[发明专利]一种微锥塔阵列换热板及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及换热板技术，属于散热领域，具体涉及一种微锥塔阵列换热板及其制造方法。

背景技术

随着超大模块集成（VLSI）电路等技术的发展，电子科技正朝着高速度、大功率、微型化方向快速发展。但是由于微电子器件单位面积的热流密度越来越高，同时高集成度又决定了其散热空间狭小，使得电子科技目前在热控领域面临着一大技术难题，这迫使微电子器件对散热技术提出了更高要求。

1981年，美国的Tuckerman和Pease首先提出了“微槽散热器”的概念，将微通道应用于换热领域，从而开启了微通道用于无源强化传热技术的新纪元，极大的促进了散热技术的发展。现有技术中，通过在薄板上加工各种形状的微通道，例如：矩形、“V”形、圆形等，可以扩展换热板表面，从而提高换热的比表面积；而且微通道的存在有利于强化沸腾，使换热板的传热性能得到提高。但因微通道间互不相通，且流道内部形貌单一，使流体的流动状况简单，限制了微通道换热板的传热性能。微锥塔阵列结构形貌多样、高度不一，可交错形成汇通的微通道，对提高换热板的传热性能具有重要意义。

目前多高度微结构加工主要依赖于光化学等腐蚀加工技术，其加工效率低、成本较高、污染环境、又受到加工材料限制。例如，湿法腐蚀技术制作的表面多高度尺度微结构的尺寸通常在纳米级，但存在侧向腐蚀而产生钻蚀现象；电子束（EB）在石英玻璃界面上能够加工出纳米级的圆锥阵列，但当加工尺度到亚微米级时，其形状精度无法控制。虽然机械加工方式也可用于加工多高度的微结构，但却需要采用切削端结构复杂的成形刀具，从而使刀具的制作成本增加；或者采用传统刀具进行多种深度加工，但是在调整切削深度过程中会产生误差，同时也使操作复杂，增加了劳动强度。

发明内容

本发明的目的之一在于针对当前微通道换热板中流道内部形貌单一、微通道换热板传热性能受到限制的不足，提出一种流道内部形貌复杂、具有优良换热性能的多高度尺度的微锥塔阵列换热板。

本发明的目的之二在于针对当前多高度微结构需要采用光化学等腐蚀加工工艺或使用成形刀具加工或采用传统刀具进行多种深度加工的不足，提出一种用传统的具有“V”形切削尖端的刀具进行固定深度加工、从而制备出多高度的微锥塔阵列换热板的制造方法。

为实现本发明的目的之一所采用的技术方案为：一种微锥塔阵列换热板，换热板的两面均加工有“V”形槽阵列，换热板每面加工的“V”形槽阵列为n₁个，其中n₁≥3；同一阵列的“V”形槽相互平行，不同阵列的“V”形槽相互交错，两相邻的“V”形槽阵列相互交错的夹角为θ，“V”形槽的深度为换热板厚度的七分之三至五分之三，“V”形槽两边夹角为30°～120°，“V”形槽深度为0.05mm～1mm；所述“V”形槽阵列相互交错形成多个微锥塔阵列，同一微锥塔阵列的微锥塔高度相同，不同微锥塔阵列的微锥塔高度不同。

优选的，所述微锥塔阵列由棱锥和/或类锥体的阵列组成，所述阵列包括线性阵列和圆周阵列。

优选的，所述微锥塔阵列由正三棱锥线性阵列和正六棱锥线性阵列组成。

所述“V”形槽阵列交错形成具有多个高度的微锥塔阵列，该微锥塔阵列由具有两个高度的正三棱锥和正六棱锥的线性阵列混合而成，或者由具有多个高度的棱锥和类锥体的线性或圆周阵列混合而成。

优选的，同一阵列中两“V”形槽间距为1倍槽宽。

优选的，所述“V”形槽的深度为换热板厚度的二分之一至五分之三时，上、下两面的第一个方向（即第一个加工的）阵列之间的夹角为α，α≠n₂×θ，所述n₂为零或正整数。

优选的，所述“V”形槽的深度为换热板厚度的3/7～1/2时，上、下两面的第一个方向（即第一个加工的）阵列之间的夹角为β，β≥0°。

优选的，所述换热板每面上“V”形槽阵列为n₁＝3个时，其中一个方向的阵列相对于另两个方向的阵列交点的偏移量为a，a≠n₂×L，其中n₂为零或正整数，L表示“V”形槽的宽度，形成一种有两个或三个高度的微锥塔阵列结构。

优选的，所述换热板每面上“V”形槽阵列为n₁＝3个时，其中一方向的阵列相对于另两个方向的阵列交点的偏移量为b，其中n₂为零或正整数，L表示“V”形槽的宽度，形成一种有两个高度的正三棱锥和正六棱锥线性阵列相混合的微锥塔阵列结构。