一种具有多尺度表面结构特征的微通道换热板制造技术

本实用新型专利技术公开了一种具有多尺度表面结构特征的微通道换热板，包括金属基板和上密封板，所述金属基板上表面具有微米尺度特征的阵列式微通道，该些微通道平行间隔排布，所述微通道的底面一体成型有凸起的微纳表面结构，所述上密封板置于所述金属基板上表面上并与所述金属基板密封设置。本实用新型专利技术在微通道中生成微纳米复合结构可以有效增加气泡核化点、增大有效换热面积、改善流型结构，从而实现强化沸腾换热，提高微通道传热系数的目的。制备得到的具有多尺度表面结构特征的微通道换热板在电子设备散热领域有着广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种具有多尺度表面结构特征的微通道换热板
本技术属于微通道制造和换热
，具体涉及一种具有多尺度表面结构特征的微通道换热板。
技术介绍
近年来，随着现代电子科技的发展，微机电系统、超大规模集成电路等技术使得电子设备正朝着高速度、多功能、大功率、微型化方向快速发展。电子设备的组装密度越来越高，高密度组装技术被广泛应用在功率器件(如IGBT)、智能穿戴设备、掌上电脑、军用机载计算机、航天飞行器等各类电子设备中。在这些电子设备中，快速增加的芯片系统发热已经成为先进电子芯片系统研发和应用中的一项重大挑战。传统的强制风冷散热难以满足热流量日益增加的集成电子芯片的需求，不良散热将容易导致电子设备的可靠性下降。因此高热流密度电子设备中的散热问题制约了电子行业的发展，使得热管理成为了高热流密度电子芯片系统开发和应用中关键技术，客观上对微电子器件的传热技术提出了非常迫切的要求。微通道是一种借助特殊微加工技术以固体基质制造的二维或三维微细通道结构，当前关于微通道的确切定义，比较通行直观的分类是由Mehen-dale.s.s提出的按其水力当量直径的尺寸来划分，通常将水力当量直径小于1mm通道称为微通道。微通道因其结构具有体积小、结构紧凑、热阻低、换热效率高、运行安全可靠等特点，而且还具有常规尺寸的强制风冷散热设备所无可比拟的优越性，可满足高热流密度电子设备的散热需求，因而可以直接作用于毫米甚至微米级的热源位置进行强化传热。特别地，在对换热设备的尺寸和重量有特殊要求的场合中，微通道换热器由于其特殊优越性能展现出重要应用前景。现今国内外学者不断开发多尺度微通道结构，使其增大传热面积，强化单相、多相传热，提高传热系数，获得高效换热性能。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种具有多尺度表面结构特征的微通道换热板。为了实现以上目的，本技术的技术方案为：一种具有多尺度表面结构特征的微通道换热板，其特征在于：包括金属基板和上密封板，所述金属基板上表面具有微米尺度特征的阵列式微通道，该些微通道平行间隔排布，间距为0.2-0.8mm，各微通道的宽度为0.4-1.0mm，高度为0.5-2mm；所述微通道的底面一体成型有规则性凸起的微纳表面结构，所述微纳表面结构的高度为200-500nm；所述上密封板置于所述金属基板上表面上并与所述金属基板密封设置。可选的，所述金属基板为铜基板或铝基板。可选的，所述微纳表面结构为矩阵式排布的纳米柱阵列，其中相邻纳米柱的间距为0.4-0.6mm。可选的，所述纳米柱于高度方向上等截面面积，且截面面积为0.1-0.4mm2。可选的，所述纳米柱为圆锥体，所述圆锥体的底部面积为0.1-0.4mm2。可选的，所述微纳表面结构为网格结构，网格线凸起且厚度为200-500nm。可选的，所述网格为正方形网格，边长为0.3-0.7mm。可选的，所述网格由两排沿微通道长度方向延伸的锯齿状网格线对接形成，包括位于中间的菱形网格和位于两侧的三角形网格。可选的，所述菱形网格于所述微通道长度方向的对角线长度为0.4-1.0mm。可选的，包括由下至上依次层叠设置的下盖板、下密封板、第一金属基板、第二金属基板、上密封板和上盖板，所述第一金属基板和第二金属基板的微通道并联设置。本技术的有益效果为：在微通道中生成微纳米复合结构可以有效增加气泡核化点、增大有效换热面积、改善流型结构，从而实现强化沸腾换热，提高微通道传热系数的目的。制备得到的具有多尺度表面结构特征的微通道换热板在电子设备散热领域有着广阔的应用前景。附图说明图1为本技术金属基板和上密封板配合的结构示意图；图2为实施例1的具有多尺度表面结构特征的金属基板的结构示意图；图3为实施例1的金属基板的多尺度表面结构示意图；图4为实施例2的金属基板的多尺度表面结构示意图；图5是实施例3的金属基板的多尺度表面结构示意图；图6是实施例4的金属基板的多尺度表面结构示意图；图7是实施例5的微通道换热板的分解结构示意图；图8是实施例5的微通道换热板的整体结构示意图。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本技术做进一步解释。参考图1，一种具有多尺度表面结构特征的微通道换热板包括金属基板1和上密封板2，金属基板1和上密封板2可由相同的高导热系数的金属材料制得。所述金属基板1上表面具有微米尺度特征的阵列式微通道11，该些微通道11平行间隔排布，间距为0.2-0.8mm，各微通道11的宽度为0.4-1.0mm，高度为0.5-2mm。所述微通道11的底面一体成型有规则性凸起的微纳表面结构12，所述微纳表面结构12的高度为200-500nm。所述密封板2置于所述金属基板1上表面上并与所述金属基板1密封设置，例如通过焊接或密封圈密封。微通道11和微纳表面结构12组成多尺度表面结构，可以通过铣刀加工以及激光加工的组合形式于金属基板1表面一体化加工形成。以下实施例具体说明其多尺度表面结构。实施例1参考图2和图3，铜基板1上表面具有阵列式微通道11a，该些微通道11a平行间隔排布，间距为0.2mm，各微通道11a的宽度为0.2mm，高度为0.5mm。各微通道11a的底部一体成型有矩阵式排布的纳米柱阵列12a，其中相邻纳米柱121的间距为0.5mm。该些纳米柱121为圆柱形，高度为200nm，截面面积为0.3mm2。本实施例中，通过圆柱阵列的设置，增大有效换热面积、改善流型结构，使通道内流体温度场和速度场分布均匀，因而达到强化传热目的。实施例2参考图4，铜基板上表面具有阵列式微通道11b，该些微通道11b平行间隔排布，间距为0.4mm，各微通道11b的宽度为0.4mm，高度为1mm。各微通道11b的底部一体成型有矩阵式排布的纳米柱阵列12b，其中相邻纳米柱122的间距为0.5mm。该些纳米柱122为圆锥形，高度为300nm，底部面积为0.2mm2。本实施例中，通过圆锥形阵列的设置，可以有效增加气泡核化点，加强扰动，强化传热。实施例3参考图5，铝基板上表面具有阵列式微通道11c，该些微通道11c平行间隔排布，间距为0.6mm，各微通道11c的宽度为0.6mm，高度为1.5mm。各微通道11c的底部一体成型有网格结构12c，网格线123凸起且厚度为300nm。所述网格为正方形网格，边长为0.5mm。本实施例中，通过正方形网格阵列的设置，可以有效增加气泡核化点，增加换热面积，加强扰动，强化传热。实施例4参考图6，铜基板上表面具有阵列式微通道11d，该些微通道11d平行间隔排布，间距为0.8mm，各微通道11d的宽度为0.8mm，高度为2mm。各微通道11d的底部一体成型有网格结构12d，网格线124凸起且厚度为300nm。所述网格由两排沿微通道11d长度方向延伸的锯齿状网格线12d对接形成，锯齿状网格线124两侧的尖角与微通道11d侧壁相接，从而形成位于中间的菱形网格和位于两侧的三角形网格。菱形网格于所述微通道11d长度方向的对角线长度为0.5mm。本实施例中，网格线凸起形成折叠型网状结构，可以增加换热面积，加强扰动，对流体有导向作用，强化传热。实施例5参考图7，作为一种封装结构，一种微通道换热板由从下至上依次层叠设置的下盖板3、下密封板4、第一金属基板5、第二金属基板6、上密封板7和上盖板8本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有多尺度表面结构特征的微通道换热板，其特征在于，由从下至上依次层叠设置的下盖板、下密封板、第一金属基板、第二金属基板、上密封板和上盖板组成，且所述第一金属基板和第二金属基板的阵列式微通道并联设置，其中，所述第一金属基板和第二金属基板上表面具有微米尺度特征的阵列式微通道，该些微通道平行间隔排布，间距为0.2‑0.8mm，各微通道的宽度为0.4‑1.0mm，高度为0.5‑2mm；所述微通道的底面一体成型有规则性凸起的微纳表面结构，所述微纳表面结构的高度为200‑500nm；所述上密封板置于所述金属基板上表面上并与所述金属基板密封设置。

【技术特征摘要】
1.一种具有多尺度表面结构特征的微通道换热板，其特征在于，由从下至上依次层叠设置的下盖板、下密封板、第一金属基板、第二金属基板、上密封板和上盖板组成，且所述第一金属基板和第二金属基板的阵列式微通道并联设置，其中，所述第一金属基板和第二金属基板上表面具有微米尺度特征的阵列式微通道，该些微通道平行间隔排布，间距为0.2-0.8mm，各微通道的宽度为0.4-1.0mm，高度为0.5-2mm；所述微通道的底面一体成型有规则性凸起的微纳表面结构，所述微纳表面结构的高度为200-500nm；所述上密封板置于所述金属基板上表面上并与所述金属基板密封设置。2.根据权利要求1所述的具有多尺度表面结构特征的微通道换热板，其特征在于：所述金属基板为铜基板或铝基板。3.根据权利要求1所述的具有多尺度表面结构特征的微通道换热板，其特征在于：所述微纳表面结构为矩阵式排布的纳米柱阵列，其中相邻纳米柱的间距为0.4-0.6mm。4.根据权利要求3所述的具...

【专利技术属性】
技术研发人员：周伟，周芳，刘韶宇，邱清富，俞炜，刘阳旭，
申请(专利权)人：厦门大学，厦门大学深圳研究院，
类型：新型
国别省市：福建,35