[發(fā)明專(zhuān)利]液冷用金屬流道制作方法及液冷金屬流道冷板

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201511011524.1
• 申請(qǐng)日: 2015-12-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105636411B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-02-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 余懷強(qiáng);桂進(jìn)樂(lè);王騰;鄧立科;蔣創(chuàng)新;湯勁松
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第二十六研究所
• 主分類(lèi)號(hào): H05K7/20
• 分類(lèi)號(hào): H05K7/20
• 代理公司: 重慶博凱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司50212
• 代理人: 李海華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高熱流密度電子器件散熱技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種液冷用金屬流道的制作方法及液冷金屬流道冷板。

背景技術(shù)

各類(lèi)電子元器件一直在朝著尺寸不斷減小而性能不斷提高的趨勢(shì)發(fā)展。上世紀(jì)80年代，電子元器件的發(fā)熱熱流密度約為10W/cm2，而目前已超過(guò)250W/cm2，這種發(fā)展趨勢(shì)不斷在擴(kuò)大。美國(guó)海軍研究機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)預(yù)計(jì)，雷達(dá)用T/R組件的發(fā)熱熱流密度可能將會(huì)突破1000W/cm2，如果T/R組件內(nèi)部電子元器件產(chǎn)生的熱量不能被有效地散走，將導(dǎo)致工作溫度急劇升高，最終導(dǎo)致器件失效。

為了解決上述高發(fā)熱熱流密度電子元器件的散熱問(wèn)題，目前最普遍方法是在電子設(shè)備中添加液冷金屬流道冷板，金屬冷板內(nèi)設(shè)有流道，電子設(shè)備產(chǎn)生的熱量通過(guò)熱傳導(dǎo)傳遞給金屬冷板，冷卻液在金屬冷板的流道中高速流動(dòng)，與金屬壁面對(duì)流換熱帶走熱量，完成快速散熱的目的。在液冷式金屬流道冷板技術(shù)中，如何簡(jiǎn)單、低成本地制作出高可靠、高換熱性能的金屬流道一直是一個(gè)技術(shù)難題。

現(xiàn)有技術(shù)中，金屬流道的制作方法主要有以下兩種：

方法一：一體成型制作金屬流道，先制作冷板模具，將銅管固定在模具中心，再將AL1100純鋁材料加熱到750℃，使其熔化至液態(tài)，導(dǎo)入模具中迅速冷卻成型（請(qǐng)參閱專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮椤癈N102244011A”的發(fā)明專(zhuān)利）。該方法制作出的一體化金屬流道具有好的封閉性，但因具有750℃的高溫工藝，不利于工藝兼容，并且金屬流道尺寸、形狀和位置難以精確控制。

方法二：在兩個(gè)金屬基板上分別加工出多個(gè)凹槽，然后在兩凹槽間形成的肋條上印刷焊料，再將兩金屬基板對(duì)扣焊接，使凹槽扣合形成金屬流道。該方法簡(jiǎn)單、實(shí)用，但由于在焊接過(guò)程中流動(dòng)的焊料容易沿著金屬面溢流到流道中阻塞流道，并且由于焊料的流失會(huì)使兩個(gè)金屬基板肋條之間焊接不牢靠，這都會(huì)導(dǎo)致冷板的可靠性和散熱效果降低。

綜上所述，現(xiàn)有液冷用金屬流道的制作方法都存在著不同程度的不足。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明的目的是提供一種制作簡(jiǎn)單、制作出的流道可靠性高、散熱性能好的液冷用金屬流道制作方法及液冷金屬流道冷板。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

液冷用金屬流道制作方法，步驟如下，

1）在兩塊金屬板上分別制作出相同結(jié)構(gòu)的若干凹槽并形成比凹槽數(shù)多1的肋條，并在肋條上表面、凹槽底部及側(cè)壁制作金屬可焊層；

2）在凹槽底部及側(cè)壁的金屬可焊層上制作導(dǎo)熱聚合物材料掩膜層；

3）在肋條上表面制作焊料層；

4）將兩塊金屬板扣合并使其上的凹槽和肋條一一相對(duì)，通過(guò)回流焊工藝將兩塊金屬板肋條上的焊料層對(duì)應(yīng)焊接，從而形成金屬流道。

步驟2）制作的導(dǎo)熱聚合物材料掩膜層厚度為5μm-20μm，導(dǎo)熱聚合物材料包括成膜物和起導(dǎo)熱作用的納米顆粒，其中成膜物為氨基樹(shù)脂、丙烯酸樹(shù)脂或有機(jī)硅樹(shù)脂，有機(jī)硅樹(shù)脂可為聚二甲基硅氧烷，納米顆粒為三氧化二鋁或石墨，納米顆粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為導(dǎo)熱聚合物材料的10%-30%。

步驟2）制作導(dǎo)熱聚合物材料掩膜層的步驟為，

2.1）先在金屬板肋條上表面、凹槽底部及側(cè)壁均勻噴涂導(dǎo)熱聚合物材料，形成導(dǎo)熱聚合物材料層；

2.2）再用砂紙打磨除去肋條上表面的導(dǎo)熱聚合物材料，露出步驟1）肋條上制作的金屬可焊層，從而只在凹槽底部及側(cè)壁的金屬可焊層上形成導(dǎo)熱聚合物材料掩膜層。

步驟2）也可以按如下步驟制作導(dǎo)熱聚合物材料掩膜層，

2.1）先在金屬板凹槽所在面整個(gè)面貼上干膜，再通過(guò)曝光、顯影去除凹槽位置的干膜，使干膜只存在于肋條上表面；

2.2）然后在肋條上表面、凹槽底部及側(cè)壁均勻噴涂導(dǎo)熱聚合物材料，形成導(dǎo)熱聚合物材料層；

2.3）最后除去肋條上表面的干膜及干膜上的導(dǎo)熱聚合物材料，從而只在凹槽底部及側(cè)壁的金屬可焊層上形成導(dǎo)熱聚合物材料掩膜層。

優(yōu)選地，步驟1）加工出凹槽后、制作金屬可焊層前先對(duì)金屬板進(jìn)行如下預(yù)處理；先在溫度為60℃-80℃的堿性脫脂液中進(jìn)行脫脂處理，再在溫度15℃-35℃下于除銹劑中浸泡15-30分鐘，然后使用純凈蒸餾水在高壓下沖洗8-12分鐘，直至監(jiān)測(cè)的出流蒸餾水pH值為6-8為止；預(yù)處理完畢，再制作金屬可焊層。

步驟1）的金屬可焊層通過(guò)電鍍形成，所述金屬可焊層從內(nèi)往外依次為鉛層、銅層和鎳層，金屬可焊層總厚度為2μm-10μm；其中，鉛層、銅層和鎳層厚度分別為0.5-1μm，0.5-1μm，1-8μm。