CN118020241A - 微电系统的调温装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于微电系统的调温装置(1)和具有这种调温装置(1)的微电系统。调温装置(1)包括封闭的通道系统(3)和磁流体动力泵(7)，该通道系统包括用于引导导电和导热介质(5)的至少一个通道(4)并且与微电系统的至少一个待调温对象热耦联，该磁流体动力泵具有多个磁流体动力模块(10)，这些磁流体动力模块分别具有带有两个电极的电极装置和产生磁场的磁装置，其中，至少两个磁流体动力模块(10)实施为泵模块(10A、10B)并且电串联连接，其中，在泵模块(10A、10B)中，电极装置的第一电极分别将具有预设的电流密度的电流在至少一个通道区段上导入导电和导热介质(5)中，并且电极装置的第二电极将电流在至少一个通道区段上从导电和导热介质(5)导出，从而使得在封闭的通道系统(3)中引导的导电和导热介质(5)与导入的电流和产生的磁场的相互作用产生洛伦兹力，该洛伦兹力针对性地加速至少一个通道区段中的导电和导热介质(5)，并且由此产生的压力增大导致导电和导热介质(5)穿过封闭的通道系统(3)的至少一个通道(4)的期望的体积流量，其中，导电和导热介质(5)的体积流量导致对至少一个待调温对象的调温，其中，导电和导热介质(5)在加热过程期间将热量传递到至少一个待调温对象，或者在冷却过程期间从至少一个待调温对象(9)吸收热量。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于微电系统的调温装置。本发明的主题还涉及一种具有这种调温装置的微电系统。
背景技术
磁流体动力学(MHD)是物理学的一个分支。它描述了被磁场和电场穿过的导电流体的特性。狭义的磁流体动力学涉及液体、尤其是等离子体，其在MHD的范围内被描述为流体。磁流体动力学的典型的应用领域是冶金和半导体单晶培养中的流量影响和流量测量。因此，磁场例如可以用于冶金中，以便影响液体金属、例如钢或铝的流动。在应用中应区分静磁场和与时间相关的磁场。静磁场、即与时间无关的磁场导致湍流的减弱，并且因此例如以磁制动器的形式用于钢的连续铸造。例如，与时间相关的磁场用于在铝铸造方面的电磁支持。
发明内容
具有独立权利要求1的特征的用于微电系统的调温装置和具有独立权利要求16的特征的微电系统分别具有以下优点，即能够实现对微电系统的待调温对象的可扩展的调温(冷却或加热)，而不会由于不期望的电效应或电磁效应而干扰待调温对象。
本发明的核心是具有两个泵模块的磁流体动力泵，这些泵模块为了运输适当的用于调温、即冷却或加热待调温对象、例如电子构件、半导体结构元件、控制装置等的导电和导热介质而电串联连接。通过多个泵模块的电串联连接，所需的电流可以与仅一个泵模块相比，在相同的电压下，根据电串联连接的泵模块的数量明显减小。由此，待调温对象的电干扰和电磁干扰可以减小，并且泵模块更小地实施。与具有泵模块的已知的系统相比，至少两个泵模块的串联连接还减小了导电和导热介质中的和磁流体动力泵的供电线路中的电损耗，由此也提高了效率。此外，根据相关的封闭的通道系统的结构，通道系统的相对应的通道或待调温对象的区域也可以根据需要单独被调温，由此可以实现调温对象处的均匀的冷却或加热和均匀的温度分布。由此，产生更少的机械应力和热流。因为各个泵模块可以非常小地实施，所以任意的通道结构例如直到硅平面可以借助相关的泵模块，关于至少一个通道中的温度被单独调节，从而使得相对应的半导体结构可以最佳地被调温。利用根据本发明的调温装置的实施方式也可以最佳地冷却其他的电子结构元件、例如电解电容器的调温或冷却。因此，可以明显改进电解电容器的使用寿命，并且因此可以减小储备容量，并且因此减小相对应的微电系统中的结构空间和防抖问题。
本发明的实施方式提供一种用于微电系统的调温装置，该调温装置具有封闭的通道系统和带有多个磁流体动力模块的磁流体动力泵，该通道系统包括至少一个用于引导导电和导热介质的通道并且与微电系统的至少一个待调温对象热耦联，该磁流体动力模块分别具有带有两个电极的电极装置和产生磁场的磁装置。在此，至少两个磁流体动力模块实施为泵模块并且电串联连接。在泵模块中，电极装置的第一电极分别将具有预设的电流密度的电流在至少一个通道区段上导入导电和导热介质中，并且电极装置的第二电极将电流在至少一个通道区段上从导电和导热介质导出，从而使得在封闭的通道系统中引导的导电和导热介质与导入的电流和产生的磁场的相互作用产生洛伦兹力，该洛伦兹力针对性地加速至少一个通道区段中的导电和导热介质，并且由此产生的压力增大导致导电和导热介质穿过封闭的通道系统的至少一个通道的期望的体积流量。导电和导热介质的体积流量导致对至少一个待调温对象的调温，其中，导电和导热介质在加热过程期间将热量传递到至少一个待调温对象，或者在冷却过程期间从至少一个待调温对象吸收热量。
此外，提出了一种微电系统，其具有至少一个待调温对象和用于对至少一个待调温对象进行调温的至少一个这样的调温装置。
与现有技术相比，根据本发明的调温装置的实施方式能够例如通过对微电系统的各个待冷却的电子或电气结构元件的单独的和/或动态的和/或无级的和/或针对性的和/或均匀的冷却实现明显更高性能的和更高效的微电系统。如果需要的话，附加地还能够实现对微电系统的各个电子或电气结构元件的单独的和/或动态的和/或无级的和/或针对性的和/或均匀的加热。
此外，在磁流体动力泵中使用多个泵模块能够实现各个泵模块的较小的结构设计。由于各个泵模块的这种紧凑的结构形式和多个泵模块的使用，与在使用仅一个大的泵模块的情况下相比，可以变化地且更好地使用现有的结构空间。此外，由于没有机械运动的部件，因此产生磁流体动力泵的低的机械磨损和良好的噪声特性。
导电和导热介质随后理解为具有大于1S/m(西门子每米)的电导率的介质。优选地，导电和导热介质具有明显更大的电导率(100至1000S/m)。导电和导热液体、导电和导热气体、离子液体、至少一种电解质、至少一种等离子体、至少一种液体金属、例如镓、锂、钠或汞和/或至少一种液体金属合金、例如钠钾合金例如可以用作导电和导热介质。优选地，由镓、铟和锡构成的无毒的液体金属合金可以用作导电和导热介质。该液体金属合金在大气压力下，从-20℃的温度开始已经是液态的，并且可以简单地从较低的温度加热到-20℃或更高的温度。然而，导电和导热介质的在此描述的示例不能被评估为决定性的。
通过在从属权利要求中列出的措施和改进方案，在独立权利要求1中说明的用于微电系统的调温装置和在独立权利要求16中说明的微电系统的有利的改进是可能的。
特别有利的是，封闭的通道系统可以与至少一个热交换器热耦联，该热交换器可以针对加热过程实施为加热元件，或针对冷却过程实施为冷却元件。这意味着，与通道系统热耦联的热交换器在加热过程中向导电和导热介质输送热量，并且在冷却过程中从导电和导热介质吸收热量。
在调温装置的另外的有利的设计方案中，封闭的通道系统可以至少部分布置在导热的基体中，该基体与至少一个待调温对象热耦联。这意味着，基体可以在冷却运行中充当冷却元件并且在加热过程中充当加热元件，该冷却元件将热量从待调温对象传递到导电和导热介质中，该加热元件从导电和导热介质提取热量并将其传递到待调温对象。此外，基体可以完全容纳封闭的通道系统和磁流体动力泵。这能够实现调温装置的特别紧凑的实施方式。在此，基体例如可以直接或经由导热的界面材料与至少一个待调温对象的上侧或下侧热耦联。备选地，电路板或电路承载件可以布置在基体与待调温对象之间，从而使得基体可以经由至少一个导热通孔与至少一个待调温对象的上侧或下侧热耦联。
在调温装置的另外的有利的设计方案中，至少一个通道可以至少在基体内被电绝缘件包围。因此，可以防止导电和导热介质与基体之间的不期望的短路，因为在磁流体动力泵的泵模块的电串联连接中，部分电流可以流过导电和导热介质。
在调温装置的另外的有利的设计方案中，至少一个磁流体动力模块可以实施为传感器模块，其中，电极装置的电极可以在至少一个通道区段上截取通过导电和导热介质的体积流量结合磁装置的所产生的磁场得到的感应电压，从该感应电压可以获取导电和导热介质的流速。因为感应的电压与流量成正比，所以也可以调节流量，以便可以最佳地冷却或加热待调温对象。通过在使用导电和导热介质的电导率的温度相关性来测量导电和导热介质的温度，动态的和针对性的温度调节是可能的。为了温度测量，在此可以短暂地关闭磁流体动力泵，以便例如通过测量电桥获取导电和导热介质的电导率。在此，除了至少两个泵模块之外，磁流体动力模块也可以用作传感器模块。备选地，至少一个磁流体动力模块可以实施为可切换的，并且在第一运行方式中作为泵模块运行并且在第二运行方式中作为传感器模块运行。在此，第一运行方式可以对应于泵送运行，而第二运行方式对应于测量运行。由此可以节省磁流体动力模块。通过测量流速，在此可以确定磁流体动力泵是否关闭，并且导电和导热介质是否不再运动。代替测量电导率地，在通道的入口或出口处或分布在基体的表面上的明确的温度传感器也可以被使用，以便可以单独或根据需要操控泵模块。此外，温度传感器也可以用于待调温对象中。通过测量导电和导热介质的流速和/或温度，由于直接作用原理产生各个通道的良好的可调节性。此外，通过封闭的通道系统的通道结构可以有效地泵送导电和导热介质。
在调温装置的另外的有利的设计方案中，至少两个泵模块可以依次流体串联地布置在共同的通道中。这种电和流体串联连接增加了电效率并减小了电磁兼容问题。在此，至少两个泵模块的串联连接产生在相对应的通道的导电和导热介质中的利用每个泵模块变大的压力，该压力驱动体积流量穿过封闭的通道系统的至少一个通道。至少两个流体串联布置的泵模块例如可以依次布置在至少一个待调温对象之前或之后。通过至少两个泵模块的相邻的布置，部分电流可以流过导电和导热介质。该部分电流可以在低于最低指定温度的温度下用于加热通道系统中的导电和导热介质。备选地，至少两个流体串联布置的泵模块可以彼此分离地布置。在此，至少一个第一泵模块可以布置在至少一个待调温对象之前，并且至少一个第二泵模块可以布置在至少一个待调温对象之后。通过该布置，在待调温对象之前的至少一个第一泵模块仅可以实施为，使得压力足以驱动足够的体积流量穿过待调温对象的区域中的通道系统。在待调温对象之后的至少一个第二泵模块可以实施为，使得其可以驱动足够的体积流量穿过剩余的通道系统。至少一个第二泵模块也可以受限地抽吸。在该布置中有利的是，不存在待调温对象的区域中的封闭的通道系统的不必要的压力负载，并且因此也不存在待调温对象的机械压力。这能够实现封闭的通道系统的壁的更薄的实施方案。摆动冷却也是可想到的，这意味着，导电和导热介质可以通过电流方向反转而在磁流体动力泵中沿一个方向运动一次，并且沿另一方向运动一次。
在调温装置的另外的有利的设计方案中，至少两个泵模块可以流体平行地布置在至少两个平行延伸的通道中。这能够实现针对性地操控封闭的通道系统的各个通道。在此，至少两个流体依次串联布置的磁流体动力模块可以布置在至少两个平行延伸的通道中的至少一个通道中。通过至少两个泵模块的流体并联连接，可以增加封闭的通道系统中的总体积流量，而不会进一步提高压力。结合上述的温度测量可以在平行延伸的各个通道中实现单独的体积流，以便例如避免待调温对象上的热点或完全针对性地冷却待调温对象的损耗区域或确保均匀的温度或针对性的温度分布。通过局部的温度测量、例如通过相应的通道区段的一侧上的相应两个连续的电极实现的温度检测的在空间上更高的分辨率也是可想到的，这些电极要么可以集成在泵模块中，要么可以沿通道区段单独安置。此外，温度也可以通过电极对的两个对置的电极来检测。为了避免运动的导电和导热介质对测量的可想到的影响而可能有意义的是，在测量时间点停止泵模块。
在调温装置的另外的有利的设计方案中，至少一个磁装置可以包括至少两个永磁体或至少一个电线圈装置。通过使用至少两个永磁体可以简单地提供静磁场。通过至少一个线圈装置可以提供随时间变化的磁场。
在微电系统的有利的设计方案中，至少一个调温装置和至少一个待调温对象可以被共同的包封件包围。这能够实现特别紧凑的结构形式。
附图说明
本发明的实施例在附图中示出并且将在随后的描述中被详细解释。在附图中，相同的附图标记表示实施相同或类似的功能的部件或元件。
图1示出了用于微电系统的根据本发明的调温装置的第一实施例的示意图，
图2示出了图1的根据本发明的调温装置的磁流体动力泵7的实施例的示意图，
图3示出了沿图2中的切割线III-III的示意性的截面图，
图4示出了具有图1至图3的根据本发明的调温装置的微电系统的第一实施例的示意图，
图5示出了具有图1至图3的根据本发明的调温装置的微电系统的第二实施例的示意图，
图6示出了具有图1至图3的根据本发明的调温装置的微电系统的第三实施例的示意图，
图7示出了用于微电系统的根据本发明的调温装置的第二实施例的示意图，
图8示出了用于微电系统的根据本发明的调温装置的第三实施例的示意图，
图9示出了用于微电系统的根据本发明的调温装置的第四实施例的示意图。
具体实施方式
如从图1至图9可看到的那样，用于微电系统20、20A、20B、20C、20D的根据本发明的调温装置1、1A、1B、1C、1D的所示的实施例分别包括封闭的通道系统3、3A、3B、3C、3D和具有多个磁流体动力模块10的磁流体动力泵7、7A、7B、7C，该通道系统包括至少一个用于引导导电和导热介质5的通道4并且与微电系统20、20A、20B、20C、20D的至少一个待调温对象9热耦联，磁流体动力模块分别具有带有两个电极12A、12B的电极装置12和产生磁场B的磁装置14。在此，至少两个磁流体动力模块10实施为泵模块10A、10B并且电串联连接。在泵模块10A、10B中，电极装置12的第一电极12A分别在至少一个通道区段4A、4B处将具有预设的电流密度j的电流I导入导电和导热介质5中，并且电极装置12的第二电极12B在至少一个通道区段4A、4B处将电流I从导电和导热介质5导出，从而使得在封闭的通道系统3、3A、3B、3C、3D中引导的导电和导热介质5与导入的电流I和产生的磁场B的相互作用产生洛伦兹力FL，该洛伦兹力针对性地加速至少一个通道区段4A、4B中的导电和导热介质5，并且由此产生的压力增大导致导电和导热介质5穿过封闭的通道系统3、3A、3B、3C、3D的至少一个通道4的期望的体积流量。导电和导热介质5的体积流量导致对至少一个待调温对象9的调温，其中，导电和导热介质5在加热过程期间将热量传递到至少一个待调温对象9，或者在冷却过程期间从至少一个待调温对象9吸收热量
如从图1和图2可进一步看到的那样，磁流体动力泵7A的所示的第一实施例包括两个电和流体串联连接的泵模块10A、10B。在此，磁流体动力泵7A的第一电触点K1经由第一连接线路17与第一泵模块10A的第一电极装置12的第一电极12A电连接。第一泵模块10A的第一电极装置12的第二电极12B经由连接线路16与第二泵模块10B的第二电极装置12的第一电极12A连接。第二泵模块10B的第二电极装置12的第二电极12B经由第二连接线路18与磁流体动力泵7A的第二电触点K2连接。两个泵模块10A、10B的两个磁装置14分别包括两个永磁体14A、14B。在备选的未示出的实施例中，至少一个磁装置14包括至少一个电线圈装置。当然，两个以上的泵模块10A、10B也可以串联连接。在此，泵模块10A、10B的串联连接在导电和导热介质5中产生利用每个泵模块10A、10B变大的压力，该压力驱动导电和导热介质5的体积流量穿过封闭的通道系统3、3A、3B、3C、3D。
如从图4至图9可进一步看到的那样，微电系统20、20A、20B、20C、20D的所示的实施例分别包括至少一个待调温对象9和至少一个用于给至少一个待调温对象9进行调温的调温装置1、1A、1B、1C、1D。在所示的实施例中，分别仅示出一个实施为半导体芯片9A的待调温对象9。当然，微电系统20、20A、20B、20C、20D也可以包括多个和/或其他的待调温对象9、例如电子和/或电气构件、半导体结构元件、控制装置等。
在所示的实施例中，封闭的通道系统3、3A、3B、3C、3D与至少一个热交换器8热耦联，该热交换器针对加热过程实施为加热元件，或针对冷却过程实施为冷却元件8A。这意味着，至少一个实施为加热元件的热交换器8在加热过程期间将热量传递到封闭的通道系统3、3A、3B、3C、3D中的导电和导热介质5中，热量从导电和导热介质5传递到至少一个待调温对象9。在冷却过程期间，实施为冷却元件8A的至少一个热交换器8从导电和导热介质5吸收热量，该热量从至少一个待调温对象9传递到导电和导热介质5。在所示的实例中，由镓、铟和锡构成的无毒的液体金属合金分别用作导电和导热介质5。当然，其他的合适的流体也可以用作导电和导热介质5。
如从图1至图9可看到的那样，封闭的通道系统3、3A、3B、3C、3D至少部分布置在导热的基体2、2A、2B、2C、2D中，该基体与至少一个待调温对象9热耦联。在此，封闭的通道系统3、3A、3B、3C、3D的至少一个通道4至少在基体2、2A、2B、2C、2D内被电绝缘件6包围，从而使得至少一个通道4相对于基体2、2A、2B、2C、2D电绝缘。备选地，基体2、2A、2B、2C、2D可以由导热但电绝缘的材料、例如陶瓷构成并且形成电绝缘件6。具有由电绝缘材料和金属构成的混合复合物的解决方案也是可能的。如果针对用于至少一个待调温对象9的“热点”的热界面需要高的热扩散，那么这尤其可能是需要的。这意味着，电绝缘也可以通过电路承载件24或其他的绝缘机构进行。
在调温装置1A的图1至图6所示的第一实施例中，基体2A完全容纳封闭的通道系统3A和磁流体动力泵7。在此，磁流体动力泵7A的两个电触点K1、K2从基体2A导出，以便给磁流体动力泵7A提供电流I。两个电触点K1、K2适配于相对应的微电系统20A、20B、20C的现有的接触装置，其中，可以使用不同的合适的接触技术来进行接触。此外，在调温装置1A的所示的第一实施例中，封闭的通道系统3A仅包括单个通道4，该通道回纹形地嵌入基体2A中。当然，磁流体动力泵7还可以具有与所示的两个电触点K1、K2相比更多的电触点。
如从图4可进一步看到的那样，在微电系统20A的所示的第一实施例中，基体2A与至少一个待调温对象9的上侧直接热耦联。为了补偿不均匀性，在未示出的实施例中，可以在基体2A和至少一个待调温对象9的上侧之间引入导热的界面材料。在所示的实施例中，所示的实施为半导体芯片9A的待调温对象9在其下侧与电路板26接触，该电路板又与多层的电路承载件24接触。此外，调温装置1A和至少一个待调温对象9被共同的包封件22包围。在此，如所示的那样，基体2A可以完全布置在包封件22内，或者至少在一个侧面侧向凸出，以便与环境具有更多的交换表面。当然，基体2A也可以在多个侧面凸出超过包封件22。
从图5中可进一步看到的那样，在微电系统20B的所示的第二实施例中，基体2A与至少一个待调温对象9的下侧直接热耦联。为了补偿不均匀性，在未示出的实施例中，可以在基体2A和至少一个待调温对象9的下侧之间引入导热的界面材料。在所示的实施例中，调温装置1A的所示的基体2A布置在多层的电路承载件24上，并且通过导热通孔与实施为冷却元件8A的热交换器8的上侧热耦联。此外，调温装置1A和至少一个待调温对象9被共同的包封件22包围。在此，基体2A可以如所示的那样完全布置在包封件22内或者至少在一个侧面侧向凸出，以便与环境具有更多的交换表面。当然，基体2A也可以在多个侧面凸出超过包封件22。
如从图6中可进一步看到的那样，在微电系统20C的所示的第三实施例中，基体2A布置在多层的电路承载件24的下侧。待调温对象9布置在多层的电路承载件24的上侧并且被包封件22包围。基体2A通过导热通孔与至少一个待调温对象9的下侧热耦联。
在未示出的实施例中，基体2可以作为内层集成到多层的电路承载件24中。在此，热量可以快速地被引导到边缘层中，并且在那里例如被导出到壳体的夹紧边缘中，由此，待调温对象9不必布置在夹紧边缘附近。
在另外的未示出的实施例中，基体2如“热管”那样成形，其中，与传统的“热管”相比可以实现热源与热沉之间的更长的距离。在此，基体可以根据材料选择区段式地获得，从而使得基体是柔性的或可变形的。例如，外部形状可以是矩形的，从而“激活的”热管的平坦的表面可以在至少一个待调温对象9的平坦的排热表面上热接触。
如从图7中可进一步看到的那样，调温装置1B的所示的第二实施例类似于第一实施例地包括具有两个泵模块10A、10B的磁流体动力泵7A，这些泵模块流体依次串联布置在封闭的通道系统3B的共同的通道4中。如从图7中可进一步看到的那样，所示的调温装置1B包括基体2B，在其中仅布置有至少一个冷却通道4的一个区段。冷却通道4的布置在基体2B中的区段实施为明显更宽的空腔。导电和导热介质5被引导通过基体2B中的该空腔，以便能够实现对布置在基体2B上的、实施为半导体芯片9A的待调温对象9的平面的冷却。两个流体串联布置的泵模块10A、10B依次布置在待调温对象9或基体2B之前。布置为冷却元件8A的热交换器8布置在待调温对象9或基体2B与磁流体动力泵7A之间，该热交换器由导电和导热介质5流过。
如从图8中可进一步看到的那样，调温装置1C的所示的第三实施例包括磁流体动力泵7B，其具有至少两个流体串联布置的泵模块10A、10B，这些泵模块彼此分离地布置。在此，至少一个第一泵模块10A布置在至少一个待调温对象9之前，并且至少一个第二泵模块10B布置在至少一个待调温对象之后。如从图8中可进一步看到的那样，所示的调温装置1C包括基体2C，在其中仅布置有至少一个冷却通道4的一个区段。冷却通道4的布置在基体2C中的区段实施为明显更宽的空腔，附加的引脚垂直于导电和导热介质5的流动方向地引入该空腔中。导电和导热介质5被引导通过基体2C中的该空腔，以便能够实现对布置在基体2C上的、实施为半导体芯片9A的待调温对象9的平面的冷却。空腔中的附加的引脚改进了导电和导热介质5在空腔中的平面的分布。布置为冷却元件8A的热交换器8布置在至少一个第二泵模块10B与至少一个第一泵模块10A之间，该热交换器由导电和导热介质5流过。
如从图9中可进一步看到的那样，调温装置1D的所示的第四实施例包括通道系统3D和磁流体动力泵7C，该通道系统具有多个流体平行布置的带有共同的入口和共同的出口的通道4，该磁流体动力泵具有至少两个流体平行布置在至少两个平行延伸的通道4中的泵模块10A、10B。在所示的实施例中，四个平行延伸的通道4布置在共同的基体2D中。如从图9中可进一步看到的那样，至少两个流体串联布置的泵模块10A、10B彼此分离地布置在流体平行布置的通道4中的每个通道中。在此，在各个通道4中，至少一个第一泵模块10A布置在至少一个待调温对象9之前，并且至少一个第二泵模块10B布置在至少一个待调温对象之前之后。如从图9中可进一步看到的那样，所示的调温装置1D在四个平行延伸的通道中的每个通道中包括实施为传感器模块10C的附加的磁流体动力模块10。在这样的传感器模块10C中，电极装置12的电极12A、12B在至少一个通道区段4A、4B上截取通过导电和导热介质5的体积流量结合磁装置14的所产生的磁场B得到的感应电压，从该感应电压可以获取导电和导热介质5的流速。此外，传感器模块包括未详细示出的温度传感器，以便获取相对应的通道4中的导电和导热介质5的温度。所示的调温装置1D能够通过至少两个泵模块10A、10B的流体并联连接、结合上述的温度测量、在各个平行延伸的通道4中实现单独的体积流，以便例如避免待调温对象9上的热点或完全针对性地冷却待调温对象9的损耗区域或确保均匀的温度或针对性的温度分布。布置为冷却元件8A的热交换器8布置在流体平行延伸的通道4的共同的出口与共同的入口之间，该热交换器由导电和导热介质5流过。在调温装置1D的所示的第四实施例中，多个第一泵模块10A可以布置在待调温对象9之前，并且多个第二泵模块10B可以布置在待调温对象9之后。
在调温装置1的另外的未示出的实施例中，布置在待调温对象9之后的磁流体动力模块10实施为可切换的。可切换的磁流体动力模块10在第一运行方式中作为第二泵模块10B运行，并且在第二运行方式中作为传感器模块10C运行。
根据本发明的调温装置的实施方式可以任意扩展。这意味着，结构尺寸可能小于1mm。这尤其涉及基体的厚度并且也涉及通道直径，其可能也仅是几微米。调温装置的尺寸也没有技术限制。这尤其涉及待调温表面，该待调温表面可以与根据本发明的调温装置的实施方式连接。由于非常好的可扩展性，通过根据本发明的调温装置的实施方式可以导出在几毫瓦至兆瓦的范围内的热能。利用根据本发明的调温装置的实施方式，可以将待调温对象冷却至略低于所使用的导电和导热介质的沸腾温度。在使用由镓、铟和锡构成的液体金属合金时，沸腾温度为1300℃。这明显高于已知的空调压缩机中的纯的水、水乙二醇混合物或典型的冷却介质的允许的温度。
Claims (17)
1.一种用于微电系统(20)的调温装置(1)，所述调温装置具有封闭的通道系统(3)和磁流体动力泵(7)，所述通道系统包括用于引导导电和导热介质(5)的至少一个通道(4)并且与所述微电系统(20)的至少一个待调温对象(9)热耦联，所述磁流体动力泵具有多个磁流体动力模块(10)，所述磁流体动力模块分别具有带有两个电极(12A、12B)的电极装置(12)和产生磁场(B)的磁装置(14)，其中，至少两个磁流体动力模块(10)实施为泵模块(10A、10B)并且电串联连接，其中，在所述泵模块(10A、10B)中，所述电极装置(12)的第一电极(12A)分别将具有预设的电流密度(j)的电流(I)在至少一个通道区段(4A、4B)上导入所述导电和导热介质(5)中，并且所述电极装置(12)的第二电极(12B)将所述电流(I)在所述至少一个通道区段(4A、4B)上从所述导电和导热介质(5)导出，使得在所述封闭的通道系统(3)中引导的所述导电和导热介质(5)与所导入的电流(I)和所产生的磁场(B)的相互作用产生洛伦兹力(FL)，所述洛伦兹力针对性地加速所述至少一个通道区段(4A、4B)中的所述导电和导热介质(5)，并且由此产生的压力增大导致所述导电和导热介质(5)穿过所述封闭的通道系统(3)的所述至少一个通道(4)的期望的体积流量，其中，所述导电和导热介质(5)的所述体积流量导致对所述至少一个待调温对象(9)的调温，其中，所述导电和导热介质(5)在加热过程期间将热量传递到所述至少一个待调温对象(9)，或者在冷却过程期间从所述至少一个待调温对象(9)吸收热量。
2.根据权利要求1所述的调温装置(1)，其特征在于，所述封闭的通道系统(3)与至少一个热交换器(8)热耦联，所述热交换器针对所述加热过程实施为加热元件，或针对所述冷却过程实施为冷却元件(8A)。
3.根据权利要求1或2所述的调温装置(1)，其特征在于，所述封闭的通道系统(3)至少部分布置在导热的基体(2)中，所述基体与所述至少一个待调温对象(9)热耦联。
4.根据权利要求3所述的调温装置(1)，其特征在于，所述基体(2)完全容纳所述封闭的通道系统(3)和所述磁流体动力泵(7)。
5.根据权利要求3或4所述的调温装置(1)，其特征在于，所述基体(2)直接或经由导热的界面材料与所述至少一个待调温对象(9)的上侧或下侧热耦联。
6.根据权利要求3或4所述的调温装置(1)，其特征在于，所述基体(2)通过至少一个导热通孔与所述至少一个待调温对象(9)的上侧或下侧热耦联。
7.根据权利要求3至6中任一项所述的调温装置(1)，其特征在于，所述至少一个通道(4)至少在所述基体(2)内被电绝缘件(6)包围。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的调温装置(1)，其特征在于，至少一个磁流体动力模块(10)实施为传感器模块(10C)，其中，所述电极装置(12)的电极(12A、12B)在所述至少一个通道区段(4A、4B)上截取通过所述导电和导热介质(5)的所述体积流量结合所述磁装置(14)的所产生的磁场(B)得到的感应电压，从所述感应电压能够获取所述导电和导热介质(5)的流速。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的调温装置(1)，其特征在于，至少一个磁流体动力模块(10)实施为可切换的，并且能够在第一运行方式中作为泵模块(10A、10B)运行并且在第二运行方式中作为传感器模块(10C)运行。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的调温装置(1)，其特征在于，所述至少两个泵模块(10A、10B)依次流体串联布置在共同的通道(4)中。
11.根据权利要求10所述的调温装置(1)，其特征在于，流体串联布置的所述至少两个泵模块(10A、10B)依次布置在所述至少一个待调温对象(9)之前或之后。
12.根据权利要求10所述的调温装置(1)，其特征在于，流体串联布置的所述至少两个泵模块(10A、10B)彼此分离地布置，其中，至少一个第一泵模块(10A)布置在所述至少一个待调温对象(9)之前，并且至少一个第二泵模块(10B)布置在所述至少一个待调温对象(9)之后。
13.根据权利要求1至7中任一项所述的调温装置(1)，其特征在于，所述至少两个泵模块(10A、10B)流体平行地布置在至少两个平行延伸的通道(4)中。
14.根据权利要求13所述的调温装置(1)，其特征在于，至少两个流体串联依次布置的磁流体动力模块(10)布置在所述至少两个平行延伸的通道(4)中的至少一个通道中。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的调温装置(1)，其特征在于，所述至少一个磁装置(14)包括至少两个永磁体(14A、14B)或至少一个电线圈装置。
16.一种微电系统(20)，所述微电系统具有至少一个待调温对象(9)和至少一个调温装置(1)，所述调温装置实施为根据权利要求1至15中任一项所述的调温装置，以用于对所述至少一个待调温对象(9)进行调温。
17.根据权利要求16所述的微电系统(20)，其特征在于，所述至少一个调温装置(1)和所述至少一个待调温对象(9)被共同的包封件(22)包围。
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