一种覆铜陶瓷均热板的制作方法

1.本实用新型涉及绝缘陶瓷均热板领域，具体涉及一种覆铜陶瓷均热板。


背景技术：

2.随着微电子时代的快速发展，电子器件迎来前所未有的热危机，尤其是热量的局部集中问题，突破了传统散热手段的能力范畴，因此，以均热板为代表的相变传热器件逐渐成为技术发展主流。最为常见的铜基均热板在实际使用过程中，常常面临两大难题，一来铜的金属导电特性在许多领域存在较大的短路风险，二来大功率芯片常常面临热变形时，由于硅基材料与金属材料在热变形系数的差异，可能导致结构上的损坏。因此，陶瓷均热板的概念横空出世，它既解决了短路风险的问题，同时保障了与芯片热变形的一致性，因此陶瓷均热板的研究更具有未来优势。
3.然而，陶瓷无论是在密封焊还是亲水性改性上都有着难以逾越的鸿沟，其均热性能难以比肩同等尺寸下的铜基均热板，且成品率低，无法投入大规模生产，一些简易的陶瓷与金属均热板直接贴合的方案虽然更显成效，但较大的接触热阻仍然限制了其性能的进一步优化。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本实用新型提出一种覆铜陶瓷均热板，利用陶瓷覆铜的覆铜层进行密封焊，保障连接稳定性的同时提高均热板的性能，大幅度减少传统均热板应用中的热阻问题。
5.本实用新型的技术方案是这样实现的：
6.一种覆铜陶瓷均热板，包括覆铜陶瓷、吸液芯和支撑板，所述覆铜陶瓷包括陶瓷本体、第一覆铜层和第二覆铜层，所述第一覆铜层和所述第二覆铜层分别设于所述陶瓷本体的两个表面，所述吸液芯的外围设有焊框，所述吸液芯上填充有相变工质，所述焊框连接所述第一覆铜层与所述支撑板，所述覆铜陶瓷、焊框和支撑板围合形成真空密闭空间。
7.优选的，所述支撑板上设有若干支撑柱，所述支撑柱的上表面与所述吸液芯贴合。
8.优选的，所述第一覆铜层上设有第一连接层，所述第一覆铜层通过所述第一连接层与所述焊框连接，所述第一连接层的厚度小于0.1mm。
9.优选的，所述支撑板上设有第二连接层，所述支撑板通过所述第二连接层与所述焊框连接，所述第二连接层的厚度小于0.1mm。
10.优选的，所述焊框厚度与所述吸液芯厚度的差的绝对值小于0.04mm。
11.优选的，所述陶瓷本体的材质为氧化铍、氮化铝、碳化硅、氮化硅、氧化铝或聚晶金刚石陶瓷。
12.优选的，所述陶瓷本体的厚度小于2mm，所述第一覆铜层和所述第二覆铜层的厚度均小于0.5mm。
13.优选的，所述焊框为金属材料。
14.优选的，所述吸液芯为金属材料。
15.与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
16.1.由于覆铜陶瓷、焊框和支撑板围合形成真空密闭空间，且在吸液芯上填充有相变工质，当均热板受热时，吸液芯内的相变工质吸热蒸发，从液态相变为气态，此时，支撑板为气态相变工质提供气体流动空间，当气态相变工质在支撑板内的蒸汽腔内遇冷后，会液化继而回流至吸液芯上，以此循环；而焊框与第一覆铜层和支撑板的连接方式均为焊接，可以保障其连接稳定性的同时提高均热板性能，大幅度减少传统均热板应用中的热阻问题。
17.2.本陶瓷基均热板对比金属基均热板，避免了均热板应用中可能存在的短路风险，提高了均热板应用中的安全性；也可以解决硅基芯片与金属散热器件热变形不一致的问题，避免芯片或者均热板器件的热损坏；对比传统的均热板应用方案，本均热板也大幅度降低了芯片散热的多层热阻问题，保障了均热板散热效益的最大化。
附图说明
18.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为本实用新型一种覆铜陶瓷均热板的爆炸图；
20.图2为本实用新型制备加工过程结构示意图；
21.附图标识：1-覆铜陶瓷，11-陶瓷本体，12-第一覆铜层，2-吸液芯，3-支撑板，31-支撑柱，4-焊框，5-第一注液段，6-电阻焊区域。
具体实施方式
22.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
23.参见图1，本实用新型实施方式公开了一种覆铜陶瓷均热板，包括覆铜陶瓷1、吸液芯2和支撑板3，覆铜陶瓷1包括陶瓷本体11、第一覆铜层12和第二覆铜层，第一覆铜层12和第二覆铜层分别设于陶瓷本体11的两个表面，吸液芯2的外围设有焊框4，吸液芯2上填充有相变工质，焊框4连接第一覆铜层12与支撑板3，覆铜陶瓷1、焊框4和支撑板3围合形成真空密闭空间。
24.使用时，将本均热板与热源贴合，由于覆铜陶瓷1、焊框4和支撑板3围合形成真空密闭空间，且在吸液芯2上填充有相变工质，当均热板受热时，吸液芯2内的相变工质吸热蒸发，从液态相变为气态，此时，支撑板3为气态相变工质提供气体流动空间，当气态相变工质在支撑板3内的蒸汽腔内遇冷后，会液化继而回流至吸液芯2上，以此循环；其中，相变工质可以为水或酒精或其它具有相变特性的液体；而焊框4与第一覆铜层12和支撑板3的连接方式均为焊接，可以保障其连接稳定性的同时提高均热板性能，大幅度减少传统均热板应用中的热阻问题。其中，本陶瓷基均热板对比金属基均热板，避免了均热板应用中可能存在的
短路风险，提高了均热板应用中的安全性；也可以解决硅基芯片与金属散热器件热变形不一致的问题，避免芯片或者均热板器件的热损坏；对比传统的均热板应用方案，本均热板也大幅度降低了芯片散热的多层热阻问题，保障了均热板散热效益的最大化。
25.进一步地，由于吸液芯2上的相变工质在吸热时，会从液态相变为气态，使均热板内外存在气压差，通过在支撑板3上设有若干支撑柱31，且支撑柱31的上表面与吸液芯2贴合，当相变工质发生相变时，支撑柱31可以起到支撑作用，避免均热板板面发生塌陷，影响使用。
26.进一步地，第一覆铜层12上设有第一连接层，第一覆铜层12通过第一连接层与焊框4连接，第一连接层的厚度小于0.1mm。具体地，第一连接层为钎料层，设于第一覆铜层12的边沿，第一连接层为钎料层，材料为铜基钎料或铝基钎料或铜铝钎料，本实用新型中优选为铜基钎料，即，通过将第一覆铜层12采用铜基钎料与焊框4钎焊连接，实现密封焊，可以保障焊接稳定性的同时提高均热板性能，大幅度减少传统均热板应用中的热阻问题。
27.进一步地，支撑板3上设有第二连接层，支撑板3通过第二连接层与焊框4连接，第二连接层的厚度小于0.1mm。具体地，第二连接层为钎料层，设于支撑板3的边沿，其材料为铜基钎料或铝基钎料或铜铝钎料，本实用新型中优选使用铜基钎料，即，通过将支撑板3采用铜基钎料与焊框4钎焊连接，实现密封焊，可以保障焊接稳定性的同时提高均热板性能，大幅度减少传统均热板应用中的热阻问题。
28.进一步地，焊框4厚度与吸液芯2厚度的差的绝对值小于0.04mm。
29.进一步地，本实用新型中采用的陶瓷本体12具有良好的传热特性，因此，陶瓷本体11的材质为氧化铍、氮化铝、碳化硅、氮化硅、氧化铝或聚晶金刚石陶瓷。
30.进一步地，陶瓷本体11的厚度小于2mm，第一覆铜层12和第二覆铜层的厚度均小于0.5mm。
31.进一步地，焊框4为金属材料。
32.进一步地，吸液芯2优选为金属材料，吸液芯2用于填充承载液态相变工质，本实用新型中，吸液芯2为铜丝网。
33.以下为本实用新型覆铜陶瓷均热板的制备方法，按照如下步骤实施：
34.s1：将覆铜陶瓷1上的第一覆铜层12通过钎焊的方式与焊框4连接；
35.s2：在550-900℃的高温下将吸液芯2与覆铜陶瓷1烧结连接，此处，吸液芯3与覆铜陶瓷1烧结连接的温度优选为650℃；
36.s3：通过钎焊的方式将焊框4与支撑板3紧密连接；
37.s4：在焊框4的一侧设有第一注液段5，支撑板3上对应第一注液段5处设有第二注液段，第一注液段5和第二注液段通过冲压形成注液口；
38.s5：通过注液口往吸液芯2内注入相变工质；此处，注入的相变工质为液态工质，并根据所需工况注入定量的液态相变工质；
39.s6：完成s5后，将覆铜陶瓷1、焊框4与支撑板3围合形成的空间抽真空；
40.s7：完成s6后，通过钎焊的方式将注液口紧密连接，完成封装，并将第一注液段5和第二注液段钳去。
41.参见图2，需要说明的是，本方案中，使用的覆铜陶瓷1的长宽尺寸与焊框4的外框长宽尺寸相同，第一注液段5与第二注液段的尺寸相同，焊框2尺寸(包括第一注液段5尺寸)
与支撑板3的焊边尺寸(包括第二注液段尺寸)一致，同时，由于覆铜陶瓷1处无注液段，为避免覆铜陶瓷1在加工时影响第一注液段5和第二注液段钳去时的电阻焊工作，在覆铜陶瓷1上对应第一注液段5之处需切除电阻焊区域6。
42.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：
1.一种覆铜陶瓷均热板，其特征在于，包括覆铜陶瓷(1)、吸液芯(2)和支撑板(3)，所述覆铜陶瓷(1)包括陶瓷本体(11)、第一覆铜层(12)和第二覆铜层，所述第一覆铜层(12)和所述第二覆铜层分别设于所述陶瓷本体(11)的两个表面，所述吸液芯(2)的外围设有焊框(4)，所述吸液芯(2)上填充有相变工质，所述焊框(4)连接所述第一覆铜层(12)与所述支撑板(3)，所述覆铜陶瓷(1)、焊框(4)和支撑板(3)围合形成真空密闭空间。2.根据权利要求1所述的一种覆铜陶瓷均热板，其特征在于，所述支撑板(3)上设有若干支撑柱(31)，所述支撑柱(31)的上表面与所述吸液芯(2)贴合。3.根据权利要求1所述的一种覆铜陶瓷均热板，其特征在于，所述第一覆铜层(12)上设有第一连接层，所述第一覆铜层(12)通过所述第一连接层与所述焊框(4)连接，所述第一连接层的厚度小于0.1mm。4.根据权利要求1所述的一种覆铜陶瓷均热板，其特征在于，所述支撑板(3)上设有第二连接层，所述支撑板(3)通过所述第二连接层与所述焊框(4)连接，所述第二连接层的厚度小于0.1mm。5.根据权利要求1所述的一种覆铜陶瓷均热板，其特征在于，所述焊框(4)厚度与所述吸液芯(2)厚度的差的绝对值小于0.04mm。6.根据权利要求1所述的一种覆铜陶瓷均热板，其特征在于，所述陶瓷本体(11)的材质为氧化铍、氮化铝、碳化硅、氮化硅、氧化铝或聚晶金刚石陶瓷。7.根据权利要求1所述的一种覆铜陶瓷均热板，其特征在于，所述陶瓷本体(11)的厚度小于2mm，所述第一覆铜层(12)和所述第二覆铜层的厚度均小于0.5mm。8.根据权利要求1所述的一种覆铜陶瓷均热板，其特征在于，所述焊框(4)为金属材料。9.根据权利要求1所述的一种覆铜陶瓷均热板，其特征在于，所述吸液芯(2)为金属材料。

技术总结
本实用新型提出了一种覆铜陶瓷均热板，包括覆铜陶瓷、吸液芯和支撑板，覆铜陶瓷包括陶瓷本体、第一覆铜层和第二覆铜层，第一覆铜层和第二覆铜层分别设于陶瓷本体的两个表面，吸液芯的外围设有焊框，吸液芯上填充有相变工质，焊框连接第一覆铜层与支撑板，覆铜陶瓷、焊框和支撑板围合形成真空密闭空间。本实用新型中，当均热板受热时，吸液芯内的相变工质吸热蒸发，从液态相变为气态，支撑板为气态相变工质提供气体流动空间，当气态相变工质在支撑板内的蒸汽腔内遇冷后，会液化继而回流至吸液芯上，以此循环；焊框与第一覆铜层和支撑板焊接，可以保障其连接稳定性的同时提高均热板性能，大幅度减少传统均热板应用中的热阻问题。大幅度减少传统均热板应用中的热阻问题。大幅度减少传统均热板应用中的热阻问题。


技术研发人员：尹树彬 赵威 黄皓熠 黎洪铭 汤勇 张仕伟 黄梓滨 余小媚
受保护的技术使用者：广东畅能达科技发展有限公司
技术研发日：2023.05.10
技术公布日：2023/9/20