專利名稱：一種基于相變儲能納米膠囊的電子散熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及相變儲能納米膠囊在電子散熱領(lǐng)域的一個具體應(yīng)用，尤其涉及 一種基于相變儲能納米膠囊的電子散熱裝置。
背景技術(shù)：
近幾年來特別是微電子機(jī)械(MEMS)技術(shù)發(fā)展十分迅猛，并逐漸拓展于多個應(yīng) 用場合,微小型化已成為當(dāng)代科技發(fā)展的重要方向之一。微型制冷技術(shù)既依賴于 MEMS技術(shù)的發(fā)展，也同時是MEMS技術(shù)發(fā)展的需要。眾所周知，集成電路技術(shù) 的快速發(fā)展，導(dǎo)致各種電子器件和產(chǎn)品的體積越來越小，集成器件周圍的熱流密度 越來越大，以計算機(jī)CPU為例，其運行過程中產(chǎn)生的熱流密度已經(jīng)達(dá)到 60-100W/cm2，半導(dǎo)體激光器中甚至達(dá)到103 W/cn^數(shù)量級。另一方面，電子器件
工作的可靠性對溫度卻十分敏感，器件溫度在7o-8or水平上每增加rc，可靠性
就會下降5%;若增加10 20 °C，則故障率提高100%。同時，大多電子芯片的 待機(jī)發(fā)熱量低而運行時發(fā)熱量大，使瞬間溫升快。因此抗熱沖擊和散熱問題已成 為芯片技術(shù)發(fā)展的瓶頸。相變儲熱材料由于具有蓄能密度大、蓄放熱過程近似等溫、 過程易控制等優(yōu)點,備受研究者的關(guān)注，而提高其熱性能更成為了研究熱點。近年 來,將相變已受到廣泛重視，并在航空、航天和微電子等高科技系統(tǒng)及軍事裝備中得 到一定應(yīng)用。
將快速熱響應(yīng)復(fù)合相變儲熱材料應(yīng)用于電子器件的散熱器中，針對大多數(shù)電子 器件滿負(fù)荷工作時間短而待機(jī)時間長的特點，對電子器件及芯片因散熱而引起的表 面溫度升高可起到移峰填谷的作用。當(dāng)電子器件滿負(fù)荷工作時可將部分熱量儲存起 來，而在其待機(jī)發(fā)熱量低時再釋放出儲存的熱量，這樣可有效提高電子器件抗高負(fù) 荷熱沖擊的能力，保證電子電器設(shè)備運行的可靠性和穩(wěn)定性，同時在低溫環(huán)境中電 子器件可不經(jīng)過預(yù)熱便能正常工作。復(fù)合相變儲熱材料的散熱技術(shù)可廣泛應(yīng)用于 各類電子產(chǎn)品中，具有良好的應(yīng)用前景。相變儲能納米膠囊由于其粒徑非常小，而且導(dǎo)熱系數(shù)高，相變材料發(fā)生相變時 不流出，因而更具有廣泛的用途。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種導(dǎo)熱效果 良好的基于相變儲能納米膠囊的電子散熱裝置。
本實用新型的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn) 一種基于相變儲能納米膠囊 的電子散熱裝置，其特征在于，該裝置包括電路板、需要散熱的芯片、導(dǎo)熱硅膠層、 泡沫銅片，所述的需要散熱的芯片設(shè)在電路板上，所述的泡沫銅片設(shè)在需要散熱的 芯片上，該需要散熱的芯片與泡沫銅片之間設(shè)有導(dǎo)熱硅膠層。
所述的泡沫銅片內(nèi)設(shè)有孔空間結(jié)構(gòu)，該孔空間結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)有相變儲能納米膠囊。
所述的泡沫銅片的形狀包括方形、長方形或圓形。
所述的泡沫銅片的厚度在1.0mm 7.0mm之間。
所述的泡沫銅片的孔隙率在80%~96.1%之間。
所述的相變儲能納米膠囊在泡沬銅片孔空間結(jié)構(gòu)中的填充率在30%~98%之間。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型能很好的提高芯片的抗熱沖能力，可大大提高芯 片的使用壽命。像手機(jī)主板芯片工作時，發(fā)熱量很大，當(dāng)待機(jī)時，發(fā)熱量則很?。?這種發(fā)熱具有脈沖式的電子元件，應(yīng)用相變材料抗熱沖芯片則就具有很大的優(yōu)勢。


圖1是本實用新型一種基于相變儲能納米膠囊的電子散熱裝置的示意圖。
具體實施方式

以下結(jié)合具體實施例對本實用新型做進(jìn)一步說明。
如圖1所示，本實用新型采用泡沫銅片1為載體，將相變儲能納米膠囊2填充 在泡沫銅片1的孔空間結(jié)構(gòu)內(nèi)，形成由泡沫銅片1和相變儲能納米膠囊2復(fù)合組成 的層狀復(fù)合體。作為載體的泡沬銅片1，其平面形狀和大小與發(fā)熱芯片4完全一致， 可采用方形、長方形、圓形以及其它形狀。泡沫銅片l的厚度在1.0mm 7.0mm之 間。泡沫銅片1的孔隙率在80%~96.1%之間，相變儲能納米膠囊2在泡沬銅片1構(gòu)內(nèi)所占的百分比)在30% ~98%之間。相變儲能納米膠囊2的相變性能根據(jù)發(fā)熱芯片4的溫度波動特點選擇。 根據(jù)發(fā)熱芯片4溫度波動的中值確定相變溫度，相變熱越大越好。例如當(dāng)發(fā)熱芯片 4的溫度波動在30~70攝氏度之間時，選擇相變溫度在50攝氏度左右的相變材料 比較合適。溫度波動在20 40攝氏度之間時，則選擇相變溫度在30攝氏度的相變 材料則比較合適。
具體制作過程，首先是前期的材料處理。根據(jù)電路板5上的芯片的大小，制作 大小相一致的泡沫銅片l，用20%濃度的硫酸溶液清洗泡沫銅片1，以除去表面的 氧化物。然后將相變膠囊壓入泡沫銅中，對芯片和泡沬銅片進(jìn)行表面清潔處理。最 后在芯片發(fā)熱端涂敷一層導(dǎo)熱硅膠3，將泡沫銅片l粘附在芯片表面即可。其中， 導(dǎo)熱硅膠3不僅可以起到加快導(dǎo)熱的作用，而且可以消除由于泡沬銅片1與芯片表 面接觸不良而生成的空氣空隙。泡沫銅片1本身的優(yōu)良的導(dǎo)熱性質(zhì)，能迅速的將熱 傳導(dǎo)至孔結(jié)構(gòu)內(nèi)的相變膠囊。
實施例一
以2.0g苯乙烯作為單體，4.0g十八烷作為相變材料，0.03g偶氮二異丁腈為引 發(fā)劑，0.25g十二烷基硫酸鈉為表面活性劑，0.06g十六醇為助表面活性劑，以及 30.0g去離子水作為連續(xù)相，制得相變納米膠囊粉體材料。先用20%濃度的硫酸溶 液清洗泡沫銅片，然后稱取0.1g上述制備的相變納米膠囊，擠壓在泡沬銅里面。泡 沫銅片厚度為l.Omm，大小為20X20mm，孔隙率為96%,填充率為50%左右。 然后，對泡沫銅與芯片表面進(jìn)行清潔處理，在芯片表面涂覆一層導(dǎo)熱硅膠，將泡沬 銅片黏附在芯片上。通過控制芯片的工作狀態(tài)，使其中裸露的芯片在25°C 46°C 溫度區(qū)間進(jìn)行變化，表面溫度由埋在芯片表面的熱電偶進(jìn)行監(jiān)測。實驗檢測發(fā)現(xiàn)， 粘有泡沫銅片的芯片表面溫度在27。C 39t:之間波動。平均最高溫度降低7°C。
實施例二
以2.0g苯乙烯作為單體，4.0g石蠟作為相變材料，0.03g偶氮二異丁腈為引發(fā) 劑，0.03g十二烷基硫酸鈉為表面活性劑，0.06g十六醇為助表面活性劑，以及30.0g 去離子水作為連續(xù)相，制得相變納米膠囊粉體材料。先用20%濃度的硫酸溶液清 洗泡沫銅片，然后稱取0.1g上述制備的相變納米膠囊，擠壓在泡沫銅里面。泡沫銅 片厚度為l.Omm，大小為20X20mm，孔隙率為96%，填充率為50%左右。然后，對 泡沫銅與芯片表面進(jìn)行清潔處理，在芯片表面涂覆一層導(dǎo)熱硅膠，將泡沫銅片黏附在芯片上。通過控制芯片的工作狀態(tài)，使其中裸露的芯片在3(TC 7(TC溫度區(qū)間 進(jìn)行變化，表面溫度由埋在芯片表面的熱電偶進(jìn)行監(jiān)測。實驗檢測發(fā)現(xiàn)，粘有泡沫 銅片的芯片表面溫度在3(TC 6(TC之間波動。平均最高溫度降低10°C。 實施例三
以4.5g苯乙烯作為單體，1.5g石蠟作為相變材料，0.03g偶氮二異丁腈為引發(fā) 劑，0.05g十二烷基硫酸鈉為表面活性劑，0.06g十六醇為助表面活性劑，以及30.0g 去離子水作為連續(xù)相，制得相變納米膠囊粉體材料。先用20%濃度的硫酸溶液清 洗泡沫銅片，然后稱取0.56g上述制備的相變納米膠囊，擠壓在泡沫銅里面。泡沫 銅片厚度為4mm，大小為20X20mm，孔隙率為96%，填充率為70%左右。然后, 對泡沫銅與芯片表面進(jìn)行清潔處理，在芯片表面涂覆一層導(dǎo)熱硅膠，將泡沫銅片黏 附在芯片上。通過控制芯片的工作狀態(tài)，裸露芯片的溫度大概在25'C 7(TC之間， 表面溫度可由埋在芯片表面的熱電偶進(jìn)行監(jiān)測。實驗檢測發(fā)現(xiàn)，粘有泡沫銅片的芯 片表面溫度在25。C 55。C之間波動。平均最高溫度降低15°C。
實施例四
以4.0g苯乙烯作為單體，2.0g十八烷作為相變材料，0.03g偶氮二異丁腈為引 發(fā)劑，0.15g十二烷基硫酸鈉為表面活性劑，0.06g十六醇為助表面活性劑，以及 30.0g去離子水作為連續(xù)相，制得相變納米膠囊粉體材料。先用20%濃度的硫酸溶 液清洗泡沫銅片，然后稱取0.25g上述制備的相變納米膠囊，擠壓在泡沫銅里面。 泡沫銅片厚度為2mm，大小為20X20mm，孔隙率為96%，填充率為63%左右。 然后，對泡沬銅與芯片表面進(jìn)行清潔處理，在芯片表面涂覆一層導(dǎo)熱硅膠，將泡沬 銅片黏附在芯片上。通過控制芯片的工作狀態(tài)，裸露芯片的溫度大概在25°C 46 'C之間，表面溫度可由埋在芯片表面的熱電偶進(jìn)行監(jiān)測。實驗檢測發(fā)現(xiàn)，粘有泡沫 銅片的芯片表面溫度在27t: 38'C之間波動。平均最高溫度降低8'C。
權(quán)利要求1. 一種基于相變儲能納米膠囊的電子散熱裝置，其特征在于，該裝置包括電路板、需要散熱的芯片、導(dǎo)熱硅膠層、泡沫銅片，所述的需要散熱的芯片設(shè)在電路板上，所述的泡沫銅片設(shè)在需要散熱的芯片上，該需要散熱的芯片與泡沫銅片之間設(shè)有導(dǎo)熱硅膠層。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于相變儲能納米膠囊的電子散熱裝置，其特 征在于，所述的泡沫銅片內(nèi)設(shè)有孔空間結(jié)構(gòu)，該孔空間結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)有相變儲能納米膠囊。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于相變儲能納米膠囊的電子散熱裝置，其特 征在于，所述的泡沫銅片的形狀包括方形、長方形或圓形。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于相變儲能納米膠囊的電子散熱裝置，其特 征在于，所述的泡沬銅片的厚度在1.0mm 7.0mm之間。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于相變儲能納米膠囊的電子散熱裝置，其特 征在于，所述的泡沬銅片的孔隙率在80% 96.1%之間。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于相變儲能納米膠囊的電子散熱裝置，其特 征在于，所述的相變儲能納米膠囊在泡沫銅片孔空間結(jié)構(gòu)中的填充率在30% 98% 之間。
專利摘要本實用新型涉及一種基于相變儲能納米膠囊的電子散熱裝置，該裝置包括電路板、需要散熱的芯片、導(dǎo)熱硅膠層、泡沫銅片，所述的需要散熱的芯片設(shè)在電路板上，所述的泡沫銅片設(shè)在需要散熱的芯片上，該需要散熱的芯片與泡沫銅片之間設(shè)有導(dǎo)熱硅膠層。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型能很好的提高芯片的抗熱沖能力，可大大提高芯片的使用壽命。像手機(jī)主板芯片工作時，發(fā)熱量很大，當(dāng)待機(jī)時，發(fā)熱量則很??；這種發(fā)熱具有脈沖式的電子元件，應(yīng)用相變材料抗熱沖芯片則就具有很大的優(yōu)勢。
文檔編號G06F1/20GK201285762SQ200820154980
公開日2009年8月5日 申請日期2008年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月6日
發(fā)明者碩 劉, 東 張 申請人:同濟(jì)大學(xué)