[发明专利]一种复层金属微通道结构复合与成形一体化装置及方法

说明书

本发明公开了一种复层金属微通道结构复合与成形一体化装置及方法，其解决了现有结构设计，存在模具装置结构复杂、金属微通道结构加工工艺流程复杂且制作成本高、单金属材质单独加工成形微通道结构质量差且自身性能得不到改善的技术问题，包括配套的上模座和下模座，上模座通过导套和导柱可实现上下往复运动；上模座的下表面上固设有凸模，下模座的上表面上固设有凹模，凹模设于下模座的上表面上且与凹模固定板围成模具型腔，凹模的上表面向内凹陷设有微通道凹槽；凸模通过凸模固定板固设于上模座的下表面上，凸模的上端与上模座接触的上表面向内凹陷设有凹槽，凹槽内固定连接设有贯穿上模座的振子，可广泛应用于双金属微通道结构精密制造领域。

技术领域

本发明属于双金属微通道结构精密制造领域，具体涉及一种复层金属微通道结构复合与成形一体化装置及方法。

背景技术

随着微小型器件结构的不断微型化，器件内部的能量输运均受到了微小空间的限制，使得高功率器件面临功率过高所带来高能量及快速热输运问题。由微电子器件温度敏感性所带来的芯片热控制问题也不断突显。电子器件工作的可靠性对温度十分敏感，任何设计精良的电子设备在长期过热及不均匀热应力的作用下都会发生故障或失效。一般电子器件工作温度应在130℃以下。著名的10℃法则指出：当电子器件的温度在70-80℃水平上每增加10℃，可靠性就会下降50％。美国曾对机载电子设备全年的故障进行了分析，发现50％以上的故障是由各种环境因素所致，而这其中55％是超温而引起的。散热问题成为制约微电子设备发展的瓶颈。因此开发新型的强化散热技术及高效率散热器以完善热设计和热控制方案已迫在眉睫。微通道散热器是解决上述问题有效途径之一。

微通道构件作为微通道散热器的核心部件，目前常用的金属材料主要有铜和铝，铜的导热系数为401W/m*K，比热容为385J/kg*K；铝的导热系数为237W/m*K，比热容为903J/kg*K，铜的导热系数是铝的1.69倍，但热容却比铝小很多。同时铜的密度是铝的3.3倍，价格是铝的2倍。使用同一种金属很难同时满足经济性和高性能的要求。铜铝复合材料的出现解决这一问题提供了可能，其成本仅为铜的50％。微通道是微通道散热器的核心部件，其微通道宽度在10-1000μm范围，属于介观尺度范畴。塑性微成形技术继承了传统塑性加工的优点，具有工艺简单、成形件性能优异、精度高以及加工成本低等特点，非常适合微型零件的低成本批量制造，在微通道精密制造方面具有广泛的应用前景。但是由于介观尺度下材料充填能力较差，成形质量之类的不能保证，需要开发辅助手段以提高材料的充填能力。因此，开展铜铝等复层金属微通道结构高效加工技术研究，具有十分重要的经济意义。

中国专利文献CN102411060A(专利申请号201110401804.9)公开了一种本发明公开了一种具有高深宽比微流道的微流控芯片及其制作方法，材质为聚二甲基硅氧烷(PDMS)，并借助软光刻技术制作，而本微流控芯片浇铸所用的阳模则采用SU-8无掩模光刻加工，该技术虽然具有柔性高、制作成本低及周期短等优点，但是其制备装置结构复杂、操作要求严格，且不适用于关于金属材料领域的微流道研究。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的缺点和不足，根据金属材料力学原理，提出了一种结构简单、科学合理、成形微通道结构质量稳定、复合金属的物理化学性能显著提高的复层金属微通道结构复合与成形一体化装置及方法。

为此，本发明提供一种复层金属微通道结构复合与成形一体化装置，包括配套的上模座和下模座，上模座和下模座通过导套和导柱进行连接组成封闭的框架结构，上模座通过导套和导柱可实现上下往复运动；上模座的下表面上固设有竖直向下的凸模，下模座的上表面上固设有与凸模配套使用的凹模，凹模通过与其配套的凹模固定板固设于下模座的上表面上，凹模固定板与凹模围成内陷的模具型腔，位于模具型腔内的凹模的上表面向内凹陷设有水平纵向的微通道凹槽；凸模通过与其配套的凸模固定板固设于上模座的下表面上，凸模的上端与上模座接触的上表面向内凹陷设有凹槽，凹槽内固定连接设有贯穿上模座的振子，位于凸模固定板内的凸模的下端边缘通过蝶形弹簧与凸模固定板内部的下端内壁边缘相连接；