專利名稱：以低熔點金屬或其合金作流動工質(zhì)的芯片散熱用散熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于計算機芯片的散熱裝置，特別涉及一種以低熔點金屬或其合金作流動工質(zhì)的芯片散熱用散熱裝置。
背景技術(shù)：
當(dāng)前微電子工業(yè)發(fā)展的一個顯著特征是個人計算機、工作站及掌上電腦等呈爆炸般增長，隨之而來的一個重要問題是如何將這些系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生的高熱量迅速而有效地散走。冷卻微小系統(tǒng)的困難在于首先，過高的冷卻空氣速率會造成大的聲學(xué)噪音；其次，器件結(jié)構(gòu)緊湊性要求僅允許保留有限的冷卻流體空間；第三，模塊上應(yīng)盡量避免安裝大表面熱沉。以上這些問題均提出了發(fā)展高功率密度散熱器件的重要性，而體積小、效率高正是其中最重要的指標之一?？梢哉f，針對各類電子器件中相當(dāng)高的熱源密度，尋找具有高效熱輸運效能的散熱方法多年來一直是人們追求的目標。
目前，人們一般采用受迫對流空氣來冷卻發(fā)熱器件，即利用風(fēng)扇將冷卻空氣壓送至散熱器件表面以將該處熱量散走，但此種方式散熱量有限，且冷卻效率與風(fēng)扇速度成正比，因而會造成明顯噪音；而且一旦微器件發(fā)熱密度過高時，空氣冷卻將難以勝任。隨著計算機芯片集成度的飛速增長，所要求的換熱強度也越來越高，采用水冷或熱管散熱的方式已提到日程上來，相應(yīng)產(chǎn)品也零星出現(xiàn)在市場上。據(jù)業(yè)界人士分析，水冷可能會成為一個主流。然而，水冷雖然效率較高，但在運行中由于蒸發(fā)等會導(dǎo)致器件老化、腐蝕，對水質(zhì)及流動管道的要求較高，存在泄露，可靠性尚有待提高，據(jù)報道，目前采用水冷的芯片易于燒毀，原因在于水冷系統(tǒng)尚不可靠，一旦由于某些故障導(dǎo)致水流停止，則失去冷卻的芯片溫度將迅速攀升，直至燒毀。
考慮到上述因素，研究人員正考慮采用相變換熱方式來排走熱量。采用相變傳熱與單相傳熱或?qū)嵯啾龋韫べ|(zhì)少，熱傳輸量大，因而可減輕重量。在這類散熱方法中，最典型的莫過于熱管技術(shù)，它以相變(蒸發(fā)與凝結(jié))換熱作為傳熱的主要方式，具有傳熱能力大、溫度控制能力強、傳熱效率高等特點，在計算機元器件散熱方面的應(yīng)用已引起重視。但熱管制做工藝如芯體材料的制備、工質(zhì)封裝、維護等相當(dāng)復(fù)雜，這使其應(yīng)用受到很大限制。
我們知道，金屬一般具有遠高于非金屬材料的熱導(dǎo)率，因而在一些特殊場合具有重要用途。而計算機一般工作在0℃以上，100℃以下，設(shè)想若能在這一溫區(qū)內(nèi)將液體金屬作為冷卻流體，則可望產(chǎn)生很好的散熱性能。正是基于上述考慮，本發(fā)明提出一種可以在小結(jié)構(gòu)下實現(xiàn)大熱量排放的新型散熱器，可以實現(xiàn)尺寸更小、性能更好的散熱。目前幾乎所有的計算機芯片冷卻方法都不外乎基于氣體或非金屬類液體，以液體金屬作流動工質(zhì)的作法在芯片冷卻行業(yè)中至今尚未被提出。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種同時具有肋片結(jié)構(gòu)和內(nèi)部冷卻流道的以低熔點金屬或其合金作流動工質(zhì)的芯片散熱用散熱裝置。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下本發(fā)明提供的以低熔點金屬或其合金作流動工質(zhì)的芯片散熱用散熱裝置，其特征在于，該散熱裝置包括一內(nèi)部開有流通通道，且流通通道內(nèi)裝有液體低熔點金屬或其合金流動工質(zhì)的主散熱器1，該主散熱器1與待冷卻芯片表面相接觸的另一表面上設(shè)置有散熱肋片5；至少一個內(nèi)部開有流通通道，且流通通道內(nèi)裝有液體低熔點金屬或其合金流動工質(zhì)的副散熱器2；主散熱器1和副散熱器2之間由連接管道3連通，并形成連通回路，連接管道3上設(shè)置有用于驅(qū)動液體低熔點金屬或其合金流動工質(zhì)流動的微型泵4；所述副散熱器2可為內(nèi)部開有流通通道，且流通通道內(nèi)裝有液體低熔點金屬或其合金流動工質(zhì)，且表面上設(shè)有散熱肋片6的散熱器；所述副散熱器2還可為盤管內(nèi)裝有液體低熔點金屬或其合金流動工質(zhì)的盤管式散熱器，其上方設(shè)置有風(fēng)扇7；所述的散熱肋片5和散熱肋片6的尺寸為10nm×10nm×10nm到5cm×5cm×5cm，其橫截面形狀可為正方形、長方形、三角形或圓形；所述的主散熱器1的散熱肋片5上方和副散熱器2的散熱肋片6上方還可設(shè)置有風(fēng)扇7；所述的連接管道3由高導(dǎo)熱金屬材料鋁、銅或銀或玻璃做成；所述的連接管道3可為由塑料做成的柔性管道；所述的主散熱器1、副散熱器2由高導(dǎo)熱金屬鋁、銅、銀或半導(dǎo)體硅材料做成；所述的主散熱器1、副散熱器2的流通通道內(nèi)流動的液體低熔點金屬為在室溫下可熔化的低熔點金屬鎵，其合金為在室溫下可熔化的低熔點金屬鎵與錫、鉍或銦組成的合金；
所述的主散熱器1、副散熱器2內(nèi)流通通道的橫截面形狀可為正方形、長方形、三角形或圓形。
本發(fā)明具有下述優(yōu)點集散熱肋片散熱/盤管式散熱和對流冷卻散熱于一體，體積尺寸小，散熱表面大，傳熱效率高；整體結(jié)構(gòu)形式多樣，適用面更寬；其循環(huán)過程封閉，對環(huán)境無影響。
本發(fā)明提供的以低熔點金屬或其合金作流動工質(zhì)的芯片散熱用散熱裝置，與待冷卻芯片表面相接觸的另一表面上設(shè)置有散熱肋片，而內(nèi)部開有流道，以及用于將來自主散熱器中液體低熔點金屬或其合金流動工質(zhì)帶來的熱量散走的副散熱器(其外表面也分布有散熱片)，主、副散熱器上的散熱肋片均用于增強換熱目的；本散熱裝置還包括用于連通主、副散熱器的連接管道，設(shè)置在連接管道上的用于驅(qū)動液體低熔點金屬或其合金流動工質(zhì)流動的微型泵；主、副散熱器內(nèi)的流通通道形狀可多樣化，原則上現(xiàn)行所有的流通管道形式均可用作其結(jié)構(gòu)；當(dāng)副散熱器置于空氣中，其內(nèi)熱量通過空氣受迫對流及輻射的方式排出，此時副散熱器上方可設(shè)置有風(fēng)扇；也可將其置于冷卻水中(此時，應(yīng)將風(fēng)扇取走)，其熱量通過對流冷卻的形式被水帶走；主、副散熱器表面上的散熱肋片形式可多樣化，散熱肋片上方設(shè)置風(fēng)扇以強化空氣對流；主、副散熱器由高導(dǎo)熱金屬如鋁、銅或銀等材料做成，其間的連接管道可由上述金屬或塑料等做成，液體低熔點金屬或其合金流動工質(zhì)被封裝在主、副散熱器的流通通道及連接管道內(nèi)構(gòu)成的循環(huán)通路內(nèi)，由此可實現(xiàn)穩(wěn)定而可靠的運行。
本發(fā)明概念新穎，不同于現(xiàn)行計算機冷卻技術(shù)中采用的非金屬類工質(zhì)，而是將低熔點金屬或其合金用于冷卻目的的流動工質(zhì)，充分地利用了金屬或其合金類材料具有遠高于非金屬類材料熱導(dǎo)率的特性，而且該工質(zhì)可以流動，因而具有大而快速的熱量輸運能力。
本發(fā)明的關(guān)鍵之處在于引入了低熔點金屬或其合金作為傳輸熱量的流體工質(zhì)，即，在流通通道及連接管道內(nèi)流動的冷卻工質(zhì)并非常規(guī)所用的水或其他有機混合流體，而是為在室溫附近即可熔化的低熔點金屬如鎵或其合金等，由于液體金屬具有遠高于水和空氣的熱導(dǎo)率，其具有遠高于非金屬的熱導(dǎo)率和熱擴散率，且具有流動性，因而可快速而高效的輸運熱量，這相對于以往使用氣體或非金屬液體作流動工質(zhì)的作法是一個革新。目前，盡管許多金屬如汞等的熔點均較低，但比較合適的低熔點金屬應(yīng)為鎵，它在大氣環(huán)境下的熔點僅為29.77℃，且在100℃以下比較穩(wěn)定且?guī)缀鯚o毒，而其合金的熔點更低，含錫8％的鎵合金熔點為20℃，含銦25％的鎵合金在16℃時即熔化。進一步地，采用多元混合物，還可獲得熔點更廣泛的金屬流體，如三元低共熔混合物62.5％Ga，21.5％In，16％Sn的熔點為10.7℃。上述特性表明，低熔點金屬鎵可以很好地用于熱量的輸運，而且，只要在連接管道中設(shè)置一個微型泵(可為機械泵或電磁泵)，即可驅(qū)動流通通道及連接管道內(nèi)的金屬液體工質(zhì)流動；另外，本發(fā)明提供的散熱器同時將散熱肋片散熱和對流換熱組合在一起實現(xiàn)熱量的傳輸，這在概念上拓展了已有的單一的芯片散熱方法(如僅靠空氣受迫對流或水冷等)，而這種同時高效實現(xiàn)上述兩種散熱方式的措施也只有在引入高熱導(dǎo)率液體金屬后才可望實現(xiàn)。而且，即使液體金屬停止流動，本裝置中設(shè)置的散熱肋片也可充分地行使散熱的功能，從而保證芯片運行穩(wěn)定可靠，而當(dāng)溫度高于一定數(shù)值時，液體金屬即投入運行，由此極大地增強熱量的輸運能力；實際上，液體金屬一般具有很大的過冷度，比如鎵一旦熔化，其可在0℃甚至更低溫度以上長期保持液態(tài)，因而實際上很難出現(xiàn)凝固，而在大多數(shù)情況下保持為液態(tài)，這對于散熱器運行非常有利。
目前，由于高熱流密度排放的需求，人們對高效冷卻方式的追求始終如火如荼，但有關(guān)途徑的散熱能力幾乎已達到極限；本發(fā)明提供的以液體金屬作為冷卻流體以及同時結(jié)合散熱肋片散熱和對流冷卻散熱的方式是一種概念新穎的技術(shù)，是尋找高效冷卻芯片的新的切入點。


附圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖2為本發(fā)明主散熱器1的橫截面(散熱片5及流通通道)示意圖；附圖2a為附圖2的A-A截面的示意圖；附圖2b為附圖2的B-B截面的示意圖；附圖3為副散熱器2的一實施例(四周表面上全部設(shè)置有散熱片)的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖4為本發(fā)明具有多個副散熱器2的散熱裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；其中，主散熱器1 副散熱器2 連接管道3微型泵4散熱肋片5、6 風(fēng)扇7液體金屬冷卻工質(zhì)8具體實施方式
下面結(jié)合附圖和具體實施例進一步描述本發(fā)明圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，也是本發(fā)明的一個實施例；附圖2為本發(fā)明主散熱器1的橫截面(散熱肋片5及流通通道)示意圖；附圖2a為附圖2的A-A截面的示意圖；附圖2b為附圖2的B-B截面的示意圖；由圖可知，本發(fā)明提供的以低熔點金屬或其合金作流動工質(zhì)的芯片散熱用散熱裝置，包括一內(nèi)部開有流通通道，且流通通道內(nèi)裝有液體低熔點金屬或其合金流動工質(zhì)的主散熱器1，該主散熱器1與待冷卻芯片表面相接觸的另一表面上設(shè)置有散熱肋片5；至少一個內(nèi)部開有流通通道，且流通通道內(nèi)裝有液體低熔點金屬或其合金流動工質(zhì)的副散熱器2；主散熱器1和副散熱器2之間由連接管道3連通，并形成連通回路，連接管道3上設(shè)置有用于驅(qū)動液體低熔點金屬或其合金流動工質(zhì)流動的微型泵4；所述副散熱器2可為內(nèi)部開有流通通道，且流通通道內(nèi)裝有液體低熔點金屬或其合金流動工質(zhì)，且表面上設(shè)有散熱肋片6的散熱器；所述副散熱器2還可為盤管內(nèi)裝有液體低熔點金屬或其合金流動工質(zhì)的盤管式散熱器，其上方設(shè)置有風(fēng)扇7；所述的散熱肋片5和散熱肋片6的尺寸為10nm×10nm×10nm到5cm×5cm×5cm，其橫截面形狀可為正方形、長方形、三角形或圓形；所述的主散熱器1的散熱肋片5上方和副散熱器2的散熱肋片6上方還可設(shè)置有風(fēng)扇7；所述的連接管道3由高導(dǎo)熱金屬材料鋁、銅或銀或玻璃做成；所述的連接管道3可為由塑料做成的柔性管道；所述的主散熱器1、副散熱器2由高導(dǎo)熱金屬鋁、銅、銀或半導(dǎo)體硅材料做成；所述的主散熱器1、副散熱器2的流通通道內(nèi)流動的液體低熔點金屬為在室溫下可熔化的低熔點金屬鎵，其合金為在室溫下可熔化的低熔點金屬鎵與錫、鉍或銦組成的合金；所述的主散熱器1、副散熱器2內(nèi)流通通道的橫截面形狀可為正方形、長方形、三角形或圓形。
本發(fā)明提供的以低熔點金屬或其合金作流動工質(zhì)的芯片散熱用散熱裝置，其主散熱器1、副散熱器2的流通通道形狀可多樣化，原則上現(xiàn)行所有的流通管道形式均可用作其結(jié)構(gòu)；當(dāng)它置于空氣中，其內(nèi)熱量通過空氣受迫對流及輻射的方式排出，主散熱器1和副散熱器2的散熱肋片5和6上方可設(shè)置有風(fēng)扇7以強化空氣對流，或直接將副散熱器2放置于冷卻水中，其熱量通過對流冷卻的形式為水所帶走；主散熱器1和副散熱器2的散熱肋片5、6形式可多樣化，主、副散熱器1、2可由高導(dǎo)熱金屬如鋁、銅或銀等材料做成，其間的連接管道3可由上述金屬或塑料做成；上述結(jié)構(gòu)連通為一體，液體低熔點金屬或其合金流動工質(zhì)被封裝在由主、副散熱器1和2內(nèi)的流通通道及連接管道3構(gòu)成的循環(huán)通路內(nèi)，由此可實現(xiàn)穩(wěn)定而可靠的運行。
連接管道3上安裝電磁微泵4(市場上購置)，以便在散熱器運行時驅(qū)動管道內(nèi)的液體低熔點金屬或其合金流動工質(zhì)流動；制做時，可通過機加工或其他成熟技術(shù)制做主、副散熱器1，2內(nèi)的流通通道，之后與連接管道3連接，但在一端留有開口，以便將液體低熔點金屬或其合金流動工質(zhì)8沿此開口注入管道和循環(huán)通路中，待整個流通通道內(nèi)充滿該液體低熔點金屬或其合金流動工質(zhì)8后，將上述開口予以封裝，即形成內(nèi)部循環(huán)通道為密閉的高效散熱裝置。使用時，將其貼附于待散熱芯片表面上，即可實現(xiàn)熱量的高效傳輸。根據(jù)需要，連接管道3可由金屬或塑料制成，其長短可根據(jù)需要加以調(diào)整，此方式對于計算機芯片的冷卻較為靈活，整個散熱裝置的尺寸可根據(jù)需要制作。所述的液體低熔點金屬或其合金流動工質(zhì)8除采用最常見的鎵金屬外，也可采用其合金，如銦化鎵；流通通道的結(jié)構(gòu)形式可根據(jù)需要加以制備，并可實現(xiàn)多種形式的組合。整套散熱裝置可為平片型，也可為其他形狀如環(huán)狀。
主散熱器1表面也可為光滑表面，此時，液體低熔點金屬或其合金流動工質(zhì)8可將芯片產(chǎn)生的熱量帶到副散熱器2，之后再從該處表面的散熱肋片6上散走。這種方式對于某些芯片的組裝十分有利，因為該種結(jié)構(gòu)可使得芯片附近的空間得以節(jié)省出來，而液體低熔點金屬或其合金流動工質(zhì)8的引入相當(dāng)于將芯片表面的熱量轉(zhuǎn)移到離主散熱器1較遠的地方后，再予以排放，因而使用更為靈活。
本發(fā)明提供的散熱裝置在工作介質(zhì)的選擇上與傳統(tǒng)散熱裝置有著實質(zhì)性差別，即它首次采用低熔點金屬作為冷卻芯片的流體工質(zhì)(至今國內(nèi)外文獻和專利中均無相同方法的報道)。當(dāng)散熱裝置基底連接熱源時，熱量即通過主散熱器1基底管壁傳給其內(nèi)所充滿的液體低熔點金屬或其合金流動工質(zhì)8以及散熱肋片5，再由風(fēng)扇7通過受迫對流方式散走，由于液體低熔點金屬或其合金流動工質(zhì)8具有遠高于傳統(tǒng)流體的熱導(dǎo)率和熱擴散率，因而傳熱是高效而快速的，其流動可致使很快地將所吸收的熱量通過流動傳輸走；與此同時，主散熱器1的表面散熱肋片5處于自然排熱狀態(tài)，另一端則通過連接管道3與副散熱器2連通，這樣，由主散熱器1流出的液體低熔點金屬或其合金流動工質(zhì)8所帶來的熱量即可由副散熱器2的散熱肋片6表面散失出去；為了增大散熱性能，散熱肋片6的表面可以作成多種形式，圖3示出了副散熱器2表面的散熱片采用肋片式散熱片，因而可以通過極大地得到擴展的散熱表面將熱量排走；總之，液體低熔點金屬或其合金流動工質(zhì)8極高的熱導(dǎo)率可以保證由芯片傳導(dǎo)給主散熱器1上散熱肋片5的熱流較高，而以往所用的水或有機混合物等類非金屬流體則導(dǎo)熱率較低，會導(dǎo)致流向肋片的熱量較少，所以液體低熔點金屬或其合金流動工質(zhì)8的引入使得同時具有肋片散熱和流體對流冷卻換熱的方式高效而可行。此外，本裝置中，在連接管道上設(shè)置有微型泵4，可在流通通道內(nèi)造成一定壓差，在壓差作用下，液體低熔點金屬或其合金流動工質(zhì)8即由主散熱器1流動到副散熱器2，并在那里將熱量排放出去；液體低熔點金屬或其合金流動工質(zhì)8放出熱量后，再通過微型泵4的驅(qū)動回流到主散熱器1，繼續(xù)完成新的熱量輸運。
本發(fā)明中的毫、微米級的管道內(nèi)微孔或槽可通過現(xiàn)有技術(shù)加工出。目前的進展已使得加工由多個水力學(xué)直徑在10nm到103μm之間的微管道成為可能。這些槽道可制作在硅、金屬或其它合適材料的薄片上，每一薄片既可單獨組成一個換熱器，也可堆疊和焊接在一起以形成平行的順流或逆流換熱器。這些技術(shù)保證了本散熱裝置制的加工。比如，制作散熱器的流通通道時，若所要求的管道尺寸較小(如在數(shù)十微米量級)，則需采用一些微/納米加工技術(shù)如LIGA技術(shù)、激光打孔等在主、副散熱器1、2的基底(可為金屬如鋁或半導(dǎo)體硅等)上按一定管道方式加工出一系列微型槽或孔道。若管道尺寸很大(如毫米到厘米量級)，則采用常規(guī)方法如機加工或電加工即可作出。整個制造工藝并不復(fù)雜。
根據(jù)散熱的要求，本發(fā)明的散熱裝置可為多種形式，如一個主散熱器1可帶動多個副散熱器2(見圖4)。整個散熱裝置可以是一個主散熱器和兩個以上的副散熱器的組合，其間采用一定的連接管道3，在采用塑料制做的連接管道3時，即構(gòu)成柔性散熱裝置，適合于多種要求的散熱；為達到較好的散熱效果，一般用作本發(fā)明的液體低熔點金屬或其合金流動工質(zhì)8應(yīng)滿足如下要求無毒，對所接觸材料不起腐蝕及化學(xué)作用，在100℃左右的高溫下不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；便于獲??；具有一定的熱穩(wěn)定性；比熱、熱導(dǎo)率和熱擴散率較高，因而在傳遞一定的熱量時，可使流量小，傳熱迅速；該液體低熔點金屬或其合金流動工質(zhì)8工質(zhì)應(yīng)與結(jié)構(gòu)材料相容，所選液體低熔點金屬或其合金流動工質(zhì)8應(yīng)不能造成對散熱器部件產(chǎn)生腐蝕和銹化等影響使用壽命的不利因素，此外，該液體低熔點金屬或其合金流動工質(zhì)8還應(yīng)具有較大的熔化潛熱和較小的粘性系數(shù)，比如，同樣作為液體金屬的鈉，即使其熔點97.82℃，鉀的熔點為63.2℃，它們均不適合于芯片冷卻用，一方面是因其熔點對于芯片散熱而言偏高，另一方面是因鈉和鉀極易與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；另外，再比如，水銀的熔點雖然很低，為-38.87℃，但因有毒性，也不宜考慮作為本發(fā)明的工質(zhì)。
目前，比較適合于作為本發(fā)明的液體低熔點金屬或其合金流動工質(zhì)8可以是稼或其合金；鎵是柔軟的銀白色金屬，它在大氣環(huán)境下的熔點很低，僅為29.77℃，沸點為2204.8℃，熔化潛熱為19.16cal/克，固態(tài)鎵的密度為5.904g/cm3，32.38℃時的液體鎵的密度為6.093g/cm3(錢增源，低熔點金屬的熱物性，北京科學(xué)出版社，1985)；固態(tài)鎵在27℃時的比熱為0.089cal/g.℃，固態(tài)鎵的線膨脹系數(shù)在0℃至熔點范圍為18.1×10-6/℃；鎵熔融時體積減??；液體鎵在熔點時的導(dǎo)熱系數(shù)為25.2kcal/m.h.℃，遠高于空氣和水；液體鎵在100℃時的比熱為0.082cal/g.℃；液態(tài)鎵的絕對粘度為在52.9℃時為1.89×10-2g/cm.s，在301℃時為1.03×10-2g/cm.s；這些熱特性表明將鎵作為芯片散熱用的冷卻介質(zhì)是十分合適的；在常溫下，鎵在空氣中是穩(wěn)定的，當(dāng)溫度在260℃以上時，干燥的氧可使鎵金屬氧化，但生成的氧化膜可防止它繼續(xù)氧化(《希有金屬知識》編寫組，希散金屬，北京冶金工業(yè)出版社，1978)；所以，基于鎵的散熱器具有很好的穩(wěn)定性和可靠性；在原子反應(yīng)堆中，人們也曾使用液態(tài)鎵作載熱體；但在100℃以下的情況則尚未見有報道，僅被用作填充到芯片熱面和散熱器底端之間以減小接觸熱阻的界面涂覆材料；值得指出的是，鎵可與許多金屬如鉍、錫、銦等生成熔點低的合金，例如，含錫8％的鎵合金熔點為20℃，含銦25％的鎵合金在16℃時即熔化；進一步地，采用多元混合物，還可獲得熔點更廣泛的金屬流體，比如(顧學(xué)民，龔毅生，臧希文，湯卡羅，呂云陽，曾文臻，無機化學(xué)叢書第二卷，北京科學(xué)出版社，1990)，三元低共熔混合物62.5％Ga，21.5％In，16％Sn的熔點為10.7℃，而三元低共熔混合物69.8％Ga，17.6％In，12.6％Sn的熔點為10.8℃。它們均可作為本發(fā)明的工作介質(zhì)。
本發(fā)明具有很多優(yōu)點，首先，基于低熔點金屬或其合金制成的芯片散熱器尺寸可以很小，而傳熱能力則相對較高，由于散熱器熱量的輸運由散熱片和液體金屬完成，因而傳熱效率較高；本發(fā)明集散熱片散熱和對流冷卻散熱于一體，大大拓展了傳統(tǒng)散熱方式的散熱表面；一個主散熱器和多個副散熱器的多種組合，其適用面更寬；整個散熱裝置是封閉的，不會對環(huán)境造成影響；本發(fā)明的散熱裝置可方便地用于將器件產(chǎn)生的熱量從其表面導(dǎo)走；以實施例1為例，使用本發(fā)明的方式如下根據(jù)待散熱表面面積大小，選擇不同大小的散熱裝置，將其緊貼于芯片發(fā)熱表面，二者之間的接觸面采用高導(dǎo)熱率油脂以增加傳熱效果；于是，所產(chǎn)生的熱量即可由散熱器基底和液體金屬傳輸?shù)脚艧岫?散熱肋片5，6端)并排走，從而使芯片維持在一個正常的工作溫度。
權(quán)利要求
1.一種以低熔點金屬或其合金作流動工質(zhì)的芯片散熱用散熱裝置，其特征在于，該散熱裝置包括一內(nèi)部開有流通通道，且流通通道內(nèi)裝有液體低熔點金屬或其合金的主散熱器1，該主散熱器1與待冷卻芯片表面相接觸的另一表面上設(shè)置有散熱肋片5；至少一個內(nèi)部開有流通通道，且流通通道內(nèi)裝有液體低熔點金屬或其合金的副散熱器2；主散熱器1和副散熱器2之間由連接管道3連通，并形成連通回路，連接管道3上設(shè)置有用于驅(qū)動液體低熔點金屬或其合金流動工質(zhì)流動的微型泵4。
2.按權(quán)利要求1所述的以低熔點金屬或其合金作流動工質(zhì)的芯片散熱用散熱裝置，其特征在于，所述副散熱器2為內(nèi)部開有流通通道，且流通通道內(nèi)裝有液體低熔點金屬或其合金流動工質(zhì)，且表面上設(shè)有散熱肋片6的散熱器。
3.按權(quán)利要求1所述的以低熔點金屬或其合金作流動工質(zhì)的芯片散熱用散熱裝置，其特征在于，所述副散熱器2為盤管內(nèi)裝有液體低熔點金屬或其合金流動工質(zhì)的盤管式散熱器。
4.按權(quán)利要求1或2所述的以低熔點金屬或其合金作流動工質(zhì)的芯片散熱用散熱裝置，其特征在于，所述主散熱器1的散熱肋片5和副散熱器2的散熱肋片6的上方設(shè)置有風(fēng)扇7。
5.按權(quán)利要求1或2所述的以低熔點金屬或其合金作流動工質(zhì)的芯片散熱用散熱裝置，其特征在于，所述的散熱肋片5和散熱肋片6的尺寸為10nm×10nm×10nm到5cm×5cm×5cm，其橫截面形狀可為正方形、長方形、三角形或圓形。
6.按權(quán)利要求4所述的以低熔點金屬或其合金作流動工質(zhì)的芯片散熱用散熱裝置，其特征在于，所述的散熱肋片5和散熱肋片6的尺寸為10nm×10nm×10nm到5cm×5cm×5cm，其橫截面形狀可為正方形、長方形、三角形或圓形。
7.按權(quán)利要求1所述的以液體低熔點金屬或其合金作流動工質(zhì)的芯片散熱用散熱裝置，其特征在于，所述的主散熱器1、副散熱器2由高導(dǎo)熱金屬鋁、銅、銀或半導(dǎo)體硅材料做成。
8.按權(quán)利要求1所述的以液體低熔點金屬或其合金作流動工質(zhì)的芯片散熱用散熱裝置，其特征在于，所述的連接管道3由高導(dǎo)熱金屬材料鋁、銅或銀或有機玻璃做成。
9.按權(quán)利要求1所述的以液體低熔點金屬或其合金為流動工質(zhì)的芯片散熱用散熱裝置，其特征在于，所述的連接管道3為由塑料做成的柔性管道。
10.按權(quán)利要求1所述的以液體低熔點金屬或其合金為流動工質(zhì)的芯片散熱用散熱裝置，其特征在于，所述的主、副散熱器1和2流通通道內(nèi)裝的液體低熔點金屬或其合金為在室溫附近即可熔化的低熔點金屬鎵或其合金。
11.按權(quán)利要求1所述的以液體低熔點金屬或其合金為流動工質(zhì)的芯片散熱用散熱裝置，其特征在于，所述的主散熱器1、副散熱器2內(nèi)的流通通道的橫截面形狀為正方形、長方形、三角形或圓形。
全文摘要
本發(fā)明的以液體低熔點金屬或其合金作流動工質(zhì)的芯片散熱用散熱裝置，包括一內(nèi)部開有流道，且流道內(nèi)裝有液體低熔點金屬或其合金流動工質(zhì)的主散熱器，該主散熱器與待冷卻芯片表面相接觸的另一表面上設(shè)有散熱片；至少一個內(nèi)部開有流道，且流道內(nèi)裝有液體低熔點金屬或其合金流動工質(zhì)的副散熱器，該副散熱器的表面上設(shè)有散熱片；連接管道連通于主、副散熱器之間，連接管道上設(shè)有用于驅(qū)動液體低熔點金屬或其合金流動工質(zhì)流動的微型泵；所述的流動工質(zhì)為在室溫附近即可熔化的低熔點金屬鎵或其合金；其優(yōu)點集散熱肋片散熱和對流冷卻散熱于一體，體積尺寸小，散熱表面大，傳熱效率高；整體結(jié)構(gòu)形式多樣，適用面寬；循環(huán)過程封閉，對環(huán)境無影響。
文檔編號G06F1/20GK1489020SQ02131419
公開日2004年4月14日 申請日期2002年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月10日
發(fā)明者劉靜, 周一欣, 劉 靜 申請人:中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所