CN2884529Y - 由外置动磁体驱动的液冷式芯片散热器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种由外置动磁体驱动的液冷式芯片散热器，包括：内部开有封闭的流通通道的导热平片，其流通通道内装有流体介质；安装在导热平片表面上的散热肋片；安装在散热肋片之间的由外接电源驱动的微电机；还包括，安装在导热平片流通通道内的横杆连接机构，横杆连接机构由横杆和安装在横杆两端的磁性搅动叶片组成；流体介质为水、液体金属镓或液体金属镓合金。所述的液体金属镓合金为金属镓与锡、铋或铟组成的合金。其特点是：利用电机带动风扇转动及通过磁性力诱导导热平片封闭腔内的搅拌叶片的动作来搅动流体介质流动，而将热量传输至远离热端而排放出去，此后液体工质再经过流体通道的单向阀回流到散热器热端，继续完成新的热量输运。
Description
技术领域
本实用新型涉及芯片散热装置，特别涉及一种通过外置式动磁体诱导封闭腔内的永磁体搅动机构动作，从而带动封闭腔内液体流动，以强化热量输运的由外置动磁体驱动的液冷式芯片散热器。
背景技术
当前，围绕高集成度芯片的散热问题，学术界及产业界均投入巨大力量展开技术攻关。迄今已发展出形式多样的基于空气冷却、液体冷却及相变冷却的散热技术。目前，液冷方式已引起高度重视，预计会在高性能计算机上发挥重要作用。在液冷式芯片散热器中，一个关键问题是液体驱动机构的设计和应用。围绕这一需求，本实用新型专利提供一种新型驱动方式下的液冷式芯片散热器，采用完全外置的磁性电机转子，诱导置于液体内部的永磁体搅拌机构，从而以一种非接触方式带动液体流动，并进而起到强化热量输运的作用。由此设计出的液冷式芯片散热器完全避免了泄露问题。
发明内容
本实用新型的目的在于：提供一种通过外置式动磁体诱导封闭腔内的永磁体搅动机构运动，从而带动周围液体流动，以强化热量输运的芯片散热装置。这是一种纯电控的液冷式芯片散热器。
本实用新型的技术方案如下：
本实用新型提供的由外置动磁体驱动的液冷式芯片散热器，包括：
导热平片1，所述导热平片1内部开有封闭的流通通道，其流通通道内装有流体介质8；
安装在所述导热平片1表面上的散热肋片5；
安装在散热肋片5之间的由外接电源驱动的微电机6；其特征在于，
还包括，安装在导热平片1流通通道内的横杆连接机构，所述横杆连接机构由横杆9和安装在横杆9两端的磁性搅动叶片7组成。
所述的流体介质8为水、液体金属镓或液体金属镓合金。所述的液体金属镓合金为金属镓与锡、铋或铟组成的合金。
所述的磁性搅动叶片7为永磁体搅动叶片，其磁场强度为0.01到2特斯拉，搅拌叶片7形状为方形、椭圆形、螺旋形，其尺寸在0.2mm×0.2mm×0.2mm到5cm×5cm×1cm之间。
在所述散热肋片5之上安装有一由微电机驱动的散热风扇14。
所述导热平片1的腔体分为多个独立或者通过单向阀相连通的分腔体；所述外接电源驱动的微电机6与所述分腔体的数量一致，为1-10个；每一枚微电机6体积在1mm×1mm×1mm到10cm×10cm×10cm之间。
本实用新型的由外置动磁体驱动的液冷式芯片散热器，通过外置的动磁体诱导导热平片1封闭流通通道内的磁性搅动叶片7动作，从而带动周围流体介质8流动，以强化热量输运的芯片散热装置，所述流通通道的内外径可在数十纳米到数厘米，长度可在数毫米到数十厘米；流体介质可采用水或低熔点金属镓及金属镓合金等；肋片5上端设置风扇14以强化空气对流；但当将微电机置于冷却模块内部时，其肋片5上端可不设置风扇14；流体介质在导热平片1内的流通通道内循环，由于搅拌叶片7的搅动而不断循环流动，从而将热量传输走，由此可实现稳定而可靠的散热。本散热器所采用的流体介质除液体金属镓外，也可采用其它低熔点金属或低熔点合金(如比例在0～100％范围的铟化镓)等，当然也可不限于液体金属，如水等常规液体也可用作介质。本实用新型中，导热平片1内部的流通通道的空间可以划分为多个相互独立的由单向阀控制的互相连通的小空间(分腔体)。
本实用新型的关键之处在于在液冷式芯片冷却器领域内引入了非接触式搅拌叶片，搅拌叶片由外置电机带动，结构简单，搅拌叶片在流体介质中旋转，从而驱动流体介质中流动以达到高效输运热量的目的；由于内部转动叶片与外部驱动机构完全独立，因而由此制成的散热器没有泄露问题。本实用新型在散热器的顶部安装有风扇，从而使肋片间的空气实现了强制对流换热，加强了散热器散热的效果。
附图说明
附图1为散热器1的结构示意图；
附图2为散热器1的A-A截面示意图；
其中： 导热平片1 肋片5 微电机6
搅拌叶片7 流体介质8 连杆9；
电机固定装置11 风扇14
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例进一步描述本实用新型专利：
附图1为本实用新型提供的液冷式芯片散热器结构示意图；附图2为该散热装置中的散热器A-A截面示意图。由图可知，本实用新型提供的由外置动磁体驱动的液冷式芯片散热器，包括：
导热平片1，所述导热平片1内部开有封闭的流通通道，其流通通道内装有流体介质8；
安装在所述导热平片1表面上的散热肋片5；
安装在散热肋片5之间的由外接电源驱动的微电机6；其特征在于，
还包括，安装在导热平片1流通通道内的横杆连接机构，所述横杆连接机构由横杆9和安装在横杆9两端的磁性搅动叶片7组成。
所述的流体介质8为水、液体金属镓或液体金属镓合金。所述的液体金属镓合金为金属镓与锡、铋或铟组成的合金。
所述的磁性搅动叶片7为永磁体搅动叶片，其磁场强度为0.01到2特斯拉，搅拌叶片7形状为方形、椭圆形、螺旋形，其尺寸在0.2mm×0.2mm×0.2mm到5cm×5cm×1cm之间。
在所述散热肋片5之上安装有一由微电机驱动的散热风扇14。
所述导热平片1的腔体分为多个独立或者通过单向阀相连通的分腔体；所述外接电源驱动的微电机6与所述导热平片1内分腔体的数量一致，为1-10个；每一枚微电机6体积在1mm×1mm×1mm到10cm×10cm×10cm之间。
本散热器特点在于，电机6由外部电源带动，电机安装在散热器1外部，当其工作时，依靠其末端平板的磁场对封闭腔内搅拌叶片之间的磁力吸引，带动搅拌叶片7动作并进而驱动流体工质8流动，从而将高温端的热量散到远端。电机数目可为1-10个，体积大小可在1mm3到8cm3之间，这类微电机可直接从市场购买到。导热平片1内的空间可以划分为1-10个小的独立的或者通过阀门连通的空间。散热片表面的肋片5形式可多样化，还可设计成中空，供液体工质在其内流动换热，肋片上端设置风扇14以强化空气对流，风扇14数目可为1-10个；导热平片1及其肋片由高导热金属如铝、铜、金或银等材料做成，其内部设置的流道中带有单向阀门，内部流道可连通为一体，也可相互隔开；流体工质8通过搅拌叶片7的驱动在循环通路内流动，由此可实现稳定而可靠的运行。本散热器中采用的流体工质8除采用常见的液态金属镓外，也可采用其它低熔点金属或低熔点合金(如比例在0～100％范围的铟化镓)，也可采用水等。
本装置中，产生搅拌的磁场动力来源于电机6及永磁体式搅动叶片7，导热平片1吸收芯片工作的热量并将一部分热量传给主散热器空腔内的液体，液体在主散热器内通过导热、对流等方式散去一部分热量。与此同时，电机转动诱导搅拌叶片搅动液体造成一定驱动力，于是，在其作用下，循环通道内的液体8即可通过管道中的单向阀门调控，流到散热器远端并将热量在该处排放出去，放出热量后的液体8经过连接管道的单向阀门回流到高温端，继续完成新的热量输运。搅拌叶片7的形状可呈方形、椭圆形、旋转叶片等多种形状，搅拌叶片7须采用耐高温、刚性和韧性好的材料如不锈钢、铝等制作。搅拌叶片7的运动可在与导热平片1底部平行的平面内旋转，也可与连接机构9联合设计成活塞形式，从而沿垂直于导热平片1底部平面的方向上下运动，推动高温液体进入肋片内，活塞下降时，液体回流到导热平片1内部。所有流道的内外径可在数十纳米到数毫米，长度可在数毫米到数十厘米；且流道横截面形状可为正方形、三角形或圆形等。
上述集成化的散热器可带动多个辅助性的散热器，他们之间的流道相互连通，于是热量可由此大大扩展后的表面释放出去。比如，该装置可包括有通过连接管道与导热平片1流道相通的1-10个辅散热器。流道内设有单向阀门以保证液体流动的单向性并保持循环。
本实用新型具有很多优点，芯片散热器尺寸可以很小，且由于采用了液体散热，主动传热能力较高；而且，采用了能耗较低的微电机以非接触方式控制搅拌及流体的流动；整个散热器内液体的循环过程是封闭的，无泄露现象。
本实用新型的散热器可方便地用于将器件产生的热量从其表面导走。使用本实用新型专利的方式如下：根据待散热表面面积大小，选择不同大小的散热器，将其紧贴于芯片发热表面，二者之间的接触面采用高导热率油脂以增加传热效果，导热平片将热量传递给液体，而液体工质通过散热片将器件内产生的热量排走，从而使芯片温度维持在正常的工作温度范围。
Claims (6)
1、一种由外置动磁体驱动的液冷式芯片散热器，包括：
导热平片(1)，所述导热平片(1)内部开有封闭的流通通道，其流通通道内装有流体介质(8)；
安装在所述导热平片(1)表面上的散热肋片(5)；
安装在散热肋片(5)之间的由外接电源驱动的微电机(6)；其特征在于，
还包括，安装在导热平片(1)流通通道内的横杆连接机构，所述横杆连接机构由横杆(9)和安装在横杆(9)两端的磁性搅动叶片(7)组成。
2、按权利要求1所述的由外置动磁体驱动的液冷式芯片散热器，其特征在于，所述的流体介质(8)为水、液体金属镓或液体金属镓合金。
3、按权利要求2所述的由外置动磁体驱动的液冷式芯片散热器，其特征在于，所述的液体金属镓合金为金属镓与锡、铋或铟组成的合金。
4、按权利要求1所述的由外置动磁体驱动的液冷式芯片散热器，其特征在于，所述的磁性搅动叶片(7)为永磁体搅动叶片，其磁场强度为0.01到2特斯拉，搅拌叶片(7)形状为方形、椭圆形、螺旋形，其尺寸在0.2mm×0.2mm×0.2mm到5cm×5cm×1cm之间。
5、按权利要求1所述的由外置动磁体驱动的液冷式芯片散热器，其特征在于，在所述散热肋片(5)之上安装有一由微电机驱动的散热风扇(14)。
6、按权利要求1所述的由外置动磁体驱动的液冷式芯片散热器，其特征在于，所述导热平片(1)内的腔体分为多个独立或者通过单向阀相连通的分腔体；所述外接电源驱动的微电机(6)与所述分腔体的数量一致，为1-10个；每一枚微电机(6)体积在1mm×1mm×1mm到10cm×10cm×10cm之间。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20070328 |
|
| EXPY | Termination of patent right or utility model |