[發明專利]一種超薄均熱板超親水微納米結構吸液芯及制備方法

在審

• 申請號: 202010760183.2
• 申請日: 2020-07-31
• 公開（公告）號: CN111735331A
• 公開（公告）日: 2020-10-02
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 杭州威納激光科技有限公司
• 主分類號: F28D15/04
• 分類號: F28D15/04
• 代理公司: 北京睿智保誠專利代理事務所(普通合伙) 11732
• 代理人: 周新楣

本發明公開了一種超薄均熱板超親水微納米結構吸液芯，包括吸液芯和均熱板蓋板，所述吸液芯直接制備于所述均熱板蓋板上；所述吸液芯由周期分布的微米列陣以及其四周通道構成；所述微米列陣表面以及其四周所述通道表面均密集分布有納米級亞結構，三者構成含有豐富微空腔的微納米全覆蓋結構；所述微納米全覆蓋結構的表面設有高表面能氧化物涂層。相比于現有吸液芯的噴粉燒結和紫銅絲網吸液芯的傳統制備方法，激光方法制備吸液芯工藝步驟少、流程短、效率高，結構一致性好，穩定性高，綜合性能好，能達到最低的熱管厚度和最優的散熱效果。

技術領域

本發明涉及面向各種超薄熱管和均熱板的吸液芯，尤其是基于超親水微納米結構的高性能吸液芯，屬于熱管技術領域。

背景技術

隨著微電子技術和電子信息產業的飛速發展，各種電子設備及器件，尤其是以智能手機和平板電腦為代表的超薄移動設備，不斷朝著高性能、集成化、小型化與輕薄化的方向發展，更高的芯片熱流密度、更小的散熱空間、更加困難的散熱條件，對散熱裝置的散熱能力和進一步小型化提出了更高的要求，針對高熱流密度的散熱問題成為了制約電子設備進一步發展的關鍵限制因素之一。

均熱板(VC)和熱管(為方便，下文所述均熱板均包含熱管，本專利所述均熱板也均包含熱管)作為一種基于沸騰相變傳熱的高效兩相傳熱裝置，因其優異的導熱性、良好的等溫性和可靠性，在智能手機、筆記本電腦等電子器件中廣泛應用。隨著電子設備的日益輕薄化，超薄熱管也成為狹小空間內散熱的有效手段和首選解決方案。超薄熱管一般由管體、密封頭、吸液芯和工作介質組成，其主體結構包括蒸發段、絕熱段、冷凝段和密封殼體。在蒸發段液態水吸收芯片工作產生的熱量而蒸發成蒸汽，經過絕熱段蒸汽通道氣相傳輸到達冷凝段，經由冷凝段放熱將蒸汽還原回液態水，再回流到蒸發段不斷往返循環，將芯片熱量快速散發出去。熱管的傳熱性能、傳熱效率和傳熱極限主要取決于吸液芯提供的毛細壓力和液體在吸液芯內的滲透回流速率。傳統吸液芯主要有絲網吸液芯、粉末/纖維燒結吸液芯、溝槽吸液芯和復合吸液芯等。超薄熱管所要求吸液芯的厚度也在不斷降低，導致其內部氣-液高速對流引起的界面剪切力增大、傳熱能力下降。目前主要有兩個發展方向：一是對傳統吸液芯進行優化以適應超薄熱管的要求，如采用化學沉積和燒結制備的燒結銅網芯，或將絲網、溝槽與粉末燒結為一體的復合吸液芯結構，這類方法提高了超薄熱管制造工藝的復雜性和成本，難以進一步降低厚度。第二類方法是采用諸如反應離子刻蝕、電火花加工、電解加工、表面鍍膜等刻蝕方法在超薄熱管內壁上制備吸液結構，這些方法工藝較為復雜，造價較為昂貴，對環境不夠友好。激光加工具有靈活、非接觸加工的特點，能加工出復雜的、具有一定粗糙度的毛細結構，是一種有前途的制備吸液芯的方法，近年比較活躍，如用納秒激光在熱管壁上雕刻出橫縱交錯的細小溝槽、用納秒激光在鋁基板凹槽面內相互交替分布掃描出具有茸毛形貌的連續毛細的超疏水和超親水結構，用激光在銅板上加工出針翅和溝槽結構、用納秒激光制備斜坡溝槽毛細結構、不等寬微槽結構、高深寬的復合溝槽結構等等。

上述各種方法制備的吸液芯，可用于一般厚度的熱管，當熱管厚度低于0.4mm時，其毛細性能將顯著下降、水阻和氣阻顯著提高，傳熱效率迅速下降,一般的吸液芯難以滿足需求。

因此，如何提供一種性能更佳的超薄均熱板超親水微納米結構吸液芯及制備方法是本領域亟需解決的技術問題之一。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種超薄均熱板超親水微納米結構吸液芯及制備方法，以此解決超薄均熱板的高毛細力、高滲透率吸液芯的制備問題，已有專利雖也涉及納秒激光處理、溝槽結構和超親水處理，但均無涉及實現超親水的微納米結構，也沒有提供吸液芯的毛細力和滲透率數據。

為解決上述技術問題，本發明采取了如下技術方案：

一種超薄均熱板超親水微納米結構吸液芯，包括吸液芯和均熱板蓋板，所述吸液芯直接制備于所述均熱板蓋板上；