一种小尺寸的基于微流道的铁氧体散热系统及其制备方法

1.本发明涉及导磁体散热系统，尤其涉及一种小尺寸的基于微流道的铁氧体散热系统及其制备方法。


背景技术：

2.铁氧体是一种具有磁性的金属及其合金，因其电阻率高，绝缘性能好和磁导率高等优点，广泛应用于新能源汽车、5g通讯、互联网等领域。但在高频电磁场作用下仍会产生较高温度，而铁氧体的磁导率会随着温度的升高而下降，当铁氧体温度高于材料的居里温度时，磁导体失效。因此，铁氧体工作时热量的累积会极大的限制铁氧体的应用与推广，甚至对大功率高集成电子器件产生破坏性的影响。现有的解决方法主要是在铁氧体表面安装散热器，这种被动式散热设计，不仅散热效率低，而且增大了铁氧体模块的体积，极大限制了铁氧体在高集成微纳精密领域的应用。


技术实现要素：

3.为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种小尺寸的基于微流道的铁氧体散热系统及其制备方法。
4.本发明提供了一种小尺寸的基于微流道的铁氧体散热系统，包括铁氧体，所述铁氧体的表面上设有凹槽，所述凹槽上设有微流道管，所述微流道管内设有冷却液。
5.作为本发明的进一步改进，所述凹槽为u型凹槽或弧形凹槽，直径尺寸在1μm-100μm之间。
6.作为本发明的进一步改进，所述凹槽的间距在2μm-500μm之间。
7.作为本发明的进一步改进，所述微流道管的外表面直径与所述凹槽的内表面直径相同。
8.作为本发明的进一步改进，所述铁氧体为具有导磁性能的磁性材料制成的软磁铁氧体，主要为锌、锰、镁、锂等合金材料制成的具有导磁性能的磁性材料。
9.作为本发明的进一步改进，所述微流道管的入口设有进口阀门，所述微流道管的出口设有出口阀门。
10.作为本发明的进一步改进，所述进口阀门采用高密封性非金属流体阀门，所述出口阀门采用高密封性非金属流体阀门。
11.本发明还提供了一种小尺寸的基于微流道的铁氧体散热系统的制备方法，包括以下步骤：s1、在铁氧体的表面加工凹槽；s2、通过增材制造工艺在凹槽上成型微流道管，然后在微流道管内通入冷却液。
12.作为本发明的进一步改进，所述凹槽的制作工艺以激光刻蚀或微型机加工作为优选。
13.作为本发明的进一步改进，所述微流道采用增材制造的方式制作，其材料选用耐
高温和高导热材料，以陶瓷材料作为优选。
14.作为本发明的进一步改进，在步骤s1中，加工完凹槽后，对凹槽的表面进行微细加工，为微流道管的增材制造提供高导热平滑界面。
15.作为本发明的进一步改进，在步骤s2中，微流道管的成型过程为：先在凹槽中填充部分微流道管，再填充完整圆环管型的微流道管。
16.作为本发明的进一步改进，所述凹槽均匀的布满在所述铁氧体的表面。
17.作为本发明的进一步改进，所述增材制造的颗粒直径大小为50nm-500μm之间。
18.作为本发明的进一步改进，所述冷却液具有高热熔，良好流动特性的液体，以常见水基冷却液作为优选。
19.作为本发明的进一步改进，所述铁氧体形状为常见的各种形状铁氧体，以高频聚焦感应焊接加热的锥形铁氧体为例，其顶面直径1-50 mm,高度5-75 mm。
20.作为本发明的进一步改进，所述铁氧体为高温服役工作状态，可长时间持续工作。
21.作为本发明的进一步改进，所述铁氧体的工作频率在10m hz 以内，在1khz-10m hz之间最为常见。
22.作为本发明的进一步改进，所述冷却液的温度经冷冻机循环制冷，保持在25℃以下，且可持续稳定工作1000h以上。
23.本发明的有益效果是：（1）有效减少工作过程的热累积，极大提升高温服役能力；（2）铁氧体与散热系统复合模块减少了约50%的体积，更加适用于高集成密度的数字能源电路的聚焦加热与焊接。
附图说明
24.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的方案。
25.图1是本发明实施例1的结构示意图。
26.图2是本发明实施例2的结构示意图。
27.图3是本发明实施例3的结构示意图。
28.图4是本发明实施例4的结构示意图。
29.图5是本发明凹槽制作工艺流程的截面图。
30.图6是本发明增材制造工艺流程的截面图。
具体实施方式
31.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
32.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗
示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
33.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
34.下面结合附图说明及具体实施方式对本发明作进一步说明。
35.实施例一如图1所示，一种小尺寸的基于微流道的铁氧体散热系统，所述铁氧体散热系统包括铁氧体1、凹槽6、微流道管3、冷却液5、进口阀门4、出口阀门2。
36.所述凹槽6在铁氧体1的表面，所述微流道管3在凹槽6中，所述冷却液5在微流道管3内部，所述进口阀门4和出口阀门2在微流道管3的两端口处。
37.凹槽6优选为弧形凹槽。
38.所述微流道管3形成的微流道系统与流动路径，如图1所示，为多个6边形结构组成的微流通道。
39.在本实施例中，所述铁氧体散热系统的制作过程如下：（1）将锥形的铁氧体1放置在加工平台；将图1的图形方案，输入激光刻蚀设备，以完成刻蚀路径采集工作；（2）进行激光刻蚀工艺步骤为：步骤一：放置铁氧体1到固定加工平台，如图5中的（a）所示；步骤二：基于设定参数，采用大功率半导体激光或者光纤激光对铁氧体表面进行扫描刻蚀，刻蚀出弧形凹槽，如图5中的（b）所示；步骤三：采用皮秒激光刻蚀，在弧形凹槽上进行微细加工，为微流道管3的增材制造提供高导热平滑界面，如图5中的（c）所示；（3）执行增材制造工艺步骤：步骤一：在制作好的弧形凹槽上，在弧形凹槽的表面进行增材制造，先在弧形凹槽的弧中填充部分的微流道管3，如图6中的（a）所示；步骤二：填充完整圆环管型的微流道管3，如图6中的（b）所示；步骤三：通冷却液5，检查微流道完整性及可靠性，如图6中的（c）所示。
40.（4）进水口接进口阀门4；（5）出水口接出口阀门2；（6）实施例1中基于小尺寸微流道的铁氧体散热系统在实际使用过程中，铁氧体1工作时产生的热量转导至微流道管3，微流道管3的热量被其内部的冷却液5带走，从而实现对铁氧体1的散热。
41.实施例二如图2所示，一种小尺寸的基于微流道的铁氧体散热系统，所述铁氧体散热系统包
括铁氧体1、凹槽6、微流道管3、冷却液5、进口阀门4、出口阀门2。
42.所述凹槽6在铁氧体1的表面，所述微流道管3在凹槽6中，所述冷却液5在微流道管3内部，所述进口阀门4和出口阀门2在微流道管3的两端口处。
43.凹槽6优选为弧形凹槽。
44.所述微流道管3形成的微流道系统与流动路径，如图2所示，为曲线形结构组成的微流通道。
45.在本实施例中，所述铁氧体微流道散热系统的制作过程如下：（1）将锥形的铁氧体1放置在加工平台；将图1的图形方案，输入激光刻蚀设备，以完成刻蚀路径采集工作；（2）进行激光刻蚀工艺步骤为：步骤一：放置铁氧体1到固定加工平台，如图5中的（a）所示；步骤二：基于设定参数，采用大功率半导体激光或者光纤激光对铁氧体表面进行扫描刻蚀，刻蚀出弧形凹槽，如图5中的（b）所示；步骤三：采用皮秒激光刻蚀，在弧形凹槽上进行微细加工，为微流道管3的增材制造提供高导热平滑界面，如图5中的（c）所示；（3）执行增材制造工艺步骤：步骤一：在制作好的弧形凹槽上，在弧形凹槽的表面进行增材制造，先在弧形凹槽的弧中填充部分的微流道管3，如图6中的（a）所示；步骤二：填充完整圆环管型的微流道管3，如图6中的（b）所示；步骤三：通冷却液5，检查微流道完整性及可靠性，如图6中的（c）所示。
46.（4）进水口接进口阀门4；（5）出水口接出口阀门2；（6）实施例2中基于小尺寸微流道的铁氧体散热系统在实际使用过程中，铁氧体1工作时产生的热量转导至微流道管3，微流道管3的热量被其内部的冷却液5带走，从而实现对铁氧体1的散热。
47.实施例三如图3所示，一种小尺寸的基于微流道的铁氧体散热系统，所述铁氧体散热系统包括铁氧体1、凹槽6、微流道管3、冷却液5、进口阀门4、出口阀门2。
48.所述凹槽6在铁氧体1的表面，所述微流道管3在凹槽6中，所述冷却液5在微流道管3内部，所述进口阀门4和出口阀门2在微流道管3的两端口处。
49.凹槽6优选为弧形凹槽。
50.所述微流道管3形成的微流道系统与流动路径，如图3所示，为多个井形结构组成的微流通道。
51.在本实施例中，所述铁氧体微流道散热系统的制作过程如下：（1）将锥形的铁氧体1放置在加工平台；将图1的图形方案，输入激光刻蚀设备，以完成刻蚀路径采集工作；（2）进行激光刻蚀工艺步骤为：步骤一：放置铁氧体1到固定加工平台，如图5中的（a）所示；步骤二：基于设定参数，采用大功率半导体激光或者光纤激光对铁氧体表面进行
扫描刻蚀，刻蚀出弧形凹槽，如图5中的（b）所示；步骤三：采用皮秒激光刻蚀，在弧形凹槽上进行微细加工，为微流道管3的增材制造提供高导热平滑界面，如图5中的（c）所示；（3）执行增材制造工艺步骤：步骤一：在制作好的弧形凹槽上，在弧形凹槽的表面进行增材制造，先在弧形凹槽的弧中填充部分的微流道管3，如图6中的（a）所示；步骤二：填充完整圆环管型的微流道管3，如图6中的（b）所示；步骤三：通冷却液5，检查微流道完整性及可靠性，如图6中的（c）所示。
52.（4）进水口接进口阀门4；（5）出水口接出口阀门2；（6） 实施例3中基于小尺寸微流道的铁氧体散热系统在实际使用过程中，铁氧体1工作时产生的热量转导至微流道管3，微流道管3的热量被其内部的冷却液5带走，从而实现对铁氧体1的散热。
53.实施例四如图4所示，一种小尺寸的基于微流道的铁氧体散热系统，所述铁氧体散热系统包括铁氧体1、凹槽6、微流道管3、冷却液5、进口阀门4、出口阀门2。
54.所述凹槽6在铁氧体1的表面，所述微流道管3在凹槽6中，所述冷却液5在微流道管3内部，所述进口阀门4和出口阀门2在微流道管3的两端口处。
55.凹槽6优选为弧形凹槽。
56.所述微流道管3形成的微流道系统与流动路径，如图4所示，为多个矩形结构组成的微流通道。
57.在本实施例中，所述铁氧体微流道散热系统的制作过程如下：（1）将锥形的铁氧体1放置在加工平台；将图1的图形方案，输入激光刻蚀设备，以完成刻蚀路径采集工作；（2）进行激光刻蚀工艺步骤为：步骤一：放置铁氧体1到固定加工平台，如图5中的（a）所示；步骤二：基于设定参数，采用大功率半导体激光或者光纤激光对铁氧体表面进行扫描刻蚀，刻蚀出弧形凹槽，如图5中的（b）所示；步骤三：采用皮秒激光刻蚀，在弧形凹槽上进行微细加工，为微流道管3的增材制造提供高导热平滑界面，如图5中的（c）所示；（3）执行增材制造工艺步骤：步骤一：在制作好的弧形凹槽上，在弧形凹槽的表面进行增材制造，先在弧形凹槽的弧中填充部分的微流道管3，如图6中的（a）所示；步骤二：填充完整圆环管型的微流道管3，如图6中的（b）所示；步骤三：通冷却液5，检查微流道完整性及可靠性，如图6中的（c）所示。
58.（4）进水口接进口阀门4；（5）出水口接出口阀门2；（6） 实施例4中基于小尺寸微流道的铁氧体散热系统在实际使用过程中，铁氧体1工作时产生的热量转导至微流道管3，微流道管3的热量被其内部的冷却液5带走，从而实现
对铁氧体1的散热。
59.本发明提供的一种小尺寸的基于微流道的铁氧体散热系统，具有以下优点：相比较于在铁氧体表面安装散热器的散热设计，本发明基于铁氧体表面的微流通道的散热设计，（1）有效减少工作过程的热累积，极大提升高温服役能力；（2）铁氧体与散热系统复合模块减少了约50%的体积，更加适用于高集成密度的数字能源电路的聚焦加热与焊接。
60.以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。