一种硅基均热型复合平板热管均热器制造技术

本发明专利技术公开了一种硅基均热型复合平板热管均热器，包括上盖板、下盖板以及设置于上盖板与下盖板之间的蒸汽腔，所述上盖板、下盖板、蒸汽腔围成的空腔中充有工质，所述工质为含磁性颗粒的纳米流体，所述蒸汽腔的内周面设有磁敏感搅动棒。该硅基均热型复合平板热管均热器，可以有效防止纳米粒子的聚集、沉积，同时又能产生良好的紊流效果，达到提高均热器换热性能的目的。整体而言，本发明专利技术结构简单，传热效率高，具有很高的实用价值，易于制造，适合大规模生产，值得在业内推广。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于微型电子器件的散热装置，具体涉及一种硅基均热型复合平板热管均热器。
技术介绍
随着电子技术的快速发展，电子技术在军用和民用的各个领域中得到了广泛的应用。电子设备运行过程中，有相当一部分功率损耗转化为热量。电子设备的尺度越来越小，集成化程度越来越高，随着电子设备的集成密度、封装密度和工作频率的不断提高，使热流密度迅速提高，导致元器件、电路板、组件及设备在较高的温度下不能正常工作，即会发生“热致失效”。电子设备正常的工作温度一般为-5℃～+65℃，超过这个范围电子设备的性能将显著下降。研究表明，每个半导体元件的温度每升高10℃，其可靠性将下降50％。因此有效的解决散热问题，保证电子设备的正常运行已成为亟待解决的关键技术。目前造成电子设备热失效主要有以下三个方面的原因：(1)随着微电子技术的迅速发展，封装密度得到了迅速提高，导致热流密度很高。(2)随着元器件集成度的提高，热量集中，电子设备工作于高温环境下而失效。(3)微电子设备的使用范围日益广泛，使用环境变化很大，一些电子设备往往处于环境温度高，温差变化大，条件苛刻的条件下，从而导致其工作性能及稳定性大大降低。电子设备冷却的目的是为了降低温度，使之维持在正常的工作温度范围内。从而保证其性能的稳定。从散热方式上看，电子设备冷却可以分为被动式及主动式散热两种。前者的特点在于不需要消耗能量，而后者则需要消耗能量。后者更有利于提高电子设备的工作性能，但需要更多的能耗。均热型平板热管是一种被动器件，是一个平、薄的二维热管。热量从热管中央的一小区域传入。该热量使工质蒸发，蒸汽从均热板的中央向各个方向移动。随着蒸汽到达包括其顶板在内均热板中较冷的区域，蒸汽冷凝并被吸液芯结构吸收，而后被输送回热源区域。传统技术中，一般采用纯液体作为热管的工作介质，为了进一步提升热管的导热效率在工作液体中加入纳米颗粒以强化对流，但是热管工作过程中纳米粒子会发生聚集、沉积，使工作流体导热性能降低。因此如何有效防止纳米颗粒的聚集、沉积是提高热管导热效率急需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决上述问题，提供一种硅基均热型复合平板热管均热器。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是：一种硅基均热型复合平板热管均热器，包括上盖板、下盖板以及设置于上盖板与下盖板之间的蒸汽腔，所述上盖板、下盖板、蒸汽腔围成的空腔中充有工质，所述工质为含磁性颗粒的纳米流体，所述蒸汽腔的内周面设有磁敏感搅动棒。优选地，所述磁性颗粒占工质总质量的0.1％～0.9％。优选地，所述上盖板和下盖板的内表面均设有纵横交错的矩形槽道。优选地，所述上盖板和下盖板通过在热氧化的硅片上做一层金属掩膜，然后进过ICP刻蚀机对硅进行深度刻蚀得到。优选地，所述蒸汽腔采用聚二甲基硅氧烷制成。优选地，所述蒸汽腔通过软刻蚀法制作而成。优选地，利用氧等离子体分别对上盖板、下盖板与蒸汽腔进行表面改性处理，实现聚二甲基硅氧烷与硅片的键合。优选地，所述磁敏感搅动棒数量为四个，分布于蒸汽腔的内四周面。优选地，所述磁敏感搅动棒采用含有铁磁性颗粒的聚二甲基硅氧烷制成。本专利技术的有益效果是：在交变磁场下，含磁性颗粒的纳米流体在磁场的作用下沿磁场方向往返运动，这样既能冲击下盖板产生的气泡加速蒸发，又能冲击上盖板冷凝的水滴，加速回流。蒸汽腔设有磁敏感搅动棒，在磁场力的作用下，上下振动，可以防止纳米粒子的聚集、沉积，同时又能产生良好的紊流效果，达到提高均热器换热性能的目的。整体而言，本专利技术结构简单，传热效率高，具有很高的实用价值，易于制造，适合大规模生产，值得在业内推广。附图说明图1是本专利技术硅基均热型复合平板热管均热器的结构示意图；图2是本专利技术硅基均热型复合平板热管均热器上盖板的结构示意图；图3是本专利技术硅基均热型复合平板热管均热器蒸汽腔的结构示意图；图4是本专利技术硅基均热型复合平板热管均热器下盖板的结构示意图。附图标记说明：1、上盖板；2、蒸汽腔；3、下盖板；4、磁敏感振动棒。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步的说明：如图1所示，本专利技术硅基均热型复合平板热管均热器，包括上盖板1、蒸汽腔2以及下盖板3。蒸汽腔2设置于上盖板1和下盖板3之间，且上盖板1、蒸汽腔2以及下盖板3围成的空腔充有工质，工质为含磁性颗粒的纳米流体。该硅基均热型复合平板热管均热器在交变磁场下工作。如图2、图4所示，上盖板1和下盖板3的内表面均设有纵横交错的矩形槽道。该矩形槽道可以增大接触面积，加速蒸汽的冷凝。如图3所示，蒸汽腔内表面设有磁敏感搅动棒。以下通过具体实施例对本专利技术进行进一步的详细说明，以进一步的展示本专利技术的有点和原理：在本实施例，上盖板1和下盖板3结构一样，均为由一侧面以及位于侧面四周的四侧壁所组成的方形结构，在侧面的内表面具有横纵交错的矩形槽道。上盖板1、下盖板3通过DEM(Deepetching，Electroforming，Microreplication)技术得到，即通过在热氧化的硅片上做一层金属掩膜，然后进过ICP刻蚀机对硅进行深度刻蚀得到上述结构的上盖板1、下盖板3。蒸汽腔2为具有四侧壁的方形结构，采用聚二甲基硅氧烷。磁敏感搅动棒4为平板结构，数量为四个，分别设置于蒸汽腔2的四侧壁上。该磁敏感搅动棒4采用含有铁磁性颗粒的聚二甲基硅氧烷制成。蒸汽腔2以及设置在其内部的磁敏感搅动棒4均是通过软刻蚀技术制成。这样既能使上盖板1、下盖板3与蒸汽腔很好的键和，又能在磁场的作用下带动磁敏性搅拌棒上下震动。值得说明的，磁敏感搅动棒4数量不限于四个，可根据实际需求增加或较少。上盖板1、蒸汽腔2以及下盖板3从上往下依次设置形成密封的封装腔体，其内部抽成真空并填充入含磁性颗粒的纳米流体工质，利用氧等子体分别对上、下盖板与蒸汽腔进行表面改性处理，实现聚二甲基硅氧烷与硅片的永久键合。磁性颗粒占工质总质量的0.1％～0.9％。本专利技术硅基均热型复合平板热管均热器的工作原理如下：在交变磁场的条件下，热管内充入含有纳米颗粒的工质，加热后工质在下盖板3蒸发，通过蒸汽腔2流到上盖板1，气体在上盖板1进行冷凝再回流到下盖板3，形成一个蒸发-冷凝的循环过程。在交变磁场下，磁性纳米颗粒在磁场的作用下沿磁场方向往返运动，这样既能冲击下盖板产生的气泡加速蒸发，又能冲击上盖板冷凝的水滴，加速回流。同时磁敏感搅动棒4在磁场作用下上下振动，既能防止纳米颗粒的聚集、沉积，同时又能产生良好的紊流效果，提高散热器的换热性能。综上所述，本专利技术提供的硅基均热型复合平板热管均热器，上盖板带有矩形纵横的槽道，有利于增大接触面积，加速冷凝。在交变磁场下，含磁性颗粒的纳米流体在磁场的作用下沿磁场方向往返运动，这样既能冲击下盖板产生的气泡加速蒸发，又能冲击上盖板冷凝的水滴，加速回流。蒸汽腔带有磁敏感搅动棒，在磁场力的作用下，上下振动，可以防止纳米粒子的聚集、沉积，同时又能产生良好的紊流效果，达到提高均热器换热性能的目的。整体而言，本专利技术结构简单，传热效率高，具有很高的实用价值，易于制造，适合大规模生产，值得在业内推广。本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本专利技术的原理，应被理解为本专利技术的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本专利技术公开的这些技术启示做出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硅基均热型复合平板热管均热器，其特征在于：包括上盖板(1)、下盖板(3)以及设置于上盖板(1)与下盖板(3)之间的蒸汽腔(2)，所述上盖板(1)、下盖板(3)、蒸汽腔(2)围成的空腔中充有工质，所述工质为含磁性颗粒的纳米流体，所述蒸汽腔(2)的内周面设有磁敏感搅动棒(4)。

【技术特征摘要】
1.一种硅基均热型复合平板热管均热器，其特征在于：包括上盖板(1)、下盖板(3)以及设置于上盖板(1)与下盖板(3)之间的蒸汽腔(2)，所述上盖板(1)、下盖板(3)、蒸汽腔(2)围成的空腔中充有工质，所述工质为含磁性颗粒的纳米流体，所述蒸汽腔(2)的内周面设有磁敏感搅动棒(4)。2.根据权利要求1所述的硅基均热型复合平板热管均热器，其特征在于：所述磁性颗粒占工质总质量的0.1％～0.9％。3.根据权利要求1所述的硅基均热型复合平板热管均热器，其特征在于：所述上盖板(1)和下盖板(3)的内表面均设有纵横交错的矩形槽道。4.根据权利要求1-3所述的硅基均热型复合平板热管均热器，其特征在于：所述上盖板(1)和下盖板(3)通过在热氧化的硅片上做一层金属掩膜，然后进过ICP刻...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝晓红，彭倍，张冰雪，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51