液冷用金屬流道制作方法及液冷金屬流道冷板的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及高熱流密度電子器件散熱技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種液冷用金屬流道的制作方法及液冷金屬流道冷板。
【背景技術(shù)】
[0002]各類電子元器件一直在朝著尺寸不斷減小而性能不斷提高的趨勢發(fā)展。上世紀80年代，電子元器件的發(fā)熱熱流密度約為lOW/cm2，而目前已超過250W/cm2，這種發(fā)展趨勢不斷在擴大。美國海軍研究機構(gòu)統(tǒng)計預(yù)計，雷達用T/R組件的發(fā)熱熱流密度可能將會突破1000W/cm 2，如果T/R組件內(nèi)部電子元器件產(chǎn)生的熱量不能被有效地散走，將導(dǎo)致工作溫度急劇升高，最終導(dǎo)致器件失效。
[0003]為了解決上述高發(fā)熱熱流密度電子元器件的散熱問題，目前最普遍方法是在電子設(shè)備中添加液冷金屬流道冷板，金屬冷板內(nèi)設(shè)有流道，電子設(shè)備產(chǎn)生的熱量通過熱傳導(dǎo)傳遞給金屬冷板，冷卻液在金屬冷板的流道中高速流動，與金屬壁面對流換熱帶走熱量，完成快速散熱的目的。在液冷式金屬流道冷板技術(shù)中，如何簡單、低成本地制作出高可靠、高換熱性能的金屬流道一直是一個技術(shù)難題。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中，金屬流道的制作方法主要有以下兩種:
方法一:一體成型制作金屬流道，先制作冷板模具，將銅管固定在模具中心，再將ALllOO純鋁材料加熱到750°C，使其熔化至液態(tài)，導(dǎo)入模具中迅速冷卻成型(請參閱專利申請?zhí)枮椤癈N102244011A”的發(fā)明專利)。該方法制作出的一體化金屬流道具有好的封閉性，但因具有750°C的高溫工藝，不利于工藝兼容，并且金屬流道尺寸、形狀和位置難以精確控制。
[0005]方法二:在兩個金屬基板上分別加工出多個凹槽，然后在兩凹槽間形成的肋條上印刷焊料，再將兩金屬基板對扣焊接，使凹槽扣合形成金屬流道。該方法簡單、實用，但由于在焊接過程中流動的焊料容易沿著金屬面溢流到流道中阻塞流道，并且由于焊料的流失會使兩個金屬基板肋條之間焊接不牢靠，這都會導(dǎo)致冷板的可靠性和散熱效果降低。
[0006]綜上所述，現(xiàn)有液冷用金屬流道的制作方法都存在著不同程度的不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明的目的是提供一種制作簡單、制作出的流道可靠性高、散熱性能好的液冷用金屬流道制作方法及液冷金屬流道冷板。
[0008]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
液冷用金屬流道制作方法，步驟如下，
1)在兩塊金屬板上分別制作出相同結(jié)構(gòu)的若干凹槽并形成比凹槽數(shù)多I的肋條，并在肋條上表面、凹槽底部及側(cè)壁制作金屬可焊層；
2)在凹槽底部及側(cè)壁的金屬可焊層上制作導(dǎo)熱聚合物材料掩膜層；
3)在肋條上表面制作焊料層；
4)將兩塊金屬板扣合并使其上的凹槽和肋條一一相對，通過回流焊工藝將兩塊金屬板肋條上的焊料層對應(yīng)焊接，從而形成金屬流道。
[0009]步驟2)制作的導(dǎo)熱聚合物材料掩膜層厚度為5μπι-20μπι，導(dǎo)熱聚合物材料包括成膜物和起導(dǎo)熱作用的納米顆粒，其中成膜物為氨基樹脂、丙烯酸樹脂或有機硅樹脂，有機硅樹脂可為聚二甲基硅氧烷，納米顆粒為三氧化二鋁或石墨，納米顆粒的質(zhì)量分數(shù)為導(dǎo)熱聚合物材料的10%_30%。
[0010]步驟2)制作導(dǎo)熱聚合物材料掩膜層的步驟為，
2.1)先在金屬板肋條上表面、凹槽底部及側(cè)壁均勻噴涂導(dǎo)熱聚合物材料，形成導(dǎo)熱聚合物材料層；
2.2)再用砂紙打磨除去肋條上表面的導(dǎo)熱聚合物材料，露出步驟I)肋條上制作的金屬可焊層，從而只在凹槽底部及側(cè)壁的金屬可焊層上形成導(dǎo)熱聚合物材料掩膜層。
[0011]步驟2)也可以按如下步驟制作導(dǎo)熱聚合物材料掩膜層，
2.1)先在金屬板凹槽所在面整個面貼上干膜，再通過曝光、顯影去除凹槽位置的干膜，使干膜只存在于肋條上表面；
2.2)然后在肋條上表面、凹槽底部及側(cè)壁均勻噴涂導(dǎo)熱聚合物材料，形成導(dǎo)熱聚合物材料層；
2.3)最后除去肋條上表面的干膜及干膜上的導(dǎo)熱聚合物材料，從而只在凹槽底部及側(cè)壁的金屬可焊層上形成導(dǎo)熱聚合物材料掩膜層。
[0012]優(yōu)選地，步驟I)加工出凹槽后、制作金屬可焊層前先對金屬板進行如下預(yù)處理;先在溫度為60°C-8(TC的堿性脫脂液中進行脫脂處理，再在溫度15°C-35°C下于除銹劑中浸泡15-30分鐘，然后使用純凈蒸餾水在高壓下沖洗8-12分鐘，直至監(jiān)測的出流蒸餾水pH值為6-8為止;預(yù)處理完畢，再制作金屬可焊層。
[0013]步驟I)的金屬可焊層通過電鍍形成，所述金屬可焊層從內(nèi)往外依次為鉛層、銅層和鎳層，金屬可焊層總厚度為24!11-1(^1]1;其中，鉛層、銅層和鎳層厚度分別為0.5-]^1]1，0.5-1μπι，1-8μπι0
[0014]液冷金屬流道冷板，包括兩相同結(jié)構(gòu)的金屬板，金屬板上加工有若干凹槽并對應(yīng)形成肋條;兩金屬板通過肋條上的焊料層對焊在一起以使凹槽兩兩相對形成流道，凹槽底部和側(cè)壁具有金屬可焊層，其特征在于:在金屬可焊層上設(shè)有導(dǎo)熱聚合物材料掩膜層。
[0015]相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
(1)制作方法加工簡單，工藝成熟，成本低廉，工藝重復(fù)性好；
(2)通過增設(shè)的導(dǎo)熱聚合物材料掩膜層限制焊料的流動，有效避免了因焊料流動而產(chǎn)生的焊接問題，如堵塞流道、焊料減少而降低焊接可靠性；
(3)由于導(dǎo)熱聚合物材料掩膜層厚度僅為5μπι-20μπι，其熱阻很小，幾乎不會影響整個流道的散熱性能；
(4)制作出的金屬流道可靠性高，換熱效果好。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明液冷用金屬流道制作方法流程圖；
圖2為本發(fā)明液冷用金屬流道制作方法工藝流程示意圖；
圖3為本發(fā)明實施例二中制作導(dǎo)熱聚合物材料掩膜層的工藝流程示意圖； 圖4為本發(fā)明液冷用金屬流道結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0017]以下將結(jié)合【具體實施方式】對本發(fā)明進行詳細的描述。
[0018]實施例一:
如圖1所示，本發(fā)明所述的液冷用金屬流道制作方法，包括以下步驟:
I)在兩塊金屬板上分別制作若干條凹槽；
本步驟可采用下述方法實現(xiàn)。
[0019]1.1)采用銑工藝或激光工藝在兩塊金屬板I上制作出凹槽2(圖2示出為四條)，并形成(五條)肋條3，如圖2(a)所示。其中，金屬板I的加工材料為5A06防銹鋁，凹槽2深約為2-10mm，寬約為5_8mm，肋條3寬約為2_5mm。
[0020]1.2)電鍍前預(yù)處理:先在溫度為60°C-8(TC的堿性脫脂液中進行脫脂處理，再在溫度15°C_35°C下，使用除銹劑浸泡15-30分鐘，然后使用純凈蒸餾水在高壓下沖洗8-1