一种平板热管复合沟槽式吸液芯及其制备方法与流程

本发明涉及一种热管吸液芯，具体是一种平板热管复合沟槽式吸液芯。

背景技术：

随着微电子芯片热流密度急剧增加和有效散热空间日益狭小等问题的出现，具有高热导率的微热管成为了微电子芯片导热的理想元件。热管的传热性能主要取决于内部吸液芯结构。传统铜粉烧结式吸液芯虽然毛细压力较强，但液体回流阻力大，重量比沟槽式吸液芯重40％～60％。沟槽式吸液芯具有壁薄、重量轻、吸液芯不易损坏等优点，符合电子器件轻薄短小化的发展趋势，但存在毛细压力较小的缺点。开发一种新的微沟槽吸液芯结构以改善热管传热能力，是厄待解决的难题。

华南理工大学陈平等人提出了一种挤压-犁削成形新方法加工热管内壁微沟槽，生成的挤压-犁削微沟槽由主沟槽和次沟槽组成，该结构能显著改善热管的传热性能。但使用该方法加工微沟槽时，多齿刀具结构形状复杂，设计、制造困难，如果多齿刀具设计加工不当，不仅刀具易崩刃损坏，而且很难产生微细翅结构，且加工质量对加工参数的依赖性很大。更重要的是，受多齿刀具加工能力的限制，热管微沟槽尺寸受限，挤压-犁削成形的主沟槽和次沟槽深宽比均较小。

技术实现要素：

本发明的目的是克服上述现有技术存在的缺陷，提出一种制备工艺简单易控、生产成本低且毛细压力强的平板热管复合沟槽式吸液芯。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种平板热管复合沟槽式吸液芯，包括表面加工有复合沟槽毛细结构的金属基板。所述复合沟槽毛细结构由主沟槽和次沟槽组成；所述主沟槽由聚焦激光在金属基板表面刻蚀形成；所述次沟槽由相邻主沟槽表面之间的相邻熔渣堆积物形成；所述主沟槽和次沟槽均具有较大的深宽比。

所述复合沟槽毛细结构沿金属基板长度方向均匀地分布在金属基板上。

所述主沟槽的截面形状为V形；所述次沟槽的截面形状为梯形。

所述主沟槽和所述次沟槽的尺寸由激光脉宽、功率、重复频率、扫描速度、扫描次数、扫描间距决定。

所述金属基板的材质为紫铜、黄铜、铝或不锈钢。

所述金属基板的厚度为0.5～1mm。

一种平板热管复合沟槽式吸液芯制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将符合平板热管尺寸、表面平整的金属基板置于超声清洗机中清洗，得到干净的金属基板，然后烘干；

(2)将金属基板置于激光加工系统的工作平台上，将激光聚焦于金属基板表面，设置合适的激光参数后，通过振镜往X/Y方向扫描，在金属基板上刻蚀出复合沟槽毛细结构。

相比于现有技术，本发明的有益效果在于：使用激光加工不需要设计制造专门的加工刀具，制备工艺简单易控，生产成本低，且能加工出主沟槽和次沟槽深宽比均较大的毛细结构，极大地提高了毛细压力，显著增加了液体回流的截面积，降低了液体回流阻力，从而大大提高平板热管的传热性能。

附图说明

图1为本发明平板热管复合沟槽毛细结构三维示意图；

图2为本发明平板热管复合沟槽毛细结构截面示意图；

图中：1、金属基板，2、主沟槽，3、次沟槽，4、熔渣堆积物。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明和描述。

实施例：

如图1至图2所示，一种平板热管复合沟槽式吸液芯，包括表面加工有复合沟槽毛细结构的紫铜基板1。所述复合沟槽毛细结构由主沟槽2和次沟槽3组成；所述主沟槽2由红外光纤聚焦激光在紫铜基板1表面刻蚀形成；所述次沟槽3由相邻主沟槽2表面之间的相邻熔渣堆积物4形成；所述主沟槽2和次沟槽3均具有较大的深宽比。

该实施例的复合沟槽毛细结构沿紫铜基板1长度方向均匀地分布在紫铜基板上。

该实施例的主沟槽2的截面形状为V形；次沟槽3的截面形状为梯形。

该实施例的主沟槽2和次沟槽3的尺寸由激光脉宽、功率、重复频率、扫描速度、扫描次数、扫描间距决定。

一种平板热管复合沟槽式吸液芯制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将一块表面平整、0.5mm厚的紫铜基板置于盛有无水乙醇和等离子水的超声清洗机中清洗五分钟，得到干净的紫铜基板，然后烘干；

(2)将紫铜基板置于激光加工系统的工作平台上，将红外光纤激光聚焦于紫铜基板表面，设置激光脉宽为100ns，激光功率为20W，重复频率为40KHZ，扫描速度为200mm/s，扫描次数为15次，扫描间距为80μm，通过振镜往X/Y方向扫描，在紫铜基板上刻蚀出复合沟槽毛细结构。

本发明实现了平板热管复合沟槽式吸液芯的激光制备，制备工艺简单易控，生产成本低，极大地提高了毛细压力，显著增加了液体回流的截面积，降低了液体回流阻力，从而大大提高平板热管的传热性能。