[发明专利]热管或均热板用泡沫铜表面银沉积改善界面结合的方法

说明书

技术领域

本发明涉及通过冶金扩散反应来提高界面结合的一种方法。通过超薄泡沫铜表面银的沉积，来提高泡沫铜与热管的铜管内壁或均热板的铜板之间高温真空或还原处理过程中的界面结合，并提高热管和均热板相应器件的可靠性。

背景技术

目前半导体电子器件通常散热方法之一是采用热管（HeatPipe）和均热板(VaporChamber)来实现。因为热管和均热板内壁通常需要具有毛细微结构的真空腔体，当热由热源传导至热管或均热板的某一区域称蒸发区时，腔体里面的液相介质会在高真空度的环境下，开始发生相变，由液相转为气相，吸收热能并且体积迅速膨胀，快速充满整个蒸汽腔，其中热管的蒸汽腔可近似看作一维结构、均热板的蒸汽腔可近似看作二维结构，当相应的气相介质快速通过蒸汽腔，传导到另一端或周边较冷的区域时便发生凝结现象，借由气-液转变释放出相变潜热，凝结后的液相介质，借由内壁上多孔微结构的通道，利用毛细现象快速回流到热源的蒸发端，此相变过程将在腔体内进行快速循环，这就是热管和均热板的工作过程。通常热管和均热板的内壁的毛细材料采用编织铜网、烧结铜粉和泡沫铜结构，其中铜粉烧结结构与铜管或铜板的结合取决于烧结温度和时间，但烧结铜粉大面积表面平整度和厚薄均匀性难以有效控制，直接影响产品的质量和性能。但编织铜网和泡沫铜结构就存在与铜管内壁或铜板之间的结合问题，如这一结合效果不好，将影响热管或均热板的可靠性。为了解决编织铜网或泡沫铜与铜管内壁或铜板之间结合效果的难题，通常的途径就是对编织铜网和泡沫铜表面进行合适的处理，便于其在高温下与铜管内壁和铜板内表面之间实现有效的扩散结合，为此提出了本发明。

发明内容

为了提高超薄泡沫铜作为吸液芯材料用于电子热管理器件如热管和均热板上，确保超薄泡沫铜与热管的铜管内壁或均热板的铜板之间良好的界面结合，提出了对超薄泡沫铜进行银的沉积处理。当超薄泡沫铜表面沉积一层银后用于制备热管和均热板的吸液芯，在700-800℃的真空或氢还原气氛下，超薄泡沫铜表面沉积的银将容易与铜管内壁或铜板之间实现良好的界面扩散，使得超薄泡沫铜与铜管的内壁或铜板之间的有效结合。

超薄泡沫铜表面银的沉积采用两种方法：（1）是化学镀；（2）置换反应。超薄泡沫铜采用江苏格业新材料科技有限公司超薄的分级构造泡沫铜，其孔径大小在数百纳米到数百微米之间，孔隙率在40-90%可选择。该材料本身具有很好的毛细特性，采用上述的两种方法在泡沫铜表面非常容易实现银的沉积。

化学镀银的方法主要采用浓度为0.1M至0.5M的硝酸银溶液和氨水，将加入适量的甲醛水溶液作为还原液，加速反应和银的沉积速度。

置换反应的方法也采用0.1M至0.5M的硝酸银溶液，可采用加入适量的氨水和提高温度来促进反应的快速进行。

附图说明

图1泡沫铜化学镀银后用作热管吸液芯的结构简图

图2泡沫铜化学镀银后用作均热板吸液芯的结构简图

具体实例

例1泡沫铜表面化学镀银后，用于热管的制造

如图1所示，采用江苏格业新材料科技有限公司制造的分级构造泡沫铜，经化学镀银后的泡沫铜，表面虽然镀上了银，但其需要在炉子中进行低温干燥和氢还原处理，加热温度为150-200℃即可。化学镀银的泡沫铜制备热管工艺和常规的泡沫铜制备热管工艺相似，经计算、切割、卷曲、置入铜管内，但还原烧结温度可以适当降低，在700-800℃，处理时间需根据选择的温度确定，温度低如选择700℃,处理时间可以适当延长至40-60分钟；如选择的温度高达800℃，则处理时间可以大大缩短，采用10-20分钟即可。制造过程的其他部分和常规泡沫铜热管制作方法相同。

例2泡沫铜表面化学镀银后用于均热板的制造

如图2所示，采用由江苏格业新材料科技有限公司制造的分级构造泡沫铜如厚度为0.3毫米孔隙率为80%，经化学镀银后的泡沫铜，表面虽然镀上了银，但其需要在炉子中进行低温干燥和氢还原处理，加热温度为150-200℃即可。化学镀银的泡沫铜制备均热板工艺和常规的泡沫铜制备均热板工艺相似，经计算、测量、冲切加工和置入上盖板和下底板内，但还原烧结温度可以适当降低，可在700-800℃之间选择。处理时间需根据选择的温度确定，如温度选择低为700℃,处理时间可以适当延长至40-60分钟；如选择的温度高达800℃，则处理时间可以缩短至10-20分钟即可。其中支撑柱同样采用江苏格业新材料科技有限公司的分级构造泡沫铜，厚度为1.0mm，孔隙率为80%。均热板制造工艺的其他部分和常规泡沫铜均热板制作方法相同。