启用微柱的热接地平面制造技术

本发明专利技术公开一种热接地平面(TGP)。TGP可包括：第一平面衬底部件，被配置成封围工作流体；第二平面衬底部件，被配置成封围所述工作流体；设置在所述第一平面衬底上的多个芯吸结构；以及设置在所述第二平面衬底上的一个或多个平面间隔件。所述第一平面衬底和所述第二平面衬底可被气密密封。

Enable the thermal ground plane of the micro column

A thermal ground plane (TGP) is disclosed. The TGP may include a first substrate component, configured to enclose the working fluid; second planar substrate is configured to enclose components, the working fluid; setting a plurality of cores on the first planar substrate absorption structure; and in the second set the plane on a substrate of one or more plane spacing a. The first planar substrate and the second planar substrate may be hermetically sealed.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】启用微柱的热接地平面相关申请的交叉引用本申请是于2014年9月17日提交的标题为“启用微柱的热接地平面”(MICROPILLAR-ENABLEDTHERMALGROUNDPLANE)的美国临时专利申请号为62/051,761的非临时申请；和于2014年10月28日提交的标题为“基于聚合物微制造的热接地平面”(POLYMER-BASEDMICROFABRICATEDTHERMALGROUNDPLANE)的美国临时专利申请号为62/069,564的非临时申请，所述申请中的每一者均以全文引用的方式并入本公开内容。本申请还是标题为“真空增强型散热器”(VACUUM-ENHANCEDHEATSPREADER)的美国专利申请号为14/853,833的部分继续申请，所述申请要求于2014年9月15日提交的标题为“真空增强型散热器”(VACUUM-ENHANCEDHEATSPREADER)的美国临时申请号为62/050,519的优先权，所述申请中的每一者以全文引用的方式并入本公开内容。
技术实现思路
本申请公开一种热接地平面(TGP)。所述TGP可包括第一平面衬底部件，被配置成封围工作流体；第二平面衬底部件，被配置成封围所述工作流体；设置在所述第一平面衬底上的多个芯吸结构；以及设置在所述第二平面衬底上的一个或多个平面间隔件。所述第一平面衬底和所述第二平面衬底可被气密密封。在一些实施方案中，所述多个芯吸结构包括设置在所述第一平面衬底部件上的多个柱或通道，且所述多个芯吸结构包括在所述第二平面衬底部件上形成的多个柱或通道。在一些实施方案中，所述第一平面衬底部件和/或所述第二平面衬底部件包括金属层、具有热通孔的覆铜聚合物层、没有热通孔的覆铜聚合物层、涂覆有聚合物的铜层、被亲水涂层包封的金属层、被亲水疏水涂层包封的铜金属层，和/或被金属层包封的聚合物层、被亲水涂层包封的聚合物层，和/或被疏水涂层包封的聚合物层。在一些实施方案中，所述第一平面衬底部件(例如，金属包覆层)和/或第二平面衬底部件可在一个或多个区(例如，在蒸发器或冷凝器附近的区)中更厚。在一些实施方案中，所述多个芯吸结构包括与网层结合的多个铜柱。在一些实施方案中，多个芯吸结构可以包括具有选自以下列表中的至少一个性质的材料：铜网、不锈钢网、金属网、聚合物网、铜包封的网、被亲水涂层包封的网、被疏水涂层包封的网，和通过气密密封件包封的网。在一些实施方案中，所述多个芯吸结构包括与被铜包封的不锈钢网或铜网结合的铜柱。在一些实施方案中，所述一个或多个平面间隔件包括与被铜包封的不锈钢网或铜网结合的铜柱。在一些实施方案中，所述一个或多个平面间隔件包括多个铜柱或通道。在一些实施方案中，所述一个或多个平面间隔件包括具有各种星形横截面(例如，矩形、圆形和/或星形)的多个柱或通道。在一些实施方案中，所述多个芯吸结构包括通过铜或其它涂层气密密封和/或使用亲水涂层或疏水涂层增强的聚合物柱。在一些实施方案中，所述多个芯吸结构包括网层。所述网层例如可包括选自以下列表的网：铜网、不锈钢网、金属网、聚合物网和铜包封的网。所述网层例如可包括亲水涂层或疏水涂层或气密涂层。在一些实施方案中，使用光刻图案化工艺来沉积所述多个芯吸结构和/或所述一个或多个平面间隔件。在一些实施方案中，所述气密密封件可以是超声波焊接、静电焊接或激光焊接的铜-铜界面。在一些实施方案中，所述气密密封件可包括选以下列表的密封件：铜-银烧结界面、锡/铅焊料，和无铅焊料合金。本申请公开一种热接地平面(TGP)。所述TGP可包括：顶层；网层，其包括沿着所述网层的长度形成的多个干道；以及底层，其包括延伸到所述多个干道中的多个柱。所述底层和所述顶层可围绕所述顶层的至少一个边缘和所述底层的至少一个边缘密封。所述多个柱中的每一者的至少一个尺寸可具有小于所述多个干道中的至少一者的尺寸。在一些实施方案中，可以从网层切割所述多个干道。在一些实施方案中，所述TGP可包括设置在所述底层上的微芯层。在一些实施方案中，所述TGP可包括设置在所述顶层上的多个柱附图说明在参考附图阅读以下详细描述时，会更好地理解本公开内容的这些和其它特征、方面以及优势。专利或申请文件含有带颜色的至少一个图式。在请求并支付必需费用之后，专利局将提供具有彩色图式的此专利或专利申请公布案的副本。图1示出在不同接触持续时间下使用不同材料的移动系统的最大容许表面温度图。图2示出根据一些实施方案在没有有效热发散的情况下的非均匀加热的移动装置的示例红外图。图3示出根据一些实施方案的热接地平面(TGP)的示例图。图4示出根据一些实施方案的柔性热接地平面的实例。图5示出在一些实施方案中通过1英寸×1英寸加热器向TGP注入热量和通过1英寸×1英寸热沉器从TGP提取热量校准的从TGP的蒸发区到冷凝区的热阻。图6示出根据一些实施方案的TGP。图7示出根据一些实施方案的TGP，所述TGP具有顶层、底层和芯吸结构，所述顶层具有形成在其中的柱，所述底层具有形成在其中的柱。图8示出根据一些实施方案制造的TGP的薄度。图9示出根据一些实施方案的具有底层的示例TGP，所述底层具有与涂覆有铜的不锈钢网电镀和结合的铜柱。图10示出根据一些实施方案的具有多个铜柱的顶层。图11示出根据一些实施方案的可用于表征具有由冷板界定的冷凝区的薄柔性TGP的性质的实验设置。图12示出根据一些实施方案并使用图11示出的实验设置制造的TGP的热阻图。图13示出根据一些实施方案可用于表征具有分布式冷凝器冷凝的薄柔性TGP的性质的实验设置，其中通过自然空气对流来提取热量。图14A示出根据一些实施方案的另一示例TGP。图14B示出根据一些实施方案的TGP。图15示出根据一些实施方案的另一示例TGP。图16示出根据一些实施方案的用于制造TGP的示例过程。图17示出根据一些实施方案的另一TGP700的俯视图。图18A、18B和18C示出根据一些实施方案的图17示出的TGP的侧视图。具体实施方式对于移动系统(例如，智能电话、平板计算机和可穿戴电子器件)的一个挑战是对表层温度的控制。表层温度是由人体的手指、手、脸、耳朵或任何其它部分触摸的装置的外部部分(例如壳体)的温度。当装置的一部分的温度超过最大容许温度时，用户将认为装置的温度较热。当然，对热的感知取决于材料和接触持续时间；其还由于人们在热生理机能方面的差异而因人而异。图1示出考虑到不同触摸持续时间的许多不同材料的可接受的表层温度图。如图2所示，可通过电子芯片(例如5瓦的处理器或1瓦的小型无线放大器)产生具有比智能电话(或其它装置)上的其它位置高得多的温度的热点或区域。可通过有效的热发散移除这些热点或区域，因为这些热点之外的区域中的温度可能低得多。通常，金属热发散器(例如铝或铜热发散器)可能是有效的。然而，正在降低金属热发散器的厚度以便满足降低总的系统厚度的需求。对于大多数移动系统而言，通常需要更薄的配置。在薄金属热发散器的情况下，其热阻会增加，因为热阻受到热导率和用于热传导的横截面区域的影响。替代性方法可使用高热导率石墨热发散器。然而，石墨热发散器的热导率一般随着石墨层的厚度而减小。高热导率石墨(例如1,500W/mK的热导率)太薄(例如0.017mm)而无法有效传递大面积的热量。一些实施方案包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热接地平面，包括：第一平面衬底部件，被配置成封围工作流体；第二平面衬底部件，被配置成封围所述工作流体；设置在所述第一平面衬底上的多个芯吸结构；以及设置在所述第二平面衬底上的一个或多个平面间隔件；其中所述第一平面衬底和所述第二平面衬底被气密密封。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.17 US 62/051,761;2014.10.28 US 62/069,5641.一种热接地平面，包括：第一平面衬底部件，被配置成封围工作流体；第二平面衬底部件，被配置成封围所述工作流体；设置在所述第一平面衬底上的多个芯吸结构；以及设置在所述第二平面衬底上的一个或多个平面间隔件；其中所述第一平面衬底和所述第二平面衬底被气密密封。2.根据权利要求1所述的热接地平面，其中所述多个芯吸结构包括设置在所述第一平面衬底部件上的多个柱或通道，并且所述多个芯吸结构包括在所述第二平面衬底部件上形成的多个柱或通道。3.根据权利要求1所述的热接地平面，其中所述第一平面衬底部件和/或所述第二平面衬底部件包括金属层、涂覆有聚合物的金属层、具有热通孔的覆铜聚合物层、没有热通孔的覆铜聚合物层、被亲水涂层包封的金属层、被亲水/疏水涂层包封的铜金属层，和/或被金属层包封的聚合物层、被亲水涂层包封的聚合物层，和/或被疏水涂层包封的聚合物层。4.根据权利要求1所述的热接地平面，其中所述多个芯吸结构包括与网层结合的多个铜柱。5.根据权利要求1所述的热接地平面，其中所述多个芯吸结构包括具有选自由以下各者组成的列表的至少一个性质的材料：铜网、不锈钢网、金属网、聚合物网、铜包封的网、被亲水涂层包封的网，以及被疏水涂层包封的网。6.根据权利要求1所述的热接地平面，其中所述多个芯吸结构包括与被铜包封的不锈钢网或铜网结合的铜柱。7.根据权利要求1所述的热接地平面，其中所述一个或多个平面间隔件包括与被铜包封的不锈钢网或铜网结合的铜柱。8.根据权利要求1所述的热接地平...

【专利技术属性】
技术研发人员：路易斯·瑞恩·约翰，刘·丽·安妮，林清懿，库里奇·克林·詹尼斯，徐珊珊，杨荣贵，李云城，
申请(专利权)人：科罗拉多州立大学董事会法人团体，
类型：发明
国别省市：美国,US