[發明專利]一種由氣泡微泵驅動的微流道散熱系統

有效

• 申請號: 201611111963.4
• 申請日: 2016-12-06
• 公開（公告）號: CN107039370B
• 公開（公告）日: 2019-07-26
• 發明（設計）人: 周俊杰;屈揚;苑士華;胡紀濱;吳維
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: H01L23/367
• 分類號: H01L23/367;H01L23/427
• 代理公司: 東營雙橋專利代理有限責任公司 37107
• 代理人: 侯玉山

本發明公開了一種由氣泡微泵驅動的微流道散熱系統，涉及芯片散熱裝置技術領域。它包括芯片基體，芯片基體加工有微流道循環散熱管路系統；所述微流道循環散熱管路系統，包括位于芯片基體上層的散熱總成、均位于芯片基體內層的吸熱總成和微氣泡泵總成、以及將散熱總成、吸熱總成、微氣泡泵總成三者串聯構成循環的干路管。本發明利用微氣泡泵作為動力，可以將液冷散熱系統集成在電路板上，通過冷卻液在微流道中的定向流動，實現散熱功能。不占用額外的空間。利用芯片產熱造成的溫差作為微泵工作的能量來源，不耗費額外的能量。

技術領域

本發明涉及芯片散熱裝置技術領域，尤其是由氣泡微泵在微流道內驅動流體進行散熱的散熱系統。

背景技術

目前，電子設備的小型化為芯片的散熱系統帶來了新的挑戰：傳統的風扇冷卻系統由于占用空間過大，無法在手機等小型電子設備上應用。傳統的水冷設備雖然冷卻效果好，但是占用空間大，水泵噪聲大，耗能多。手機上常用的散熱銅管，也需要占據額外的空間。

芯片散熱是目前電子設備面臨的一項重要的調整，是提高電腦、手機登電子設備性能的一個瓶頸。微流體驅動與控制技術是微機電系統（MEMS）的關鍵技術之一，在各種涉及微流體輸運的場合均有廣泛的應用。微泵是實現微量流體的自動、精確驅動和控制功能的重要裝置，直徑可小至1mm以下，在溫度變化或者外界能量輸入時，可提供流體在微流道中流動的動力，對微流體器件的性能改進具有重要影響。

發明內容

本發明所要解決的技術問題，是針對上述存在的技術不足，提供一種由氣泡微泵驅動的微流道散熱系統，利用微氣泡泵作為動力，可以將液冷散熱系統集成在電路板上，通過冷卻液在微流道中的定向流動，實現散熱功能。不占用額外的空間。利用芯片產熱造成的溫差作為微泵工作的能量來源，不耗費額外的能量。

本發明采用的技術方案是：提供一種由氣泡微泵驅動的微流道散熱系統，包括芯片基體，芯片基體加工有微流道循環散熱管路系統；所述微流道循環散熱管路系統，包括位于芯片基體上層的散熱總成、均位于芯片基體內層的吸熱總成和微氣泡泵總成、以及將散熱總成、吸熱總成、微氣泡泵總成三者串聯構成循環的干路管；

所述微氣泡泵總成包括相變腔、單向分流腔、位于單向分流腔上游的A緩沖腔、位于單向分流腔下游的B緩沖腔；吸熱總成以及相變腔均位于芯片基體產熱區域；相變腔內填充有相變液；相變腔通過驅動管路與單向分流腔的中部導通；所述驅動管路的容量大于相變液受熱汽化后的體積膨脹量；所述A緩沖腔和B緩沖腔的緩沖量大于相變液受熱汽化后的體積膨脹量；吸熱總成、散熱總成、單向分流腔內均填充有冷卻液；在驅動管路內，冷卻液與相變液兩者不互溶或者通過與兩者不互溶的隔離液泡隔離。

進一步優化本技術方案，一種由氣泡微泵驅動的微流道散熱系統的A緩沖腔和B緩沖腔均為密封腔體，內部均填充有不溶于冷卻液的緩沖氣體。

進一步優化本技術方案，一種由氣泡微泵驅動的微流道散熱系統的A緩沖腔和B緩沖腔均由多個毛細管流道并聯或者串聯組成；毛細管流道的末端與外界連通。

進一步優化本技術方案，一種由氣泡微泵驅動的微流道散熱系統的單向分流腔由兩個方向相同的錐管在分流腔管的兩端串接構成；驅動管路的末端在兩個錐管之間與干路管連通。

進一步優化本技術方案，一種由氣泡微泵驅動的微流道散熱系統的單向分流腔由兩個方向相同的單向閥在分流腔管的兩端串接構成；驅動管路的末端在兩個單向閥之間與干路管連通。

進一步優化本技術方案，一種由氣泡微泵驅動的微流道散熱系統的相變腔外部安裝有周期性主動加熱裝置。

本發明的有益效果是：