[发明专利]一种超薄热管毛细结构及其制备方法

说明书

本发明公开了一种超薄热管毛细结构及其制备方法，该毛细结构包括基板及设置在基板上的铜微柱阵列，其中，所述的铜微柱阵列表面具有微或/和纳米级孔洞。其制备步骤为：采用光刻技术和电化学沉积法，在基板表面沉积出Cu‑Al₂O₃纳米复合材料的微柱阵列；将沉积出的微柱阵列浸泡在NaOH溶液中，将Al₂O₃纳米颗粒溶解，得到表面具有微或/和纳米级孔洞的铜微柱阵列。本发明制造方法简单，制得的毛细结构表面的多孔结构能够有效增强热管的沸腾传热，提高热管的临界热通量，从而显著提升热管的传热性能。

技术领域

本发明涉及一种超薄热管毛细结构及其制备方法，属于传热技术领域。

背景技术

随着现代电子科技的发展，电子产品的尺寸越来越小，导致电子元器件之间越来越紧凑，单位面积内产生的热量急剧增加。为了满足现代电子产品的散热需求，柔性超薄热管应运而生。作为热管中最重要的组成部分，毛细结构的好坏直接影响了热管的传热性能，但是由于超薄热管体积小、厚度薄，传统的毛细结构很难应用在超薄热管中，现有的加工技术如激光加工、电子束刻蚀等成本高昂、效率较低，很难实现大规模应用，因此发明出一种高性能、成本低、制造简单的毛细结构成为解决热管散热问题的关键。

发明内容

为了解决现有超薄热管毛细结构性能不佳、制造工艺复杂的缺点，本发明的目的是提供一种超薄热管毛细结构及其制造方法，该毛细结构能有效提高热管的散热性能，并且制造方法简单、成本较低，适合大批量生产。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种热管毛细结构，该毛细结构包括基板及设置在基板上的铜微柱阵列，其中，所述的铜微柱阵列表面具有微或/和纳米级孔洞。

进一步的，微铜柱阵列是由直径为40μm、间距为20μm、高度为50μm的呈矩形阵列排列的圆柱形铜柱构成。

进一步的，所述的基板为铜箔基板。

上述毛细结构的制作方法，包括以下步骤：

(1)采用光刻技术和电化学沉积法，在基板表面沉积出Cu-Al₂O₃纳米复合材料的微柱阵列；

(2)将步骤(1)所述微柱阵列浸泡在NaOH溶液中，将Al₂O₃纳米颗粒溶解，得到表面具有微或/和纳米级孔洞的铜微柱阵列。

优选的，基板的材质为铜，厚度为100μm。

优选的，所述的光刻过程采用的掩膜板的图案为直径是40μm、相邻圆心距为60μm的呈矩形排列的圆形阵列。

优选的，光刻过程采用的光刻胶模板制备步骤如下：首先将铜箔基板放入超声波清洗机中清洗干净，然后将KMPR光刻胶旋涂于铜箔基板一表面，旋涂厚度为50μm，然后将涂有光刻胶的铜箔基板放在烘箱中进行前烘；将掩膜板放置于涂有光刻胶的实验材料上，校准位置后采用深紫外光照射，曝光时间为15s；将经曝光后的实验材料放在显影液中，时间为90s，得到表面具有圆柱孔洞阵列结构的光刻胶模板。

优选的，电化学沉积的步骤为：采用稀硫酸调节200g/L的CuSO₄溶液pH值＝1±0.1，然后将平均直径为40nm的Al₂O₃纳米颗粒以30mg/L的浓度分散在上述溶液中，随后将溶液超声振荡30min；将表面具有圆柱孔洞阵列结构的光刻胶模板作为阴极，另一块铜板为阳极，采用恒压电源提供电流，电流密度为6×10^-5mA/cm²，通电时间为15min，随后取出铜箔，去除光刻胶后用去离子水清洗，得到表面具有Cu-Al₂O₃微柱阵列的铜箔基板。