一種硅基均熱型復(fù)合平板熱管均熱器制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種硅基均熱型復(fù)合平板熱管均熱器，包括上蓋板、下蓋板以及設(shè)置于上蓋板與下蓋板之間的蒸汽腔，所述上蓋板、下蓋板、蒸汽腔圍成的空腔中充有工質(zhì)，所述工質(zhì)為含磁性顆粒的納米流體，所述蒸汽腔的內(nèi)周面設(shè)有磁敏感攪動棒。該硅基均熱型復(fù)合平板熱管均熱器，可以有效防止納米粒子的聚集、沉積，同時又能產(chǎn)生良好的紊流效果，達(dá)到提高均熱器換熱性能的目的。整體而言，本發(fā)明專利技術(shù)結(jié)構(gòu)簡單，傳熱效率高，具有很高的實(shí)用價值，易于制造，適合大規(guī)模生產(chǎn)，值得在業(yè)內(nèi)推廣。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于微型電子器件的散熱裝置，具體涉及一種硅基均熱型復(fù)合平板熱管均熱器。
技術(shù)介紹
隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展，電子技術(shù)在軍用和民用的各個領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。電子設(shè)備運(yùn)行過程中，有相當(dāng)一部分功率損耗轉(zhuǎn)化為熱量。電子設(shè)備的尺度越來越小，集成化程度越來越高，隨著電子設(shè)備的集成密度、封裝密度和工作頻率的不斷提高，使熱流密度迅速提高，導(dǎo)致元器件、電路板、組件及設(shè)備在較高的溫度下不能正常工作，即會發(fā)生“熱致失效”。電子設(shè)備正常的工作溫度一般為-5℃～+65℃，超過這個范圍電子設(shè)備的性能將顯著下降。研究表明，每個半導(dǎo)體元件的溫度每升高10℃，其可靠性將下降50％。因此有效的解決散熱問題，保證電子設(shè)備的正常運(yùn)行已成為亟待解決的關(guān)鍵技術(shù)。目前造成電子設(shè)備熱失效主要有以下三個方面的原因：(1)隨著微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，封裝密度得到了迅速提高，導(dǎo)致熱流密度很高。(2)隨著元器件集成度的提高，熱量集中，電子設(shè)備工作于高溫環(huán)境下而失效。(3)微電子設(shè)備的使用范圍日益廣泛，使用環(huán)境變化很大，一些電子設(shè)備往往處于環(huán)境溫度高，溫差變化大，條件苛刻的條件下，從而導(dǎo)致其工作性能及穩(wěn)定性大大降低。電子設(shè)備冷卻的目的是為了降低溫度，使之維持在正常的工作溫度范圍內(nèi)。從而保證其性能的穩(wěn)定。從散熱方式上看，電子設(shè)備冷卻可以分為被動式及主動式散熱兩種。前者的特點(diǎn)在于不需要消耗能量，而后者則需要消耗能量。后者更有利于提高電子設(shè)備的工作性能，但需要更多的能耗。均熱型平板熱管是一種被動器件，是一個平、薄的二維熱管。熱量從熱管中央的一小區(qū)域傳入。該熱量使工質(zhì)蒸發(fā)，蒸汽從均熱板的中央向各個方向移動。隨著蒸汽到達(dá)包括其頂板在內(nèi)均熱板中較冷的區(qū)域，蒸汽冷凝并被吸液芯結(jié)構(gòu)吸收，而后被輸送回?zé)嵩磪^(qū)域。傳統(tǒng)技術(shù)中，一般采用純液體作為熱管的工作介質(zhì)，為了進(jìn)一步提升熱管的導(dǎo)熱效率在工作液體中加入納米顆粒以強(qiáng)化對流，但是熱管工作過程中納米粒子會發(fā)生聚集、沉積，使工作流體導(dǎo)熱性能降低。因此如何有效防止納米顆粒的聚集、沉積是提高熱管導(dǎo)熱效率急需解決的問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是解決上述問題，提供一種硅基均熱型復(fù)合平板熱管均熱器。為解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)的技術(shù)方案是：一種硅基均熱型復(fù)合平板熱管均熱器，包括上蓋板、下蓋板以及設(shè)置于上蓋板與下蓋板之間的蒸汽腔，所述上蓋板、下蓋板、蒸汽腔圍成的空腔中充有工質(zhì)，所述工質(zhì)為含磁性顆粒的納米流體，所述蒸汽腔的內(nèi)周面設(shè)有磁敏感攪動棒。優(yōu)選地，所述磁性顆粒占工質(zhì)總質(zhì)量的0.1％～0.9％。優(yōu)選地，所述上蓋板和下蓋板的內(nèi)表面均設(shè)有縱橫交錯的矩形槽道。優(yōu)選地，所述上蓋板和下蓋板通過在熱氧化的硅片上做一層金屬掩膜，然后進(jìn)過ICP刻蝕機(jī)對硅進(jìn)行深度刻蝕得到。優(yōu)選地，所述蒸汽腔采用聚二甲基硅氧烷制成。優(yōu)選地，所述蒸汽腔通過軟刻蝕法制作而成。優(yōu)選地，利用氧等離子體分別對上蓋板、下蓋板與蒸汽腔進(jìn)行表面改性處理，實(shí)現(xiàn)聚二甲基硅氧烷與硅片的鍵合。優(yōu)選地，所述磁敏感攪動棒數(shù)量為四個，分布于蒸汽腔的內(nèi)四周面。優(yōu)選地，所述磁敏感攪動棒采用含有鐵磁性顆粒的聚二甲基硅氧烷制成。本專利技術(shù)的有益效果是：在交變磁場下，含磁性顆粒的納米流體在磁場的作用下沿磁場方向往返運(yùn)動，這樣既能沖擊下蓋板產(chǎn)生的氣泡加速蒸發(fā)，又能沖擊上蓋板冷凝的水滴，加速回流。蒸汽腔設(shè)有磁敏感攪動棒，在磁場力的作用下，上下振動，可以防止納米粒子的聚集、沉積，同時又能產(chǎn)生良好的紊流效果，達(dá)到提高均熱器換熱性能的目的。整體而言，本專利技術(shù)結(jié)構(gòu)簡單，傳熱效率高，具有很高的實(shí)用價值，易于制造，適合大規(guī)模生產(chǎn)，值得在業(yè)內(nèi)推廣。附圖說明圖1是本專利技術(shù)硅基均熱型復(fù)合平板熱管均熱器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本專利技術(shù)硅基均熱型復(fù)合平板熱管均熱器上蓋板的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本專利技術(shù)硅基均熱型復(fù)合平板熱管均熱器蒸汽腔的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本專利技術(shù)硅基均熱型復(fù)合平板熱管均熱器下蓋板的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標(biāo)記說明：1、上蓋板；2、蒸汽腔；3、下蓋板；4、磁敏感振動棒。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本專利技術(shù)做進(jìn)一步的說明：如圖1所示，本專利技術(shù)硅基均熱型復(fù)合平板熱管均熱器，包括上蓋板1、蒸汽腔2以及下蓋板3。蒸汽腔2設(shè)置于上蓋板1和下蓋板3之間，且上蓋板1、蒸汽腔2以及下蓋板3圍成的空腔充有工質(zhì)，工質(zhì)為含磁性顆粒的納米流體。該硅基均熱型復(fù)合平板熱管均熱器在交變磁場下工作。如圖2、圖4所示，上蓋板1和下蓋板3的內(nèi)表面均設(shè)有縱橫交錯的矩形槽道。該矩形槽道可以增大接觸面積，加速蒸汽的冷凝。如圖3所示，蒸汽腔內(nèi)表面設(shè)有磁敏感攪動棒。以下通過具體實(shí)施例對本專利技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)說明，以進(jìn)一步的展示本專利技術(shù)的有點(diǎn)和原理：在本實(shí)施例，上蓋板1和下蓋板3結(jié)構(gòu)一樣，均為由一側(cè)面以及位于側(cè)面四周的四側(cè)壁所組成的方形結(jié)構(gòu)，在側(cè)面的內(nèi)表面具有橫縱交錯的矩形槽道。上蓋板1、下蓋板3通過DEM(Deepetching，Electroforming，Microreplication)技術(shù)得到，即通過在熱氧化的硅片上做一層金屬掩膜，然后進(jìn)過ICP刻蝕機(jī)對硅進(jìn)行深度刻蝕得到上述結(jié)構(gòu)的上蓋板1、下蓋板3。蒸汽腔2為具有四側(cè)壁的方形結(jié)構(gòu)，采用聚二甲基硅氧烷。磁敏感攪動棒4為平板結(jié)構(gòu)，數(shù)量為四個，分別設(shè)置于蒸汽腔2的四側(cè)壁上。該磁敏感攪動棒4采用含有鐵磁性顆粒的聚二甲基硅氧烷制成。蒸汽腔2以及設(shè)置在其內(nèi)部的磁敏感攪動棒4均是通過軟刻蝕技術(shù)制成。這樣既能使上蓋板1、下蓋板3與蒸汽腔很好的鍵和，又能在磁場的作用下帶動磁敏性攪拌棒上下震動。值得說明的，磁敏感攪動棒4數(shù)量不限于四個，可根據(jù)實(shí)際需求增加或較少。上蓋板1、蒸汽腔2以及下蓋板3從上往下依次設(shè)置形成密封的封裝腔體，其內(nèi)部抽成真空并填充入含磁性顆粒的納米流體工質(zhì)，利用氧等子體分別對上、下蓋板與蒸汽腔進(jìn)行表面改性處理，實(shí)現(xiàn)聚二甲基硅氧烷與硅片的永久鍵合。磁性顆粒占工質(zhì)總質(zhì)量的0.1％～0.9％。本專利技術(shù)硅基均熱型復(fù)合平板熱管均熱器的工作原理如下：在交變磁場的條件下，熱管內(nèi)充入含有納米顆粒的工質(zhì)，加熱后工質(zhì)在下蓋板3蒸發(fā)，通過蒸汽腔2流到上蓋板1，氣體在上蓋板1進(jìn)行冷凝再回流到下蓋板3，形成一個蒸發(fā)-冷凝的循環(huán)過程。在交變磁場下，磁性納米顆粒在磁場的作用下沿磁場方向往返運(yùn)動，這樣既能沖擊下蓋板產(chǎn)生的氣泡加速蒸發(fā)，又能沖擊上蓋板冷凝的水滴，加速回流。同時磁敏感攪動棒4在磁場作用下上下振動，既能防止納米顆粒的聚集、沉積，同時又能產(chǎn)生良好的紊流效果，提高散熱器的換熱性能。綜上所述，本專利技術(shù)提供的硅基均熱型復(fù)合平板熱管均熱器，上蓋板帶有矩形縱橫的槽道，有利于增大接觸面積，加速冷凝。在交變磁場下，含磁性顆粒的納米流體在磁場的作用下沿磁場方向往返運(yùn)動，這樣既能沖擊下蓋板產(chǎn)生的氣泡加速蒸發(fā)，又能沖擊上蓋板冷凝的水滴，加速回流。蒸汽腔帶有磁敏感攪動棒，在磁場力的作用下，上下振動，可以防止納米粒子的聚集、沉積，同時又能產(chǎn)生良好的紊流效果，達(dá)到提高均熱器換熱性能的目的。整體而言，本專利技術(shù)結(jié)構(gòu)簡單，傳熱效率高，具有很高的實(shí)用價值，易于制造，適合大規(guī)模生產(chǎn)，值得在業(yè)內(nèi)推廣。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會意識到，這里所述的實(shí)施例是為了幫助讀者理解本專利技術(shù)的原理，應(yīng)被理解為本專利技術(shù)的保護(hù)范圍并不局限于這樣的特別陳述和實(shí)施例。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以根據(jù)本專利技術(shù)公開的這些技術(shù)啟示做出本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種硅基均熱型復(fù)合平板熱管均熱器，其特征在于：包括上蓋板(1)、下蓋板(3)以及設(shè)置于上蓋板(1)與下蓋板(3)之間的蒸汽腔(2)，所述上蓋板(1)、下蓋板(3)、蒸汽腔(2)圍成的空腔中充有工質(zhì)，所述工質(zhì)為含磁性顆粒的納米流體，所述蒸汽腔(2)的內(nèi)周面設(shè)有磁敏感攪動棒(4)。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種硅基均熱型復(fù)合平板熱管均熱器，其特征在于：包括上蓋板(1)、下蓋板(3)以及設(shè)置于上蓋板(1)與下蓋板(3)之間的蒸汽腔(2)，所述上蓋板(1)、下蓋板(3)、蒸汽腔(2)圍成的空腔中充有工質(zhì)，所述工質(zhì)為含磁性顆粒的納米流體，所述蒸汽腔(2)的內(nèi)周面設(shè)有磁敏感攪動棒(4)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅基均熱型復(fù)合平板熱管均熱器，其特征在于：所述磁性顆粒占工質(zhì)總質(zhì)量的0.1％～0.9％。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅基均熱型復(fù)合平板熱管均熱器，其特征在于：所述上蓋板(1)和下蓋板(3)的內(nèi)表面均設(shè)有縱橫交錯的矩形槽道。4.根據(jù)權(quán)利要求1-3所述的硅基均熱型復(fù)合平板熱管均熱器，其特征在于：所述上蓋板(1)和下蓋板(3)通過在熱氧化的硅片上做一層金屬掩膜，然后進(jìn)過ICP刻...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：郝曉紅，彭倍，張冰雪，
申請(專利權(quán))人：電子科技大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：四川;51