一种永磁驱动液态金属强制循环的芯片冷却装置.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN116013884A(43)申请公布日2023.04.25(21)申请号202211608867.6(22)申请日2022.12.14(71)申请人西安交通大学地址710049陕西省西安市咸宁西路28号(72)发明人雷贤良刘云帆刘清江(74)专利代理机构西安恒泰知识产权代理事务所61216专利代理师王芳(51)Int.Cl.H01L23/473(2006.01)H01L23/367(2006.01)H01L23/467(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图5页(54)发明名称一种永磁驱动液态金属强制循环的芯片冷却装置(57)摘要本发明公开了一种永磁驱动液态金属强制循环的芯片冷却装置，包括液态金属流道、旋转机构；液态金属流道为由内壳体和外壳体组成的密封内腔结构；旋转机构包括电机、风扇以及永磁结构，风扇和永磁结构依次设置在电机轴上；永磁结构包括等角度设置在电机轴周向上的多个永磁磁铁，永磁结构位于液态金属流道上部的中间且其外边沿与内壳体之间有间距；风扇的外圆半径大于液态金属流道上部的外圆半径。本发明采用封闭形式，借助永磁驱动装置驱动液态金属的循环，将热量从高温芯片带入冷却系统从而实现有效的散热。同时无需引入额外的动力设备，整体紧凑、体积小。CN116013884ACN116013884A权利要求书1/1页1.一种永磁驱动液态金属强制循环的芯片冷却装置，其特征在于，包括液态金属流道(1)、旋转机构；其中，所述液态金属流道(1)为由内壳体和外壳体组成的密封内腔结构，在液态金属流道(1)上开有连通内腔与外部的注入孔，内腔用于装入液态金属(4)，注入孔上设置有封盖；所述旋转机构包括电机(8)、风扇(7)以及永磁结构，其中，所述风扇(7)和永磁结构依次设置在电机轴(6)上；所述永磁结构包括等角度设置在电机轴(6)周向上的多个永磁磁铁，永磁结构位于液态金属流道(1)上部的中间且其外边沿与内壳体之间有间距；所述风扇(7)的外圆半径大于液态金属流道(1)上部的外圆半径，风扇(7)位于液态金属流道(1)的外部且与液态金属流道(1)之间在沿电机轴(6)的方向上有间距。2.如权利要求1所述的永磁驱动液态金属强制循环的芯片冷却装置，其特征在于，所述液态金属流道(1)的上部外壁上均匀设置多个翅片(2)。3.如权利要求2所述的永磁驱动液态金属强制循环的芯片冷却装置，其特征在于，所述翅片(2)为直肋、S型肋或者针状肋。4.如权利要求1～3任一项所述的永磁驱动液态金属强制循环的芯片冷却装置，其特征在于，所述液态金属流道(1)的上部为Ω型或者倒U型。5.如权利要求1所述的永磁驱动液态金属强制循环的芯片冷却装置，其特征在于，所述液态金属流道(1)的下端为平面。6.如权利要求1所述的永磁驱动液态金属强制循环的芯片冷却装置，其特征在于，所述液态金属流道(1)的宽度与芯片(5)宽度一致。7.如权利要求1所述的永磁驱动液态金属强制循环的芯片冷却装置，其特征在于，所述液态金属流道(1)的内腔通过增加壳体被分隔成多个平行的独立分流道。8.如权利要求1所述的永磁驱动液态金属强制循环的芯片冷却装置，其特征在于，所述永磁结构中永磁铁(3)的个数为4‑20个。9.如权利要求1所述的永磁驱动液态金属强制循环的芯片冷却装置，其特征在于，所述液态金属流道(1)的底部端面设置有一层高温导热胶。10.如权利要求1所述的永磁驱动液态金属强制循环的芯片冷却装置，其特征在于，所述液态金属(4)采用镓基合金；永磁铁(3)的材料选择：80℃下采用钕铁硼磁铁，350℃以下采用钐钴磁铁；液体金属流道(1)的材料采用铝合金或者铜。2CN116013884A说明书1/4页一种永磁驱动液态金属强制循环的芯片冷却装置技术领域[0001]本发明属于换热技术领域，具体涉及一种永磁驱动液态金属强制循环的芯片冷却装置。背景技术[0002]随着电子封装密度的不断提高，芯片功率密度不断提升，现有的冷却方式很难适应日益增长的高功率芯片的散热需求，发展高功率、高性能芯片冷却的热管理技术迫在眉睫。传统的冷却方法有：受迫空气对流冷却、液体循环冷却、热管冷却等。然而，受迫空气对流冷却受空气热容和热导率较低的影响，冷却能力十分有限；液体循环冷却效果较优，但已达到冷却极限；热管冷却是一种高效的被动式冷却技术，可在小温差下实现远距离大功率热量传输，然而热管存在传热极限，且当热流密度过高时，会出现传热恶化，限制了其使用范围，因而急需新的解决方案来冷却高功率的电子设备和仪器。[0003]液体金属作为一种新兴的热管理材料，是一种优良的导电介质，具有良好的流动性、高导热、高导电性，具有远高于水、空气及许多非金属介质的热量输运能力，为先进散热技术的发展带来颠覆性变革。将液态金属作为流体