一种高效散热的均热板及其制作方法技术

本发明专利技术提出了一种高效散热的均热板及其制作方法，其分为上板、梯度疏水层、梯度亲水层、下板四个部分，该下板采用烧结

【技术实现步骤摘要】
一种高效散热的均热板及其制作方法


[0001]本专利技术涉及散热器件
，具体涉及一种高效散热的均热板及其制作方法。

技术介绍

[0002]均热板作为热能传递的主要部件，被广泛应用于新能源汽车，家用电器，工业生产等不同领域，优化均热板的结构工艺，强化热能传递效率，，减少换热设备的损耗，是提高系统整体性能的重要手段。
[0003]近年来，随着电子元器件朝向高性能、集成化以及小型化方向的发展，电子芯片的散热问题也日渐突出。目前传统的均热板结构，已经无法满足日益增长的高热流密度下电子芯片的散热需求。传热器件面临着越来越多的困难与挑战，尤其在智能手机、平板电脑等移动终端中最为显著，热管理设计非常困难。
[0004]在均热板中，由于气泡大量聚集，在沸腾表面形成了一层气膜，传热表面出现恶化、热量传递过程增加，导致传热系数陡降；在冷凝表面，由于蒸汽的冷凝使冷凝表面形成液膜和液滴，增大蒸汽与壁面的热量传递路径，降低传热效率。

技术实现思路

[0005]为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种高效散热的均热板及其制作方法，能够提高散热效率，满足电子芯片的散热需求。
[0006]为解决上述问题，本专利技术所采用的技术方案如下：一种高效散热的均热板，包括上板（1）、梯度疏水层（2）、梯度亲水层（3）、下板（4），上板（1）和下板（4）的两端均带有连接部（5），上板（1）和下板（4）的中部留有间隙，连接部（5）之间通过焊接方式连接固定和密封，梯度疏水层（2）附着在上板（1）的下方，梯度亲水层（3）附着在下板（4）的上方，梯度疏水层（2）为上板（1）上若干段不同深度的纳米波纹状结构，梯度亲水层（3）为下板（4）上表面烧结有不同目数的铜粉颗粒的区域。
[0007]优选的，采用飞秒激光的方法制作梯度疏水层（2）的纳米波纹状结构，根据脉冲能量的大小，将若干段纳米波纹状结构分为50μJ区（201）、80μJ区（202）、120μJ区（203）、155μJ区（204）四个区段，上述四个区段从小到大依次相接。
[0008]优选的，梯度亲水层（3）采用烧结
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电镀的方法制作，在下板（4）上方依次为50目区（301）、100目区（302）、150目区（303）、200目区（304）、250目区（305），上述五个区从小到大依次相接。
[0009]优选的，上板（1）和下板（4）优选铜板。
[0010]如权利要求1~4所述的一种高效散热的均热板的制作方法，其步骤包括：S1、采用飞秒激光的方法制作梯度疏水层（2）的纳米波纹状结构，将扫描间距固定为50μm，透镜焦距为200mm，并按照0.5mm/s的扫描速度扫描上板（1）的下方，飞秒激光的脉冲能量在上板（1）上依次选择为50μJ、80μJ、120μJ、155μJ，在飞秒脉冲激光的脉冲功率超过烧蚀阈值的情况下，不同脉冲的反复作用下形成具有不同深度的纳米波纹状的结构；
S2、在飞秒激光加工后，放入浓度为1%的氟硅烷乙醇溶液中，静置浸泡3到5小时，随后取出放入温度设置为120℃的鼓风干燥箱中，烘烤时间为4小时后静置冷却得到带有梯度疏水层（2）的上板（1）；S3、首先将下板（4）上方均分成五等份的区域，即50目区（301）、100目区（302）、150目区（303）、200目区（304）、250目区（305），并在该区域内涂抹粘合剂，将50目铜粉颗粒、100目铜粉颗粒、150目铜粉颗粒、200目铜粉颗粒、250目铜粉颗粒对应粘合在50目区（301）、100目区（302）、150目区（303）、200目区（304）、250目区（305）五个区域内；S4、将经过步骤S3处理后的下板（4）放入到管式炉中，首先以5℃/min的速度将炉内温度升高至600℃，并保持10min以去除粘合剂，然后以相同的速度加热至850℃，保温2小时；S5、经步骤S4烧结完成后的下板（4）放入电镀装置进行电镀处理，在电镀装置的电镀槽中，铜片作为阳极，烧结后的下板（4）作阴极，电解出的铜单质附着在烧结过后的下板（4）上，在表面上形成微
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纳米颗粒结构的梯度亲水层（3）；S6、经步骤S2和步骤S4制作好的上板（1）和下板（4）对齐并通过两者的连接部焊接在一起，此时上板（1）下表面的梯度疏水层（2）和下板（4）上表面的梯度亲水层（3）正对，且梯度疏水层（2）和梯度亲水层（3）留有间隙。
[0011]优选的，在步骤S4的整个烧结过程中，持续通入氮气以隔绝氧气。
[0012]优选的，在步骤S5中，电镀装置的电镀液优选为0.8mol/L CuSO4、1.5mol/L H2SO4和0.2mol/L HCl组成的混合液。
[0013]优选的，电镀装置采用的电镀时间为40min、电流密度为0.4mA/mm2。
[0014]本专利技术有益效果为：1.本专利技术基于仿生结构，在上板建立梯度疏水层，使液滴和液膜冷凝在壁面后，由梯度表面对液滴产生的拉普拉斯力，使液滴自发性的定向运输，推动液滴迅速推向冷端，降低壁面与蒸汽的热传递路径，提高换热效率；2.上板的疏水结构，能够使壁面液滴迅速滴落，加快均热板中底部液池补充速率，改善了换热的恶化，提高了沸腾换热传热系数；3.本专利技术采用的烧结
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电镀耦合的方法的制造出梯度亲水层，利用不同粗糙度的浸润性使液池在底部自发性运动到热端，提高液体在下板的迁移速度；4.本专利技术的下板以烧结形成的微米尺度表面增加了表面与液体的接触面积，提高了换热效率，以电镀形成的纳米颗粒层，提供了更多的毛细芯力，能够形成更多的汽化核心，进一步提升沸腾换热系数。
附图说明
[0015]图1是本专利技术结构截面示意图；图2是梯度疏水层气体迁移示意图；图3是梯度亲水层液体迁移示意图。
具体实施方式
[0016]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0017]如图1
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3所示，一种高效散热的均热板，包括上板1、梯度疏水层2、梯度亲水层3、下板4，上板1和下板4优选铜板，上板1和下板4的两端均带有连接部5，上板1和下板4的中部留有间隙，连接部5之间通过焊接方式连接固定密封，该连接方式还可以通过压合的方式实现上板1和下板4之间的密封，梯度疏水层2附着在上板1的下方，梯度亲水层3附着在下板4的上方，梯度疏水层2和梯度亲水层3留有间隙，在间隙内有工质，梯度疏水层2为上板1上若干段不同深度的纳米波纹状结构，梯度亲水层3为下板4上烧结有不同目数的铜粉颗粒的区域。
[0018]采用飞秒激光的方法制作梯度疏水层2的纳米波纹状结构，根据脉冲能量的大小，将若干段纳米波纹状结构分为50μJ区201、80μJ区202、120μJ区203、155μJ区204四个区段，上述四个区段从小到本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高效散热的均热板，其特征在于，包括上板（1）、梯度疏水层（2）、梯度亲水层（3）、下板（4），上板（1）和下板（4）的两端均带有连接部（5），上板（1）和下板（4）的中部留有间隙，连接部（5）之间通过焊接方式连接固定和密封，梯度疏水层（2）附着在上板（1）的下方，梯度亲水层（3）附着在下板（4）的上方，梯度疏水层（2）为上板（1）上若干段不同深度的纳米波纹状结构，梯度亲水层（3）为下板（4）上表面烧结有不同目数的铜粉颗粒的区域。2.根据权利要求1所述的高效散热的均热板，其特征在于，采用飞秒激光的方法制作梯度疏水层（2）的纳米波纹状结构，根据脉冲能量的大小，将若干段纳米波纹状结构分为50μJ区（201）、80μJ区（202）、120μJ区（203）、155μJ区（204）四个区段，上述四个区段从小到大依次相接。3.根据权利要求1所述的高效散热的均热板，其特征在于，梯度亲水层（3）采用烧结
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电镀的方法制作，在下板（4）上方依次为50目区（301）、100目区（302）、150目区（303）、200目区（304）、250目区（305），上述五个区从小到大依次相接。4.根据权利要求1所述的高效散热的均热板，其特征在于，上板（1）和下板（4）优选铜板。5.如权利要求1~4所述的一种高效散热的均热板的制作方法，其步骤包括：S1、采用飞秒激光的方法制作梯度疏水层（2）的纳米波纹状结构，将扫描间距固定为50μm，透镜焦距为200mm，并按照0.5mm/s的扫描速度扫描上板（1）的下方，飞秒激光的脉冲能量在上板（1）上依次选择为50μJ、80μJ、120μJ、155μJ，在飞秒脉冲激光的脉冲功率超过烧蚀阈值的情况下，不同脉冲的反复作用下形成具有不同深度的纳米波纹状的结构；S2、在飞秒激光加工后，放入浓度为1%的氟硅烷乙醇溶液中，静置浸泡3到5小时，随后取出放入...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹泷，郭家驹，王光辉，赵露星，
申请(专利权)人：郑州轻工业大学，
类型：发明
国别省市：