【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術涉及芯片散熱，具體涉及一種凝液橋接回流均熱板及其制備方法。
技術介紹
1、隨著電子技術迅速發(fā)展，電子芯片的高頻、高速以及集成電路的密集化和小型化，散熱問題己成為制約電子技術發(fā)展的主要因素之一。電子芯片散熱技術在電力電子、航空航天、能源等領域的重要性日益凸顯。
2、均熱板(或稱平板熱管)通過密閉空間的氣液相變循環(huán)實現(xiàn)熱量的高效傳遞與均衡分布。均熱板具有極高的導熱系數(shù)，熱量能夠迅速從熱源處擴散至整個熱管表面，同時有效維持熱源和表面溫度的均勻性。鑒于這些優(yōu)越的熱控性能，均熱板已成為高功率密度電子芯片散熱設計中不可或缺的關鍵技術，是芯片穩(wěn)定、可靠運行的重要保障。
3、傳統(tǒng)的均熱板，包括接合的上蓋體與下蓋體，并在內部設有低真空的腔體，在腔體內設有工作流體并將空間區(qū)分為蒸發(fā)區(qū)與冷凝區(qū)。當熱由熱源傳導至蒸發(fā)區(qū)時，工作流體吸收熱能，使體積迅速膨脹氣化為蒸汽而往壓力低的冷凝區(qū)移動，當蒸汽接觸到冷凝區(qū)的壁面時會凝結釋放出潛熱，由腔體壁面的毛細作用回流到蒸發(fā)區(qū)，形成氣液循環(huán)的散熱系統(tǒng)。
4、因此，現(xiàn)有的均熱板的運行依賴于微納多孔結構的毛細作用吸液芯，凝液回流能力受到毛細力-滲流阻力之間相互平衡的制約，導致凝液回流距離短、均熱板散熱面積較小(例如尺度<10cm)，且高熱流密度下凝液無法及時回流補充、熱點附近蒸發(fā)干涸，因此散熱能力受限。此外，傳統(tǒng)均熱板內凝液回流能力取決于蒸發(fā)或者冷凝壁面的毛細液芯結構，均熱板工作過程中難以動態(tài)調節(jié)凝液回流通量，因此其熱阻難以改變。
技術實現(xiàn)思
1、基于此，有必要針對現(xiàn)有均熱板凝液毛細回流能力不足、散熱能力受限、熱阻不可調節(jié)的問題，提供一種凝液橋接回流均熱板及其制備方法。
2、一種凝液橋接回流均熱板，包括：殼體，所述殼體內設有一腔體空間，所述腔體空間具有相對的第一壁面和第二壁面；
3、所述第一壁面具有第一微納結構，所述第一微納結構表面冷凝形成的液滴，利用不同曲率液滴之間的拉普拉斯壓差和所述第一微納結構內液柱的水力聯(lián)通，實現(xiàn)凝液向特定區(qū)域自發(fā)長程匯聚形成液滴；
4、所述第二壁面具有第二微納結構，所述第二微納結構的親水性/芯吸性優(yōu)于所述第一微納結構，從而建立所述第一壁面和所述第二壁面之間的浸潤性差異，匯集的所述液滴升高并與所述第二壁面接觸實現(xiàn)高通量凝液橋接回流。
5、上述凝液橋接回流均熱板，均熱板工作過程中，蒸汽在第一壁面冷凝形成離散的、具有不同曲率半徑的液滴，液滴借助曲率差異所致的拉普拉斯壓差和第一微納結構內液柱的水力聯(lián)通，實現(xiàn)長距離匯聚，液滴生長與第二壁面接觸形成橋接，并在第一壁面和第二壁面浸潤性差異的驅動下實現(xiàn)從第一壁面到第二壁面的自發(fā)轉移和凝液回流，從而實現(xiàn)對第二壁面熱點的冷卻。
6、在其中一個實施例中，所述第一微納結構的液滴匯集區(qū)域相比其他區(qū)域存在局部浸潤性或結構特征，包括本征接觸角更小、局部結構寬度增加、深度增加或者幾何形貌改變。
7、在其中一個實施例中，所述第一微納結構的表面呈親水性或者弱疏水性，第二微納結構的表面呈強親水性、超親水性或芯吸性。
8、在其中一個實施例中，所述第一微納結構的浸潤性通過基底材料選擇、鍍膜或添加物質實現(xiàn)；和/或
9、所述第二微納結構的浸潤性通過基底材料選擇、鍍膜、微納結構或表面化學及等離子體處理實現(xiàn)。
10、在其中一個實施例中，所述第一微納結構的深寬比大于1:2。
11、在其中一個實施例中，所述第一壁面和所述第二壁面的間距可調，以調控凝液橋接回流的頻率和均熱板的散熱能力。
12、一種如上述任意一項所述的凝液橋接回流均熱板的制備方法，包括以下步驟：
13、在殼體的第一壁面上形成第一微納結構，在殼體的第二壁面上形成第二微納結構；
14、將所述殼體組裝后對所述殼體的邊緣進行密封封裝，在所述殼體上設計與所述腔體空間連通的灌裝口；
15、通過所述灌裝口抽真空和注液后，對所述灌裝口進行封閉。
16、在其中一個實施例中，在殼體的第一壁面上形成第一微納結構的步驟具體為：采用光刻、飛秒激光、電化學沉積、電化學刻蝕、電火花、增減材制造、壓印或機械加工方法，在第一壁面的表面加工出所述第一微納結構；和/或
17、在殼體的第二壁面上形成第二微納結構的步驟具體為：采用光刻、飛秒激光、電化學沉積、化學刻蝕、化學氧化、熱氧化、電火花、增減材制造、壓印或機械加工方法，在第二壁面的表面加工出所述第二微納結構。
18、在其中一個實施例中，在殼體的第一壁面上形成第一微納結構的步驟之后還包括：
19、根據(jù)固定的熱點位置，通過局部浸潤性改性處理、微結構寬度增加、將微結構設計為漸變寬度或者漸變深度的方式，或者改變微結構局部形貌，控制所述第一微納結構內液滴溢出的位置，該位置可位于熱點下方，也可以圍繞熱點按照一定空間排布方式設置多個液滴溢出位置，實現(xiàn)多點位凝液橋接回流補充。
20、在其中一個實施例中，通過殼體的形變調節(jié)所述第一壁面和第二壁面的間距，調節(jié)均熱板的熱阻和散熱能力。
21、上述凝液橋接回流均熱板及其制備方法，將大范圍冷凝的液滴自發(fā)、長距離匯聚到某一點，實現(xiàn)長距離液滴的合并，可以將均熱板尺寸進一步加大，散熱面積可以增大(長度顯著大于10cm)，進而提高均熱板的散熱能力。匯聚的液滴向蒸發(fā)面熱點橋接回流，凝液回流通量大，有利于防止蒸發(fā)側蒸干，從而提升熱流密度和散熱能力。同時，調節(jié)第一壁面和第二壁面之間的間距可調控凝液回流頻率和冷凝、蒸發(fā)/沸騰傳熱特性以及均熱板熱阻特性，從而有效解決傳統(tǒng)均熱板面積小、臨界熱流低和熱流難以調節(jié)的問題。
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1.一種凝液橋接回流均熱板，其特征在于，包括：殼體，所述殼體內設有一腔體空間，所述腔體空間具有相對的第一壁面和第二壁面；
2.根據(jù)權利要求1所述的凝液橋接回流均熱板，其特征在于，所述第一微納結構的液滴匯集區(qū)域相比其他區(qū)域存在局部浸潤性或結構特征，包括本征接觸角更小、局部結構寬度增加、深度增加或者幾何形貌改變。
3.根據(jù)權利要求1所述的凝液橋接回流均熱板，其特征在于，所述第一微納結構的表面呈親水性或者弱疏水性，所述第二微納結構的表面呈強親水性、超親水性或芯吸性。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的凝液橋接回流均熱板，其特征在于，所述第一微納結構的浸潤性通過基底材料選擇、鍍膜或添加物質實現(xiàn)；和/或
5.根據(jù)權利要求1所述的凝液橋接回流均熱板，其特征在于，所述第一微納結構的深寬比大于1:2。
6.根據(jù)權利要求1所述的凝液橋接回流均熱板，其特征在于，所述第一壁面和所述第二壁面的間距可調，以調控凝液橋接回流的頻率和均熱板的散熱能力。
7.一種如權利要求1-6任意一項所述的凝液橋接回流均熱板的制備方法，其特征在于，包括以下步驟
8.根據(jù)權利要求7所述的凝液橋接回流均熱板的制備方法，其特征在于，在殼體的第一壁面上形成第一微納結構的步驟具體為：采用光刻、飛秒激光、電化學沉積、電化學刻蝕、電火花、增減材制造、壓印或機械加工方法，在第一壁面的表面加工出所述第一微納結構；和/或
9.根據(jù)權利要求7所述的凝液橋接回流均熱板的制備方法，其特征在于，在殼體的第一壁面上形成第一微納結構的步驟之后還包括：
10.根據(jù)權利要求7所述的凝液橋接回流均熱板的制備方法，其特征在于，通過殼體的形變調節(jié)所述第一壁面和第二壁面的間距，調節(jié)均熱板的熱阻和散熱能力。
...【技術特征摘要】
1.一種凝液橋接回流均熱板，其特征在于，包括：殼體，所述殼體內設有一腔體空間，所述腔體空間具有相對的第一壁面和第二壁面；
2.根據(jù)權利要求1所述的凝液橋接回流均熱板，其特征在于，所述第一微納結構的液滴匯集區(qū)域相比其他區(qū)域存在局部浸潤性或結構特征，包括本征接觸角更小、局部結構寬度增加、深度增加或者幾何形貌改變。
3.根據(jù)權利要求1所述的凝液橋接回流均熱板，其特征在于，所述第一微納結構的表面呈親水性或者弱疏水性，所述第二微納結構的表面呈強親水性、超親水性或芯吸性。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的凝液橋接回流均熱板，其特征在于，所述第一微納結構的浸潤性通過基底材料選擇、鍍膜或添加物質實現(xiàn)；和/或
5.根據(jù)權利要求1所述的凝液橋接回流均熱板，其特征在于，所述第一微納結構的深寬比大于1:2。
6.根據(jù)權利要求1所述...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：顏笑，廖強，虞家琦，陳蓉，朱恂，
申請(專利權)人：重慶大學，
類型：發(fā)明
國別省市：
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