[发明专利]一种真空腔均热板

说明书

技术领域

本发明涉及一种微电子器件散热技术，尤其涉及一种真空腔均热板。

背景技术

随着现代科学技术如IT、通讯、LED和太阳能等领域的日新月异的高速进步，电子设备朝向多功能、高速率、小尺寸的方向发展，其中所使用的电子器件的单位发热量迅速增大。在电子设备的实际运行过程中，随着温度的增加，电子元器件的失效率呈指数增长。当超出元件的工作温度范围时，其性能将显著下降，不能稳定工作，严重影响系统运行的可靠性。研究表明：单个半导体元件温升10℃，系统的可靠性降低50%。电子技术的发展需要良好的散热手段来保证，其中电子元件对温度的均匀性也提出了更高的要求。

现有技术中，主流散热方式主要是风扇、鳍片、热管及其结合，诸如铝挤型散热片、铝冲压散热片、铝或铜切削散热片及铜铝与热管嵌合散热片等。最典型的散热器与散热装置是一种拥有风扇的鳍片式热管散热器，通过散热器与发热源接触达到散热的目的。

为了使电子元件能够稳定可靠工作，一般采用加大散热器的换热面积，增大空气流速或降低散热装置的进口空气温度等方法。但这些方法会增大整个系统的重量、增加噪声、加大系统的复杂程度，提高成本。采用底部嵌有良好热传导性的真空腔均热板（简称均热板，Vapor Chamber）可以为克服以上问题提供更多、更好的思路。

真空腔均热板通常安装于发热电子元件和散热器之间，利用均热板内工质的相变，实现热量的快速传递。并且均热板能够使电子元件的热量在传递到散热器之前先均匀分布，充分发挥散热器的性能，提高电子元件的稳定性和可靠性。均热板的在运行过程中，要保证蒸发区和冷凝区工质的循环流动。蒸发区连接发热元器件，液态工质在蒸发区吸热，发生相变，蒸汽到达冷凝区放热，冷凝变成液态，冷凝液在毛细芯的毛细力作用下，回到蒸发区，如此循环工作。然而，现有的真空腔均热板，基本上都采用单元工质，如水、乙醇或丙酮等，工质的回流仅依靠吸液芯的作用，工质循环流动方式比较单一，换热的毛细极限和沸腾极限范围比较小。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种新型的真空腔均热板，促进工质的循环流动，提高均热板的换热能力，增大均热板的换热极限。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种真空腔均热板，强化真空腔均热板的蒸发区和冷凝区的换热性能，利于工质在蒸发区和冷凝区的循环流动，提高均热板的换热能力，增大均热板的换热极限。

为实现上述目的，本发明提供了一种真空腔均热板，包括底板和盖板，所述底板和盖板密封连接形成一个中空的密闭腔室；所述底板具有超疏水表面，用作所述真空腔均热板的冷凝区；所述盖板具有超亲水表面，用作所述真空腔均热板的蒸发区；所述密闭腔体内压埋有发泡体，所述发泡体一端与盖板连接，所述发泡体的另一端与底板连接，用于促进工质从冷凝区回到蒸发区。

进一步地，所述发泡体为泡沫铜，所述泡沫铜的孔隙率为85%～95%。

其中，泡沫铜是一种在铜基体中均匀分布着大量连通或不连通孔洞的新型多功能材料。

进一步地，所述底板的内表面具有纳米结构，所述盖板的内表面具有微米结构。

其中，所述内表面是指：底板或盖板面向密闭腔室的表面。

进一步地，所述底板的主体为金属材料铜块体，所述铜块体的表面经过氧化处理具有一层纳米花簇状的CuO膜，所述CuO膜经过十三氟辛基三乙氧基硅烷（C₈F₁₃H₄Si(OCH₂CH₃)₃）溶液进行表面氟化处理。

其中，十三氟辛基三乙氧基硅烷溶液为十三氟辛基三乙氧基硅烷、水和乙醇（或甲醇）的混合溶液。

进一步地，所述盖板的主体为铜板，所述盖板的内表面具有多孔介质微结构。所述多孔介质微结构为所述铜板上烧结成均匀分布的铜粉形成的多孔介质，所述铜粉的平均粒径为50μm左右。

进一步地，所述真空腔均热板的总厚度为3～5mm，所述密闭腔室的高度为1～3mm。

进一步地，所述工质为自润湿流体。

进一步地，所述自润湿流体包括二元流体和三元流体，所述二元流体为水和丁醇的混合液，所述水和丁醇的质量比为95%：5%；所述三元流体为水、乙二醇和辛醇的混合液，所述水和乙二醇的体积比为1：1，所述辛醇为水和乙二醇的总质量的0.1%。

进一步地，真空腔均热板内的自润湿流体的充液率为30%～50%。