均热板及芯片制造技术

本实用新型专利技术公开了一种均热板及芯片，该均热板包括冷源板和热源板，冷源板的冷面具有微米尺度的薄壁凹坑微结构，使得冷凝液滴只能生长在薄壁凹坑微结构的各单个凹坑内而不生长在单个凹坑的侧壁顶面上，冷面设有超疏水层；热源板的热面设有超亲水层，热源板与冷源板的边缘密封连接，热面与冷面之间形成内部空腔，内部空腔内为真空，且内部空腔充有用于相变换热的工质。本实用新型专利技术的均热板的冷源板可实现冷凝液滴的高稳定弹跳，冷凝液滴的高稳定弹跳率达到95％～100％，弹跳速度可达2m/s～4m/s，使得均热板具有很高的导热效率。使得均热板具有很高的导热效率。使得均热板具有很高的导热效率。

【技术实现步骤摘要】
均热板及芯片


[0001]本技术涉及换热
，尤其是涉及一种均热板及芯片。

技术介绍

[0002]均热板是一种具有优异导热性能的部件，能够将局部产生的热量散发出去，降低功率器件的运行温度，在手机、电脑、功率芯片等的热管理领域具有广阔的市场。均热板的是一个狭长的密封空腔，内部充斥有液态工质。不同于传统的导热材料，均热板利用工质蒸发
‑
冷凝的巨大潜热传递热量，比热传导的效率高出至少一个量级。目前市场上的均热板的冷凝面和蒸发面均为吸液芯，利用毛细力驱动实现工质的递送。但是，小尺度下毛细流动效率低，速度仅为mm/s量级。虽然均热板相比于传统材料已经具有显著优势，但是导热能力很难进一步提升，以适应近年来高速发展的5G基站、GaN高功率器件、大规模计算中心等的散热需求。实现均热板导热能力的显著提高，可以让电子器件做得更小更高效，对于我国芯片产业的发展具有重要的现实意义。
[0003]传统的超疏水表面上冷凝液滴会发生垂直表面合并弹跳，但是弹跳成功率较低且弹跳速度小，因此，一方面，弹跳的液滴容易在气流的干扰下回到冷凝面，一方面，不能全部脱离超疏水表面，残留的大液滴会显著恶化冷凝面的换热效率，进一步导致均热板的导热效率降低。

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均热板，其中的冷源板能实现冷凝液滴的稳定弹跳，使得均热板具有很高的导热效率。
[0005]根据本技术第一方面实施例的均热板，包括：
[0006]冷源板，所述冷源板的冷面具有微米尺度的薄壁凹坑微结构，冷凝液滴仅生长在所述薄壁凹坑微结构的各单个凹坑内，所述冷面设有超疏水层；
[0007]热源板，所述热源板的热面设有超亲水层，所述热面与所述冷面之间形成有内部空腔，所述热面与所述冷面间隔相对，且所述内部空腔内设有用于相变换热的纯工质。
[0008]根据本技术第一方面实施例的均热板，相比较而言，第一、现有的均热板的冷源板和热源板均设置吸液芯，通过吸液芯实现工质递送，效率很低(mm/s)，而本申请冷源板的冷设计了强化冷凝液滴弹跳机制的薄壁凹坑微结构，能将工质递送速度提高到m/s量级；第二、现有的超疏水表面的液滴弹跳成功率和速度都较低，因此液滴并不能全部脱离表面，残留的大液滴会显著恶化冷凝面的换热效率，进一步导致均热板的导热效率降低。而本技术的薄壁凹坑微结构，利用强化弹跳原理，液滴成长到凹坑大小时，将会发生95％～100％概率的弹跳，并且能量转化效率得到大大提高，弹跳速度可达2m/s～4m/s。在冷源板的冷面上，所有的液滴大小都被限制在凹坑大小以内，不会出现大液滴，因此工质冷凝环节和工质递送环节都能够始终保持在很高的工作效率，由此，均热板具有很高的导热效率，可
以满足以适应近年来高速发展的5G基站、GaN高功率器件、大规模计算中心等的散热需求，同时，均热板导热能力的显著提高，可以让电子器件做得更小更高效，对于我国芯片产业的发展具有重要的现实意义。
[0009]在一些实施例中，所述热源板与所述冷源板的外缘设有导热密封件，所述热源板和所述冷源板之间通过所述导热密封件密封连接。
[0010]在一些实施例中，所述薄壁凹坑微结构中的单个凹坑的侧壁厚度为0.5～2微米。
[0011]在一些实施例中，单个所述冷凝液滴的横截面面积小于或等于所述薄壁凹坑微结构中的单个凹坑的横截面面积的150％。
[0012]在一些实施例中，所述薄壁凹坑微结构中的单个凹坑的横截面面积为250～600μm2。
[0013]在一些实施例中，所述薄壁凹坑微结构为栅格微结构或蛋托微结构。
[0014]在一些实施例中，所述栅格微结构中的单个栅格形状为方形、三角形或多边形。
[0015]在一些实施例中，所述薄壁栅格微结构中的单个栅格的侧壁厚度为0.8～2微米；所述薄壁栅格微结构的高度为8～12微米；所述薄壁栅格微结构的宽度尺寸为15～25微米。
[0016]优选的，所述薄壁栅格微结构中的单个栅格的侧壁厚度为1微米，高度为10微米，宽度为20微米。
[0017]在一些实施例中，所述薄壁凹坑微结构内所述凹坑的形状和尺寸均可以为一种或多种组合。
[0018]在一些实施例中，所述超疏水层为氧化铜层和/或Glaco涂层。
[0019]在一些实施例中，所述超亲水层为吸液芯。
[0020]本技术第二方面还提出了一种芯片。
[0021]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均热板和芯片本体，所述均热板用于对所述芯片本体进行散热。
[0022]由于本技术第一方面实施例的均热板具有很高导热效率，能够对芯片本体进行高效散热，同时，均热板导热能力的显著提高，可以让电子器件做得更小更高效，对于我国芯片产业的发展具有重要的现实意义。
[0023]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
[0024]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：
[0025]图1为本技术第一方面实施例的均热板的结构示意图。
[0026]图2a为本技术第一方面实施例的均热板的冷源板的薄壁凹坑微结构中冷凝液滴生长的示意图。
[0027]图2b本技术第一方面实施例的均热板的冷源板的薄壁凹坑微结构中冷凝液滴融合的示意图。
[0028]图2c为本技术第一方面实施例的均热板的冷源板的薄壁凹坑微结构中融合后的冷凝液滴强化弹跳的示意图。
[0029]图3a为本技术第一方面实施例的均热板的冷源板的栅格微结构的示意图，该栅格微结构的各单个栅格的形状为正方形。
[0030]图3b为本技术第一方面实施例的均热板的冷源板的栅格微结构的示意图，该栅格微结构的各单个栅格的形状为正六边形。
[0031]图3c为本技术第一方面实施例的均热板的冷源板的栅格微结构的示意图，该栅格微结构的各单个栅格的形状为正三角形。
[0032]图4a为本技术第一方面实施例的均热板的冷源板的栅格微结构的立体示意图，该栅格微结构的各单个栅格的形状为正方形。
[0033]图4b为图4a的俯视图。
[0034]图4c为图4b的A
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A处的剖视图。
[0035]图5至图7均为本技术第一方面实施例的均热板的冷源板的薄壁凹坑微结构(栅格微结构)与传统超疏水表面的对比实验的效果视图。
[0036]附图标记：
[0037]均热板1000
[0038]冷源I 热源II 冷源板1 薄壁凹坑微结构101 侧壁厚度D 高度H 宽度W
[0039]多个侧壁相交处G 毛细驱动力F 热源板2 超亲水层201 吸液芯2011
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种均热板，其特征在于，包括：冷源板，所述冷源板的冷面具有微米尺度的薄壁凹坑微结构，使得冷凝液滴只能生长在所述薄壁凹坑微结构的各单个凹坑内而不生长在单个凹坑的侧壁顶面上，所述冷面设有超疏水层；热源板，所述热源板的热面设有超亲水层，所述热源板与所述冷源板的边缘密封连接，所述热面与所述冷面之间形成内部空腔，所述内部空腔内为真空，且所述内部空腔充有用于相变换热的工质。2.根据权利要求1所述的均热板，其特征在于，所述热源板与所述冷源板的外缘设有导热密封件，所述热源板和所述冷源板之间通过所述导热密封件密封连接。3.根据权利要求1所述的均热板，其特征在于，所述薄壁凹坑微结构中的单个凹坑的侧壁厚度为0.5～2微米。4.根据权利要求1所述的均热板，其特征在于，单个所述冷凝液滴的横截面面积小于或等于所述薄壁凹坑微结构中的单个凹坑的横截面面积的150％。5.根据权利要求1所述的均热板，其特征在于，所述薄壁凹坑微结构中的单个凹坑的横截面面积为250～600μm2。6.根据权利要求1所述的均热板，其特征在于，所述薄壁凹坑微结构为薄壁栅格微结构或蛋托...

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