【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于微电系统的调温装置。本专利技术的主题还涉及一种具有这种调温装置的微电系统。
技术介绍
1、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。
技术实现思路
1、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。
2、本专利技术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
3、本专利技术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。
4、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。
5、与现有技术相比，根据本专利技术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。
6、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。
7、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。
8、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。
9、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。
10、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。
11、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。
12、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。本文档来自技高网...
【技术保护点】
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
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(1...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
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...
【专利技术属性】
技术研发人员：V·科克雷克，M·凯特勒，M·阿斯特纳，R·A·克雷恩，U·舒尔茨，H·斯特劳布，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：
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