一种基于玻璃吸液芯的陶瓷均热板结构制造技术

本实用新型专利技术涉及一种基于玻璃吸液芯的陶瓷均热板结构，包括密封连接形成腔体的上壳体和下壳体，腔体内设有多行间隔排布的玻璃吸液芯，每个玻璃吸液芯的两侧分别抵接于上壳体和下壳体，相邻的玻璃吸液芯之间形成蒸汽腔，蒸汽腔内封存有工质液体，每个玻璃吸液芯均设有互联槽，每个互联槽连通于对应玻璃吸液芯两侧的蒸汽腔。蒸汽能够在陶瓷均热板内充分流动，提升了陶瓷均热板结构的均温性能。玻璃吸液芯既是液体工质的回流通道，同时也是陶瓷均热板的支撑柱，不仅毛细能力和导热能力更强，同时也增强了承压能力，相较于脉动结构散热能力更大，且其散热面积大小没有烧结因素的限制。且其散热面积大小没有烧结因素的限制。且其散热面积大小没有烧结因素的限制。

【技术实现步骤摘要】
一种基于玻璃吸液芯的陶瓷均热板结构


[0001]本技术属于相变传热
，具体涉及一种基于玻璃吸液芯的陶瓷均热板结构。

技术介绍

[0002]随着电工电子技术的快速发展，电子器件向着集成化、微型化以及高功率化迅猛发展，单位面积上的电子元器件越来越多，导致发热量越来越大，从而使得电子器件寿命和可靠性大大下降。研究表明某个半导体元件结温升高10℃，系统可靠性下降50％以上。故电子器件应具备良好的散热，目前常规散热已经不能满足该要求了。近年来采用均热板进行高效散热已经成为趋势。
[0003]均热板技术是依靠相变原理实现的，其导热能力依靠相变传热，与材料本身导热率关系不大。均热板具有较高的导热率和两维均温能力，是实现高效散热和维持温度恒定的重要散热元件。市场常见均热板多以铜、铝和不锈钢等金属为壳体，往往不能满足功率半导体、LED等器件封装要求。器件封装需要与芯片相近的热膨胀系数、高化学稳定性等特点，而金属壳体往往很难满足其封装要求。以氧化铝和氮化铝为代表的绝缘陶瓷材料能较好的满足其封装要求，但材料本身导热率较低，无法满足日益增长器件对散热的需求。进而，以氧化铝或氮化铝陶瓷为壳体的陶瓷均热板是解决上述问题的最佳选择。
[0004]现有文献中，陶瓷均热板往往采取在上下壳体内壁上加工出简单沟槽结构进行低温共烧，陶瓷均热板中间无支撑结构。由于吸液芯为简单沟槽结构，导致吸液能力有限，继而导热能力较差，中间缺少支撑结构则导致均热板承压能力较差，往往只能制作较小面积，且烧结平整度较差，烧结过程中易出现裂纹、塌陷等问题。对于中间有支撑结构的均热板则往往制作成脉动均热板，即在均热板中加入纯粹起支撑作用的支撑柱，其导热能力和均温能力通常较均热板稍逊一筹。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的技术问题，本技术的目的是：提供一种基于玻璃吸液芯的陶瓷均热板结构，导热性和均温性高，承压能力较强，可制作面积较大且平整度高。
[0006]本技术目的通过以下技术方案实现：
[0007]一种基于玻璃吸液芯的陶瓷均热板结构，包括密封连接形成腔体的上壳体和下壳体，腔体内设有多行间隔排布的玻璃吸液芯，每个玻璃吸液芯的两侧分别抵接于上壳体和下壳体，相邻的玻璃吸液芯之间形成蒸汽腔，蒸汽腔内封存有工质液体，每个玻璃吸液芯均设有互联槽，每个互联槽连通于对应玻璃吸液芯两侧的蒸汽腔。
[0008]进一步，互联槽设于玻璃吸液芯首尾两端。
[0009]进一步，上壳体和下壳体的厚度为0.2—2.0mm。
[0010]进一步，上壳体和下壳体的制作材料包括氧化铝、氮化铝、氧化铍或氮化硅。
[0011]进一步，上壳体与下壳体四周通过激光玻璃钎焊进行密封。
[0012]进一步，蒸汽腔高度为0.1—1mm。
[0013]一种基于玻璃吸液芯的陶瓷均热板结构的制备方法，包括如下步骤，
[0014]将玻璃粉或者玻璃纤维放入模具下盖中刮平，在其上面放置下壳体，盖上模具上盖，用夹具夹紧后进行高温烧结，烧结后在下壳体上得到首尾两端带有互联槽的玻璃吸液芯；
[0015]将上壳体盖于下壳体上，使玻璃吸液芯位于上壳体和下壳体之间且抵接于上壳体，用夹具夹紧上壳体和下壳体，在上壳体和下壳体连接处采用激光玻璃焊接进行密封，使玻璃吸液芯之间形成与互联槽连通的蒸汽腔；
[0016]通过灌液口向蒸汽腔内注入液体工质，然后进行抽真空。
[0017]进一步，玻璃吸液芯截面形状通过石墨模具烧结成矩形或者梯形毛细结构，同时玻璃吸液芯烧结在下壳体上，烧结温度低于玻璃粉或者玻璃纤维的熔点。
[0018]进一步，采用冷冻工质抽真空法，冷冻温度远低于工质结冰温度，在其温度下保温5min以上。
[0019]进一步，抽真空后采用冷压密封且氩弧焊焊接进一步密封。
[0020]与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：
[0021]本实施例的玻璃吸液芯的陶瓷均热板基于相变原理，通过工质相变进行高速散热，具有均温快、导热能力强、绝缘、耐腐蚀、耐电冲击，同时具有制备方便、成本低廉和热匹配性高等特点。由于玻璃吸液芯既是陶瓷均热板结构中的液体回流通道，同时也是陶瓷均热板结构的支撑结构，因此，不仅毛细能力和导热能力更强，同时也增强了承压能力，可制作面积较大且平整度高；
[0022]制作流程简单，烧结平整度较好，烧结过程中不易出现裂纹、塌陷等问题，相较于脉动结构散热能力更大，且其散热面积大小没有烧结因素的限制。玻璃吸液芯两端的互联槽则使得蒸汽在蒸发腔中得到充分流动，提升了陶瓷均热板结构的均温性能。
附图说明
[0023]图1为基于玻璃吸液芯的陶瓷均热板结构示意图。
[0024]图2为基于玻璃吸液芯的陶瓷均热板结构的纵截面示意图。
[0025]图3为基于玻璃吸液芯的陶瓷均热板结构的横截面示意图。
[0026]图4为玻璃吸液芯的截面示意图。
[0027]图中：
[0028]1、玻璃焊料钎焊接头；2、下壳体；3、玻璃吸液芯；4、蒸汽腔；5、上壳体；6、灌液口；7、互联槽。
具体实施方式
[0029]下面对本技术作进一步详细的描述。
[0030]如图1
‑
图4所示，一种基于玻璃吸液芯的陶瓷均热板结构，包括：上壳体5、多个玻璃吸液芯3和下壳体2，上壳体5和下壳体2密封连接，多行间隔排布的玻璃吸液芯3均匀布置于上壳体5和下壳体2之间，上壳体5、下壳体2以及阵列排布的玻璃吸液芯3围成蒸汽腔4。
[0031]上壳体5和下壳体2均采用采用氧化铝或氮化铝等半导体器件常用绝缘衬底材料，
厚度为0.2—2.0mm，大小和形状根据散热面积需求而定。
[0032]玻璃吸液芯3采用玻璃粉、氧化铝粉和玻璃短纤维等绝缘材料的一种或几种粉体混合物制备。
[0033]玻璃吸液芯3阵列采用石墨模具烧结在下壳体2上，与上壳体5紧密抵接。相较于现有技术在上下壳体内壁上加工出简单沟槽结构的吸液芯，本实施例通过粉体烧结而成的玻璃吸液芯3具有更好的毛细性能。
[0034]玻璃吸液芯3阵列为条状阵列，其主体截面形状为矩形或梯形，其高度为0.1—1.0mm，首尾两端开设有若干个互联槽7。
[0035]上壳体5和下壳体2四周通过激光玻璃钎焊进行密封，形成玻璃焊料钎焊接头1。
[0036]在蒸汽腔4内注入去离子水、甲醇或乙醇等与绝缘层相容的液体作为液体工质，注入量为玻璃吸液芯3饱和的50％～150％。
[0037]将带有玻璃吸液芯3的陶瓷均热板放入远低于液体工质结冰温度氛围内5Min后进行抽真空。
[0038]一种基于玻璃吸液芯的陶瓷均热板结构的制备方法，包括如下步骤：
[0039](1)板材准备：上壳体5和下壳体2放入无水乙醇溶液内，置于超声波清洗机清洗10分钟以上，取出放入去离子水中，超声波清洗10钟以上祛除表面乙醇溶液，而后风干备用，表面进行降低表面能处理。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于玻璃吸液芯的陶瓷均热板结构，其特征在于：包括密封连接形成腔体的上壳体和下壳体，腔体内设有多行间隔排布的玻璃吸液芯，每个玻璃吸液芯的两侧分别抵接于上壳体和下壳体，相邻的玻璃吸液芯之间形成蒸汽腔，蒸汽腔内封存有工质液体；每个玻璃吸液芯均设有互联槽，连通于玻璃吸液芯两侧的蒸汽腔。2.按照权利要求1所述的一种基于玻璃吸液芯的陶瓷均热板结构，其特征在于：互联槽设于玻璃吸液芯首尾两端。3.按照权利要求1所述的一种基于玻璃吸液芯的...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁雪鹏，汤勇，张仕伟，颜才满，孙亚隆，伍春霞，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：新型
国别省市：