毛细吸液芯及其制备方法、以及芯片散热器与流程

1.本发明涉及毛细吸液芯技术领域，具体涉及毛细吸液芯及其制备方法、以及芯片散热器。


背景技术：

2.随着5g网络的商业化运行,电子消费型产品如智能手机、ipad、笔记本电脑等电子产品快速迭代，电子消费产品轻量化、薄型化、柔性化设计逐渐成为用户体验的客观要求，当然薄型化及轻量化设计对芯片热管理也提出了更高的挑战，芯片散热不仅影响到其运行速度及稳定性，用户体验感，还会致命性的影响其使用寿命。纵观芯片散热管理，经历了金属材料导热、heat pipe、石墨材料、液冷散热(二相流潜热vapor chamber)等关健技术的发展，特别是相变潜热技术的应用已成为当下散热设计的主流。目前，现有芯片散热器无法在保证散热效果的同时满足芯片热管理对薄型化及轻量化的需求。此外，现有芯片散热器的散热效果仍有待提高。


技术实现要素：

3.本发明的目的是克服上述不足，提供了一种毛细吸液芯，通过在金属编织网表面设置三氧化二铝膜层，三氧化二铝膜层表面为微纳米的多孔状，使得本发明中的毛细吸液芯应用于液冷相变式芯片散热器时，多孔表面有助于气泡或液滴的脱离，进而提升相变换热能力；此外，本发明还提供了该毛细吸液芯的制备方法、以及芯片散热器。
4.为实现上述目的，本发明第一方面提供了一种毛细吸液芯，包括金属编织网，所述金属编织网表面设有三氧化二铝膜层；所述金属编织网包括金属丝网层，所述金属丝网层由若干根线径各不相同的金属丝编织而成，所述金属丝为铝丝或铝合金丝。
5.通过采用上述技术方案，通过在金属编织网表面设置三氧化二铝膜层，三氧化二铝膜层表面为微纳米的多孔状，使得本发明中的毛细吸液芯应用于液冷相变式芯片散热器时，多孔表面有助于气泡或液滴的脱离，进而提升相变换热能力；铝丝和铝合金丝具有质量轻、屈服强度高的特点，采用铝丝或铝合金丝实现了毛细吸液芯的薄型化和轻量化，有助于芯片热管理朝向薄型化和轻量化方向发展。
6.进一步地，所述三氧化二铝膜层的厚度为20～200μm。
7.进一步地，所述三氧化二铝膜层包括多孔层和阻挡层，所述阻挡层位于所述金属编织网与所述多孔层之间，所述多孔层和所述阻挡层均为三氧化二铝膜层；所述多孔层的厚度大于所述阻挡层的厚度；所述多孔层上具有多个微孔a，所述阻挡层上具有多个微孔b，所述微孔a的孔隙大于所述微孔b的孔隙。
8.进一步地，所述微孔a的孔径为100～300nm，所述微孔b的孔径为100～300nm。
9.进一步地，所述金属丝为扁平带状结构，所述金属丝的宽度为20～150μm，所述金属丝网层的网孔的孔径为20～200μm。
10.进一步地，所述金属丝的截面呈圆形，所述金属丝的线径为20～150μm，所述金属
丝网层的网孔的孔径为20～200m。
11.本发明第二发明提供了上述毛细吸液芯的制备方法，包括以下步骤：对金属编织网表面进行表面处理使其表面形成氧化膜层，即得毛细吸液芯。
12.进一步地，所述表面处理方法为阳极氧化法、溶液浸泡法、磁控溅射法、原子层沉积法、电化学沉积法、表面喷涂法、真空蒸镀法中的任意一种方法。
13.本发明第三方面提供了一种芯片散热器，包括两端均封闭的金属管体，还包括上述的毛细吸液芯；所述金属管体轴向方向的两端分别为蒸发端、冷凝端，所述蒸发端与芯片传热连接，所述冷凝端与外部散热环境传热连接；所述金属管体内腔为散热通道，所述散热通道的延伸方向与所述金属管体的轴向方向一致；所述散热通道内部呈真空状态，所述散热通道设有液态相变工质，所述散热通道内壁面设置有所述毛细吸液芯。
14.进一步地，所述冷凝端外侧设有多个散热翅片。
15.与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
16.1、本发明中的毛细吸液芯，在金属编织网表面设置三氧化二铝膜层，三氧化二铝膜层表面为微纳米的多孔状，使得本发明中的毛细吸液芯应用于液冷相变式芯片散热器时，多孔表面有助于气泡或液滴的脱离，进而提升相变换热能力；铝丝和铝合金丝具有质量轻、屈服强度高的特点，采用铝丝或铝合金丝实现了毛细吸液芯的薄型化和轻量化，有助于芯片热管理朝向薄型化和轻量化方向发展。
17.2、本发明中的芯片散热器，采用在两端均封闭的金属管体内设置表面设有三氧化二铝膜层的毛细吸液芯的方案，具有散热效率更高的特点，同时实现了薄型化和轻量化，有助于智能手机、ipad、笔记本电脑等电子产品朝向薄型化和轻量化方向发展。
附图说明
18.图1为实施例1中毛细吸液芯的结构示意图；
19.图2为实施例1中三氧化二铝膜层的结构示意图；
20.图3为实施例1中三氧化二铝膜层的sem分析图；
21.图4为实施例1中金属丝网层的结构示意图；
22.图5为实施例2中金属丝网层的结构示意图；
23.图6为实施例3中芯片散热器的结构示意图。
24.各标记与部件名称对应关系如下：
25.金属编织网1、金属丝网层2、三氧化二铝膜层3、多孔层4、阻挡层5、金属丝6、金属管体7、蒸发端8、冷凝端9、散热通道10、毛细吸液芯11、散热翅片12。
具体实施方式
26.为了使发明实现的技术手段、为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
27.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通
技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
28.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
29.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
30.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
31.实施例1
32.参照图1及图3所示，本实施例提供了一种毛细吸液芯，包括金属编织网1，金属编织网1表面设有三氧化二铝膜层3；金属编织网1包括金属丝网层2，金属丝网层2由若干根线径各不相同的金属丝6编织而成，金属丝6为铝丝或铝合金丝。金属丝网层2可以采用平行、交错，单层、多层等方式进行编织制得。采用不同线径的金属丝6编织金属丝网层2，能够显著提高毛细吸液芯的毛细力，特别是长距离毛细回流设计，具有较好的换热效果。
33.上述中，金属编织网1也可以包括多层金属丝网层2，通过设置多层金属丝网层2，能够有效提高毛细吸液芯的毛细孔隙率及含水量，从而增加了毛细吸液芯11的当量潜热能力。
34.对于金属丝6，多根所述金属丝6的材质可以完全相同，也可以不同。
35.具体地说，本实施例中的三氧化二铝膜层3的厚度为20～200μm。
36.具体地说，参照图2所示，本实施例中的三氧化二铝膜层3包括多孔层4和阻挡层5，阻挡层5位于金属编织网1与多孔层4之间，多孔层4和阻挡层5均为三氧化二铝膜层3；多孔层4的厚度大于阻挡层5的厚度；多孔层4上具有多个微孔a，阻挡层5上具有多个微孔b，微孔a的孔隙大于微孔b的孔隙。
37.具体地说，本实施例中的微孔a的孔径为100～300nm，微孔b的孔径为100～300nm。
38.参照图4所示，本实施例中的金属丝6为扁平带状结构，金属丝6的宽度为20～150μm，金属丝网层2的网孔的孔径为20～200μm，当然，上面的参数不局限于所列举尺寸的范围。另外，多根所述金属丝6的宽度可以完全相同，也可以不同。
39.本实施例中的毛细吸液芯的制备方法，包括以下步骤：对金属编织网1表面进行表面处理使其表面形成氧化膜层，即得毛细吸液芯。
40.具体地说，三氧化二铝膜层3可以通过阳极氧化法、溶液浸泡法、磁控溅射法、原子层沉积法、电化学沉积法、表面喷涂法、真空蒸镀法中的任意一种方法获得，但是需要注意地是，三氧化二铝膜层3不局限于上述所列举的工艺方式方法。
41.本实施例中的毛细吸液芯通过在金属编织网1表面设置三氧化二铝膜层3，三氧化
二铝膜层3表面为微纳米的多孔状，使得本发明中的毛细吸液芯应用于液冷相变式芯片散热器时，多孔表面有助于气泡或液滴的脱离，进而提升相变换热能力；铝丝和铝合金丝具有质量轻、屈服强度高的特点，采用铝丝或铝合金丝实现了毛细吸液芯的薄型化和轻量化，有助于芯片热管理朝向薄型化和轻量化方向发展。
42.实施例2
43.本实施例中公开了一种毛细吸液芯，本实施例中的毛细吸液芯与实施例1中的毛细吸液芯的结构区别在于：本实施例中的金属丝6的截面呈圆形(参照图5所示)，金属丝6的线径为20～150μm，金属丝网层2的网孔的孔径为20～200m，当然，上面的参数不局限于所列举尺寸的范围。另外，多根所述金属丝6的线径可以完全相同，也可以不同。
44.实施例3
45.参照图6所示，本实施例公开了一种芯片散热器，包括两端均封闭的金属管体7，还包括实施例1中所公开的毛细吸液芯11；金属管体7轴向方向的两端分别为蒸发端8、冷凝端9，蒸发端8与芯片传热连接，冷凝端9与外部散热环境传热连接；金属管体7内腔为散热通道10，散热通道10的延伸方向与金属管体7的轴向方向一致；散热通道10内部呈真空状态，散热通道10设有液态相变工质，散热通道10内壁面设置有毛细吸液芯11。
46.本实施例中的芯片散热器，具有散热效率更高的特点，同时也具有薄型化和轻量化，使得本实施例中的芯片散热器能够广泛应用于智能手机、ipad、笔记本电脑等，提高用户体验感。此外，还可以通过采用不锈钢材质或铝材质或铝合金材质的金属管体7，使其薄型化和轻量化更为突出。
47.本实施例中的芯片散热器使用时，液态相变工质充满了毛细吸液芯11，当蒸发端8受热时毛细吸液芯11中工作流体蒸发气化形成蒸汽，蒸汽在微小压力差作用下流向冷凝端9，蒸汽流向冷凝端9的过程中凝结成液态相变工质放出热量，液态相变工质再靠毛细吸液芯11与液体相结合所产生的毛细力作用沿毛细吸液芯11流回蒸发端8，如此循环实现热量散失。
48.进一步地，本实施例中的冷凝端9外侧设有多个散热翅片12。本实施例中的芯片散热器使用时，热量由金属管体7的蒸发端8不断地传至冷凝端9，传递至冷凝端9的热量传导至散热翅片12，实现热量的快速散失。
49.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。