形成有机亲水被膜和微槽的方法、均热板及散热装置与流程

1.本技术涉及散热技术领域，具体涉及一种形成有机亲水被膜和微槽的方法、均热板及散热装置。


背景技术：

2.随着5g通信时代的到来，手机芯片的信息处理量越来越大，耗电量及发热量也越来越高，这对手机散热系统的要求也就更高。超薄均热板(vapor chamber，vc)以其优异的散热效果及超薄结构，正逐渐成为5g手机散热系统的标配。均热板是一个内壁具有微细结构的真空腔体，当热量从热源传导至发热端时，真空腔体里的液体工质受热开始气化，气化后的液体工质充满整个真空腔体，当气化后的液体工质到达冷凝端时便会开始液化，并释放出在蒸发时累积的热，液化后的液体工质会通过微细结构的毛细管道再回流到发热端，并以此周而复始进行。
3.目前的均热板是通过将基材经过压膜、曝光、显影、蚀刻、剥膜后形成毛细图案。在实现本技术的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：现有的均热板在蚀刻后，由于液体工质的表面张力大，与基材的表面不润湿，无法实现毛细效果，从而使得均热板的散热效果较差。


技术实现要素：

4.鉴于以上内容，有必要提出一种形成有机亲水被膜和微槽的方法、均热板及散热装置，以解决上述问题。
5.本技术的实施例提供一种形成有机亲水被膜和微槽的方法，包括如下步骤：
6.提供一金属基材，所述金属基材的表面包括毛细槽；
7.在所述毛细槽内加入包括氟素表面活性剂的微蚀液，所述氟素表面活性剂可在毛细槽的槽壁形成有机亲水被膜，同时所述微蚀液对所述毛细槽的槽壁进行微蚀形成微槽。
8.上述形成有机亲水被膜和微槽的方法通过氟素表面活性剂在毛细槽的槽壁形成有机亲水被膜，可降低液体工质的表面张力，保证毛细槽槽壁的润湿性，提高了液体工质与毛细槽之间的毛细作用力，并增强了毛细槽中液体工质的回流能力；并且微蚀液可在毛细槽的槽壁进行微蚀形成微槽，改变了毛细槽槽壁的表面外观结构，增大了毛细槽槽壁的粗糙度，进一步地增加了毛细槽槽壁的润湿性。
9.在一些实施例中，所述在所述毛细槽内加入包括氟素表面活性剂的微蚀液，所述氟素表面活性剂可在毛细槽的槽壁形成有机亲水被膜，同时所述微蚀液对所述毛细槽的槽壁进行微蚀形成微槽的步骤之后，所述方法还包括：
10.对所述金属基材的所述毛细槽进行冲洗和干燥。
11.如此，在对毛细槽进行冲洗和干燥处理后，可在毛细槽槽壁形成有机亲水被膜的同时形成微槽，增加毛细槽槽壁的润湿性。
12.在一些实施例中，所述金属基材由铜制成，所述蚀刻液包括二价铜离子，且所述蚀
刻液的酸碱度小于7。
13.如此，二价铜离子可与毛细槽槽壁的铜单质反应生成一价铜离子，接着一价铜离子在酸性环境且在空气中氧气的作用下生成二价铜离子，溶解于蚀刻液中，达到微蚀毛细槽槽壁形成微槽的目的，增加毛细槽槽壁的粗糙度。
14.在一些实施例中，所述对所述毛细槽的槽壁进行微蚀的时间为48s-72s。
15.如此，增加毛细槽槽壁的粗糙度，提高毛细槽槽壁的润湿性，还可保证毛细槽的槽壁的微蚀深度，防止毛细槽的槽壁被蚀穿。
16.在一些实施例中，所述氟素表面活性剂包括氟代脂肪族聚合物脂。
17.如此，氟代脂肪族聚合物脂可在毛细槽的槽壁形成有机亲水被膜，有机亲水被膜中的亲水化学键可降低液体工质的表面张力，提高毛细槽槽壁的润湿性。
18.本技术的实施例还提供一种均热板，包括上述的形成有机亲水被膜和微槽的方法处理后的毛细槽。
19.上述均热板通过在毛细槽的槽壁形成有机亲水被膜，可降低液体工质的表面张力，进而保证毛细槽槽壁的润湿性，提高了液体工质与毛细槽之间的毛细作用力，并增强了毛细槽中液体工质的回流能力；并且在毛细槽的槽壁进行微蚀形成微槽，改变了毛细槽槽壁的表面外观结构，增大了毛细槽槽壁的粗糙度，进一步地增加了毛细槽槽壁的润湿性，散热效果较好。
20.在一些实施例中，所述毛细槽的尺寸为微米级，所述微槽的尺寸为纳米级。
21.如此，对毛细槽的槽壁进行微蚀不会影响毛细通路，可增加毛细槽槽壁的粗糙度，提高毛细槽槽壁的润湿性。
22.在一些实施例中，每个所述毛细槽的槽深为56μm-84μm。
23.如此，气化后的液体工质的热阻较小，扩散速度快，能够以较快的速度到达冷凝端液化，回液速度快，还可保证毛细槽的槽壁的强度。
24.在一些实施例中，所述微槽的深度为70nm-80nm。
25.如此，可增加毛细槽槽壁的粗糙度，提高毛细槽槽壁的润湿性，并且还可保证毛细槽的槽壁的强度。
26.本技术的实施例还提供一种散热装置，包括上述的均热板。
27.上述散热装置中的均热板通过在毛细槽的槽壁形成有机亲水被膜，可降低液体工质的表面张力，进而保证毛细槽槽壁的润湿性，提高了液体工质与毛细槽之间的毛细作用力，增强了毛细槽中液体工质的回流能力；并且在毛细槽的槽壁进行微蚀形成微槽，改变了毛细槽槽壁的表面外观结构，增大了毛细槽槽壁的粗糙度，进一步地增加了毛细槽槽壁的润湿性，散热效果较好。
附图说明
28.图1是本技术第一实施例中提出的形成有机亲水被膜和微槽的方法的流程图。
29.图2是本技术第二实施例中提出的均热板和芯片的装配结构示意图。
30.图3是图1所示的均热板的结构示意图。
31.图4是图3中多个支撑部的仰视图。
32.图5是图4中多个毛细槽的俯视图。
33.主要元件符号说明
34.均热板
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100
35.芯片
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200
36.第一盖板
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10
37.第一侧
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12
38.支撑部
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14
39.散热腔
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16
40.第二盖板
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20
41.第二侧
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22
42.毛细槽
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24
43.槽壁
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26
44.通道
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28
具体实施方式
45.下面详细描述本技术的实施方式，实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。
46.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、顺时针”、“逆时针”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，仅是为了便于描述本技术和简化描述，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技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
47.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“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，也可以是电连接或可以相互通讯；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
48.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
49.下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本技术的不同结构。为了简化本技术的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本技术。此外，本技术可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，
这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本技术提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
50.请参见图1，本技术的第一实施例提出了一种形成有机亲水被膜和微槽的方法，包括如下步骤：
51.s10：提供一金属基材，金属基材的表面具有毛细槽。
52.其中，金属基材的材质可为无氧铜、铜合金或者不锈钢。
53.其中，毛细槽可为一个或多个。当毛细槽为多个时，多个毛细槽可形成毛细图案，相邻的毛细槽相连通。
54.其中，每个毛细槽的槽深为56μm-84μm。如此，气化后的液体工质的热阻较小，扩散速度快，能够以较快的速度到达冷凝端液化，回液速度快，还可保证毛细槽的槽壁的强度。然而，当毛细槽的深度小于56μm时，所能收容的液体工质较少，不利于散热；当毛细槽的深度大于84μm时，均热板100的整体厚度较大，不利于实现现有的轻薄化需求。
55.s20：在毛细槽内加入包括氟素表面活性剂的微蚀液，氟素表面活性剂可在毛细槽的槽壁形成有机亲水被膜，同时微蚀液可对毛细槽的槽壁进行微蚀形成微槽。
56.其中，氟素表面活性剂包括氟代脂肪族聚合物脂。如此，氟代脂肪族聚合物脂可在毛细槽的槽壁形成有机亲水被膜，有机亲水被膜中的亲水化学键可降低液体工质的表面张力，提高毛细槽槽壁的润湿性。
57.需要说明的是，在本实施例中，有机亲水被膜不是一种实体的膜层，为一种虚化概念，其为由多个氟代脂肪族聚合物脂的亲水化学键形成的结构，亲水化学键可降低液体工质的表面张力，提高毛细槽槽壁的润湿性。润湿性是指存在两种互不相溶液体，液体首先润湿固相表面的能力，即一种液体在一种固体表面铺展的能力或倾向性；接触角是指在固、液、气三相交界处，自固-液界面经过液体内部到气-液界面之间的夹角，当接触角θ《90
°
时，则固体表面是亲水性的，即固体表面具有润湿性；当固体表面的粗糙度增大时，可进一步增强其润湿性。
58.进一步地，金属基材由铜制成，蚀刻液包括二价铜离子，且蚀刻液的酸碱度小于7。
59.其中，二价铜离子可作为的氧化剂，与毛细槽槽壁的铜单质反应生成一价铜离子，接着一价铜离子在酸性环境且在空气中氧气的作用下生成二价铜离子，溶解于蚀刻液中，达到微蚀毛细槽槽壁形成微槽的目的，增加毛细槽槽壁的粗糙度。微蚀的原理以化学方程式表示为：
60.cu cu
2
→
2cu

；
61.4cu

o2 4h

→
4cu
2
2h2o。
62.如此，二价铜离子可与毛细槽槽壁的铜单质反应生成一价铜离子，接着一价铜离子在酸性环境且在空气中氧气的作用下生成二价铜离子，溶解于蚀刻液中，达到微蚀毛细槽槽壁形成微槽的目的，增加毛细槽槽壁的粗糙度。
63.其中，毛细槽的尺寸为微米级，微槽的尺寸为纳米级。如此，对毛细槽的槽壁进行微蚀不会影响毛细通路，可增加毛细槽槽壁的粗糙度，提高毛细槽槽壁的润湿性。
64.其中，对毛细槽的槽壁进行微蚀的深度为70nm-80nm，也即形成的微槽的深度为70nm-80nm。如此，可增加毛细槽槽壁的粗糙度，提高毛细槽槽壁的润湿性，并且还可保证毛
细槽的槽壁的强度。然而，当微蚀的深度小于70nm时，增加的毛细槽槽壁的粗糙度有限，毛细槽槽壁的润湿性较差；当微蚀的深度大于80nm时，会影响毛细槽的槽壁的强度。
65.其中，对毛细槽的槽壁进行微蚀的时间为48s-72s。如此，增加毛细槽槽壁的粗糙度，提高毛细槽槽壁的润湿性，还可保证毛细槽的槽壁的微蚀深度，防止毛细槽的槽壁被蚀穿。然而，当微蚀的时间小于48s时，微蚀的深度较小，增加的毛细槽槽壁的粗糙度有限，毛细槽槽壁的润湿性较差；当微蚀的时间大于72s时，微蚀的深度较大，会影响毛细槽的槽壁的强度。
66.s30：对金属基材的毛细槽进行冲洗和干燥。
67.在对毛细槽进行冲洗和干燥处理后，可在毛细槽槽壁形成亲水表面的同时形成微槽，增加毛细槽槽壁的润湿性。
68.上述形成有机亲水被膜和微槽的方法通过在毛细槽的槽壁形成有机亲水被膜，进而保证毛细槽槽壁的润湿性，提高了液体工质与毛细槽之间的毛细作用力，增强了毛细槽中液体工质的回流能力；并且在毛细槽的槽壁进行微蚀形成微槽，改变了毛细槽槽壁的表面外观结构，增大了毛细槽槽壁的粗糙度，进一步地增加了毛细槽槽壁的润湿性。而现有技术通过例如紫外光照射、氮气等离子体或是光刻、沉积表面涂层等方法，不是处理效果具有时效性，就是工艺复杂不适合大批量生产；且一般化学亲水剂可以进行润湿，但无法达到所需的毛细力效果。
69.请参见图2，本技术的实施例提供了一种均热板100，设于芯片200的一侧，用于对芯片200进行降温。请参见图3至图5，均热板100包括第一盖板10和第二盖板20。
70.第一盖板10具有第一侧12，第一侧12间隔设置有多个支撑部14，多个支撑部14之间的间隙相互连通并形成一散热腔16，每个支撑部14的外侧壁开设有凹槽142以使液态工质回流。第二盖板20具有第二侧22，第二侧22与第一侧12相对设置，且第二侧22的边缘与第一侧12的边缘密封连接，第二侧22设有多个采用上述的形成有机亲水被膜和微槽的方法处理后的毛细槽24，相邻的毛细槽24相连通，支撑部14远离第一侧12的一端抵接于第二盖板20的第二侧22，每个毛细槽24均与散热腔16相连通。
71.在本实施例中，第一侧12设有凸起结构，凸起结构围设于支撑部14的外侧，且与第二侧22的边缘密封连接。
72.在本实施例中，第二侧22的边缘与第一侧12的边缘通过焊接(扩散焊)的方式密封连接在一起。
73.可以理解，在使用之前，需要向均热板100内注入液体工质，该液体工质包括但不限于是水、甲醇、乙醇或其它媒介。
74.上述均热板100通过在毛细槽24的槽壁形成有机亲水被膜，可降低液体工质的表面张力，进而保证毛细槽24槽壁的润湿性，提高了液体工质与毛细槽24之间的毛细作用力，增强了毛细槽24中液体工质的回流能力；并且在毛细槽24的槽壁进行微蚀形成微槽，改变了毛细槽24槽壁的表面外观结构，增大了毛细槽24槽壁的粗糙度，进一步地增加了毛细槽24槽壁的润湿性，散热效果较好。
75.可以理解地，均热板100也可为其他的结构，只要是包括采用上述的形成有机亲水被膜和微槽的方法处理后的毛细槽，就在本技术的保护范围之内，上述的均热板100的结构仅仅是为了便于理解，作为示例进行详细说明。
76.本技术的实施例还提出了一种散热装置(图未示)，包括上述的均热板100。
77.上述散热装置中的均热板100通过在毛细槽24的槽壁形成有机亲水被膜，可降低液体工质的表面张力，进而保证毛细槽24槽壁的润湿性，提高了液体工质与毛细槽24之间的毛细作用力，增强了毛细槽24中液体工质的回流能力；并且在毛细槽24的槽壁进行微蚀形成微槽，改变了毛细槽24槽壁的表面外观结构，增大了毛细槽24槽壁的粗糙度，进一步地增加了毛细槽24槽壁的润湿性，散热效果较好。
78.对于本领域技术人员而言，显然本技术不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本技术的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本技术。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本技术的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本技术内。
79.最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本技术的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本技术进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本技术的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本技术技术方案的精神和范围。