[发明专利]用于超高热流密度下的光热集成器件、散热器及LED灯

摘要

本公开提供一种用于超高热流密度下的光热集成器件、散热器及LED灯，包括：热沉基板，用于为发光器件散热，包括：开放式通道；亲水涂层，该亲水涂层表面生成有极性分子基团；以及连接层。本公开提供的用于超高热流密度下的光热集成器件、散热器及LED灯通过设置亲水涂层以及亲水涂层表面的极性分子基团，两者的协同强化效应能大幅改善开放式通道表面的润湿特性，大大增加开放式通道内的毛细压力梯度，使得在超高热流密度下热沉能够及时补液，持续发生高强度复合相变换热，并通过连接层将发光器件与热沉基板形成一体式结构，消除了发光器件与热沉基板之间的界面热阻，进一步提高热沉的取热能力，保证了超高热流密度下热沉的高换热性能及高可靠性。 1

主权项

1.一种用于超高热流密度下的光热集成器件，包括：

热沉基板，用于为发光器件散热，包括：

开放式通道，设置在所述热沉基板的任一板面上，利用毛细现象驱动散热工质沿所述开放式通道流动；以及

亲水涂层，设置在所述开放式通道的表面，该亲水涂层表面生成有极性分子基团，所述亲水涂层和所述极性分子基团用于提高所述开放式通道的补液能力；以及

连接层，设置在所述开放式通道所在板面的背面，用于连接热沉基板与所述发光器件。

2.根据权利要求1所述的用于超高热流密度下的光热集成器件，所述开放式通道所在板面的背面设置有凹槽，用于嵌入所述连接层。

3.根据权利要求1所述的用于超高热流密度下的光热集成器件，所述开放式通道包括N条，N条所述开放式通道并列设置；

其中N≥10。

4.根据权利要求3所述的用于超高热流密度下的光热集成器件，所述开放式通道的排列密度不小于5条/cm。

5.根据权利要求4所述的用于超高热流密度下的光热集成器件，其中：

所述开放式通道的宽度介于20μm至5000μm之间；

所述开放式通道的深度介于20μm至5000μm之间；

两相邻所述开放式通道的间距介于20μm至5000μm之间；

所述亲水涂层的厚度介于20nm至50μm之间；

所述连接层的厚度介于1μm至1400μm之间。

6.根据权利要求1所述的用于超高热流密度下的光热集成器件，所述开放式通道的横截面为矩形、梯形、三角形、圆弧形或不规则图形。

7.根据权利要求1所述的用于超高热流密度下的光热集成器件，其中：

所述亲水涂层包含：多孔氧化铝、多孔氧化铌、氧化锌钠、氧化钛、氧化锌、氧化锡、五氧化二钒、氧化铜、氧化亚铜、氢氧化铜中的至少一种；

所述极性分子基团包含：羧酸基、磺酸基、磷酸基、氨基、季铵基、羟基、羧酸酯、嵌段聚醚中的至少一种；

所述连接层包含：锡基焊料；

所述热沉基板包含：金属、合金、半导体、陶瓷、氧化物中的至少一种；

其中所述热沉基板的导热系数不小于20W/m·K。

8.根据权利要求1所述的用于超高热流密度下的光热集成器件，其中：

所述连接层通过物理气相沉积、化学气相沉积或电镀的方法在所述热沉基板的表面生成；或

所述连接层通过金属助焊层与所述热沉基板的表面连接；

其中，所述金属助焊层包含：金、银、镍、铅、有机保焊剂中的至少一种。

9.一种散热器，包括：

中空散热腔体，用于盛放散热工质，其任一壁面上设置有连接开口；以及

如上述权利要求1至8中任一项所述的用于超高热流密度下的光热集成器件，嵌合在所述连接开口中，且所述开放式通道朝向所述中空散热腔体内侧，利用所述散热工质的复合相变取走所述发光器件的热量，并耗散至环境中。

10.根据权利要求9所述的散热器，所述中空散热腔体的外侧设置有M个散热翅片，M个所述散热翅片沿所述中空散热腔体外壁的周向排列；

其中M≥1。

11.根据权利要求10所述的散热器，所述散热翅片的表面设置有波纹，用于扩大所述散热翅片的对流散热面积。

12.根据权利要求9至11中任一项所述的散热器，其中：

所述中空散热腔体包括：

开口，设置在所述中空散热腔体的壁面上，用于向所述中空散热腔体内装入所述散热工质，和改变所述中空散热腔体内的真空度；以及

密封件，与所述开口匹配设置，用于密封所述中空散热腔体；

所述散热工质包含：蒸馏水、去离子水、乙醇、甲醇、丙酮或制冷剂中的至少一种。

13.根据权利要求9‑11中任一项所述的散热器，所述中空散热腔体包含：金属、合金、半导体、陶瓷、氧化物中的至少一种，其中所述中空散热腔体的导热系数不小于20W/m·K。

14.一种LED灯，包括：

如上述权利要求9至13中任一项所述的散热器，用于为所述LED光源散热；以及

LED光源，与所述连接层连接。