宽度。
14.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，各个所述入口歧管为大约一毫米(1毫米)宽。
15.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，各个所述出口歧管包括宽端和窄端，并且各个所述宽端大于相应的其中一个所述窄端。
16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，各个所述出口歧管在相应的所述宽端和所述窄端之间成渐缩形。
17.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，各个所述出口歧管从所述出口充实室延伸出来，并且定向成基本上垂直于所述出口充实室。
18.根据权利要求17所述的装置，其特征在于，各个所述出口歧管具有大约0.5毫米至大约2毫米范围内的宽度。
19.根据权利要求18所述的装置，其特征在于，各个所述出口歧管为大约一毫米(1毫米)宽。
20.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，设有N个入口歧管和N+1个出口歧管。
21.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述入口充实室和所述出口充实室在横截面上是基本均匀的。
22.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述入口充实室和所述出口充实室是渐缩形的。
23.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述冷却剂选自水、乙二醇、油、航空燃料和其组合。
24.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述冷却剂是单相液体。
25.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述基板包括热传导材料。
26.根据权利要求25所述的装置，其特征在于，所述衬底包括至少一种热传导材料。
27.根据权利要求26所述的装置，其特征在于，所述衬底包括至少一种电绝缘材料。
28.根据权利要求26所述的装置，其特征在于，所述衬底包括直接结合的铜结构。
29.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述衬底包括顶层、绝缘层和内层，其中，所述微槽道形成于所述内表面上，所述绝缘层设置在所述顶层和所述内层之间，所述内层连接在所述基板上，并且所述顶层联接在所述受热面上。
30.根据权利要求29所述的装置，其特征在于，所述微槽道穿过所述内层。
31.根据权利要求29所述的装置，其特征在于，所述顶层和所述内层包括铜(Cu)，并且所述绝缘层包括陶瓷，所述陶瓷选自AlN、Al2O3、Si3Ni4、BeO或它们的组合。
32.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述衬底包括顶层和绝缘的微槽道层，其中，所述微槽道形成于所述绝缘的微槽道层中，所述绝缘的微槽道层设置在所述顶层和所述基板之间，并且所述顶层联接在所述受热面上。
33.根据权利要求32所述的装置，其特征在于，所述衬底还包括下层，其设置并连接在所述绝缘的微槽道层和所述基板之间。
34.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述衬底包括内层，其中，所述微槽道形成于所述内层中，并部分地穿过所述内层。
35.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置适合于冷却多个受热面，所述装置还包括多个衬底，其中，每个所述衬底都具有内表面和外表面，各个所述内表面联接在所述基板的相应部分上，各个所述内表面限定了多个所述微槽道，并且各个所述外表面与相应的其中一个受热面形成热接触。
36.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，设有N+1个入口歧管和N个出口歧管。
37.根据权利要求26所述的装置，其特征在于，所述衬底包括活性金属钎焊(AMB)结构。
38.一种用于冷却至少一个功率器件的散热器，所述散热器包括：
限定了多个入口歧管和多个出口歧管的基板，其中，所述入口歧管构造成可接受冷却剂，并且所述出口歧管构造成可排出冷却剂，而且所述入口歧管和出口歧管是交错的，其中各个所述入口歧管是渐缩形的并且包括宽端和窄端，其中，各个所述宽端大于相应的其中一个所述窄端，各个所述出口歧管是渐缩形的并且包括宽端和窄端，其中，各个所述宽端大于相应的其中一个所述窄端；
至少一个具有内表面和外表面的衬底，其中，所述内表面联接在所述基板上，所述内表面限定了多个微槽道，所述微槽道构造成可从所述入口歧管接受冷却剂，并可将冷却剂传送至所述出口歧管，其中，所述微槽道定向成基本上垂直于所述入口歧管和出口歧管，并且所述外表面与所述功率器件形成热接触；
构造成可将冷却剂供给所述入口歧管的入口充实室，其中各个所述入口歧管从所述入口充实室延伸出来；和
构造成可从所述出口歧管排出冷却剂的出口充实室，其中各个所述出口歧管从所述出口充实室延伸出来，并且所述入口充实室和所述出口充实室定向在所述基板的平面内。
39.根据权利要求38所述的散热器，其特征在于，各个所述入口歧管定向成基本上垂直于所述入口充实室，并且各个所述出口歧管定向成基本上垂直于所述出口充实室。
40.根据权利要求39所述的散热器，其特征在于，设有N个入口歧管和N+1个出口歧管。
41.根据权利要求39所述的散热器，其特征在于，设有N+1个入口歧管和N个出口歧管。
42.根据权利要求38所述的散热器，其特征在于，所述微槽道是连续的。
43.根据权利要求38所述的散热器，其特征在于，所述微槽道形成不连续的阵列，并且所述微槽道为大约1毫米长，并由小于大约0.5毫米的间隙间隔开。
44.根据权利要求38所述的散热器，其特征在于，所述衬底包括直接结合的铜结构。
45.根据权利要求38所述的散热器，其特征在于，所述衬底包括活性金属钎焊结构。
46.根据权利要求38所述的散热器，其特征在于，所述衬底包括顶层、绝缘层和内层，其中，所述微槽道形成于所述内层中，所述绝缘层设置在所述顶层和所述内层之间，所述内层连接在所述基板上，并且所述顶层联接在所述受热面上。
47.根据权利要求46所述的散热器，其特征在于，所述微槽道穿过所述内层，并且所述微槽道宽度小于大约200微米，并由多个小于大约200微米的间隙间隔开。
48.根据权利要求38所述的散热器，其特征在于，所述衬底包括顶层和绝缘的微槽道层，其中，所述微槽道形成于所述绝缘的微槽道层中，所述绝缘的微槽道层设置在所述顶层和所述基板之间，并且所述顶层联接在所述受热面上。
49.根据权利要求38所述的散热器，其特征在于，所述衬底包括内层，其中，所述微槽道形成于所述内层中，并部分地穿过所述内层。
50.根据权利要求38所述的散热器，其特征在于，所述散热器适合于冷却多个功率器件，所述散热器还包括多个衬底，其中，各个所述衬底具有内表面和外表面，各个所述内表面联接在所述基板的相应部分上，各个所述内表面限定了多个所述微槽道，并且各个所述功率器件安装在其中一个所述外表面上。
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