定向均热板及芯片制造技术

本实用新型专利技术公开了一种定向均热板及芯片。其中，定向均热板包括热源板和冷源板，所述热源板具有热点区域，所述热源板的热面设有超亲水层；所述冷源板的冷面与所述热源板的所述热面之间形成有内部空腔，所述内部空腔充有用于相变换热的工质；所述冷源板的所述冷面具有非均匀微结构，用于在所述定向均热板工作时定向调控所述冷面上的大规模微米/亚微米冷凝液滴集中朝向所述热点区域方向弹跳至所述热点区域，所述非均匀微结构上形成有超疏水层。本实用新型专利技术定向均热板对热源板的热点区域的冷却效果好，能够提高均热板的热流密度。能够提高均热板的热流密度。能够提高均热板的热流密度。

【技术实现步骤摘要】
定向均热板及芯片


[0001]本技术涉及换热或散热
，尤其是涉及一种定向均热板及芯片。

技术介绍

[0002]对于现有的吸液芯均热板，吸液芯抽吸液体的速率为mm/s，吸液芯抽吸速度慢导致冷面冷凝的液体无法快速输送至热面，当热流密度持续增大时，热面会出现工质蒸干现象，导致蒸发热阻急剧增大，结温急剧升高，即存在蒸发极限和毛细极限。
[0003]目前，虽然也出现了一些利用冷凝液滴弹跳的均热板，但是，冷面超疏水表面没有设计微结构时，液滴弹跳方向基本上全部垂直于表面弹跳，到达热点区域的液滴数量少、体积小，吸收的热量少，对热点区域的冷却效果差。

技术实现思路

[0004]本技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本技术的一个目的在于提出一种定向均热板，对热源板的热点区域的冷却效果好，能够提高均热板的热流密度。
[0005]根据本技术第一方面实施例的定向均热板，包括：
[0006]热源板，所述热源板具有热点区域，所述热源板的热面设有超亲水层；
[0007]冷源板，所述冷源板的冷面与所述热源板的所述热面之间形成有内部空腔，所述内部空腔充有用于相变换热的工质；所述冷源板的所述冷面具有非均匀微结构，用于在所述定向均热板工作时定向调控所述冷面上的大规模微米/亚微米冷凝液滴集中朝向所述热点区域方向弹跳至所述热点区域，所述非均匀微结构上形成有超疏水层。
[0008]根据本技术第一方面实施例的定向均热板，第一、与现有的吸液芯均热板相比较而言，现有的吸液芯均热板中，吸液芯抽吸液体的速率为mm/s，抽吸速度慢；而本实施例的定向均热板中冷凝液滴的弹跳速度可达m/s，冷凝液体的输运速率可提升三个数量级，突破了现有吸液芯均热板的蒸发极限和毛细极限。第二、与现有普通超疏水表面的均热板相比较而言，由于现有普通超疏水表面没有微结构，冷凝液滴的弹跳方向基本上全部垂直于表面弹跳，到达热点区域的冷凝液滴数量少、体积小，吸收的热量少，对热点区域的冷却效果差，而本实施例的定向均热板，通过在冷面上设计非均匀微结构，当定向均热板工作时，一方面可以限制生长在非均匀微结构上的冷凝液滴最大尺寸处于微米/亚微米尺寸范围，这样大小的冷凝液滴更容易实现融合弹跳，发生弹跳的概率大大增加，从而实现冷凝液滴的稳定弹跳，另一方面，可以调控非均匀微结构上的大规模的微米/亚微米冷凝液滴集中弹跳至热点区域，从而增加到达热点区域的液滴数量和液滴体积，能够更快更多地吸收热点区域的热量，通过热源板上的超亲水层将热点区域的冷凝液滴即工质液体均匀铺展蒸发成高温工质蒸汽，带走热量，从而大幅地提升了对热点区域的冷却效果，进而提高均热板的热流密度。
[0009]在一些实施例中，所述非均匀微结构包括与所述热点区域正对的基点区域和分布
在所述基点区域外围且不与所述热点区域正对的外围区域。
[0010]在一些实施例中，所述基点区域中的单个微结构单元呈凸柱状、或呈凹坑状、或部分呈凸柱状且部分呈凹坑状，所述外围区域中的单个微结构单元呈凸柱状。
[0011]在一些实施例中，所述基点区域中的单个微结构单元呈凸柱状时，所述基点区域包括由内向外的若干个第一子环区，同一所述第一子环区的单个微结构单元为等腰梯形棱柱、三角形棱柱、扇形棱柱、矩形棱柱、平行四边形棱柱、V形棱柱或月牙形棱柱，不同所述第一子环区的单个微结构形状相同或不同。
[0012]在一些实施例中，同一所述第一子环区内的微结构单元密度分布相同，不同所述第一子环区的微结构单元密度分布相同或不同。
[0013]在一些实施例中，所述基点区域中的单个微结构单元呈凹坑状时，所述基点区域为蛋托微结构或栅格微结构。
[0014]在一些实施例中，所述基点区域中的单个微结构单元部分呈凸柱状且部分呈凹坑状时，所述基点区域包括凹坑子区域和凸柱子区域，所述凸柱子区域环绕于所述凹坑子区域的外围，或者所述凹坑子区域环绕于所述凸柱子区域的外围，或所述凹坑子区域与所述凸柱子区域由内向外呈交替设置。
[0015]在一些实施例中，所述外围区域包括由外向内分布的若干个第二子环区，同一所述第二子环区的单个微结构单元为等腰梯形棱柱、三角形棱柱、扇形棱柱、矩形棱柱、平行四边形棱柱、V形棱柱或月牙形棱柱，不同的所述第二子环区的单个微结构形状相同或不同。
[0016]在一些实施例中，同一所述第二子环区内的微结构单元密度分布相同，不同的所述第二子环区的微结构单元密度分布不同。
[0017]在一些实施例中，自外向内的不同的所述第二子环区的微结构单元密度呈由疏向密梯度分布。
[0018]在一些实施例中，所述外围区域的单个微结构单元为等腰梯形棱柱，其中，等腰梯形棱柱顶面的上底边宽度为1μm，下底边宽度范围为5～10μm，夹角范围为15～30
°
，等腰梯形棱柱厚度范围为5～10μm。
[0019]本技术第二方面还提出了一种芯片。
[0020]根据本技术第二方面实施例的芯片，包括根据本技术第一方面任意一个实施例所述的定向均热板和芯片本体，所述定向均热板用于对所述芯片本体进行散热。
[0021]由于本技术第一方面实施例的定向均热板大幅地提升了对热点区域的冷却效果，进而提高均热板的热流密度，因此，将芯片本体的高温部位与热源板的热点区域相接触，可以有效地对芯片的高温部位进行高效散热，同时满足芯片小型化需求，对于我国芯片产业的发展具有重要的现实意义。
[0022]本技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。
附图说明
[0023]本技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0024]图1为本技术的一种定向均热板的剖面示意图。
[0025]图2为本技术的另一种定向均热板的剖面示意图。
[0026]图3为本技术的非均匀微结构中的单个微结构单元为等腰梯形棱柱的示意图。
[0027]图4和图5示意出本技术的非均匀微结构利用拉普拉斯压差原理调控冷凝液滴弹跳方向(弹跳方向倾斜向上)的示意图，其中，图4示意出冷凝液滴在等腰梯形棱柱顶面产生驱动力，图5示意出冷凝液滴融合弹跳。
[0028]图6a为本技术的一种非均匀微结构示意图，示意出微结构单元为等腰梯形棱柱，且微结构单元密度自外向内由疏向密梯度分布。
[0029]图6b为图6a的俯视图。
[0030]图7为本技术的另一种非均匀微结构示意图，示意出微结构单元为等腰梯形棱柱，且微结构单元密度自外向内由疏向密梯度分布，图7中微结构单元密度分布与图6a及图6b不同。
[0031]图8为本技术的非均匀微结构中的单个微结构单元为三角形棱柱的示意图。
[0032]图9为本技术的非均匀微结构中的单个微结构单元为扇形棱柱的示意图。
[0033]图10为本技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种定向均热板，其特征在于，包括：热源板，所述热源板具有热点区域，所述热源板的热面设有超亲水层；冷源板，所述冷源板的冷面与所述热源板的所述热面之间形成有内部空腔，所述内部空腔充有用于相变换热的工质；所述冷源板的所述冷面具有非均匀微结构，用于在所述定向均热板工作时定向调控所述冷面上的大规模微米/亚微米冷凝液滴集中朝向所述热点区域方向弹跳至所述热点区域，所述非均匀微结构上形成有超疏水层。2.根据权利要求1所述的定向均热板，其特征在于，所述非均匀微结构包括与所述热点区域正对的基点区域和分布在所述基点区域外围且不与所述热点区域正对的外围区域。3.根据权利要求2所述的定向均热板，其特征在于，所述基点区域中的单个微结构单元呈凸柱状、或呈凹坑状、或部分呈凸柱状且部分呈凹坑状，所述外围区域中的单个微结构单元呈凸柱状。4.根据权利要求3所述的定向均热板，其特征在于，所述基点区域中的单个微结构单元呈凸柱状时，所述基点区域包括由内向外的若干个第一子环区，同一所述第一子环区的单个微结构单元为等腰梯形棱柱、三角形棱柱、扇形棱柱、矩形棱柱、平行四边形棱柱、V形棱柱或月牙形棱柱，不同所述第一子环区的单个微结构形状相同或不同。5.根据权利要求4所述的定向均热板，其特征在于，同一所述第一子环区内的微结构单元密度分布相同，不同所述第一子环区的微结构单元密度分布相同或不同。6.根据权利要求3所述的定向均热板，其特征在于，所述基点区域中的单个微结构单元呈凹坑状时，所述基点区域为蛋托微结构或栅格微结...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯慧敏，郑泉水，吴晓敏，袁志平，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：新型
国别省市：