一種帶有多孔泡沫金屬的強(qiáng)化沸騰換熱結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種帶有多孔泡沫金屬的強(qiáng)化沸騰換熱結(jié)構(gòu)，包括導(dǎo)熱基板和與所述導(dǎo)熱基板一側(cè)緊密貼合的多孔泡沫金屬層，其特征在于：所述多孔泡沫金屬層的多孔泡沫孔隙當(dāng)量直徑D由與導(dǎo)熱基板貼合的一側(cè)向另一側(cè)逐漸增大，第n層泡沫金屬孔隙當(dāng)量直徑Dn與第n-1層泡沫金屬孔隙當(dāng)量直徑Dn-1的增長(zhǎng)率比值為Dn/Dn-1=1.1-1.8，n為自然數(shù)。本發(fā)明非均勻孔隙結(jié)構(gòu)的泡沫金屬有效地弱化了泡沫金屬內(nèi)的氣泡流動(dòng)阻力問題，增大氣泡逃逸速度，強(qiáng)化換熱，同時(shí)節(jié)約金屬耗材；導(dǎo)熱基板與泡沫金屬的一側(cè)利用焊接技術(shù)結(jié)合在一起，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，不存在接觸熱阻，傳熱效率高，達(dá)到高效換熱的目的。
【專利說(shuō)明】一種帶有多孔泡沬金屬的強(qiáng)化沸騰換熱結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種換熱技術(shù)，具體涉及的是一種為高熱流換熱性能而設(shè)計(jì)的具有非均勻孔隙結(jié)構(gòu)的通孔泡沫金屬的強(qiáng)化沸騰換熱結(jié)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著微電子技術(shù)向小型化集成化及高頻高速方向發(fā)展，熱流密度急劇增加，電子散熱問題己成為制約微電子工業(yè)發(fā)展的瓶頸。優(yōu)化設(shè)計(jì)電子設(shè)備的散熱裝置，從而有效的降低關(guān)鍵元器件的溫度，提高電子設(shè)備的穩(wěn)定性和使用壽命，成為電子設(shè)備制造領(lǐng)域的迫切需要解決的問題。
[0003]利用強(qiáng)化沸騰換熱技術(shù)冷卻電子芯片已成為目前電子散熱領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)。常用的結(jié)構(gòu)有翅片、微槽道等。泡沫金屬具有高孔隙率、大比表面積、低密度、高導(dǎo)熱率、高耐熱性等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用在傳熱領(lǐng)域。利用泡沫金屬?gòu)?qiáng)化沸騰傳熱，可以增大換熱面積和氣泡氣化核心數(shù)目，有效提高換熱能力。
[0004]但是目前的泡沫金屬孔隙結(jié)構(gòu)均勻，孔隙增大會(huì)降低換熱面積和導(dǎo)熱率，孔隙減小則會(huì)增大氣泡流動(dòng)阻力。目前利用泡沫金屬的散熱方案中，通過(guò)改變泡沫金屬與導(dǎo)熱基板貼合的整體的框架形狀，解決上述問題。但是該種方法形狀復(fù)雜，制作困難，不利于大量的開發(fā)應(yīng)用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供了一種新型的電子芯片強(qiáng)化沸騰換熱結(jié)構(gòu)，該換熱結(jié)構(gòu)能大大提高池沸騰的熱有效性，達(dá)到高效換熱的目的。
[0006]為解決電子芯片強(qiáng)化沸騰換熱設(shè)計(jì)上存在的技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
一種帶有多孔泡沫金屬的強(qiáng)化沸騰換熱結(jié)構(gòu)，包括導(dǎo)熱基板和與所述導(dǎo)熱基板一側(cè)緊密貼合的多孔泡沫金屬層，其特征在于:所述多孔泡沫金屬層的多孔泡沫孔隙當(dāng)量直徑D由與導(dǎo)熱基板貼合的一側(cè)向另一側(cè)逐漸增大，第η層泡沫金屬孔隙當(dāng)量直徑Dn與第η-1層泡沫金屬孔隙當(dāng)量直徑Dlri的增長(zhǎng)率比值為Dn/ Dlri = 1.1-1.8，η為自然數(shù)。
[0007]所述導(dǎo)熱基板長(zhǎng)度L為5-30 mm，寬度W為5_30 mm,高度H1為l_2mm ;所述泡沫金屬層高度H2為孔隙直徑D為100 μ m-2mm。
[0008]所述的泡沫金屬是由銅或鋁做成開孔結(jié)構(gòu)。
[0009]所述的多孔泡沫金屬通過(guò)孔隙劑造孔、氣相沉積或電化學(xué)沉積方法制成。
[0010]所述的泡沫金屬與導(dǎo)熱基板利用焊接工藝緊密結(jié)合:焊接時(shí)，加熱導(dǎo)熱基板和泡沫金屬至180-20(TC的高溫后，加入金屬焊錫，焊接導(dǎo)熱基板和泡沫金屬，使泡沫金屬與導(dǎo)熱基板緊密貼合。
[0011]本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn): 1、本發(fā)明在導(dǎo)熱基板的一側(cè)焊接多孔泡沫金屬層，多孔泡沫金屬層為非均勻孔隙結(jié)構(gòu)，孔隙尺寸由與導(dǎo)熱基板貼合的一側(cè)向另一側(cè)逐漸增大。底部采用小孔徑的泡沫金屬，增大換熱面積提高換熱系數(shù)；上部采用大孔徑的泡沫金屬，弱化了泡沫金屬內(nèi)的氣泡流動(dòng)阻力問題，增大氣泡逃逸速度，加強(qiáng)換熱能力，同時(shí)減少了金屬耗材，節(jié)約了制作成本。考慮換熱面積與氣泡逃逸阻力的平衡關(guān)系，第η層泡沫金屬孔隙當(dāng)量直徑Dn與第η-1層泡沫金屬孔隙當(dāng)量直徑Dn-1的增長(zhǎng)率比值為Dn/ Dn-1 = 1.1-1.8。
[0012]2、本發(fā)明的非均勻孔隙結(jié)構(gòu)的多孔泡沫金屬，可以通過(guò)孔隙劑造孔、氣相沉積、電化學(xué)沉積等方法制成，制作方法簡(jiǎn)單，適合批量生產(chǎn)。
[0013]3、本發(fā)明采用泡沫金屬和導(dǎo)熱基板均高溫焊接的方法，可以使焊接面更牢固。泡沫金屬與導(dǎo)熱基板利用焊接工藝緊密結(jié)合，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，不存在接觸熱阻，傳熱效率高，達(dá)到高效換熱的目的。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為圖1的正視圖；
圖3為圖2的側(cè)視圖；
圖中1.導(dǎo)熱基板；2.多孔泡沫金屬層。

【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖進(jìn)行更進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明:
圖1給出了本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，一種用于高熱流密度的強(qiáng)化沸騰換熱結(jié)構(gòu)。具體結(jié)構(gòu)包括:電子芯片表面的導(dǎo)熱基板1、非均勻孔隙結(jié)構(gòu)的多孔泡沫金屬2。
[0016]導(dǎo)熱基板I與多孔泡沫金屬層2利用焊接技術(shù)結(jié)合在一起，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，不存在接觸熱阻，傳熱效率高。導(dǎo)熱基板I結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度L為5-30 mm，寬度W為5-30 mm，高度H1為l-2mm。泡沫金屬層2結(jié)構(gòu)高度H2為孔隙當(dāng)量直徑D為100 μ m-2mm。
[0017]圖2、圖3分別給出了多孔泡沫金屬層的正視圖和側(cè)視圖，多孔泡沫金屬2的孔隙尺寸由導(dǎo)熱基板的底部至頂部逐漸增大，第η層泡沫金屬孔隙當(dāng)量直徑Dn與第η-1層泡沫金屬孔隙當(dāng)量直徑Dlri的增長(zhǎng)率比值為Dn/ Dlri = 1.1-1.8，η 一般取1_5。
[0018]泡沫金屬2是由銅或鋁做成開孔結(jié)構(gòu)，可以通過(guò)孔隙劑造孔、氣相沉積、電化學(xué)沉積等方法制成，制作方法簡(jiǎn)單，適合批量生產(chǎn)。
【權(quán)利要求】
1.一種帶有多孔泡沫金屬的強(qiáng)化沸騰換熱結(jié)構(gòu)，包括導(dǎo)熱基板和與所述導(dǎo)熱基板一側(cè)緊密貼合的多孔泡沫金屬層，其特征在于:所述多孔泡沫金屬層的多孔泡沫孔隙當(dāng)量直徑D由與導(dǎo)熱基板貼合的一側(cè)向另一側(cè)逐漸增大，第η層泡沫金屬孔隙當(dāng)量直徑Dn與第η-1層泡沫金屬孔隙當(dāng)量直徑Dlri的增長(zhǎng)率比值為Dn/ Dlri = 1.1-1.8，η為自然數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的強(qiáng)化沸騰換熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述導(dǎo)熱基板長(zhǎng)度L為5-30mm，寬度W為5-30 mm,高度H1為l_2mm ;所述泡沫金屬層高度H2為l_7mm，孔隙直徑D為100 μ m-2mm0
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的強(qiáng)化沸騰換熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的泡沫金屬是由銅或鋁做成開孔結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的強(qiáng)化沸騰換熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的多孔泡沫金屬通過(guò)孔隙劑造孔、氣相沉積或電化學(xué)沉積方法制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的強(qiáng)化沸騰換熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的泡沫金屬與導(dǎo)熱基板利用焊接工藝緊密結(jié)合:焊接時(shí)，加熱導(dǎo)熱基板和泡沫金屬至180-20(TC的高溫后，加入金屬焊錫，焊接導(dǎo)熱基板和泡沫金屬，使泡沫金屬與導(dǎo)熱基板緊密貼合。
【文檔編號(hào)】H01L23/373GK104201160SQ201410452687
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年9月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月9日
【發(fā)明者】陳振乾, 施娟, 黨超鑌 申請(qǐng)人:東南大學(xué)