[实用新型]液态金属微流道散热装置

说明书

本实用新型提供一种液态金属微流道散热装置，涉及散热技术领域。其包括用于与发热元件接触的主体，在主体上设有第一流道层及第二流道层，第一流道层位于第二流道层上方，第一流道层包括若干第一微流道，第二流道层包括若干第二微流道，每一第一微流道与每一第二微流道分别贯通主体的相对两侧，第一微流道用于流通冷却介质，第二微流道用于流通液态金属。本实用新型提供的液态金属微流道散热装置，在主体上设有第一流道层和第二流道层两层上下分布的流道，分别流通冷却介质和液态金属，通过两层流道的叠加可以在发热元件表面获得更好的温度均匀性；第一微流道与第二微流道各自均贯穿主体的相对两侧，能提高流道内临界热流密度。

技术领域

本实用新型实施例涉及散热技术领域，尤其涉及一种液态金属微流道散热装置。

背景技术

在当今信息化和工业现代化的进程中，芯片和各种电子电路设备逐渐向着小型化、集成化和高功率的方向发展。在提高计算速度和实现各种设计功能的同时，也带来了更大的热功耗和热流密度，使得散热问题逐渐成为了制约芯片和电子电路设备进一步发展的技术瓶颈。

目前，解决芯片和各种电子电路设备散热问题的主要手段可以分为三类：风冷、液冷和热管。单一的风冷散热装置通常结构简单，依靠空气等气体对流换热进行冷却，具有可靠性高的优点，但其散热能力远远满足不了集成芯片和电子电路设备的散热要求；液冷散热装置的散热能力比较优异，但液冷散热装置的体积较大，不利于设备的小型化和集成化；热管的导热性能优异，但当热流密度超过热管的工作极限时，热管将无法正常工作，可能出现温度迅速攀升，甚至出现爆管的事故。

现在，微流道液冷技术自从提出以来在大功率高热流散热领域得到广泛关注。理论上，微流道热沉具有较高的比表面积和体积比，因而具有较低的热阻。然而，流道尺寸减小后若要在流道中产生湍流则需要极高的压力，因此单相微流道中的工质通常处于低雷诺数的层流状态。在没有湍流扰动的情况下，微流道内的传热受到热扩散过程的限制，其冷却能力不超过100W/cm²量级。同时，由于泵送压力有限，冷却工质通过流道时温度会立即升高，并建立温度梯度，该温度梯度可能在电子设备中产生热应力，从而危害设备的安全运行。另一方面，采用微流道中流动沸腾的方式进行散热，可以显著提高换热系数，其散热能力是单相流动的微流道的10倍，可以达到1kW/cm²以上的量级。但是由于回流与不稳定性的问题，相变微流道具有不易控制的缺点。此外，在对大功率激光器等具有极高热流密度的设备进行散热时，一旦达到临界热流密度，冷却工质会产生大量过热蒸汽堵塞流道，使流道内部出现干涸，导致微流道散热系统失效。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本实用新型的目的是提供一种液态金属微流道散热装置，提高散热效果，以获得更好的冷却性能与温度均匀性，实现高热流密度下的散热，提高临界热流密度。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种液态金属微流道散热装置，包括用于与发热元件接触的主体，在所述主体上设有第一流道层及第二流道层，所述第一流道层位于所述第二流道层上方，所述第一流道层包括若干第一微流道，所述第二流道层包括若干第二微流道，每一所述第一微流道与每一所述第二微流道分别贯通所述主体的相对两侧，所述第一微流道用于流通冷却介质，所述第二微流道用于流通液态金属。

其中，所述第一微流道的出口端通过第一管道与冷却介质泵相连；所述第二微流道的出口端通过第二管道与液态金属泵相连。

其中，所述液态金属泵为电磁泵或内壁为不锈钢或石墨或聚四氟乙烯的液体泵，所述冷却介质泵为液泵或气泵。

其中，所述主体采用硅或铜或石墨制成，在所述第二微流道的内壁镀有防护层，所述防护层采用钼或铬或不锈钢或镍中的一种或多种制成。