一种气液通道分离的超薄均热板的制作方法

本发明涉及一种均热板，特别涉及到一种气液通道分离的超薄均热板。

背景技术：

随着5g网络建设的推进，5g终端设备的功能更加多样化，芯片需要应对复杂的环境工况，其高速运行会带来高热问题。在同时要满足终端设备的高集成化、轻薄化和空间利用最大化等需求时，必须考虑使用超薄型均热板。由于均热板内部结构精细多变，且相变传热机理十分复杂，影响到传热性能的因素众多。随着均热板朝着超薄化趋势发展，要综合考虑多方面设计难题。

研究表明，低于临界厚度0.3mm时，随着厚度进一步减小，蒸汽腔传热热阻会急速上升，引起均热板整体传热性能下降。对于现有0.3mm以下的超薄均热板，空间极为有限，存在蒸汽腔厚度不足问题，且毛细芯与蒸汽腔体的空间分布为上下层分隔，如均热板上层空间为蒸汽通道，下层空间为工质通道，这种上下层分割的方式使得蒸汽腔厚度进一步减小，且汽液界面相当于整个均热板的径向面积，接触面积大，气液流动阻力大。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供了一种气液通道分离的超薄均热板。本发明将均热板整体结构设计与焊接技术进行灵活结合，提供了一种厚度为0.20—0.30mm的超薄型均热板，泡沫铜吸液芯为液体工质通道，泡沫铜吸液芯四周支撑柱之间的空隙为蒸汽通道，两者相互独立，气液通道左右分离能有效减小气液流动阻力，贯穿于上下盖板的蒸汽通道在垂直方向上能够保证足够的厚度，使得蒸汽腔传热热阻显著减小，从而均热板整体热阻得到一定改善，能够有效解决受限空间内微电子器件的局部高热流散热问题。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：一种气液通道分离的超薄均热板，包括盖板和底板，所述盖板和底板周边密封连接形成密封工质腔，密封工质腔处于真空状态，其内填充有液态工质，所述盖板内表面为凹面，包括第一区域和第二区域，其中第一区域设置有规则排布的支撑柱，第二区域不设置支撑柱，用来放置泡沫铜吸液芯，所述泡沫铜吸液芯的上表面与盖板的下表面紧密贴合，泡沫铜吸液芯的下表面与底板的上表面紧密贴合。

所述盖板的壁厚为0.13-0.20mm，壁面材料采用不锈钢或钛制作而成，内壁镀铜。

所述底板的壁厚为0.07-0.12mm，壁面材料采用不锈钢或钛制作而成，内壁镀铜，并对底板的内表面进行粗化处理。

所述盖板内表面的凹面和支撑柱是利用化学腐蚀的方式形成的，支撑柱包括小圆柱与长条柱。

所述泡沫铜吸液芯的厚度为0.07-0.15mm，泡沫铜吸液芯的形状与第二区域的形状相匹配，在保证热源处有足够吸液芯的前提下，泡沫铜吸液芯贯穿于均热板平面。

采用磁控溅射镀二氧化钛、热氧化法或等离子清洗的方法对所述泡沫铜吸液芯进行亲水性处理。

底板的内表面进行粗化处理时采用物理方法在底板的内表面形成具有茸毛形貌的连续毛细结构。

底板的内表面进行粗化处理时采用化学或电化学方法在底板的内表面形成亲水性多孔结构。

所述盖板和底板采用钎焊的方式实现周边密封连接，底板内表面为中央高、四周低的结构。

所述盖板和底板采用扩散焊的方式实现周边密封连接，底板内表面设置有微通道，底板内侧面与支撑柱通过扩散焊的方式结合为一体。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

（1）本发明盖板内表面阵列排布有多个支撑柱，支撑柱包括若干小圆柱与长条柱，长条柱强化支撑的同时对流动蒸汽产生一定的导流作用。其中，盖板内侧部分区域无支撑柱排布，用来放置泡沫铜吸液芯，一定厚度的泡沫铜吸液芯设置于盖板内侧无支撑柱排布的空间里，为保证足够的毛细力，吸液芯在减小径向面积的同时，会增加轴向厚度，泡沫铜吸液芯的形状根据热源位置与均热板整体形状进行灵活设计。

（2）本发明盖板内侧支撑柱之间空隙为蒸汽通道，泡沫铜吸液芯为工质通道，两者相互独立，能有效减小气液流动阻力。

（3）本发明盖板与底板在厚度上的分配差异更明显，盖板增厚，蒸汽腔厚度增大，能有效降低蒸汽腔传热热阻；盖板和底板的壁面材料为铜或不锈钢或钛，内壁采取镀铜的处理方式，不锈钢或钛能够保证板体强度，内侧镀铜能够保证壁面的亲水性。

（4）本发明对泡沫铜吸液芯进行亲水性处理，采用磁控溅射镀二氧化钛、热氧化法或等离子清洗等，增强泡沫铜的亲水性；对底板内表面进行微槽道蚀刻，搭配泡沫铜形成复合吸液芯结构，有效增强毛细力。

（5）本发明对底板进行裙边蚀刻，留出焊膏空间，能够有效节省出焊膏所需厚度，此时裙边蚀刻底板与盖板通过钎焊方式结合为一体，底板无裙边蚀刻时，采用扩散焊的焊接方式，高效简单，整体强度更有保证。

附图说明

图1是本发明实施例1液通道分离的超薄均热板的结构分解图。

图2是本发明实施例1泡沫铜吸液芯与盖板配合结构示意图。

图3是本发明实施例1盖板和底板钎焊结合结构示意图。

图4是本发明实施例2液通道分离的超薄均热板的结构分解图。

图5是本发明实施例2泡沫铜吸液芯与盖板配合结构示意图。

图6是本发明实施例2盖板和底板钎焊结合结构示意图。

图中：1-盖板；2-底板；3-泡沫铜吸液芯；4-焊膏；10-第一区域；11-第二区域；101-支撑柱；1011-小圆柱；1012-长条柱。

具体实施方式

以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施方式。

实施例1

如图1-2所示，一种气液通道分离的超薄均热板，包括盖板1和底板2，所述盖板1和底板2周边密封连接形成密封工质腔，密封工质腔处于真空状态，其内填充有液态工质水，所述盖板1内表面为凹面，包括第一区域10和第二区域11，其中第一区域10设置有规则排布的支撑柱101，第二区域11不设置支撑柱101，用来放置泡沫铜吸液芯3，所述泡沫铜吸液芯3的上表面与盖板1的下表面紧密贴合，泡沫铜吸液芯3的下表面与底板2的上表面紧密贴合。

盖板1的壁厚为0.18mm，壁面材料采用不锈钢制作而成，内壁进行镀铜处理，不锈钢或钛能够保证板体强度，内侧镀铜保证了壁面的亲水性。

底板2的壁厚为0.07mm，壁面材料采用不锈钢制作而成，内壁进行镀铜处理，并对底板2的内表面进行粗化处理。

盖板1内表面的凹面和支撑柱101是利用化学腐蚀的方式形成的，凹面用作蒸汽腔，支撑柱用于提供支撑强度，支撑柱101包括小圆柱1011与长条柱1012，长条柱1012位于周边。

泡沫铜吸液芯3的厚度为0.12mm，泡沫铜吸液芯3的形状为f形，与第二区域11的形状相适应，在保证热源处有足够吸液芯的前提下，泡沫铜吸液芯3贯穿于均热板平面。泡沫铜吸液芯3通过点焊的方式初步固定于盖板内凹面上，后续与底板烧结为一体。

底板2的内表面进行粗化处理时采用物理方法在底板2的内表面形成具有茸毛形貌的连续毛细结构。

如图3所示，所述盖板1和底板2采用钎焊的方式实现周边密封连接，底板2内表面为中央高、四周低的结构，对底板周边一圈进行裙边蚀刻，留出焊膏空间，在底板蚀刻后的周边点涂一圈焊膏4，与上盖板烧制为一体。

实施例2

如图4-5所示，一种气液通道分离的超薄均热板，包括盖板1和底板2，所述盖板1和底板2周边密封连接形成密封工质腔，密封工质腔处于真空状态，其内填充有液态工质水，所述盖板1内表面为凹面，包括第一区域10和第二区域11，其中第一区域10设置有规则排布的支撑柱101，第二区域11不设置支撑柱101，用来放置泡沫铜吸液芯3，所述泡沫铜吸液芯3的上表面与盖板1的下表面紧密贴合，泡沫铜吸液芯3的下表面与底板2的上表面紧密贴合。

所述盖板1的壁厚为0.15mm，壁面材料采用钛制作而成，内壁进行镀铜处理，不锈钢或钛能够保证板体强度，内侧镀铜保证了壁面的亲水性。

所述底板2的壁厚为0.08mm，壁面材料采用钛制作而成，内壁进行镀铜处理，并对底板2的内表面进行粗化处理。

所述盖板1内表面的凹面和支撑柱101是利用化学腐蚀的方式形成的，凹面用作蒸汽腔，支撑柱用于提供支撑强度，支撑柱101包括小圆柱1011与长条柱1012，长条柱1012位于周边。

所述泡沫铜吸液芯3的厚度为0.10mm，泡沫铜吸液芯3的形状为f形，与第二区域11的形状相适应，在保证热源处有足够吸液芯的前提下，泡沫铜吸液芯3贯穿于均热板平面。泡沫铜吸液芯3通过点焊的方式初步固定于盖板内凹面上，后续与底板烧结为一体。

底板2的内表面进行粗化处理时采用热氧化法在底板2的内表面形成亲水性多孔结构：将铜片浸入到粗化处理液进行粗化处理，完成氧化后除去铜表面残余的氧化物和油污等杂质，放置在烘箱中烘干得到粗化表面。

如图6所示，盖板1和底板2采用扩散焊的方式实现周边密封连接时，底板2内表面蚀刻有微通道，底板2内侧面与支撑柱101通过扩散焊的方式结合为一体，微通道用于增强均热板内部毛细力。

在均热板内部，液态工质存在于泡沫铜或微通道中，开始工作时，液态工质受热蒸发形成蒸汽，蒸汽沿着支撑柱之间的空隙流动，热量扩散到热源远端，蒸汽冷凝后的形成的液态工质通过吸液芯的毛细力作用回流至热源位置，如此不断循环，此超薄均热板利用相变传热原理可有效解决狭小空间高热流密度电子元件的散热问题。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据本发明实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。