本发明专利技术公布一种基于液态金属热扩展的液冷散热装置，属于电子器件热控制领域。所述装置包括：冷板主壳体、上盖板、下盖板、进液口、回液口、传动装置和液态金属；冷板主壳体两侧存在凹槽，冷板主壳体上方凹槽与上盖板连接后形成封闭的上方流道，上方流道中填充液态金属；冷板主壳体下方凹槽与下盖板连接后形成带进口和出口的下方流道；进液口和冷板主壳体相连，联通下方流道的进口，回液口和冷板主壳体相连，联通下方流道的出口；传动装置与冷板主壳体相连。本发明专利技术通过传动装置，利用冷却工质的一部分动能驱动液态工质流动，对高热流密度电子器件进行热扩散，抑制局部热点的出现，解决大于200W/cm2高热流密度电子器件散热问题。高热流密度电子器件散热问题。高热流密度电子器件散热问题。
【技术实现步骤摘要】
一种基于液态金属热扩展的液冷散热装置
[0001]本专利技术属于电子器件热控制领域。
技术介绍
[0002]随着电子设备近年来的高速发展，电子设备的热流密度急剧提高，目前国内功率器件的最大热流密度已经超过200W/cm2，先进散热技术成为制约电子设备使用性与可靠性的关键技术之一。单相液冷散技术是解决中高热流密度电子设备温度控制的常规手段，已有研究表明，小通道和微通道液冷冷板能够有效解决10～200W/cm2的电子设备散热问题。当电子设备热流密度进一步增加时，液冷冷板与电子器件接触位置会出现局部热点，同时造成不同电子设备均温性恶化，降低电子设备性能和寿命。
[0003]公开号CN103415192B的专利公开了一种蒸汽腔热管/微通道冷板复合结构均温装置，包括金属壳体、蒸气腔热管层和微通道冷板层，微通道冷板层位于两个蒸气腔热管层之间，蒸气腔热管层和微通道冷板层均位于金属壳体内。该专利技术采用液体工质相变换热的方式以气化潜热的形式传递大量热量，显著提高了换热能力和器件均温性。该专利技术存在以下技术缺陷：蒸汽腔热管利用蒸汽腔内部毛细芯的毛细里驱动工质流动，压头较低，无法解决大于200W/cm2热流密度的电子设备散热和均温问题。
[0004]使用泵驱动液态金属在流道中流动来冷却电子设备是一种解决大于200W/cm2高热流密度电子设备冷却的潜在方案。公开号CN108196650A的专利公开了一种基于液态金属的超级计算机冷却散热装置，通过利用液态金属循环回路来冷却超级计算机中的待冷却部件，同时通过雾化冷却水来冷却液态金属，最终带走热量，该装置不仅能大幅提高冷却效率，而且还可保证安全性、降低成本。该专利技术以及已公开的其他技术文件普遍采用液态金属泵驱动液态金属流动，结构复杂，接口多，体积大，需要额外消耗能源，不适合需要高集成、模块化的电子设备散热应用场景。
技术实现思路
[0005]针对上述缺陷，本专利技术的目的是提供一种结构紧凑、自驱动的高热流密度电子器件散热装置。双层冷板结构中利用冷却工质的一部分动能在驱动另一层液态金属流动，将高热流密度的电子器件产生的热量扩散，最终由冷却工质带走。
[0006]为实现上述技术目的，本专利技术提出的一种基于液态金属热扩展的液冷散热装置，技术方案包括：
[0007]所述装置包括冷板主壳体、上盖板、下盖板、进液口、回液口、传动装置和液态金属；冷板主壳体两侧存在凹槽，冷板主壳体上方凹槽与上盖板连接后形成封闭的上方流道，上方流道中填充液态金属；冷板主壳体下方凹槽与下盖板连接后形成带进口和出口的下方流道；进液口和冷板主壳体相连，联通下方流道的进口，回液口和冷板主壳体相连，联通下方流道的出口；传动装置与冷板主壳体相连。
[0008]优选的，所述传动装置分为上传动结构、下传动结构、固定件与转动轴；上传动机
构和下传动机构通过转轴连接，共轴转动；固定件与冷板壳体连接，连接后上传动机构嵌于冷板主壳体上方凹槽内，下传动机构嵌于冷板主壳体上方凹槽内；固定件与转轴之间使用动密封连接。
[0009]优选的，所述冷板主壳体、下盖板、进液口、回液口和传动装置的连接为密封连接，连接方式包括机械压接、焊接、粘接中的一种或多种。
[0010]优选的，所述液态金属选自：金属镓、金属铟、金属铷、金属铯及其与金属铟、金属锡的合金或上述液态金属的混合物。
[0011]优选的，上方凹槽高度1
‑
3mm，下方凹槽高度2
‑
6mm，方上凹槽高度与下方凹槽高度比为1:2
‑
3，散热装置总厚度5
‑
12mm。
[0012]优选的，冷板主壳体、上盖板、下盖板、进液口、回液口和传动装置的材料为不锈钢、铜、表面阳极氧化的铝、高聚物中的一种或几种。
[0013]本专利技术的有益效果：
[0014]本专利技术通过传动装置，利用冷却工质的一部分动能驱动液态工质流动，对高热流密度电子器件进行热扩散，抑制局部热点的出现，解决大于200W/cm2高热流密度电子器件散热问题。与传统使用液态金属散热的装置和系统不同，本专利技术只需要外界提供满足一定流量和压力条件的冷却工质，不需要电磁泵、蠕动泵等体积较大的驱动组件，也不需要提供供电的电路元件和电源，利于实现散热装置的集成化和小型化，利于散热装置的规模化应用。
附图说明
[0015]图1为散热装置剖面图。
[0016]图2为散热装置三维结构图。
[0017]图3为散热装置下方流道示意图。
[0018]图4为散热装置上方流道示意图。
[0019]图5为传动装置结构示意图。
[0020]图中有冷板主壳体1、上盖板2、下盖板3、传动装置4、液态金属5、热源6、冷却工质7、进液口8、回液口9、冷板主壳体上方的凹槽101、冷板主壳体下方的凹槽102、下传动机构401、上传动机构402、转轴403连接和固定件404。
具体实施方式
[0021]下面结合附图对专利技术进行进一步描述：
[0022]图1为散热装置剖面图。包括冷板主壳体1、上盖板2、下盖板3、传动装置4、液态金属5、热源6；热源6安装在上盖板2之上；冷板主壳体1上方的凹槽101和上盖板2形成上方流道，上方流道中填充液态金属5；冷板主壳体1下方的凹槽102和下盖板3形成上方流道，上方流道中存在冷却工质7流动。
[0023]图2为散热装置三维结构图。进液口8和回液口9与冷板主壳体1相连。.
[0024]图3为散热装置下方流道示意图。冷却工质7由进液口8进入下流道，驱动下传动装置401逆时针旋转，流经并冷却冷板主壳体1，由回液口8流出。
[0025]图4为散热装置上方流道示意图。上传动装置402联动进行逆时针旋转，驱动液态
金属5在上流道内进行循环流动，将热源生产的热量均匀扩散并至冷板主壳体1。
[0026]图5为传动装置结构示意图。上传动机构402和下传动机构401通过转轴403连接，共轴转动；固定件404与冷板壳体1连接；上传动机构402嵌于上方凹槽101内，下传动机构401嵌于下方凹槽102内；固定件404与转轴403之间使用动密封连接。
[0027]在一个实施例中，冷板主壳体、上盖板、下盖板、进液口、回液口和传动装置的材料为铜，各结构件采用锡焊方式连接，液态金属为Ga
66
In
20.5
Sn
13.5
，冷却工质为去离子水，上传动装置和下传动装置为叶轮结构。上方凹槽厚度1.5mm,下方凹槽厚度4mm，冷板总厚度8mm。
[0028]在另一个实施例中，该散热装置可作为两相冷却装置的蒸发器。冷板主壳体、上盖板、下盖板、进液口、回液口和传动装置的材料为不锈钢，各结构件采用机械压接和焊接方式连接，液态金属为Ga
66
In
20.5
Sn
13.5
，冷却工质为去液态氟利昂，上传动装置和下传动装置为叶轮结构。上方凹槽厚度2mm,下方凹槽厚本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于液态金属热扩展的液冷散热装置，其特征在于：所述装置包括冷板主壳体、上盖板、下盖板、进液口、回液口、传动装置和液态金属；冷板主壳体两侧存在凹槽，冷板主壳体上方凹槽与上盖板连接后形成封闭的上方流道，上方流道中填充液态金属；冷板主壳体下方凹槽与下盖板连接后形成带进口和出口的下方流道；进液口和冷板主壳体相连，联通下方流道的进口，回液口和冷板主壳体相连，联通下方流道的出口；传动装置与冷板主壳体相连。2.根据权利要求1所述的基于液态金属热扩展的液冷散热装置，其特征在于：所述传动装置分为上传动结构、下传动结构、固定件与转动轴；上传动机构和下传动机构通过转轴连接，共轴转动；固定件与冷板壳体连接，连接后上传动机构嵌于冷板主壳体上方凹槽内，下传动机构嵌于冷板主壳体上方凹槽内；固定件与转轴之间使用动密封连接。3.根据权利要求1或2所述的基于液态金属热扩展的液冷散热装置，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐鹏飞，唐文辉，项立银，晏腾飞，
申请(专利权)人：中国船舶集团有限公司第七二四研究所，
类型：发明
国别省市：
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