一种带有多孔泡沫金属的强化沸腾换热结构的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种带有多孔泡沫金属的强化沸腾换热结构，包括导热基板和与所述导热基板一侧紧密贴合的多孔泡沫金属层，其特征在于：所述多孔泡沫金属层的多孔泡沫孔隙当量直径D由与导热基板贴合的一侧向另一侧逐渐增大，第n层泡沫金属孔隙当量直径Dn与第n-1层泡沫金属孔隙当量直径Dn-1的增长率比值为Dn/Dn-1=1.1-1.8，n为自然数。本发明非均匀孔隙结构的泡沫金属有效地弱化了泡沫金属内的气泡流动阻力问题，增大气泡逃逸速度，强化换热，同时节约金属耗材；导热基板与泡沫金属的一侧利用焊接技术结合在一起，结构简单紧凑，不存在接触热阻，传热效率高，达到高效换热的目的。
【专利说明】一种带有多孔泡沬金属的强化沸腾换热结构
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种换热技术，具体涉及的是一种为高热流换热性能而设计的具有非均匀孔隙结构的通孔泡沫金属的强化沸腾换热结构。
【背景技术】
[0002]随着微电子技术向小型化集成化及高频高速方向发展，热流密度急剧增加，电子散热问题己成为制约微电子工业发展的瓶颈。优化设计电子设备的散热装置，从而有效的降低关键元器件的温度，提高电子设备的稳定性和使用寿命，成为电子设备制造领域的迫切需要解决的问题。
[0003]利用强化沸腾换热技术冷却电子芯片已成为目前电子散热领域的关键技术。常用的结构有翅片、微槽道等。泡沫金属具有高孔隙率、大比表面积、低密度、高导热率、高耐热性等优点，被广泛应用在传热领域。利用泡沫金属强化沸腾传热，可以增大换热面积和气泡气化核心数目，有效提高换热能力。
[0004]但是目前的泡沫金属孔隙结构均匀，孔隙增大会降低换热面积和导热率，孔隙减小则会增大气泡流动阻力。目前利用泡沫金属的散热方案中，通过改变泡沫金属与导热基板贴合的整体的框架形状，解决上述问题。但是该种方法形状复杂，制作困难，不利于大量的开发应用。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供了一种新型的电子芯片强化沸腾换热结构，该换热结构能大大提高池沸腾的热有效性，达到高效换热的目的。
[0006]为解决电子芯片强化沸腾换热设计上存在的技术问题，本发明采用的技术方案是:
一种带有多孔泡沫金属的强化沸腾换热结构，包括导热基板和与所述导热基板一侧紧密贴合的多孔泡沫金属层，其特征在于:所述多孔泡沫金属层的多孔泡沫孔隙当量直径D由与导热基板贴合的一侧向另一侧逐渐增大，第η层泡沫金属孔隙当量直径Dn与第η-1层泡沫金属孔隙当量直径Dlri的增长率比值为Dn/ Dlri = 1.1-1.8，η为自然数。
[0007]所述导热基板长度L为5-30 mm，宽度W为5_30 mm,高度H1为l_2mm ;所述泡沫金属层高度H2为孔隙直径D为100 μ m-2mm。
[0008]所述的泡沫金属是由铜或铝做成开孔结构。
[0009]所述的多孔泡沫金属通过孔隙剂造孔、气相沉积或电化学沉积方法制成。
[0010]所述的泡沫金属与导热基板利用焊接工艺紧密结合:焊接时，加热导热基板和泡沫金属至180-20(TC的高温后，加入金属焊锡，焊接导热基板和泡沫金属，使泡沫金属与导热基板紧密贴合。
[0011]本发明采用上述技术方案，与现有技术相比具有如下优点: 1、本发明在导热基板的一侧焊接多孔泡沫金属层，多孔泡沫金属层为非均匀孔隙结构，孔隙尺寸由与导热基板贴合的一侧向另一侧逐渐增大。底部采用小孔径的泡沫金属，增大换热面积提高换热系数；上部采用大孔径的泡沫金属，弱化了泡沫金属内的气泡流动阻力问题，增大气泡逃逸速度，加强换热能力，同时减少了金属耗材，节约了制作成本。考虑换热面积与气泡逃逸阻力的平衡关系，第η层泡沫金属孔隙当量直径Dn与第η-1层泡沫金属孔隙当量直径Dn-1的增长率比值为Dn/ Dn-1 = 1.1-1.8。
[0012]2、本发明的非均匀孔隙结构的多孔泡沫金属，可以通过孔隙剂造孔、气相沉积、电化学沉积等方法制成，制作方法简单，适合批量生产。
[0013]3、本发明采用泡沫金属和导热基板均高温焊接的方法，可以使焊接面更牢固。泡沫金属与导热基板利用焊接工艺紧密结合，结构简单紧凑，不存在接触热阻，传热效率高，达到高效换热的目的。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为本发明的结构示意图；
图2为图1的正视图；
图3为图2的侧视图；
图中1.导热基板；2.多孔泡沫金属层。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图进行更进一步的详细说明:
图1给出了本发明的结构示意图，一种用于高热流密度的强化沸腾换热结构。具体结构包括:电子芯片表面的导热基板1、非均匀孔隙结构的多孔泡沫金属2。
[0016]导热基板I与多孔泡沫金属层2利用焊接技术结合在一起，结构简单紧凑，不存在接触热阻，传热效率高。导热基板I结构长度L为5-30 mm，宽度W为5-30 mm，高度H1为l-2mm。泡沫金属层2结构高度H2为孔隙当量直径D为100 μ m-2mm。
[0017]图2、图3分别给出了多孔泡沫金属层的正视图和侧视图，多孔泡沫金属2的孔隙尺寸由导热基板的底部至顶部逐渐增大，第η层泡沫金属孔隙当量直径Dn与第η-1层泡沫金属孔隙当量直径Dlri的增长率比值为Dn/ Dlri = 1.1-1.8，η 一般取1_5。
[0018]泡沫金属2是由铜或铝做成开孔结构，可以通过孔隙剂造孔、气相沉积、电化学沉积等方法制成，制作方法简单，适合批量生产。
【权利要求】
1.一种带有多孔泡沫金属的强化沸腾换热结构，包括导热基板和与所述导热基板一侧紧密贴合的多孔泡沫金属层，其特征在于:所述多孔泡沫金属层的多孔泡沫孔隙当量直径D由与导热基板贴合的一侧向另一侧逐渐增大，第η层泡沫金属孔隙当量直径Dn与第η-1层泡沫金属孔隙当量直径Dlri的增长率比值为Dn/ Dlri = 1.1-1.8，η为自然数。
2.根据权利要求1所述的强化沸腾换热结构，其特征在于，所述导热基板长度L为5-30mm，宽度W为5-30 mm,高度H1为l_2mm ;所述泡沫金属层高度H2为l_7mm，孔隙直径D为100 μ m-2mm0
3.根据权利要求1所述的强化沸腾换热结构，其特征在于，所述的泡沫金属是由铜或铝做成开孔结构。
4.根据权利要求1所述的强化沸腾换热结构，其特征在于，所述的多孔泡沫金属通过孔隙剂造孔、气相沉积或电化学沉积方法制成。
5.根据权利要求1所述的强化沸腾换热结构，其特征在于，所述的泡沫金属与导热基板利用焊接工艺紧密结合:焊接时，加热导热基板和泡沫金属至180-20(TC的高温后，加入金属焊锡，焊接导热基板和泡沫金属，使泡沫金属与导热基板紧密贴合。
【文档编号】H01L23/373GK104201160SQ201410452687
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年9月9日 优先权日:2014年9月9日
【发明者】陈振乾, 施娟, 党超镔 申请人:东南大学