JP2015502054A - 液体金属スプレッダーによる冷却作用を備えた電子デバイス - Google Patents
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Abstract
Description
−ガリウム−インジウムの溶融点は、0℃より高く、これにより溶融温度を下回る周辺温度において作動の問題が生じる。冷却源が、電子部品から離れているため、この部品をウォームアップする前にデバイスを始動させることが不可能である。
−電磁ポンプへの電力供給(高電流/低電圧)は、複雑であり、その効率は低い。
−液体金属または溶融塩によって作動するこのようなループは、優れた発熱性能を有する。それにもかかわらず、それが特定の用途に限られているのは、伝導流体が極めて高価であり(1000ユーロ/kg)、一部の液体金属、例えばガリウムまたはガリウム合金の密度が、水より6倍高いためである。
磁気材料および永久磁石によって作製された少なくとも1つのバーを備える第1の磁気回路と、
第1のポリマーフレームと、
その上に半導体部品が配置される絶縁材料で作製された第1のプレートと、
変形可能材料で作製されたバーと、
1つが変形可能材料の上に配置された3つの電極と、
支持手段を備えたポリマーシールと、
絶縁材料で作製された第2のプレートと、
第2のポリマーフレームと、
第2の磁気回路と、
ヒートシンクとを備え、
液体金属循環チャネルが変形可能材料で作製されたバーを囲むように形成される。
2つの第1の磁気回路と、
1つのポリマーフレームと、
その上に半導体部品が配置される第1のセラミックプレートと、
変形可能材料で作製されたバーと、
そのうちの1つが変形可能材料の上に配置される電極と、
支持手段を備えたポリマーシールと、
第2のセラミックプレートと、
2つの第2の磁気回路と、
フィン付きヒートシンクとを備え、
液体金属循環チャネルが変形可能材料で作製されたバーを囲むように形成される。
第1のフィン付きヒートシンクと、
第1のポリマーフレームと、
第1の磁気回路と、
その上に半導体部品が配置される第1のセラミックプレートと、
第1の電極と、
変形可能材料で作製された3つの第1のバーと、
支持手段を備えた第1のポリマーシールと、
第2のセラミックプレートと、
支持手段を備えた第2のポリマーシールと、
第2の電極と、
変形可能材料で作製された3つの第2のバーと、
第3のセラミックプレートと、
第2の磁気回路と、
第2のポリマーフレームと、
第2のフィン付きヒートシンクとを備え、
第1の液体金属循環チャネルが変形可能材料で作製された第1のバーを囲むように形成され、第2の液体金属循環チャネルが変形可能材料で作製された第2のバーを囲むように形成される。
−スプレッダーの高い伝導性により、ヒートダクトによって達成することができるものよりはるかに高い熱流束密度を排気する。およそ1kW/cm2に達する値が想定される。
−スプレッダーがコンパクトであることにより、極めて少量の液体金属(数ミリリットル)を使用することが可能になる。それはまた、液体の体積全てを溶解させるために全体の液体体積の近くに熱放散源を維持することを可能にする。それは、凝固した後に再開することが可能である。
−電子部品の温度上昇率を抑えるために、溶融作用は相変化を利用することが恐らく望ましい。よってより高い溶融温度を有し、ガリウムを含まない合金の利用を想定することができる。
少なくとも1つの電子部品、例えば半導体部品を備える熱放散源32と、
液体金属スプレッダー30であって、熱放散源の下で熱を排気する油圧式部品であり、液体金属循環チャネルがそれを囲むように形成される変形可能材料の各々の側に配置される絶縁材料、例えばセラミック製の2つのプレートからできた液体金属スプレッダー30と、
液体金属を移動させるように維持する電磁ポンプ31と、
ヒートシンク33とを備える。
磁気材料41と永久磁石42で作製された少なくとも1つのバーを備える第1の磁気回路40と、
第1のポリマーフレーム43と、
その上に半導体部品52が配置される絶縁材料で作製された第1のプレート44と、
変形可能材料で作製されたバー47と、
そのうちの1つが変形可能材料の上に配置される3つの電極45と、
支持手段46’を備えるポリマーシール46と、
絶縁材料で作製された第2のプレート48と、
第2のポリマーフレーム49と、
第2の磁気回路50と、
ヒートシンク51、ならびに
液体金属循環チャネルが変形可能材料で作製されたバー52を囲むように形成されることを明確に示している。
2つの第1の磁気回路60および61と、
ポリマーフレーム62と、
その上に電気回路64またはいくつかの電気部品65が配置される第1のセラミックプレート63と、
変形可能材料で作製されたバー68と、
電極66、66’、69、69’と、変形可能材料68の上に配置された電極67と、
支持手段70’を備えたポリマーシール70と、
第2のセラミックプレート71と、
2つの第2の磁気回路72および73と、
フィン付きヒートシンク74、ならびに
液体金属循環チャネルが変形可能材料で作製されたバー68を囲むように形成されることを明確に示している。
第1のフィン付きヒートシンク80と、
第1のポリマーフレーム81と、
第1の磁気回路82と、
その上に半導体部品84が配置される第1のセラミックプレート83と、
第1の電極85と、
変形可能材料で作製された3つの第1のバー94と、
支持手段87を備えた第1のポリマーシール86と、
第2のセラミックプレート88と、
支持手段91を備えた第2のポリマーシール90と、
第2の電極92と、
変形可能材料で作製された3つの第2のバー93と、
第3のセラミックプレート95と、
第2の磁気回路96と、
第2のポリマーフレーム97と、
第2のフィン付きヒートシンク98、ならびに
第1の液体金属循環チャネルが変形可能材料で作製された第1のバー92を囲むように形成され、第2の液体金属循環チャネルが変形可能材料で作製された第2のバー93を囲むように形成されることを明確に示している。
本発明は、例えばマイクロエレクトロニクスなどの種々の分野で使用されてよく、特に、マイクロプロセッサ、パワーエレクトロニクスの冷却、半導体部品の冷却、オプトエレクトロニクス部品の冷却、LEDの冷却、または太陽エネルギーの太陽電池セルの集合用に使用される場合がある。
Claims (15)
- 液体金属スプレッダーによる熱放散源の冷却作用を備えた電子デバイスであって、少なくとも1つの電子部品を備えた少なくとも1つの熱放散源(32)と、少なくとも1つの液体金属循環チャネルが、この中を通過して熱放散源(32)より下を経由されるループを形成する少なくとも1つのスプレッダー(30)と、少なくとも1つのヒートシンク(33)と、液体金属(34)を前記少なくとも1つのチャネル内で移動させることで、液体金属が、熱放散源によって放散される熱を吸収し、ヒートシンクによって排出されるようにそれを搬送する少なくとも1つの電磁ポンプ(31)とを備え、各々のスプレッダーが、変形可能材料で作製された少なくとも1つのバーの各々の側に配置された絶縁材料で作製された少なくとも2つのプレートを備え、このバーを囲むように液体金属循環チャネルが形成されることを特徴とする、電子デバイス。
- 少なくとも1つの電子部品が半導体部品である、請求項1に記載のデバイス。
- 液体金属が、ガリウム、インジウム、ビスマス、スズ、ガリウムおよび/またはインジウムおよび/またはスズを含む合金、ナトリウムカリウム合金から選択される、請求項1に記載のデバイス。
- 変形可能材料で作製された各々のバーが、拡張テフロン、独立気泡を有する発泡体、開放気泡を有する発泡体ならびに密閉コーティングを有する発泡体、あるいは中実のまたは中空の変形可能プラスチックから作製される、請求項1に記載のデバイス。
- ヒートシンクが、ファンと共に使用され得る、または使用されない場合もあるフィン付きヒートシンク、あるいは強制液体対流による冷却器である、請求項1に記載のデバイス。
- 各々の電磁ポンプが、電磁流体力学的伝導ポンプである、請求項1に記載のデバイス。
- 絶縁電気材料で作製されたプレートが、セラミック、AlN、Al203、Si3N4またはSiCで作製される、請求項1に記載のデバイス。
- 各々の電磁ポンプが、絶縁材料で作製されたスプレッダーの2つのプレートの間に含まれる、請求項1に記載のデバイス。
- スプレッダーが、少なくとも1つの液体金属循環チャネルの内部にフィンを備えることで、液体金属による交換面積を増大させる、請求項1に記載のデバイス。
- 電磁ポンプ(100)に加えて、いくつかの半導体(101)/液体金属スプレッダー(102)/ヒートシンク(103)部品のスタックを備える、請求項2に記載のデバイス。
- 液体金属スプレッダー(111)とヒートシンク(112)の間にヒートダクト(110)が配置される、請求項1から10のいずれか一項に記載のデバイス。
- 磁気材料(41)と永久磁石(42)で作製された少なくとも1つのバーを備える第1の磁気回路(40)と、
第1のポリマーフレーム(43)と、
その上に半導体部品(52)が配置される絶縁材料で作製された第1のプレート(44)と、
変形可能材料で作製されたバー(47)と、
1つが変形可能材料で作製されたバーの上に配置される3つの電極(45)と、
支持手段(46’)を備えるポリマーシール(46)と、
絶縁材料で作製された第2のプレート(48)と、
第2のポリマーフレーム(49)と、
第2の磁気回路(50)と、
ヒートシンク(51)とを備え、
液体金属循環チャネルが変形可能材料で作製されたバーを囲むように形成される、請求項1に記載のデバイス。 - 2つの第1の磁気回路(60)および(61)と、
1つのポリマーフレーム(62)と、
その上にいくつかの半導体部品(65)が配置される第1のセラミックプレート(63)と、
変形可能材料で作製されたバー(68)と、
電極(66、66’、69、69’)であって、そのうちの1つ(67)が変形可能材料(68)の上に配置された電極(67)と、
支持手段(70’)を備えたポリマーシール(70)と、
第2のセラミックプレート(71)と、
2つの第2の磁気回路(72)および(73)と、
フィン付きヒートシンク(74)とを備え、
液体金属循環チャネルが変形可能材料で作製されたバーを囲むように形成される、請求項1に記載のデバイス。 - 第1のフィン付きヒートシンク(80)と、
第1のポリマーフレーム(81)と、
第1の磁気回路(82)と、
その上に半導体部品(84)が配置される第1のセラミックプレート(83)と、
第1の電極(85)と、
変形可能材料で作製された3つの第1のバー(94)と、
支持手段(87)を備えた第1のポリマーシール(86)と、
第2のセラミックプレート(88)と、
支持手段(91)を備えた第2のポリマーシール(90)と、
第2の電極(92)と、
変形可能材料で作製された3つの第2のバー(93)と、
第3のセラミックプレート(95)と、
第2の磁気回路(96)と、
第2のポリマーフレーム(97)と、
第2のフィン付きヒートシンク(98)とを備え、
第1の液体金属循環チャネルが変形可能材料で作製された第1のバーを囲むように形成され、第2の液体金属循環チャネルが変形可能材料で作製された第2のバーを囲むように形成される、請求項1に記載のデバイス。 - 電極が、モリブデン、タングステン、ステンレス鋼または保護層が塗布された銅から作製される、請求項12、13または14のいずれか一項に記載のデバイス。
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