多孔结构化热传递制品制造技术

本发明专利技术提供了一种多孔结构化热传递制品，其包括多个前体金属团粒和设置在所述多个前体金属团粒之间并使它们彼此相连的多个间隙元件以及至少部分地嵌入所述间隙元件中的多个金属粒子。所述前体金属团粒包括内部部分和外部部分，所述内部部分包括第一金属，所述外部部分包括合金，所述合金包含所述第一金属和第二金属。所述间隙元件包括所述外部部分的所述合金。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术通常涉及多孔结构化热传递制品。更具体地讲，本专利技术涉及成形的多孔金 属制品及其制造和使用方法。
技术介绍
一种用于散热部件的冷却系统包括可蒸发或沸腾的流体。然后使用外部装置将所 产生的蒸汽冷凝并返回至蒸发器。为了改善流体在蒸发器里的热传递，可以使用多孔结构 化热传递制品。多种多孔热传递制品是可供选择的，包括(例如)通过火焰或等离子体喷涂制成 的涂层。这些涂层通常是金属的，并通过多种方法涂敷于金属基底。采用这些方法，可能难 以控制孔隙度和均勻地涂覆三维基底。其它已知的涂层包括与有机粘结剂接合的传导性颗 粒。这些涂层通常具有较差的整体热导率，因此需要对厚度进行精确控制，而这种控制在具 有三维表面的基底上是难以进行的。已经设计了被动两相式或沸腾式热虹吸器，用来冷却诸如微处理器之类的热敏感 部件。热虹吸器是基于自然对流循环液体的被动热传递装置。它们能够避免常规换热器中 的液泵的成本及复杂性。
技术实现思路
随着集成电路及其它散热电子器件的大功率化和小型化，需要提高从这些散热部 件中散热的热传递速率。热虹吸器能够提供低成本高效益的方式来冷却这些部件。因此， 一直需要开发具有高热传递系数的多孔结构化热传递制品，这种制品能够以廉价和更高效 的方式制造热虹吸器及其它换热器。此外，一直需要可易于在制造过程中应用的低成本多 孔热传递制品。本专利技术提供多孔结构化热传递制品。更具体地说，本专利技术提供多孔金属制品及其 制造和使用方法。所述制品可被用作使装置(例如制冷系统和电子冷却系统)冷却的蒸发 器。在单相或两相热传递系统中均可使用所述多孔结构化热传递制品。在一些实施例中， 所述制品可以在用于使集成电路(例如微处理器)冷却的热虹吸器中用作蒸发器板。在其 它实施例中，所述制品可附接至诸如浸泡冷却的绝缘栅双极晶体管(IGBT)之类的装置。在一个方面，本专利技术提供一种多孔结构化热传递制品，其包括多个前体金属团 粒，所述前体金属团粒包括内部部分和外部部分，所述内部部分包括选自铝、铜、银以及它 们的合金的第一金属，所述外部部分包括合金，其中所述合金包含第一金属和选自铜、银、 硅和镁的第二金属，并且其中第一金属和第二金属不同；多个间隙元件，其设置于所述多个 前体金属团粒中的至少两个之间并使它们彼此相连，所述间隙元件包括所述外部部分的合 金；和多个金属粒子，其至少部分地嵌入于所述外部部分的合金中。在另一方面，本专利技术提供形成结构化热传递制品的方法，该方法包括提供热传递 涂层，其包括粘结剂和多个前体金属团粒，所述前体金属团粒包括内部部分和外部部分，所述内部部分包括熔融温度为Tmpl的第一金属，所述外部部分包括熔融温度为Tmp2的第二金 属；将多个金属粒子施加至所述涂层；以及将该组合物加热至低于Tmpl和Tmp2的温度以形成 包含第一金属和第二金属的合金，其使所述多个前体金属团粒彼此粘结，其中所述粘结形 成了多孔基体，并且其中所述多个金属粒子至少部分地嵌入所述基体的至少一部分中。除另有规定外，否则本文中所用的所有科技术语具有在本领域中所通常使用的含 义。本文中提供的定义是为了便于理解本文中经常使用的某些术语，不意味着限制本专利技术 的范围。如本文中所用 单数形式的“一个”、“一种”和“所述”涵盖具有多个指代物的实施例，除非上下文 中另有明确规定。如本说明书和所附权利要求书中所用，术语“或”通过以其包括“和/或” 的含义使用，除非上下文中另有明确规定；“长径比”指三维物体的最长尺寸(即“全长”)与正交于该全长尺寸的最长尺寸 (即“全宽”)之比；“有效孔隙度”指团粒中促成基体内流体流动或渗透的互连孔体积或空隙空间。有 效孔隙度不包括基体中可能存在的孤立孔。对本专利技术的结构化热传递制品的有效孔隙度的 测量不包括可能形成结构化热传递制品的一部分的非多孔基底或其它非多孔层；“精确成形的热传递复合体”指具有模制形状的热传递复合体，所述模制形状大致 为用于形成该模制形状的模腔的反像；以及“结构化热传递制品”指包括多个三维成形的热传递复合体的热传递制品；“基本上球形的”指具有介于约1与1. 5之间的长径比以及大体球形的形状的三维 物体；“基本上竖直”指与水平面呈接近于90度的取向；并且“单元密度”指每一规定体积中指定单元的数量。例如，若本专利技术中所述的多孔基 体包括100个前体金属团粒且占据1立方厘米的体积，则该前体金属团粒的单元密度将为 100个前体金属团粒/立方厘米。以上内容并非意图描述本专利技术的每种实施方式的每个公开的实施例。以下附图说 明和具体实施方式更具体地举例说明示例性实施例。附图说明图Ia和Ib是可用于制造所提供的热传递制品的实施例的两个带涂层的基底的透 视图。图加是用于制造所提供的结构化热传递制品的两个示例性前体金属团粒的侧视 图。图2b是图加中所示的两个示例性前体金属团粒的截面图。图2c是图加中所示的两个示例性前体金属团粒在采用所提供的方法形成间隙元 件将两个团粒连接在一起后的侧视图。图3是所提供的多孔结构化热传递制品实施例的一部分的示例性透视图。图4是示例性结构化热传递制品实施例的一部分的示例性截面侧视图。图5是具有带涂层的金钢石的示例性前体复合团粒的截面图。图6a和6b是以不同放大倍数对所提供的多孔结构化热传递制品实施例进行的照 相描述。图7是用于制备基材的示例性装置的示意图，该基材可用于制备所提供制品的实 施例。图8是示出了示例性实施例的耐热性实验结果的曲线图。这些理想化的图不是按比例绘制的，目的仅是为了例示本专利技术的结构化热传递制 品而没有限制的意义。具体实施例方式在以下的描述中，涉及了构成本说明书的一部分的一组附图，其中通过举例说明 的方式示出了若干具体的实施例。应当理解的是，在不脱离本专利技术范围或实质的情况下可 设想并实施其它的实施例。因此，以下具体实施方式不能理解为具有限制的意义。除另指明外，否则在所有情况下，说明书和权利要求书中用来表述特征尺寸、数量 和物理特性的所有数字均应理解为由术语“约”来修饰。因此，除非另外指明，否则上述说 明书和所附权利要求书中给出的数值参数均为近似值，根据本领域技术人员利用本文所公 开的教导内容寻求获得的所需特性情况，这些近似值可有所不同。由端点表述的数值范围 包括该范围内所包含的所有数值(例如，1至5包括1、1. 5、2、2. 75、3、3. 80、4、和5)以及在 此范围内的任何范围。已经描述了可用作使装置(如制冷系统和电子冷却系统)冷却的蒸发器的结构化 热传递制品。在单相或两相热传递系统中均可使用所述热传递制品。在一些实施例中，它 们可在用于冷却集成电路(例如微处理器)的热虹吸器中用作沸腾板。在其它实施例中， 它们附接至诸如通过两相浸泡冷却的绝缘栅双极晶体管(IGBT)之类的发热装置。对于两 相热传递来说，与在以基本上水平的取向使用结构化热传递制品相比，在将其以或多或少 垂直的方向进行取向(基本上竖直)时通常效率要低。已经越来越普遍的情况是，以非水 平取向(S卩，基本上竖直)安装包括发热部件的台式计算机上的电路板，以及以这种取向将 诸如热虹吸器之类的冷却装置附接至所述部件。另外，为了提高冷却效率，很常见的是通过 在板表面上增加翅片或突出物来提高沸腾板或结构化热传递制品的表面积。这可能会增加 制造这种本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多孔结构化热传递制品，其包括：　　多个前体金属团粒，其包括内部部分和外部部分，所述内部部分包含选自铝、铜、银以及它们的合金的第一金属，所述外部部分包括合金，所述合金包含所述第一金属和选自铜、银、硅和镁的第二金属，其中所述第一金属和所述第二金属不同；　　多个间隙元件，其设置于所述多个前体金属团粒中的至少两个之间并使它们彼此相连，所述间隙元件包括所述外部部分的合金；和　　多个金属粒子，其至少部分地嵌入所述外部部分的合金中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：菲利普·E·图玛，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：US