[发明专利]采用石墨材料制备的微通道散热器

说明书

技术领域

[0001]本发明涉及采用石墨材料制备的微通道散热器。所述散热器提 供用于冷却电子装置如微处理器的设备。所述散热器特别适合于插 入两叠层电子装置之间。

背景技术

[0002]电子工业正发展进入热受限时期。电子组件的热流量增加，空 气冷却无法带走足够的热量以维持微处理器和其它电子组件的所需 工作温度。

[0003]通常认为常规空气冷却可控制的最大热流量为约50W/cm²。由 于微处理器和其它电子装置得以发展，其产生超过约50W/cm²的热 流量，电子工业正倾向于使用液体冷却散热器。这种液体冷却散热 器的一种是所谓的微通道散热器。微通道散热器具有在其组成材料 内形成的、特别小的凹槽以提供被非常薄的微通道分开的非常薄的 翼片。这提供了大许多的表面积来散热。与强制液体循环系统结合 的微通道散热器提供了针对电子工业提高冷却能力需求的最有前途 方法之一。

[0004]至今为止，已采用硅、金刚石、铝和铜、铜钨复合材料和陶瓷 如氧化铍制备微通道散热器。

[0005]Bonde等的美国专利5,099,311(所述专利的详细内容通过引用 结合于本文中)公开了硅微通道散热器的典型结构，所述散热器包括 将冷凝剂输送到微通道的系统。

[0006]Walpole等的美国专利5,099,910(所述专利的详细内容通过引用 结合于本文中)公开了一种微通道散热器，所述散热器具有U型微通 道，从而液流在相邻微通道内交替流动，以在所述散热器表面提供 更均匀的温度和耐热性。Walpole等的散热器采用硅、铜钨复合材料 如或陶瓷如氧化铍制备。

[0007]Vafai等的美国专利6,457,515和6,675,875(所述专利的详细内 容通过引用结合于本文中)公开了多层微通道散热器，所述散热器中 流体在相邻层以相反方向流动，从而消除了所述散热器流体流动方 向上的温度梯度。

[0008]Shiomi等的美国专利5,874,775(所述专利的详细内容通过引用 结合于本文中)公开了金刚石散热器。

[0009]Goodson等的美国专利公开2003/0062149(所述专利的详细内容 通过引用结合于本文中)描述了电渗微通道冷却系统。

[0010]一直需要用于微通道散热器的改进材料来避免以前所用材料面 临的一些问题。本发明提供微通道散热器设备和采用石墨材料制备 其的方法。尽管一些石墨材料以前已用于制备具有较大通道的常规 散热器，但以前没有提出将其用于微通道散热器。

[0011]采用石墨材料制备的常规尺寸散热器的一个实例显示于Getz， Jr.等的美国专利6,771,502中，该专利已转让给本发明受让人。

[0012]Tzeng，Getz，Jr.和Weber的美国专利6,245,400中，教导了脱落 石墨的压缩颗粒的粘合剂涂布片层，发现特别可用作热界面制品。 此外，Tzeng的美国专利6,482,520公开了脱落石墨的压缩颗粒片层 作为热源如电子组件的散热器(本发明中称为热界面)的用途。实际 上，这种材料可购自Advanced Energy Technology Inc.of Lakewood， Ohio(俄亥俄州荚克伍德的先进能源技术公司)，为其SpreaderShield类原料。

[0013]石墨由碳原子六角形阵列的薄层平面或碳原子网络构成。这些 六角形排列的碳原子的薄层平面基本为平的，它们的排列或定向使 得相互之间基本为平行和等距离的。通常被称为碳素网层或基底平 面的基本为平的、相互平行并等距离的碳原子薄片或层相互连接或 结合，所形成的组排列成微晶体。高度有序的石墨由相当大的微晶 体构成：微晶体相互之间高度对齐或定向，具有非常有序的碳层。 换言之，高度有序的石墨具有高度的择优微晶体定向。应注意到， 石墨具有各向异性结构，因此显示或拥有很多极具方向性的性能， 例如导热性和导电性。