[发明专利]一种促进热量定向传输的相变基板及其制作方法

说明书

本发明涉及一种促进热量定向传输的相变基板，包括：两块微结构板、垫圈和液态相变工质；微结构板的单侧表面具有两层毛细结构，两块微结构板具有毛细结构的表面相对而置，垫圈位于两块微结构板中间，两块微结构板和垫圈紧密贴合连接，内部形成空腔，空腔内填充有液态相变工质；还包括用于往空腔内填充液态相变工质的注液管。第一层毛细结构为微沟槽，第二层毛细结构为微斜孔，两层毛细结构相邻设置且尺寸数量级相同。该相变基板内部的毛细结构对液态相变工质具有不对称毛细力，可有效地驱动冷凝液回流，解决高密度封装电子功率器件的热控制问题。还涉及一种促进热量定向传输的相变基板的制作方法。属于电子器件散热产品领域。

技术领域

本发明涉及电子器件散热产品领域，尤其涉及一种促进热量定向传输的相变基板及其制作方法。

背景技术

近年来，随着电子器件的功率化、微型化和集成化发展，促进了民用电子、铁道交通、航天航空等领域快速发展，同时也面临着严重的散热问题。电子器件的工作过程是将输入的大部分电能转化热能，“三化”的发展使得电子器件的电能消耗增大，热能输出面积减小，以及单个电子设备中存在多个大功率电子器件，热量的积聚会严重降低电子器件的性能，甚至完全损害电子器件。因此，热控制成为保证和促进电子器件继续发展的关键。

热管技术在电子散热领域已经得到广泛的应用，运用液体工质蒸发-冷凝的相变潜热进行热量的高效传递，保证电子产品运行过程的热稳定性。根据相同相变原理制造的均热板在电子封装领域也逐渐得到应用，对于高密度封装的电子器件来说，相变基板(均热板)更是一个性能优异的热控制原件。目前，为适应电子器件的发展需求，相变均热板朝着大功率化和超薄化的方向发展，超薄化发展必然会减小均热板的内部空间，进而限制其内表面结构的尺度和液态工质的封存量，要保证均热板的承载功率，必须通过优化其内表面的结构来实现冷凝工质的迅速回流。因此，板内表面的结构是制约冷却相变基板发展的关键，实现具有定向运输能力和沸腾成核的微结构表面的加工对冷却相变基板性能的提升具有关键的促进作用。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于，提出一种促进热量定向传输的相变基板及其制作方法，该相变基板内部的毛细结构对液态相变工质具有不对称毛细力，可有效地驱动冷凝液回流。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种促进热量定向传输的相变基板，包括：两块微结构板、垫圈和液态相变工质；微结构板的单侧表面具有两层毛细结构，两块微结构板具有毛细结构的表面相对而置，垫圈位于两块微结构板中间，两块微结构板和垫圈紧密贴合连接，内部形成空腔，空腔内填充有液态相变工质；还包括用于往空腔内填充液态相变工质的注液管。

作为一种优选，微结构板的第一层毛细结构为微沟槽，第二层毛细结构为微斜孔，两层毛细结构相邻设置且尺寸数量级相同。采用这种结构后，两层毛细结构对液态相变工质具有不对称毛细力，可有效地驱动冷凝液回流。

作为一种优选，微沟槽为等间距平行排列的若干沟槽，微斜孔为在微沟槽底部沿微沟槽长度方向均布的若干椭圆形斜孔或燕尾形斜孔。

作为一种优选，微沟槽的宽度范围为0.1mm～0.15mm，深度范围为0.05mm～0.1mm；微斜孔的深度范围为0.05mm～0.1mm，最大位置处的尺寸范围为0.15mm～0.2mm，间距范围为0.2mm～0.3mm；微斜孔的最小位置处的尺寸小于或等于微沟槽的宽度。

作为一种优选，微斜孔的孔轴线与竖直方向的夹角范围为40°～50°。采用这种结构后，相变基板更加有利于辅助冷凝液高效地单向回流。

作为一种优选，微结构板、垫圈和注液管的材料为可腐蚀的高导热率金属；液态相变工质为与微结构板和垫圈相容的材料。优选地，微结构板、垫圈和注液管的材料为紫铜，液态相变工质为水。