[發明專利]一種耐液態金屬高溫腐蝕的散熱器

在審

• 申請號: 201710428730.5
• 申請日: 2017-06-08
• 公開（公告）號: CN107546201A
• 公開（公告）日: 2018-01-05
• 發明（設計）人: 崔云濤;丁玉杰;劉靜
• 申請（專利權）人: 中國科學院理化技術研究所
• 主分類號: H01L23/373
• 分類號: H01L23/373;H01L23/473;H01L21/48
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司11002
• 代理人: 王瑩

技術領域

本發明涉及液態金屬散熱器技術領域，更具體地，涉及一種耐液態金屬腐蝕的散熱器。

背景技術

在高能半導體雷達、激光二極管、功率電子器件、GHz級LSI/V LSI電子芯片、高功率傳感芯片等大功率光電設備運行過程中，其熱流密度可達數百甚至數千瓦每平方厘米。在這種極高熱流密度條件下，由于熱量積聚導致的溫升過高，是引起系統工作穩定性降低,出錯率增加的主要原因。因此，高效的散熱技術已成為制約其持續發展的技術瓶頸之一。

液態金屬散熱技術的具有如下優點：液態金屬的熱導率遠高于水、空氣及許多非金屬介質，因而可以實現比水溶液更加高效的熱量運輸及極限散熱能力；液態金屬的高導電性使其可以采用無運動部件的電磁泵驅動，驅動效率高，能耗低，系統運行穩定可靠；液態金屬不易蒸發，不易泄漏，物理化學性質穩定，易于回收，可保證系統安全高效運行。

然而，液態金屬對大多數金屬材料有腐蝕作用，尤其是對鋁合金這一普遍采用的散熱器結構材料。更為嚴重的是，在散熱器運行過程中的高溫與高流速條件下，液態金屬的腐蝕問題將得到進一步加劇。由此造成的結構損壞與流體工質變質等問題將對散熱器的穩定性與安全性構成嚴重威脅。隨著大功率光電設備向更高功率的發展，迫切需要解決高溫條件下液態金屬散熱工質對散熱器結構材料的腐蝕問題。

發明內容

本發明提供一種克服上述問題或者至少部分地解決上述問題的耐液態金屬高溫腐蝕的散熱器。

根據本發明的一個方面，提供一種耐液態金屬高溫腐蝕的散熱器，包括內部裝有鎵基液態金屬工質的第一鋁合金冷板，所述第一鋁合金冷板的外表面與熱源接觸，所述第一鋁合金冷板的內表面設置經陽極氧化處理的氧化層。

優選地，所述第一鋁合金冷板中設置至少一條裝有所述鎵基液態金屬工質的第一流道，任意一條所述第一流道的表面設置所述氧化層，所述第一流道的一個側面與所述熱源接觸，另一個側面與第一鋁合金冷板的散熱片連接。

優選地，本發明的耐液態金屬高溫腐蝕的散熱器還包括：

第二鋁合金冷板，與所述第一流道通過管路連接，所述管路中設置驅動泵；

其中，所述第二鋁合金冷板內部設置至少一條容納所述鎵基液態金屬工質的第二流道，任意一條所述第二流道的表面設置經陽極氧化處理的氧化層。

優選地，所述第一鋁合金冷板的兩端分別設置一個第一通孔，任意一條所述第一流道的兩端分別與兩個第一通孔導通；

其中，所述第二鋁合金冷板的兩端分別設置一個第二通孔，任意一條所述第二流道的兩端分別與兩個第二通孔導通。

優選地，所述第一流道或第二流道中設置至少一個弧形區間。

優選地，所述鎵基液態金屬為鎵、鎵銦合金、鎵銦錫合金、鎵銦錫鋅合金中的一種。

優選地，所述第一鋁合金冷板或第二鋁合金冷板包括以重量百分數計份的如下原料：

95-99wt％鋁、0.1-1.0wt％硅、0.1-1wt％鐵、0.1-1wt％銅、0.1-1wt％錳、0.1-3wt％鎂、0.1-0.2wt％鋅、0.01-0.1wt％鉻以及0.01-0.1wt％鎳。

本申請提出一種散熱器，包括內部裝有鎵基液態金屬工質的第一鋁合金冷板，所述第一鋁合金冷板的外表面與熱源接觸，所述第一鋁合金冷板的內表面設置經陽極氧化處理的氧化層。本發明通過在第一鋁合金冷板的內部設置經陽極氧化處理的氧化層，提高了耐液態金屬高溫腐蝕能力。

附圖說明

圖1為現有技術中鎵基液體金屬與鋁合金常溫下腐蝕2小時后的微觀形貌及對應能譜圖；

圖2為根據本發明實施例的500℃時鎵基液體金屬與表面經過陽極氧化處理的鋁合金接觸2小時后的掃描電鏡下的微觀形貌及對應能譜圖；

圖3為根據本發明實施例的第一鋁合金冷板的結構示意圖；

圖4為根據本發明實施例的散熱器的結構示意圖；

圖5為根據本發明實施例的第一流道的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例，對本發明的具體實施方式作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發明，但不用來限制本發明的范圍。

為了應對不斷增高的散熱需求，針對高熱流密度以及高溫區的散熱需求，現有技術采用液態金屬作為散熱工質的散熱方式，但是液態金屬對大多數金屬材料有腐蝕作用，尤其是對鋁合金這一普遍采用的散熱器結構材料。更為嚴重的是，在散熱器運行過程中的高溫與高流速條件下，液態金屬的腐蝕問題將進一步加劇。