[发明专利]一种超薄泡沫银为吸液芯的均热板制造方法有效
申请号: | 201410081954.X | 申请日: | 2014-03-07 |
公开(公告)号: | CN104896983B | 公开(公告)日: | 2017-04-26 |
发明(设计)人: | 施忠良;王虎;施忠伟;邱晨阳 | 申请(专利权)人: | 江苏格业新材料科技有限公司 |
主分类号: | F28D15/04 | 分类号: | F28D15/04 |
代理公司: | 暂无信息 | 代理人: | 暂无信息 |
地址: | 212300 江苏省*** | 国省代码: | 江苏;32 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 超薄 泡沫 吸液芯 均热 制造 方法 | ||
技术领域
本发明涉及到一种电子热管理装备中二维(平面)结构快速散热的器件,即均热板及其制法,特别是一种采用超薄泡沫银为吸液芯的均热板的制造方法。
背景技术
随着信息技术的快速发展,电子器件散热要求不断提高,推动电子热管理器件的研究和发展。尤其在国防和航空航天重大装备应用上如雷达、激光、卫星、载人航天器等高科技装备上对散热提出了更高的要求,传统的散热方式是利用风扇强制对流对金属散热器进行冷却,这种方式远远不能满足目前控制系统如芯片的高热流密度和电子设备微小型化的要求。热管技术的应用解决了利用一维结构特征将高热流密度快速导出并散热的难题。而均热板(vapor chamber)的工作原理与热管相似,区别在于热管传热是一维,均热板传热是二维,相对于热管而言,均热板可以将集中的热源热量传递到更大的面积,因此均热板的传热特性更好。均热板作为二维平面结构的热管(所以也称平面热管),内部处于真空状态并注入一定量的液态工作介质。内壁具有毛细芯结构,当均热板受热时,其蒸发面的工作介质快速蒸发变成蒸汽,蒸汽通过蒸汽腔快速传到冷凝面放热并由气态凝结成液体,液体在毛细作用下通过毛细芯结构又快速回流到受热的蒸发面,形成汽液相快速流动和相变的循环,实现将热量从受热面快速传出并散热的效果。
其制备过程与热管也基本相似,仅仅的差异即为均热板产品制作上通常是先抽真空再注入液相介质,以便使得液相介质能填满吸液芯的所有微结构。充填的工质除了甲醇、酒精、丙酮等外,正常使用温度下用的最多的是利用去离子水,因为水的比热容大,且环保,并可进一步提升均热板的效能及使用寿命。目前均热板内常用的吸液芯的微结构主要有两种型态:铜粉烧结结构和编织铜网结构。
均热板的发展趋势是需要散热功率更高,尺寸更薄,目前无论是铜粉烧结还是编织铜网烧结结构,在产品质量稳定性和散热功率两方面仍需不断提高。希望得到更高的散热功率Qmax和进一步降低热阻,这就需要寻找一种更适合的材料来满足产品应用和市场要求。江苏格业新材料科技有限公司开发的超薄泡沫银材料由于银是热导率最高的金属,通过制备成超薄泡沫银,是一种性能出众的吸液芯材料,可以满足上述性能和制备的要求。
发明内容
根据目前铜制吸液芯材料的均热板结构特点,采用泡沫银将可拓展均热板吸液芯材料和品种,并进一步提高均热板导热效率和性能。本发明提出了一种利用超薄泡沫银为吸液芯的均热板的制作方法,该超薄泡沫银本身具有优异的导热性能,其作为吸液芯具有优异的毛细现象和结构,能够实现液态介质快速相变和循环,且散热功率高和产品制备温度相对低且性能一致性好。本发明提出的超薄泡沫银为吸液芯均热板的制造,该超薄泡沫银为江苏格业新材料科技有限公司生产的分级构造泡沫银,孔径大小范围在300纳米到1毫米之间,孔隙率可根据设计要求在40%-95%范围内选择,材料厚度根据均热板设计要求可在0.1-2毫米之间选取。
本发明的一种超薄泡沫银为吸液芯均热板的制造,其超薄泡沫银的微结构如图1所示,其孔径是分级构造,孔径有大有小,从300多纳米到数百微米甚至1毫米之间;超薄泡沫银为吸液芯的均热板的结构示意图如图2所示,其蒸汽腔的中间支撑柱模板结构如图3所示,支撑柱可以采用所需厚度的泡沫银或泡沫铜,具体超薄泡沫银均热板制造的主要步骤如下:
(1)模板加工与清洗:根据设计要求,采用材质为紫铜(纯铜)所需厚度的铜板或铜箔,根据设计要求加工成上盖板和下底板,并对其表面在加工后经清洗和烘干处理;
(2)超薄泡沫银和泡沫银或铜支撑柱的加工:将超薄泡沫银根据上盖板和下底板内腔结构冲切加工,并冲切加工所需厚度的泡沫银或泡沫铜圆柱或块状结构作为中间支撑柱(厚度根据通常蒸汽腔要求至少大于或等于0.8毫米),该泡沫银或泡沫铜支撑柱的数量根据均热板内腔结构布局,支撑柱的直径可选择为2-8毫米或块状结构长宽为2-8毫米的泡沫银或铜;
(3)超薄泡沫银与模板间的组装:将超薄泡沫银置入相应的上盖板和下底板内;将支撑柱按照位置布局的不锈钢模板置于底板和超薄泡沫银的上面,将泡沫银或泡沫铜支撑柱置入模板相应的位置;不锈钢模板对下底板的超薄泡沫银也起到一定的压力作用,保证烧结结合效果;
(4)高温还原烧结处理:高温还原设置的最高温度在700 ℃-900 ℃之间选取,烧结保温时间在30分钟至2小时内选取,目的是实现超薄泡沫银与上盖板和下底板之间以及超薄泡沫银及泡沫银或铜支撑柱之间的烧结扩散结合。具体温度和时间的选择原则可以根据超薄泡沫银与盖板和底板之间所需的结合强度来确定,若需结合强度大,则选择温度相对高和保温时间相对长;
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