[发明专利]一种具有立体网状结构的电子器件散热结构及制造方法

说明书

本发明公开了一种具有立体网状结构的电子器件散热结构及制造方法，包括散热板、多层微米级网状结构、多层骨架。散热板上设置有若干层微米级网状结构，且相邻的两层微米级网状结构之间设置有骨架层，所述微米级网状结构上修饰有纳米级微结构，所述散热板、微米级网状结构以及骨架层的材质均为铜。本发明在微观层面上，能够提高液体的补充能力，有助于气泡脱离；在宏观层面上，能够增加换热面积，增强换热能力。

技术领域

本发明属于高热流密度沸腾强化换热技术，涉及一种适用于高热流密度微电子器件高效冷却技术，具体涉及一种具有立体网状结构的电子器件散热结构及制造方法。

背景技术

随着电子器件集成化程度不断提高，特征尺寸逐渐减小的同时导致芯片的热流密度越来越高，芯片的耗能和散热将深刻影响整个信息产业甚至全球经济。芯片的热控制问题直接影响了电子器件可靠性的改善与集成化的提高，因热导致的失效已经成为微电子器件失效的主要形式。沸腾换热是通过大量汽泡的生成、成长和脱离将工质由液态转换到汽态的一种剧烈汽化过程，是一种非常有效的散热方式。由于相变过程中存在大量的潜热，沸腾换热作为一种高效的热传递方式已经被广泛应用在电子器件冷却领域并取得显著成效。

沸腾过程中，会产生大量气体，在高热流区域，由于液体不能及时补充，也会造成传热性能的恶化，因而也就难以进一步实现超高热流密度的散热。近年来国内外大量学者通过强化表面结构对沸腾传热进行了研究，现有的大多数采用强化沸腾换热的方法是使用增大比表面积、提高汽化核心数目的强化表面，具体的强化表面包括粗糙表面、烧结表面、电镀表面、喷涂表面，微机械加工表面等。其中方柱微结构表面利用相互连通的微通道，可以显著地提高临界热流密度值，并且在高热流密度区沸腾曲线非常陡直，壁面温度较稳定，达到临界热流密度时壁面温度远低于芯片工作的上限温度。但是，这种方柱微结构受其自身微柱的形状以及排列方式所限，使得微结构方柱之间微通道数量有限，增加的换热面积有限，导致其在高热流密度区的补液比较困难。

发明内容

针对现有强化表面结构对高热流密度电子器件冷却存在的不足和缺陷，本发明提供一种具有立体网状结构的电子器件散热结构及制造方法。本发明在微观层面上，能够提高液体的补充能力，有助于气泡脱离；在宏观层面上，能够增加换热面积，增强换热能力。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种具有立体网状结构的电子器件散热结构，包括散热板，散热板上设置有若干层微米级网状结构，且相邻的两层微米级网状结构之间设置有骨架层，所述微米级网状结构上修饰有纳米级微结构，所述散热板、微米级网状结构以及骨架层的材质均为铜。

进一步地，所述散热板的长度和宽度均为L1，L1的取值为5-50mm。

进一步地，所述微米级网状结构的长度和宽度均为L2，L2的取值为5-50mm。

进一步地，所述骨架层是丝径500μm，32目的铜网。

进一步地，所述微米级网状结构是丝径120-250μm，60-120目的铜网，且从下层至上层，微米级网状结构的丝径逐渐增大，目数逐渐减小。

进一步地，微米级网状结构上修饰纳米级微结构具体为：将由散热板、微米级网状结构以及骨架层共同形成的具有立体网状结构的换热板放入修饰液中，在微米级网状结构上生长纳米级微结构。

进一步地，所述微米级网状结构为N层，且3≤N≤6。

进一步地，当N＝3时，散热板上依次设置有下层微米级网状结构、第一骨架层、中层微米级网状结构、第二骨架层以及上层微米级网状结构；

其中下层微米级网状结构是丝径120μm、120目的铜网，中层微米级网状结构是丝径180μm、80目的铜网，上层微米级网状结构是丝径250μm、60目的铜网；

第一骨架层和第二骨架层均为丝径500μm，32目的铜网。