隨著第五代移動(dòng)通信技術(shù)（5G技術(shù)）的出現(xiàn)與快速發(fā)展，電子產(chǎn)品尤其是智能手機(jī)、平板電腦等產(chǎn)品，越發(fā)朝著高性能、高集成和微型化的方向發(fā)展。功耗成倍的增長(zhǎng)將導(dǎo)致電子芯片在狹小空間內(nèi)產(chǎn)生過(guò)高的熱流密度和工作溫度，進(jìn)一步引發(fā)嚴(yán)峻的熱失控難題。超薄均熱板具有優(yōu)異的導(dǎo)熱性能，較大傳熱面積、較好的均溫性能和高可靠性等優(yōu)點(diǎn)，是解決電子設(shè)備散熱問(wèn)題的首要途徑。為滿足5G時(shí)代下現(xiàn)代微型化電子設(shè)備散熱需求，均熱板進(jìn)一步超薄化是當(dāng)前業(yè)界和學(xué)術(shù)界的研究熱點(diǎn)。
超薄均熱板是一種具有超高熱導(dǎo)率的傳熱元件，一般由殼體、支撐柱、真空腔體（蒸汽腔）、吸液芯和工質(zhì)組成，通過(guò)內(nèi)部工質(zhì)氣液相變巨大的相變潛熱來(lái)實(shí)現(xiàn)高效換熱。圖1所示為兩種典型的超薄均熱板——沿厚度方向和沿長(zhǎng)度方向傳熱的工作原理示意圖。
圖 1 兩種典型超薄均熱板的傳熱工作原理
超薄均熱板完成內(nèi)部氣液循環(huán)相變傳熱的過(guò)程包括：蒸發(fā)端浸潤(rùn)在吸液芯中的液體工質(zhì)通過(guò)殼體傳遞吸收熱源熱量，在真空腔體內(nèi)發(fā)生蒸發(fā)相變變成蒸汽工質(zhì)，液-氣相變迅速帶走大量熱量，蒸汽工質(zhì)在真空腔內(nèi)蒸汽壓差推動(dòng)下快速流動(dòng)，迅速擴(kuò)散至冷凝端；在冷凝端，蒸汽工質(zhì)通過(guò)殼體傳遞被冷源帶走熱量，發(fā)生冷凝相變變成液體工質(zhì)，氣-液相變快速帶走大量熱量，液體工質(zhì)在吸液芯毛細(xì)壓力驅(qū)動(dòng)下發(fā)生回流，流動(dòng)至蒸發(fā)端繼續(xù)吸收熱量，完成整個(gè)氣液循環(huán)。
這里兩種典型超薄均熱板傳熱不同之處在于，蒸發(fā)端和冷凝端位置，傳熱方向、蒸汽和液體流動(dòng)方向不同，一種是沿著厚度方向傳熱，可以通過(guò)大面積冷凝帶走更多熱量；一種是沿著長(zhǎng)度方向傳熱，可以傳遞較遠(yuǎn)距離并且保持優(yōu)異的均溫性能。
一般來(lái)說(shuō)，整體厚度小于2 mm的均熱板稱為超薄均熱板。隨著5G時(shí)代的到來(lái)，厚度進(jìn)一步降低的超薄均熱板需求日益突出。實(shí)現(xiàn)厚度進(jìn)一步減?。?lt;0.4 mm），傳熱性能優(yōu)異 [熱導(dǎo)率>5000 W/(m·K)] 的超薄均熱板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造是目前迫切需要的。有學(xué)者針對(duì)超薄均熱板工作原理進(jìn)行的理論和數(shù)值分析研究，并從理論角度提出了超薄均熱板優(yōu)化傳熱性能的方向。
SUBEDI等建立了多熱源和多散熱器下超薄均熱板傳熱理論模型（溫度和壓力分布），分析了絲網(wǎng)吸液芯幾何尺寸包括絲網(wǎng)直徑，分離間隔和厚度等因素對(duì)其極限傳熱功率的影響。結(jié)果表明，絲網(wǎng)吸液芯的厚度通過(guò)影響其毛細(xì)極限對(duì)超薄均熱板極限傳熱能力具有重大影響；此外，超薄均熱板極限傳輸功率還受限于電子設(shè)備正常運(yùn)行的最高溫度。
LEE等針對(duì)絲網(wǎng)吸液芯超薄均熱板，提出了超薄均熱板極限傳熱能力與絲網(wǎng)吸液芯毛細(xì)性能、重力影響、蒸汽擴(kuò)散阻力與液體流動(dòng)阻力的理論計(jì)算關(guān)系，計(jì)算了超薄均熱板傳熱熱阻與等效熱導(dǎo)率與吸液芯厚度關(guān)系。研究結(jié)果說(shuō)明，超薄均熱板最大傳熱能力隨著吸液芯厚度的增加而增大，然而，等效熱導(dǎo)率卻隨著吸液芯厚度的增加而減小。
PATANKAR等提出一種超薄均熱板3D傳熱數(shù)值模型模擬工作過(guò)程中熱量傳遞、氣液界面相變和蒸汽流動(dòng)等，并通過(guò)模擬仿真對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)離散溝槽雙孔式冷凝吸液芯結(jié)構(gòu)可以有效改善超薄均熱板冷凝端溫度均勻性，相比于均勻溝槽冷凝吸液芯超薄均熱板，離散溝槽雙孔式冷凝吸液芯超薄均熱板冷凝端溫差降低37%。此外，該團(tuán)隊(duì)還提出一種基于超薄均熱板的熱阻網(wǎng)絡(luò)模型來(lái)分析熱阻與工質(zhì)性能、輸入功率和幾何參數(shù)之間的關(guān)系，揭示了工質(zhì)液體品質(zhì)因數(shù)和蒸汽品質(zhì)因數(shù)對(duì)超薄均熱板傳熱性能的影響機(jī)理，并指出當(dāng)超薄均熱板厚度減小時(shí)，選擇工質(zhì)應(yīng)該優(yōu)先考慮工質(zhì)的蒸汽品質(zhì)因數(shù)，這也說(shuō)明隨著超薄均熱板厚度越來(lái)越小，蒸汽對(duì)其傳熱性能的影響作用越來(lái)越大。
CHANG等結(jié)合試驗(yàn)和數(shù)值仿真分析，以氣液相變過(guò)程傳熱機(jī)理為基礎(chǔ)，提出了超薄均熱板等效熱導(dǎo)率keff的半經(jīng)驗(yàn)測(cè)試方法，如圖2a所示。研究結(jié)果表明，等效熱導(dǎo)率與超薄均熱板的厚度、傳熱方向和傳熱功率等參數(shù)直接相關(guān)，并且當(dāng)超薄均熱板厚度范圍在0.3～0.5 mm時(shí)，厚度參數(shù)對(duì)其傳熱性能具有重大影響。
圖2 超薄均熱板的傳熱理論研究
李聰基于流體相變傳熱傳質(zhì)理論建立了超薄均熱板穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)熱阻理論模型，研究了不同輸入熱功率和蒸汽腔厚度對(duì)超薄均熱板熱阻的影響。結(jié)果表明，當(dāng)蒸汽腔厚度減小至0.3 mm以后，超薄均熱板熱阻急劇增加，并且隨著蒸汽腔厚度進(jìn)一步減小，蒸汽流動(dòng)產(chǎn)生的熱阻占據(jù)超薄均熱板總熱阻的比重也越來(lái)越大，如圖2b所示。這也說(shuō)明極限超薄厚度均熱板傳熱性能下降主要來(lái)源于蒸汽腔。
通過(guò)以上研究可知，隨著均熱板進(jìn)一步的超薄化，吸液芯與蒸汽腔厚度均被進(jìn)一步壓縮，進(jìn)而導(dǎo)致均熱板傳熱性能急劇下降。在常規(guī)超薄厚度下，液體在吸液芯中的流動(dòng)是設(shè)計(jì)制造超薄均熱板首要考慮因素；然而，在極端超薄厚度條件下，蒸汽在真空腔體內(nèi)的流動(dòng)阻力隨著蒸汽腔厚度減小而急劇增大，逐漸成為另一個(gè)阻礙超薄均熱板氣液運(yùn)行的關(guān)鍵因素。
此外，蒸汽腔厚度極小時(shí)，由于尺寸效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致蒸汽通道內(nèi)液塞形成，阻礙蒸汽流動(dòng)，還會(huì)抑制液體發(fā)生相變過(guò)程，進(jìn)而嚴(yán)重影響超薄均熱板的傳熱性能。因此，要實(shí)現(xiàn)極端厚度下超薄均熱板的氣液運(yùn)行，需要綜合考慮吸液芯結(jié)構(gòu)與蒸汽腔空間設(shè)計(jì)。
2.超薄均熱板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
由超薄均熱板的傳熱工作原理可知，氣液蒸發(fā)/冷凝相變、蒸汽擴(kuò)散和液體回流是超薄均熱板正常運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)。要實(shí)現(xiàn)超薄均熱板氣液循環(huán)運(yùn)行，內(nèi)部要滿足壓降平衡，即吸液芯驅(qū)動(dòng)液體流動(dòng)的毛細(xì)壓力?Pcap，要能夠克服蒸發(fā)段到冷凝段蒸汽流動(dòng)阻力?Pv、冷凝段到蒸發(fā)段液體流動(dòng)阻力?Pl和液體重力壓降?Pg，實(shí)現(xiàn)液體順利回流至蒸發(fā)段。即?Pcap≥?Pv+?Pl+?Pg。
保證這些環(huán)節(jié)的順利進(jìn)行，主要通過(guò)優(yōu)化氣液通道排布降低蒸汽流動(dòng)阻力，同時(shí)也需要設(shè)計(jì)吸液芯結(jié)構(gòu)提高吸液芯毛細(xì)壓力并降低液體流動(dòng)阻力。優(yōu)化設(shè)計(jì)氣液通道排布和吸液芯結(jié)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)超薄均熱板的高性能和進(jìn)一步超薄化的關(guān)鍵，也是目前行業(yè)界與學(xué)術(shù)界高度關(guān)注的焦點(diǎn)。
1、氣液通道排布設(shè)計(jì)
根據(jù)超薄均熱板的氣液通道排布方式可分為氣液異面與氣液共面結(jié)構(gòu)排布，兩種排布類型的超薄均熱板氣液運(yùn)行與傳熱機(jī)理示意圖如圖3所示。
圖 3 氣液異面與氣液共面結(jié)構(gòu)超薄均熱板傳熱示意圖
由圖3a可知，氣液異面超薄均熱板蒸汽通道和液體通道在厚度方向（Z軸）上是相互分離的，并且蒸汽流動(dòng)與液體流動(dòng)在不同的平面（XOY平面）進(jìn)行。
圖3b所示為新型氣液共面超薄均熱板氣液運(yùn)行與傳熱機(jī)理示意圖，該類型超薄均熱板蒸汽通道和液體通道在厚度方向（Z軸）上是不可分離的，并且蒸汽流動(dòng)與液體流動(dòng)在同一平面（XOY平面）內(nèi)進(jìn)行。兩種氣液運(yùn)行與傳熱過(guò)程類似，都是蒸發(fā)段吸液芯中的工質(zhì)液體吸收外界輸入熱量，發(fā)生蒸發(fā)相變變成工質(zhì)蒸汽，并在壓差作用下沿著蒸汽腔長(zhǎng)度方向（Y軸）流動(dòng)流至冷凝段，工質(zhì)蒸汽在冷凝段被帶走熱量，發(fā)生相變凝結(jié)變成工質(zhì)液體，并在吸液芯毛細(xì)壓力推動(dòng)下流回至蒸發(fā)段，進(jìn)行下一步吸熱蒸發(fā)過(guò)程。超薄均熱板在穩(wěn)定運(yùn)行下，氣液循環(huán)持續(xù)不斷地進(jìn)行著。
兩種不同的是，氣液異面超薄均熱板氣液相變方向與厚度方向（Z軸）一致，氣液共面超薄均熱板氣液相變方向則與寬度方向（X軸）相同。目前的研究中超薄均熱板氣液排布方式只有這兩種結(jié)構(gòu)，以下分別對(duì)這兩種氣液排布的超薄均熱板進(jìn)行了綜述。
A.氣液異面
沿厚度方向傳熱均熱板通常需要在上下殼板（蒸發(fā)端和冷凝端）布置兩層吸液芯，中間支撐出蒸汽腔空間，類似“三明治”結(jié)構(gòu)，是一種典型的氣液異面超薄均熱板結(jié)構(gòu)。
STRUSS等報(bào)道了一種厚度為0.61 mm的氣液異面硅基超薄均熱板，采用蝕刻法加工直徑5 μm、間隔5 μm、高度40 μm的陣列微針結(jié)構(gòu)作為吸液芯，分布在上下殼板上，采用蝕刻法加工高度較高、周邊帶有微溝槽的支撐柱支撐上下殼板，留出中間蒸汽腔厚度為0.13 mm，如圖4所示。該類超薄均熱板主要應(yīng)用于沿厚度方向傳熱的大面積熱源與冷源散熱，由于一般需要兩層吸液芯，限制了超薄均熱板厚度進(jìn)一步降低。
圖4 “三明治”氣液異面超薄均熱板
針對(duì)便攜式移動(dòng)電子設(shè)備狹小空間散熱需求，超薄均熱板沿著長(zhǎng)度方向傳熱具有更優(yōu)的均溫性，能夠有效保證芯片熱量快速傳遞至電子設(shè)備殼體，散熱效率高，同時(shí)只需要一層吸液芯，厚度相比于“三明治”結(jié)構(gòu)均熱板更低。
SHI等報(bào)道了一種厚度為0.65 mm的氣液異面超薄均熱板，采用陣列微柱作為支撐柱，與吸液芯結(jié)構(gòu)在厚度方向上相互分離。
YANG等制造了厚度為0.53～0.6 mm氣液異面超薄均熱板，液體通道采用微納結(jié)構(gòu)復(fù)合泡沫銅，蒸汽通道則采用電鍍法在銅板上加工出陣列圓柱作為支撐柱，支撐柱之間的空間作為蒸汽腔，支撐柱另一端與吸液芯接觸，實(shí)現(xiàn)氣液異面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
CHEN等設(shè)計(jì)制造了一種厚度僅為0.43 mm的氣液異面銅超薄均熱板，該超薄均熱板采用口徑為46 μm（300目）絲網(wǎng)作為吸液芯，濕法蝕刻加工支撐柱作為蒸汽腔，吸液芯和蒸汽腔在厚度方向上相互分離，兩者厚度分別為0.15 mm和0.08 mm，如圖5所示。大量學(xué)者均采用該類氣液異面結(jié)構(gòu)（蒸汽腔層為柱狀支撐柱組成的腔體，吸液芯層為整層多孔結(jié)構(gòu)）的設(shè)計(jì)制造超薄均熱板。
圖5 支撐柱-吸液芯分離氣液異面超薄均熱板
與此同時(shí)，“雙絲網(wǎng)”氣液異面結(jié)構(gòu)——粗孔絲網(wǎng)作為蒸汽腔，細(xì)孔絲網(wǎng)作為吸液芯的超薄均熱板也被廣泛學(xué)者采用。OSHMAN等采用三層口徑76 μm銅絲網(wǎng)作為吸液芯，大口徑（0.823 mm）尼龍絲網(wǎng)作為蒸汽腔，制備了厚度為1.31 mm的聚合物超薄熱板，如圖6a所示。該超薄均熱板粗尼龍絲網(wǎng)與細(xì)銅絲網(wǎng)在厚度方向上相互分離，尼龍絲網(wǎng)形成大口徑提供蒸汽流動(dòng)通道，銅絲網(wǎng)小孔徑具有較好的毛細(xì)壓力，為液體流動(dòng)提供流動(dòng)通道和驅(qū)動(dòng)力，氣液相變?cè)谀猃埥z網(wǎng)與銅絲網(wǎng)接觸界面上發(fā)生，是一種典型的氣液異面結(jié)構(gòu)。
LEE等制造了厚度為0.67 mm的“雙絲網(wǎng)”氣液異面銅超薄均熱板，該超薄均熱板采用3層粗孔銅絲網(wǎng)作為蒸汽腔，一層親水處理過(guò)的細(xì)孔銅絲網(wǎng)作為吸液芯，如圖6b所示。類似的氣液異面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，LIEW等也分別制造了厚度為1 mm和1.5 mm的超薄均熱板。
圖6 “雙絲網(wǎng)”氣液異面超薄均熱板
B.氣液共面
由于內(nèi)部空間充足，傳統(tǒng)均熱板的吸液芯與蒸汽腔基本都是氣液異面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，氣液運(yùn)動(dòng)在不同平面進(jìn)行，相互之間的干擾較少?，F(xiàn)有的超薄均熱板大部分都是采用氣液異面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并通過(guò)減小吸液芯結(jié)構(gòu)的厚度或者蒸汽腔的厚度來(lái)實(shí)現(xiàn)均熱板變薄。
但是，氣液異面超薄均熱板的總體厚度始終需要計(jì)算吸液芯結(jié)構(gòu)與蒸汽腔厚度之和，目前很難實(shí)現(xiàn)0.4 mm以下厚度的超薄化。而5G時(shí)代下電子設(shè)備越來(lái)越緊湊，電子設(shè)備內(nèi)部留給散熱元件的空間被進(jìn)一步壓縮，這一趨勢(shì)促使超薄均熱板往小于0.4 mm的厚度下探。而超薄均熱板厚度的進(jìn)一步降低，勢(shì)必會(huì)減小蒸汽腔厚度，進(jìn)而導(dǎo)致超薄均熱板蒸汽阻力急劇增大。
此外，隨著蒸汽腔厚度的進(jìn)一步減小，液體工質(zhì)厚度方向小尺度毛細(xì)作用下，在蒸汽腔空間內(nèi)形成液膜，進(jìn)一步阻礙蒸汽流動(dòng)，同時(shí)也抑制液體工質(zhì)相變過(guò)程（與沸騰過(guò)程中所提及的膜態(tài)沸騰類似），稱為液塞，會(huì)導(dǎo)致超薄均熱板傳熱性能急劇下降，甚至失效。
華南理工大學(xué)湯勇教授團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地提出氣液共面新型氣液通道排布方式，將蒸汽通道（蒸汽腔）與液體通道（吸液芯）排布在厚度方向上的同一平面上，蒸汽和液體流動(dòng)在同一平面上進(jìn)行，超薄均熱板總體厚度可進(jìn)一步下降。另外，通過(guò)氣液通道的交替設(shè)置，氣液共面均熱板在寬度方向可以較好地?cái)U(kuò)展，特別適用于散熱面積較大的場(chǎng)合。這逐漸受到其他研究者的關(guān)注。
HUANG等對(duì)氣液異面和氣液共面兩種超薄均熱板的蒸汽與液體流動(dòng)阻力進(jìn)行了理論和數(shù)值模擬分析，如圖7所示，超薄均熱板內(nèi)部空間厚度越小，氣液通道最優(yōu)配比下的氣液共面結(jié)構(gòu)超薄均熱板的蒸汽與液體流動(dòng)阻力總和相比于氣液異面結(jié)構(gòu)超薄均熱板更小。氣液共面結(jié)構(gòu)在總腔體厚度不變的情況下，通過(guò)犧牲寬度方向上的空間來(lái)保證厚度較大的蒸汽通道，這隨著超薄均熱板整體厚度的減小將表現(xiàn)出越來(lái)越大的優(yōu)勢(shì)。
圖7 兩種排布結(jié)構(gòu)均熱板流動(dòng)阻力與內(nèi)部空間理論關(guān)系
目前，壓扁型超薄熱管大多采用與氣液共面相類似的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。ZHOU等將粉末或者絲網(wǎng)吸液芯置于圓管中間，通過(guò)相變壓扁法制備得到厚度范圍為0.4～1.0 mm的超薄熱管，還研究了吸液芯與蒸汽腔的配比關(guān)系對(duì)超薄熱管傳熱性能的影響。
然而，基于氣液共面結(jié)構(gòu)超薄均熱板的公開(kāi)報(bào)導(dǎo)極其少。LÜ等采用超親水絲網(wǎng)吸液芯制備了尺寸為100 mm×50 mm×0.95 mm氣液共面超薄均熱板，測(cè)試結(jié)果表明該均熱板可以傳遞熱流密度490 W/cm2以上。之后，又采用該結(jié)構(gòu)制備厚度僅為0.5 mm的氣液共面超薄均熱板，并采用可視化試驗(yàn)研究了傳熱過(guò)程中蒸汽和液體流動(dòng)現(xiàn)象，如圖8所示。
圖8 氣液共面超薄均熱板及其氣液排布結(jié)構(gòu)
HUANG等采用4條螺旋編織絲網(wǎng)和底層平織絲網(wǎng)作為吸液芯，制造了厚度為0.5 mm的氣液共面超薄均熱板，測(cè)試了不同灌注量和擺放位置下超薄均熱板的傳熱性能，如圖9所示。研究結(jié)果表明，超薄均熱板在灌注量為100%時(shí)具有最優(yōu)的傳熱性能，此時(shí)水平放置下超薄均熱板的傳熱極限功率為7.58 W；順重力放置可以有效提高超薄均熱板傳熱性能，順重力放置下的超薄均熱板等效熱導(dǎo)率高達(dá)25200 W/(m·K)以上。
圖9 編織絲網(wǎng)間隔分布?xì)庖汗裁娉【鶡岚?/span>
HUANG等還進(jìn)一步優(yōu)化了吸液芯排布結(jié)構(gòu)，將螺旋編織絲網(wǎng)增加至6條以提高毛細(xì)性能，保持超薄均熱板厚度為0.5 mm，有效提高了超薄均熱板極限傳熱功率至10 W。
LIU等對(duì)比了不同螺旋編織絲網(wǎng)下超薄均熱板的傳熱性能，研究結(jié)果表明，尺寸為110 mm×15 mm×0.41 mm的超薄均熱板，排布3條編織絲網(wǎng)具有最優(yōu)傳熱性能，在順重力放置下能夠傳遞最大傳熱量6 W。
華南理工大學(xué)湯勇教授團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出厚度僅為0.25 mm±0.03 mm的氣液共面結(jié)構(gòu)超薄均熱板，采用親水處理的螺旋編織帶作為吸液芯，測(cè)試結(jié)果表明該超薄均熱板等效熱導(dǎo)率可達(dá)10000 W/(m·K)以上。這說(shuō)明氣液共面結(jié)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)超薄均熱板進(jìn)一步超薄化，突破目前超薄均熱板臨界厚度（0.4 mm）的關(guān)鍵。
2、吸液芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
超薄均熱板的吸液芯結(jié)構(gòu)具有驅(qū)動(dòng)液體工質(zhì)回流、提供液體工質(zhì)流動(dòng)通道、促進(jìn)工質(zhì)氣液相變和將殼體熱量傳遞至液體工質(zhì)等功能，是均熱板完成內(nèi)部氣液循環(huán)的重要部件之一。根據(jù)超薄均熱板吸液芯結(jié)構(gòu)的不同類型，可以將其分為微溝槽型、粉末燒結(jié)型、泡沫金屬型、絲網(wǎng)燒結(jié)型和復(fù)合結(jié)構(gòu)型。此外，隨著微納加工技術(shù)的興起，微納復(fù)合尺度吸液芯也受到高度關(guān)注。
A.微溝槽吸液芯
微溝槽吸液芯具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、滲透率高的優(yōu)勢(shì)，通常用于加工硅基、鋁基均熱板。LIM等采用激光加工制備了深度為0.3 mm的扇形微溝槽吸液芯，并封裝制造成尺寸為56 mm×8 mm×1.5 mm的超薄銅均熱板，如圖10所示。該超薄均熱板測(cè)試輸入功率到13 W時(shí)才出現(xiàn)燒干現(xiàn)象，并且在功率8 W時(shí)熱阻為5.45 ℃/W。
圖10 激光加工微溝槽吸液芯超薄均熱板
CHEN等設(shè)計(jì)了一種厚度為2 mm的縱橫交錯(cuò)微溝槽吸液芯鋁超薄均熱板，采用沖壓工藝成型加工殼板，微銑削技術(shù)加工出表面覆蓋顆粒結(jié)構(gòu)的微溝槽作為吸液芯，并采用丙酮作為工質(zhì)，如圖11所示。測(cè)試結(jié)果表明，該鋁基超薄均熱板在水平測(cè)試下最大傳輸功率可達(dá)160 W以上，在140 W時(shí)達(dá)到最小熱阻，熱阻值為0.156 ℃/W。
圖11 微銑削微溝槽吸液芯超薄均熱板
PAIVA等提出了尺寸為100 mm×30 mm×2 mm的鋁基超薄均熱板，采用平行金屬線陣列結(jié)構(gòu)作為微溝槽吸液芯，同時(shí)也作為真空腔體的支撐柱，如圖12所示。測(cè)試結(jié)果表明，在不同工質(zhì)（丙酮、甲醇和水）下該超薄均熱板極限傳熱能力分別為0.19 W，0.23 W和1.25 W。
圖12 平行金屬線微溝槽吸液芯超薄均熱板
DING等制造了尺寸為30 mm×30 mm×0.6 mm的鈦基超薄均熱板，通過(guò)蝕刻加工高深寬比陣列微柱吸液芯，并采用化學(xué)氧化法在微柱表面生長(zhǎng)了一層頭發(fā)狀納米鈦結(jié)構(gòu)。通過(guò)傳熱性能測(cè)試試驗(yàn)可知，該超薄均熱板最大等效熱導(dǎo)率為350 W/(m·K)。
總體來(lái)說(shuō)，微溝槽具有加工簡(jiǎn)便、成本低等優(yōu)點(diǎn)，但是相對(duì)于其他吸液芯，微溝槽吸液芯毛細(xì)力較小，液體工質(zhì)回流速度較慢，會(huì)導(dǎo)致超薄均熱板均溫性能較差。
B.粉末燒結(jié)吸液芯
粉末燒結(jié)吸液芯具有高毛細(xì)壓力，是常規(guī)厚度均熱板最常用的吸液芯之一。LI等采用枝狀粉末燒結(jié)作為吸液芯，封裝并測(cè)試了尺寸為100 mm×50 mm×2 mm的超薄均熱板，如圖13所示。測(cè)試結(jié)果表明，在水平測(cè)試下，該均熱板能夠有效傳遞120 W熱量，熱阻僅為0.196 ℃/W，等效熱導(dǎo)率是銅板的4倍以上。
圖13 粉末燒結(jié)吸液芯超薄均熱板
ZHANG等系統(tǒng)地研究了不同粒徑、不同形貌的銅粉燒結(jié)吸液芯，該吸液芯加工有交錯(cuò)互通槽，結(jié)果證明該吸液芯能夠有效促進(jìn)氣泡成核、生長(zhǎng)和脫離，提高超薄均熱板界面相變傳熱性能。
LI等采用900 ℃高溫?zé)Y(jié)制備了不同粒徑銅粉燒結(jié)吸液芯，并通過(guò)可視化試驗(yàn)測(cè)試了該吸液芯毛細(xì)性能，優(yōu)化粒徑參數(shù)。
粉末燒結(jié)吸液芯雖然具有較大毛細(xì)壓力，但是其滲透率較低，尤其是超薄均熱板應(yīng)用粒徑更小的粉末，進(jìn)一步降低滲透率。更重要的是，在極限超薄化條件下，粉末燒結(jié)吸液芯往往僅有數(shù)層粉末結(jié)合，結(jié)合力較小而容易導(dǎo)致脫落，從而會(huì)大幅度降低超薄均熱板傳熱性能甚至完全失效。
C.泡沫金屬吸液芯
泡沫金屬吸液芯通常具有較高的毛細(xì)壓力和較大的孔隙率。YANG等提出一種微納結(jié)構(gòu)復(fù)合泡沫銅作為吸液芯，制造了總厚度為0.53～0.6 mm的超薄均熱板，如圖14所示。并研究了注液量、微納結(jié)構(gòu)、泡沫銅層數(shù)以及蒸汽腔厚度對(duì)超薄均熱板性能的影響。結(jié)果表明，泡沫銅層厚度越大、蒸汽腔厚度越大，超薄均熱板傳熱性能越好，并且厚度輕微的增加能夠?qū)е鲁【鶡岚鍌鳠嵝阅軜O大的提升。研究中，超薄均熱板等效導(dǎo)熱系數(shù)可以達(dá)到2207 W/(m·K)，極限傳熱功率可達(dá)22.66 W以上。
圖14 泡沫金屬吸液芯超薄均熱板
然而，與粉末燒結(jié)吸液芯類似，泡沫金屬結(jié)構(gòu)孔隙較高，并且分布不規(guī)則，導(dǎo)致其結(jié)合強(qiáng)度不夠牢固，力學(xué)性能較低，且制備工藝較為復(fù)雜，成本較高，限制其在極限超薄化均熱板吸液芯的應(yīng)用。
D.絲網(wǎng)燒結(jié)吸液芯
絲網(wǎng)吸液芯是近年來(lái)針對(duì)均熱板厚度需求開(kāi)發(fā)出來(lái)的，具有孔隙率大、厚度更薄、結(jié)構(gòu)規(guī)則、柔性較好等優(yōu)點(diǎn)，非常適用于目前均熱板超薄化需求。XU等燒結(jié)4層絲網(wǎng)作為吸液芯，制備有效尺寸為35 mm×35 mm×0.62 mm的超薄均熱板，研究了強(qiáng)制風(fēng)冷下超薄均熱板沿著厚度方向的傳熱性能，如圖15所示。研究表明，采用該超薄均熱板的和比采用相同厚度銅板下熱源溫度降低了20℃，并且沿厚度方向上可傳遞最大熱流密度可達(dá)425 W/cm2，具有非常高的極限傳熱能力。
圖15 絲網(wǎng)燒結(jié)吸液芯超薄均熱板
CHEN等開(kāi)發(fā)了一種具有高性價(jià)比且易于大規(guī)模推廣的梯度孔隙銅絲網(wǎng)，通過(guò)調(diào)控絲網(wǎng)內(nèi)部孔隙梯度分布，能夠有效提高絲網(wǎng)吸液芯結(jié)構(gòu)毛細(xì)傳輸性能，同時(shí)加速相變過(guò)程中的氣泡生長(zhǎng)，促進(jìn)超薄均熱板蒸發(fā)端的相變蒸發(fā)過(guò)程。
SHI等開(kāi)發(fā)了一種尺寸為80 mm×50 mm×0.65 mm的超薄均熱板，采用口徑為76 μm（200目）的絲網(wǎng)作為吸液芯，通過(guò)蝕刻圓柱支撐柱來(lái)支撐蒸汽腔體，蒸汽腔體高度為0.2 mm。該研究探索了傾斜角度和注液量等參數(shù)對(duì)超薄均熱板傳熱性能的影響，發(fā)現(xiàn)該超薄均熱板在輸入功率為7.1～13.7 W時(shí)具有較好的傳熱性能，在最優(yōu)注液量下，超薄均熱板表現(xiàn)出較低的熱阻（1.2 ℃/W）。
HUANG等采用一層大口徑（0.89～1.58 mm）粗絲網(wǎng)作為蒸汽腔，兩層小口徑（154～77 μm）細(xì)絲網(wǎng)燒結(jié)作為吸液芯，制備了尺寸為100 mm×65 mm×1.26～1.77 mm的超薄均熱板，研究了不同口徑絲網(wǎng)、不同冷卻水溫和不同放置角度對(duì)超薄均熱板傳熱性能的影響，如圖16所示。其中最優(yōu)超薄均熱板（SP2，厚度1.58 mm）可以傳遞熱量50 W以上，在50 W下熱阻僅為0.107 ℃/W，等效熱導(dǎo)率可達(dá)5000 W/(m·K)以上。
圖16 絲網(wǎng)燒結(jié)吸液芯超薄均熱板
類似的，LEIW等采用大口徑尼龍絲網(wǎng)作為蒸汽腔，3層口徑為76 μm（200目）銅絲網(wǎng)通過(guò)電沉積工藝結(jié)合在一起作為吸液芯，并在絲網(wǎng)表面利用原子層沉積法加工了超親水涂層，最終開(kāi)發(fā)了有效尺寸為59 mm×50 mm×1 mm的超薄均熱板。測(cè)試結(jié)果表明，該超薄均熱板最高可傳遞熱量40 W。
根據(jù)絲網(wǎng)燒結(jié)吸液芯超薄均熱板研究現(xiàn)狀可知，絲網(wǎng)是超薄均熱板最具有應(yīng)用前景的吸液芯之一，然而，絲網(wǎng)吸液芯仍存在毛細(xì)壓力較低的不足。
E.復(fù)合結(jié)構(gòu)吸液芯
復(fù)合結(jié)構(gòu)吸液芯一般是結(jié)合上述吸液芯優(yōu)點(diǎn)，制備出具有更優(yōu)異性能的超薄均熱板。OSHMAN等采用溝槽復(fù)合絲網(wǎng)結(jié)構(gòu)作為吸液芯，制造了尺寸為40 mm×40 mm×1.2 mm的聚合物超薄均熱板，如圖17所示。該團(tuán)隊(duì)研究了超薄均熱板在不同重力加速度和輸入熱功率下的傳熱性能，結(jié)果表明，在40 W熱輸入功率下，超薄均熱板在加速度為0～10 g的等效熱導(dǎo)率為1653～436 W/(m·K)。
圖17 絲網(wǎng)復(fù)合溝槽吸液芯超薄均熱板
HUANG等采用銅粉絲網(wǎng)復(fù)合燒結(jié)作為吸液芯，制備了尺寸為220 mm×50 mm×1.34 mm的超薄均熱板，并將其成功應(yīng)用到質(zhì)子交換燃料電池輔助散熱。結(jié)果表明，采用該銅粉絲網(wǎng)復(fù)合燒結(jié)吸液芯超薄均熱板后，燃料電池工作溫度與其表面最低溫的溫差降低至0.5℃。
DENG等提出均勻徑向發(fā)散溝槽復(fù)合銅粉結(jié)構(gòu)作為均熱板蒸發(fā)端吸液芯，并研究了銅粉口徑、形狀以及加熱面積對(duì)均熱板傳熱性能的影響。測(cè)試結(jié)果表明，該均熱板能夠傳遞高達(dá)280 W/cm2的熱流密度，而熱阻僅為0.15 ℃/W。
此后，CHEN進(jìn)一步優(yōu)化溝槽銅粉復(fù)合吸液芯，通過(guò)燒結(jié)銅粉至Ω型內(nèi)凹微溝槽，為蒸汽和液體提供分離的高效流動(dòng)通道，優(yōu)化均熱板傳熱性能，并成功將其應(yīng)用到高功率LED，降低了LED模組基體溫度27%。
復(fù)合結(jié)構(gòu)吸液芯可以結(jié)合不同類型吸液芯的優(yōu)勢(shì)，具有較優(yōu)的綜合毛細(xì)性能，但是其復(fù)雜的制造工藝與極為有限的吸液芯空間限制了復(fù)合結(jié)構(gòu)吸液芯在極限超薄化均熱板中的應(yīng)用和發(fā)展。
F.微納復(fù)合尺度吸液芯
近年來(lái)快速發(fā)展的微納加工技術(shù)為超薄均熱板提供了新型復(fù)合多尺度吸液芯的選擇。RYU等采用混合化學(xué)溶液NaClO2，NaOH和Na3PO4·12H2O在泡沫銅吸液層和微柱制備一層納米結(jié)構(gòu)，有效提高微柱吸液芯的毛細(xì)性能，可傳遞最大熱流密度相比對(duì)照組增加超過(guò)150%，并且具有超高等效換熱系數(shù) [heff>5 W/(cm2·K)] 。
JI等提出采用納米結(jié)構(gòu)來(lái)調(diào)控超薄均熱板蒸發(fā)端和冷凝端潤(rùn)濕性，進(jìn)而提高超薄均熱板傳熱性能。對(duì)比了3種超薄均熱板IE-IE（蒸發(fā)端與冷凝端均親水），SIE-IC（蒸發(fā)端超親水，冷凝端親水）和SIE-SOC（蒸發(fā)端超親水，冷凝端超疏水）的傳熱性能，發(fā)現(xiàn)樣品IE-IE，SIE-IC和SIE-SOC在相同測(cè)試條件下熱阻依次降低。
WEN等提出一種化學(xué)蝕刻法在燒結(jié)絲網(wǎng)吸液芯表面生長(zhǎng)納米草和微多孔結(jié)構(gòu)，如圖18所示。試驗(yàn)證明，這兩種微納復(fù)合尺度結(jié)構(gòu)能夠有效提高在絲網(wǎng)吸液芯毛細(xì)性能和極限熱傳輸能力。此外，對(duì)比納米草和微孔結(jié)構(gòu)，微孔結(jié)構(gòu)由于具有更低流動(dòng)阻力和更多汽化成核位點(diǎn)，具有更高的極限傳輸熱流密度。
圖18 微納復(fù)合尺度絲網(wǎng)吸液芯
TANG等采用表面氧化處理法在銅編織絲網(wǎng)表面制備了一層球狀微納結(jié)構(gòu)層，并探索了處理時(shí)間與高溫?zé)Y(jié)溫度對(duì)微納結(jié)構(gòu)層的影響，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)15 min表面處理與500 ℃高溫?zé)Y(jié)后的編織絲網(wǎng)毛細(xì)上升高度比未處理絲網(wǎng)可以提升60%以上。
LUO等采用單步法電沉積方式加工了森林狀結(jié)構(gòu)作為吸液芯，該結(jié)構(gòu)形成大量的Ω型微溝槽，同時(shí)其表面具有大量的類似樹(shù)枝微納結(jié)構(gòu)，被證明具有優(yōu)異的毛細(xì)性能，如圖19所示。測(cè)試結(jié)果表明，工質(zhì)無(wú)水乙醇在森林狀結(jié)構(gòu)吸液芯中爬升最高高度可以達(dá)到88 mm。采用該樹(shù)枝狀吸液芯制造出厚度為0.6 mm的超薄均熱板，在6 W時(shí)溫差僅為1.2 ℃，等效熱導(dǎo)率可達(dá)12600 W/(m·K)。
圖19 微納復(fù)合尺度吸液芯超薄均熱板
總體來(lái)說(shuō)，在吸液芯表面加工微納復(fù)合結(jié)構(gòu)層可以有效提高吸液芯毛細(xì)性能，進(jìn)而提高超薄均熱板傳熱性能，同時(shí)微納結(jié)構(gòu)層厚度幾乎可以忽略，非常適用于超薄均熱板厚度極薄下用以強(qiáng)化吸液芯的毛細(xì)性能。
綜上所述，目前超薄均熱板厚度難以做到0.4 mm以下厚度，主要瓶頸在于現(xiàn)有氣液異面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)下導(dǎo)致了吸液芯毛細(xì)壓力不夠、蒸汽腔厚度太小引起的阻力太大和液塞現(xiàn)象。結(jié)合超薄均熱板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究現(xiàn)狀可知，通過(guò)氣液共面結(jié)構(gòu)降低蒸汽腔阻力和阻礙液塞現(xiàn)象的形成，同時(shí)采用微納結(jié)構(gòu)復(fù)合絲網(wǎng)吸液芯提高吸液芯毛細(xì)壓力，是設(shè)計(jì)制造極限超薄化均熱板的必然趨勢(shì)。
3.超薄均熱板殼體材料與封裝方法
超薄均熱板殼體材料與實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景的需求緊密相連。一般來(lái)說(shuō)，絕大部分超薄均熱板殼體材料采用銅，主要是因?yàn)殂~具有高導(dǎo)熱系數(shù)和可加工性，對(duì)于實(shí)現(xiàn)超薄均熱板優(yōu)異的傳熱性能具有較大優(yōu)勢(shì)。
而其他特殊應(yīng)用場(chǎng)合，例如對(duì)輕量化需求較高的場(chǎng)景如航空航天領(lǐng)域，通常采用鋁殼體超薄均熱板；半導(dǎo)體芯片一體式集成散熱系統(tǒng)，對(duì)熱膨脹系數(shù)匹配要求極高的場(chǎng)景，則采用硅作為超薄均熱板殼體材料；近年來(lái)柔性電子器件快速發(fā)展，對(duì)超薄均熱板提出新的柔性化需求，聚合物也逐漸成為超薄均熱板殼體材料的焦點(diǎn)。
焊接封裝制造是超薄均熱板主要成形工藝，與殼體材料息息相關(guān)，對(duì)超薄均熱板正常運(yùn)行和工作壽命具有重要影響。目前，超薄均熱板常見(jiàn)的焊接封裝工藝主要包括擴(kuò)散焊、釬焊、熱熔膠熱壓黏接等。
擴(kuò)散焊一般是在高溫高壓下超薄均熱板上下殼板緊密接觸，兩殼板原子間發(fā)生擴(kuò)散，從而達(dá)到密封作用，也稱為固相擴(kuò)散。該工藝對(duì)設(shè)備要求高，成本較高，但具有焊接質(zhì)量好、焊接強(qiáng)度大、無(wú)需額外增添焊料等優(yōu)勢(shì)，通常用于銅、鋁等金屬均熱板焊接，是目前超薄均熱板常見(jiàn)的焊接方式。
ISAACS等采用擴(kuò)散焊接將多層絲網(wǎng)和殼板焊接起來(lái)，封裝成厚度為0.85 mm的超薄均熱板，LI等采用擴(kuò)散焊接（高溫850 ℃高壓下保溫30 min）的方式封裝了銅超薄均熱板。
釬焊則是在焊縫中添加焊料，在利用焊料熔化連接上下殼板，密封超薄均熱板。釬焊雖然需要添加焊料，但是對(duì)設(shè)備要求不高，只需要燒結(jié)溫度達(dá)到焊料熔點(diǎn)即可完成焊接，也是目前超薄均熱板常用的焊接方式。
焊料焊接對(duì)超薄均熱板材料要求較低，僅需要能與材料表面潤(rùn)濕貼合，可用于金屬銅、鋁、不銹鋼和聚合物高分子超薄均熱板的焊接。例如，YANG等通過(guò)采用高低溫焊料釬焊封裝了FR4基超薄均熱板，YANG等也是通過(guò)釬焊方式封裝了厚度為0.53～0.60 mm的超薄銅均熱板，焊接溫度為300 ℃。
熱熔膠熱壓黏接工藝主要是通過(guò)熱塑性聚合物膜來(lái)黏接超薄均熱板殼板，具有操作簡(jiǎn)便、成本低廉的優(yōu)點(diǎn)，通常用于高分子聚合物超薄均熱板的密封封裝。例如，LEWIS等采用氟化丙烯熱壓黏接封裝了聚合物高分子超薄均熱板，熱壓工藝僅需要在300 ℃和約500 kPa的壓力下完成。OSHMAN等也采用熱壓接合工藝密封聚合物超薄均熱板邊沿，與抽口相接的聚合物邊沿則采用高真空環(huán)氧樹(shù)脂密封。
綜上所述，目前金屬殼體的超薄均熱板封裝相對(duì)比較成熟，但是隨著均熱板進(jìn)一步超薄化，封裝過(guò)程中極薄殼體容易出現(xiàn)坍陷、破裂等問(wèn)題，可通過(guò)優(yōu)化支撐結(jié)構(gòu)、提高殼板材料硬度和降低封裝溫度等方面進(jìn)一步完善高可靠性的封裝工藝。而對(duì)于柔性聚合物超薄均熱板，采用熱壓黏接技術(shù)雖然能夠進(jìn)行簡(jiǎn)便、低成本的封裝，但是仍處于初步探索階段，遠(yuǎn)未形成完整、可靠的封裝工藝。提高聚合物超薄均熱板封裝成形的可靠性是實(shí)現(xiàn)其大規(guī)模應(yīng)用所面臨的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。
結(jié)論與展望
超薄均熱板具有優(yōu)異的導(dǎo)熱性能，較大傳熱面積、較好的均溫性能和高可靠性等優(yōu)點(diǎn)，是解決電子設(shè)備散熱問(wèn)題的首要途徑。為滿足5G時(shí)代下現(xiàn)代微型化電子設(shè)備散熱需求，均熱板極限超薄化是當(dāng)前業(yè)界和學(xué)術(shù)界的研究熱點(diǎn)。
然而，由于超薄均熱板的研究時(shí)間較短，極端厚度下系統(tǒng)的理論研究極度缺乏。并且隨著均熱板厚度尺寸的進(jìn)一步減小，超薄均熱板蒸汽流動(dòng)阻力急劇增大，實(shí)現(xiàn)氣液循環(huán)運(yùn)行難度大幅度增加。同時(shí)過(guò)小的尺寸需求也導(dǎo)致超薄均熱板殼體支撐柱、吸液芯與焊接封裝等加工難度增加。
因此，建立極端超薄化均熱板全新系統(tǒng)的理論體系，優(yōu)化設(shè)計(jì)吸液芯結(jié)構(gòu)與氣液通道排布結(jié)構(gòu)，開(kāi)發(fā)高效可靠的超薄均熱板封裝制造工藝，對(duì)促進(jìn)超薄均熱板在便攜式輕薄電子設(shè)備散熱方面的發(fā)展和應(yīng)用具有重要意義。
此外，針對(duì)不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求，如熱膨脹系數(shù)匹配和柔性彎曲等，超薄均熱板可通過(guò)調(diào)整殼體材料，例如采用硅/陶瓷和聚合物基體等，在實(shí)現(xiàn)高效傳熱同時(shí)實(shí)現(xiàn)特殊應(yīng)用需求。
結(jié)合目前超薄均熱板研究現(xiàn)狀，研制傳熱性能優(yōu)異、極端超薄化均熱板，需從以下方面進(jìn)行考慮：
1、加強(qiáng)極端超薄下均熱板的理論研究。
目前關(guān)于超薄均熱板的理論大部分為常規(guī)尺寸下的氣液流動(dòng)規(guī)律和相變傳熱分析。例如，支撐柱的主要理論設(shè)計(jì)依據(jù)以降低蒸汽流動(dòng)阻力為主，蒸汽通道尺寸對(duì)蒸汽流動(dòng)阻力的影響規(guī)律等。然而，在極端超薄尺寸下，超薄均熱板殼板厚度急劇降低，殼板極易發(fā)生塌陷，進(jìn)而導(dǎo)致超薄均熱板蒸汽通道變形，增大蒸汽阻力。殼板塌陷成為極薄殼板支撐柱設(shè)計(jì)的首要選擇，而目前殼體形變理論研究較少。
此外，在極端超薄下，蒸汽腔體由于尺寸效應(yīng)具有一定的毛細(xì)力，會(huì)吸附液體工質(zhì)形成液塞，導(dǎo)致蒸汽通道堵塞。液塞現(xiàn)象對(duì)于超薄均熱板氣液運(yùn)行與相變傳熱的理論還有待進(jìn)一步研究。因此，需進(jìn)一步針對(duì)極端超薄下均熱板殼體支撐結(jié)構(gòu)形變（例如優(yōu)化支撐結(jié)構(gòu)和提高殼板硬度等）與規(guī)避液塞現(xiàn)象（例如增加橫向均布超親水結(jié)構(gòu)來(lái)防止液塞形成）等系統(tǒng)的理論研究。
2、優(yōu)化設(shè)計(jì)氣液共面結(jié)構(gòu)。
目前超薄均熱板主流的氣液通道排布結(jié)構(gòu)主要為氣液異面結(jié)構(gòu)。隨著厚度進(jìn)一步減小，蒸汽流動(dòng)阻力急劇增大，進(jìn)而導(dǎo)致氣液循環(huán)難以進(jìn)行。目前業(yè)界量產(chǎn)的氣液異面結(jié)構(gòu)超薄均熱板最薄厚度始終在0.4 mm左右，接近基于該結(jié)構(gòu)超薄均熱板的厚度極限，難以進(jìn)一步突破變薄。
在極端超薄化下氣液共面結(jié)構(gòu)對(duì)于蒸汽與液體流動(dòng)具有更小的阻力，是超薄均熱板實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步超薄化的較優(yōu)結(jié)構(gòu)。因此，研制基于氣液共面結(jié)構(gòu)的超薄均熱板，優(yōu)化氣液通道配比與內(nèi)部空間排布，是實(shí)現(xiàn)超薄均熱板進(jìn)一步超薄化的關(guān)鍵。
3、設(shè)計(jì)高性能吸液芯結(jié)構(gòu)。
目前超薄均熱板吸液芯結(jié)構(gòu)主要為微溝槽、粉末燒結(jié)、泡沫金屬、絲網(wǎng)燒結(jié)等單一結(jié)構(gòu)與兩種類型的復(fù)合結(jié)構(gòu)。然而，單一類型的吸液芯結(jié)構(gòu)通常難以全面調(diào)控其孔隙率，毛細(xì)壓力、滲透率和整體尺寸，這些因素綜合決定了超薄均熱板吸液芯的優(yōu)異毛細(xì)性能。
吸液芯的毛細(xì)性能好壞對(duì)超薄均熱板性能起到?jīng)Q定性的作用。因此，開(kāi)發(fā)新型高性能吸液芯結(jié)構(gòu)制造方法，結(jié)合常用吸液芯結(jié)構(gòu)與微納結(jié)構(gòu)技術(shù)，制造多尺度復(fù)合吸液芯結(jié)構(gòu)，可以更好地控制更好地控制其孔隙率，毛細(xì)壓力、滲透率和整體尺寸，獲取具有更優(yōu)異毛細(xì)性能的吸液芯。
4、發(fā)展新的超薄均熱板高可靠性封裝制造工藝。
目前針對(duì)金屬殼體超薄均熱板的封裝焊接工藝，包括擴(kuò)散焊接和釬焊等，在極薄殼體下仍然存在一些的缺陷。擴(kuò)散焊接對(duì)設(shè)備需求極高，并且需要接近殼體材料熔點(diǎn)溫度進(jìn)行，這極大限制了高毛細(xì)性能微納復(fù)合尺度吸液芯結(jié)構(gòu)在超薄均熱板中的應(yīng)用；回流焊接溫度相對(duì)較低，但是需要額外增添焊料，而焊料需要針對(duì)不同殼體進(jìn)行開(kāi)發(fā)，制造工藝復(fù)雜。更重要的是，在封裝焊接過(guò)程中，高溫容易導(dǎo)致極薄殼體出現(xiàn)燒穿、褶皺和破裂等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響超薄均熱板運(yùn)行可靠性。
而聚合物超薄均熱板主要封裝成形技術(shù)——熱壓黏接面臨著微泄漏的風(fēng)險(xiǎn)，并且具有不耐腐蝕、不受高溫等不足，在反復(fù)彎折的情況下殼體連接部分很容易發(fā)生開(kāi)裂，從而導(dǎo)致內(nèi)部工質(zhì)泄漏、殼體膨脹等問(wèn)題，嚴(yán)重影響其相變傳熱性能。因此，開(kāi)發(fā)新型高可靠性封裝成形工藝可以進(jìn)一步促進(jìn)超薄均熱板的應(yīng)用和發(fā)展。
作者：陳恭，湯勇，張仕偉，鐘桂生，孫亞隆，李杰
工作單位：華南理工大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院/半導(dǎo)體顯示與光通信器件國(guó)家地方聯(lián)合工程研究中心
來(lái)源：機(jī)械工程學(xué)報(bào)
京公網(wǎng)安備11010802046783號(hào)
