一種帶有多孔泡沫金屬的強化沸騰換熱結構的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種帶有多孔泡沫金屬的強化沸騰換熱結構，包括導熱基板和與所述導熱基板一側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量直徑D由與導熱基板貼合的一側向另一側逐漸增大，第n層泡沫金屬孔隙當量直徑Dn與第n-1層泡沫金屬孔隙當量直徑Dn-1的增長率比值為Dn/Dn-1=1.1-1.8，n為自然數(shù)。本發(fā)明非均勻孔隙結構的泡沫金屬有效地弱化了泡沫金屬內的氣泡流動阻力問題，增大氣泡逃逸速度，強化換熱，同時節(jié)約金屬耗材；導熱基板與泡沫金屬的一側利用焊接技術結合在一起，結構簡單緊湊，不存在接觸熱阻，傳熱效率高，達到高效換熱的目的。
【專利說明】一種帶有多孔泡沬金屬的強化沸騰換熱結構

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種換熱技術，具體涉及的是一種為高熱流換熱性能而設計的具有非均勻孔隙結構的通孔泡沫金屬的強化沸騰換熱結構。

【背景技術】
[0002]隨著微電子技術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)化設計電子設備的散熱裝置，從而有效的降低關鍵元器件的溫度，提高電子設備的穩(wěn)定性和使用壽命，成為電子設備制造領域的迫切需要解決的問題。
[0003]利用強化沸騰換熱技術冷卻電子芯片已成為目前電子散熱領域的關鍵技術。常用的結構有翅片、微槽道等。泡沫金屬具有高孔隙率、大比表面積、低密度、高導熱率、高耐熱性等優(yōu)點，被廣泛應用在傳熱領域。利用泡沫金屬強化沸騰傳熱，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構均勻，孔隙增大會降低換熱面積和導熱率，孔隙減小則會增大氣泡流動阻力。目前利用泡沫金屬的散熱方案中，通過改變泡沫金屬與導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雜，制作困難，不利于大量的開發(fā)應用。


【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術問題是針對上述現(xiàn)有技術的不足，而提供了一種新型的電子芯片強化沸騰換熱結構，該換熱結構能大大提高池沸騰的熱有效性，達到高效換熱的目的。
[0006]為解決電子芯片強化沸騰換熱設計上存在的技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是:
一種帶有多孔泡沫金屬的強化沸騰換熱結構，包括導熱基板和與所述導熱基板一側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量直徑D由與導熱基板貼合的一側向另一側逐漸增大，第η層泡沫金屬孔隙當量直徑Dn與第η-1層泡沫金屬孔隙當量直徑Dlri的增長率比值為Dn/ Dlri = 1.1-1.8，η為自然數(shù)。
[0007]所述導熱基板長度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構。
[0009]所述的多孔泡沫金屬通過孔隙劑造孔、氣相沉積或電化學沉積方法制成。
[0010]所述的泡沫金屬與導熱基板利用焊接工藝緊密結合:焊接時，加熱導熱基板和泡沫金屬至180-20(TC的高溫后，加入金屬焊錫，焊接導熱基板和泡沫金屬，使泡沫金屬與導熱基板緊密貼合。
[0011]本發(fā)明采用上述技術方案，與現(xiàn)有技術相比具有如下優(yōu)點: 1、本發(fā)明在導熱基板的一側焊接多孔泡沫金屬層，多孔泡沫金屬層為非均勻孔隙結構，孔隙尺寸由與導熱基板貼合的一側向另一側逐漸增大。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，弱化了泡沫金屬內的氣泡流動阻力問題，增大氣泡逃逸速度，加強換熱能力，同時減少了金屬耗材，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系，第η層泡沫金屬孔隙當量直徑Dn與第η-1層泡沫金屬孔隙當量直徑Dn-1的增長率比值為Dn/ Dn-1 = 1.1-1.8。
[0012]2、本發(fā)明的非均勻孔隙結構的多孔泡沫金屬，可以通過孔隙劑造孔、氣相沉積、電化學沉積等方法制成，制作方法簡單，適合批量生產。
[0013]3、本發(fā)明采用泡沫金屬和導熱基板均高溫焊接的方法，可以使焊接面更牢固。泡沫金屬與導熱基板利用焊接工藝緊密結合，結構簡單緊湊，不存在接觸熱阻，傳熱效率高，達到高效換熱的目的。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明的結構示意圖；
圖2為圖1的正視圖；
圖3為圖2的側視圖；
圖中1.導熱基板；2.多孔泡沫金屬層。

【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖進行更進一步的詳細說明:
圖1給出了本發(fā)明的結構示意圖，一種用于高熱流密度的強化沸騰換熱結構。具體結構包括:電子芯片表面的導熱基板1、非均勻孔隙結構的多孔泡沫金屬2。
[0016]導熱基板I與多孔泡沫金屬層2利用焊接技術結合在一起，結構簡單緊湊，不存在接觸熱阻，傳熱效率高。導熱基板I結構長度L為5-30 mm，寬度W為5-30 mm，高度H1為l-2mm。泡沫金屬層2結構高度H2為孔隙當量直徑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視圖，多孔泡沫金屬2的孔隙尺寸由導熱基板的底部至頂部逐漸增大，第η層泡沫金屬孔隙當量直徑Dn與第η-1層泡沫金屬孔隙當量直徑Dlri的增長率比值為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構，可以通過孔隙劑造孔、氣相沉積、電化學沉積等方法制成，制作方法簡單，適合批量生產。
【權利要求】
1.一種帶有多孔泡沫金屬的強化沸騰換熱結構，包括導熱基板和與所述導熱基板一側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量直徑D由與導熱基板貼合的一側向另一側逐漸增大，第η層泡沫金屬孔隙當量直徑Dn與第η-1層泡沫金屬孔隙當量直徑Dlri的增長率比值為Dn/ Dlri = 1.1-1.8，η為自然數(shù)。
2.根據(jù)權利要求1所述的強化沸騰換熱結構，其特征在于，所述導熱基板長度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)權利要求1所述的強化沸騰換熱結構，其特征在于，所述的泡沫金屬是由銅或鋁做成開孔結構。
4.根據(jù)權利要求1所述的強化沸騰換熱結構，其特征在于，所述的多孔泡沫金屬通過孔隙劑造孔、氣相沉積或電化學沉積方法制成。
5.根據(jù)權利要求1所述的強化沸騰換熱結構，其特征在于，所述的泡沫金屬與導熱基板利用焊接工藝緊密結合:焊接時，加熱導熱基板和泡沫金屬至180-20(TC的高溫后，加入金屬焊錫，焊接導熱基板和泡沫金屬，使泡沫金屬與導熱基板緊密貼合。
【文檔編號】H01L23/373GK104201160SQ201410452687
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月9日 優(yōu)先權日:2014年9月9日
【發(fā)明者】陳振乾, 施娟, 黨超鑌 申請人:東南大學