本發(fā)明涉及均熱板，具體涉及一種均熱板及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、電子信息技術(shù)，特別是通信和檢測(cè)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，極大地促進(jìn)了電子產(chǎn)品和工業(yè)儀器的廣泛應(yīng)用，如移動(dòng)電話和基站，深刻地改變了人類的生活方式，提高了生活質(zhì)量。均熱板廣泛地用于電子設(shè)備散熱，其中吸液芯更是均熱板的核心部位。

2、傳統(tǒng)均熱板采用的純銅網(wǎng)吸液芯不能控制孔隙結(jié)構(gòu)，有散熱極限，只能用于中低端散熱，已經(jīng)不能適應(yīng)5g基站散熱的要求。當(dāng)前普遍將多孔介質(zhì)作為毛細(xì)材料，但多孔介質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)是無定形的，孔位置分布不規(guī)則，也沒有明確定義的孔單元。由于這些多孔介質(zhì)不具有高度有序的微尺度特征，因此加大了準(zhǔn)確預(yù)測(cè)流體傳輸和精確調(diào)整結(jié)構(gòu)特征的難度，并且孔隙之間高度曲折的網(wǎng)絡(luò)，讓其表現(xiàn)出巨大的水力阻力。

3、鑒于此，提出本申請(qǐng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足之處而提供一種均熱板及其制備方法和應(yīng)用，所述的均熱板含有具有微納多級(jí)孔隙結(jié)構(gòu)的吸液芯，傳熱能力大、傳熱效率高、可靠度高，可用于制作大面積的均熱板。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：

3、一種均熱板，包括底板、頂板、具有微納多級(jí)孔隙結(jié)構(gòu)的吸液芯和支撐柱，所述底板和頂板形成真空腔，所述具有微納多級(jí)孔隙結(jié)構(gòu)的吸液芯和所述支撐柱位于真空腔內(nèi)部，所述支撐柱連接所述底板和頂板，所述真空腔內(nèi)部填充有工作液體。

4、本發(fā)明所述的具有微納多級(jí)孔隙結(jié)構(gòu)的吸液芯，其具有微米結(jié)構(gòu)和具有納米孔隙特征的共形多孔金屬泡沫結(jié)構(gòu)，具有毛細(xì)驅(qū)動(dòng)力大，滲透率高、流動(dòng)阻力小的特點(diǎn)。該種均熱板制作成本低，方法簡(jiǎn)單，傳熱能力大、傳熱效率高、可靠度高，可用于制作大面積的均熱板，能夠滿足高熱流密度的電子設(shè)備的散熱需求；并且本發(fā)明的微納多級(jí)結(jié)構(gòu)可進(jìn)一步用于需要高毛細(xì)驅(qū)動(dòng)力的熱管內(nèi)壁以及其他散熱器來完成快速散熱的需求，具有廣泛的應(yīng)用前景。

5、作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，所述底板、頂板的厚度均為0.01～0.1mm，所述底板和頂板的材質(zhì)均為銅合金、鋁合金、不銹鋼或鈦合金。

6、本發(fā)明還提供了一種均熱板的制備方法，包括以下步驟：

7、(1)提供底板，所述底板的表面具有絲網(wǎng)或槽道；

8、(2)將ps微球和粘結(jié)劑混合均勻，得到乳液，將乳液涂敷于底板表面，烘干，采用電沉積的方法在底板表面沉積電沉積液，采用有機(jī)溶劑浸泡，退火，得到具有微納多級(jí)孔隙結(jié)構(gòu)的吸液芯；

9、(3)將支撐柱和基板放置于沖壓模具上通過焊接制成頂板；

10、(4)將具有微納多級(jí)孔隙結(jié)構(gòu)的吸液芯與頂板和底板進(jìn)行焊接，注入工作液體、除氣和封裝處理，即得到均熱板。

11、本發(fā)明利用可工業(yè)化大規(guī)模制備的ps微球及粘合劑在絲網(wǎng)/槽道微米結(jié)構(gòu)上沉積犧牲結(jié)構(gòu)模板；利用電沉積的方法在ps犧牲球之間的空隙沉積所需的金屬納米顆粒；有機(jī)溶劑浸泡、退火處理去除ps犧牲模板，在上述絲網(wǎng)/槽道的微米結(jié)構(gòu)得到具有納米孔隙結(jié)構(gòu)特征的共形金屬多孔結(jié)構(gòu)；而后采用擴(kuò)散焊工藝將支撐柱焊接在均熱板頂板上；將所述底板和頂板的邊緣采用焊接的工藝結(jié)合為一整體，并連接作業(yè)管；抽真空之后，將所述工作液體注入均熱板，并除氣、封裝制備出完整的均熱板，有效的提高了傳熱能力、傳熱效率和可靠度。

12、其中，所述的工作液體包括去離子水、丙酮或納米流體。

13、作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，所述ps微球的平均粒徑為0.5～100μm；

14、所述粘結(jié)劑為聚乙烯醇水溶液，所述聚乙烯醇水溶液的質(zhì)量濃度為2～5％；

15、所述ps微球和粘結(jié)劑的質(zhì)量比為1：(0.9～1.1)。

16、采用平均粒徑0.5～100μm的ps微球，能夠有效的進(jìn)入銅網(wǎng)的孔隙，形成連接的多孔金屬結(jié)構(gòu)。

17、其中，本發(fā)明采用聚乙烯醇為粘結(jié)劑，聚乙烯醇粘結(jié)性能好，且易溶于熱水，模板容易去除，而若采用聚己二酸粘結(jié)劑，聚己二酸模板成型后難以去除，高溫煅燒仍有大量殘留。

18、其中，所述的ps微球和粘結(jié)劑的質(zhì)量比對(duì)于效果具有顯著影響，通過控制二者的質(zhì)量在此范圍，能夠形成致密、連通的多孔金屬泡沫結(jié)構(gòu)，若質(zhì)量比小于1:1，溶液過稀，不易形成致密的ps球模板，會(huì)在后續(xù)電沉積過程中溶解；質(zhì)量比大于1:1，溶液粘稠，形成的模板厚度會(huì)不均勻，導(dǎo)致電沉積的納米結(jié)構(gòu)分布不均，不能形成完整的連通多孔結(jié)構(gòu)。

19、作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，所述乳液涂敷的厚度為1～2mm。

20、作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，所述電沉積的電流為0.1～1a，沉積的時(shí)間為1～4h，電沉積的溫度為30～50℃。

21、其中，通過控制電沉積的參數(shù)以便在ps微球之間的空隙中生成均一、細(xì)化的納米晶粒，最終制備出微納米多級(jí)吸液芯。所述的電沉積溫度過低沉積速度慢；溫度過高易形成枝狀結(jié)構(gòu)；電流過大，晶粒粗大，易團(tuán)聚；電流過小，無法形成連結(jié)的網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)；時(shí)間過長(zhǎng)，晶粒生長(zhǎng)密，導(dǎo)致孔隙被填充，失去活性位點(diǎn)。

22、作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，所述電沉積液由飽和硫酸鹽溶液和硫酸溶液配制而成，所述電沉積液的ph為0.8～1.2；所述硫酸鹽溶液包括硫酸銅溶液、硫酸鎳溶液中的至少一種。

23、作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，所述有機(jī)溶劑包括四氫呋喃、丙酮中的至少一種，所述浸泡的溫度為30～40℃。

24、作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，所述退火的溫度為400～600℃，退火時(shí)間為1～3h。

25、作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，所述絲網(wǎng)為50～200目銅網(wǎng)。

26、本發(fā)明還提供了一種均熱板在5g基站、電子芯片、led中的應(yīng)用。

27、本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明所述的具有微納多級(jí)孔隙結(jié)構(gòu)的吸液芯，其具有微米結(jié)構(gòu)和具有納米孔隙特征的共形多孔金屬泡沫結(jié)構(gòu)，具有毛細(xì)驅(qū)動(dòng)力大，滲透率高、流動(dòng)阻力小的特點(diǎn)。該種均熱板制作成本低，方法簡(jiǎn)單，傳熱能力大、傳熱效率高、可靠度高，可用于制作大面積的均熱板，能夠滿足高熱流密度的電子設(shè)備的散熱需求；并且本發(fā)明的微納多級(jí)結(jié)構(gòu)可進(jìn)一步用于需要高毛細(xì)驅(qū)動(dòng)力的熱管內(nèi)壁以及其他散熱器來完成快速散熱的需求，具有廣泛的應(yīng)用前景。

技術(shù)特征：

1.一種均熱板，其特征在于，包括底板、頂板、具有微納多級(jí)孔隙結(jié)構(gòu)的吸液芯和支撐柱，所述底板和頂板形成真空腔，所述具有微納多級(jí)孔隙結(jié)構(gòu)的吸液芯和所述支撐柱位于真空腔內(nèi)部，所述支撐柱連接所述底板和頂板，所述真空腔內(nèi)部填充有工作液體。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的均熱板，其特征在于，所述底板、頂板的厚度均為0.01～0.1mm，所述底板和頂板的材質(zhì)均為銅合金、鋁合金、不銹鋼或鈦合金。

3.根據(jù)權(quán)利要求1～2任一所述的均熱板的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的均熱板的制備方法，其特征在于，所述ps微球的平均粒徑為0.5～100μm；

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的均熱板的制備方法，其特征在于，所述乳液涂敷的厚度為1～2mm。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的均熱板的制備方法，其特征在于，所述電沉積的電流為0.1～1a，沉積的時(shí)間為1～4h。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的均熱板的制備方法，其特征在于，所述電沉積液由飽和硫酸鹽溶液和硫酸溶液配制而成，所述電沉積液的ph為0.8～1.2；所述硫酸鹽溶液包括硫酸銅溶液、硫酸鎳溶液中的至少一種。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的均熱板的制備方法，其特征在于，所述有機(jī)溶劑包括四氫呋喃、丙酮中的至少一種，所述浸泡的溫度為30～40℃。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的均熱板的制備方法，其特征在于，所述退火的溫度為400～600℃，退火時(shí)間為1h-3h。

10.權(quán)利要求1～2任一所述的均熱板在5g基站、電子芯片、led中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種均熱板及其制備方法和應(yīng)用，屬于均熱板技術(shù)領(lǐng)域，包括底板、頂板、具有微納多級(jí)孔隙結(jié)構(gòu)的吸液芯和支撐柱，所述底板和頂板形成真空腔，所述具有微納多級(jí)孔隙結(jié)構(gòu)的吸液芯和所述支撐柱位于真空腔內(nèi)部，所述支撐柱連接所述底板和頂板，所述真空腔內(nèi)部填充有工作液體。本發(fā)明所述的具有微納多級(jí)孔隙結(jié)構(gòu)的吸液芯，其具有微米結(jié)構(gòu)和具有納米孔隙特征的共形多孔金屬泡沫結(jié)構(gòu)，具有毛細(xì)驅(qū)動(dòng)力大，滲透率高、流動(dòng)阻力小的特點(diǎn)。該種均熱板制作成本低，方法簡(jiǎn)單，傳熱能力大、傳熱效率高、可靠度高，可用于制作大面積的均熱板，能夠滿足高熱流密度的電子設(shè)備的散熱需求；并且本發(fā)明的微納多級(jí)結(jié)構(gòu)可進(jìn)一步用于需要高毛細(xì)驅(qū)動(dòng)力的熱管內(nèi)壁以及其他散熱器來完成快速散熱的需求，具有廣泛的應(yīng)用前景。

技術(shù)研發(fā)人員：雷子璇,吳勝,張柏文,朱崧,豐艷霞,薛亞輝,段慧玲
受保護(hù)的技術(shù)使用者：江西銅業(yè)股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19