[发明专利]一种具有毛细效应的三明治结构超亲水泡沫铜的制备方法

说明书

本发明公开了具有毛细效应的三明治结构超亲水铜的制备方法，包括：将铜粉、氯化铵和去离子水混合均匀后进行真空除泡，形成粘稠状混合物W1备用；对铜箔加工在其中部形成平底凹槽获得第一板体；将粘稠状混合物W1倒入平底凹槽将其完全填充，然后在平底凹槽周围的铜箔部位均匀铺纳米铜焊膏层；取两板体叠合形成三明治结构；将三明治结构于含有氢气的保护气氛环境中，升温至350～360℃保温，继续升温至900～920℃保温，继续升温至1000～1020℃保温，冷却即得。该方法实现了一步烧结成型，工艺简单、流程短、成本低且能获得产品质量和结构稳定性好、成品率高、有优良毛细效应的三明治结构超亲水铜，可广泛用作气液相变传热散热元器件、吸水材料等。

技术领域

本发明涉及传热传质技术领域，具体涉及一种具有毛细效应的三明治结构超亲水铜的制备方法。

背景技术

近年来，随着集成电路技术、半导体技术和电子元器件质量的突破，电子产业高性能、微型化、集成化的发展直接面临的问题就是散热问题。电子元器件、组件、电路板、线路等在较高的温度下不能可靠地工作，甚至缩短其工作寿命。铜因为其良好的导热性能，而广泛应用在传热散热领域。然而，单纯的铜作为散热器早已不能满足现有的散热技术需求。在此基础上，结合工质水的气液相变传热，开发出了基于铜的热管和均热板。

目前均热板主要由腔体(如铜管、铜盒)、毛细结构(烧结层、丝网或沟槽)和工质(水、乙醇等)三部分组成，其中毛细结构是直接影响传热效率的关键结构。目前市面上均热板中的毛细结构有丝网纤维、铜粉颗粒、泡沫铜等，一般采用不锈钢丝网作为毛细结构，但其孔隙率只有30％左右，且孔隙的连通性不好，不利于制冷液体的流动。如果采用纯铜或纯铜粉烧结工艺作为毛细结构，可保证50％以上孔隙率，具有较好的毛细力，但是亲水性不稳定。而且，目前的均热板工艺技术复杂，需要经过切割、电镀、冲压、焊接、表面处理、高温烧结、注液、封装、测试等一系列工艺过程，甚至焊接都需要两到三次，过多的工艺过程和技术要求使得均热板的成品质量难以保证，稳定性较差，成品率较低，成本较高。

因此，制备一种价格低，工艺简单，高孔隙率并且高渗透力的散热结构件仍是业界亟待解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种工艺简单、流程短、成本低且能获得产品质量和结构稳定性好、成品率高、具有优良毛细效应的三明治结构超亲水铜的制备方法。

本发明的解决方案是这样实现的：

一种具有毛细效应的三明治结构超亲水铜的制备方法，包括如下步骤：

（1）将铜粉、氯化铵和去离子水混合搅拌均匀后进行真空除泡，形成粘稠状混合物W1备用；

（2）对铜箔进行加工，使铜箔的中部位置形成平底凹槽结构，获得第一板体，所述第一板体上留有一出口，作为气体通道或注液口；

（3）将所述粘稠状混合物W1倒入所述平底凹槽结构中，将平底凹槽完全填充，并压实压平（中间层），然后在平底凹槽周围除了预留出口处以外的铜箔部位均匀铺上纳米铜焊膏层；

（4）取第二板体与所述第一板体叠合在一起，第一板体、中间层和第二板体叠合在一起形成三明治结构；

（5）将三明治结构于含有氢气的保护气氛环境中，升温至350～360℃并保温，使水和氯化铵完全挥发和升华，然后继续升温至900～920℃并保温，通过与氢气反应除去氧化层，铜焊膏使上板和下板之间连接牢固，继续升温至1000～1020℃并保温，使中间形成的泡沫铜充分再结晶，冷却即得具有毛细效应的三明治结构超亲水铜。

本方案中，可以采用普通铜箔机械冲压，使其形成中间低、四周高的平底凹槽结构；平底凹槽结构的部分的形状可根据需要设置，该平底凹槽开口形状可以是长方形、正方形或任何需要的异形结构图形。

优选地，所述粘稠状混合物W1中，所述铜粉、氯化铵和去离子水的量依次为80～85份、10～20份和5～10份。