基于电铸工艺的平板微热管研制

发布时间：2017-08-03 08:21

  本文关键词：基于电铸工艺的平板微热管研制

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【摘要】：LED具有节能、环保、寿命长等特点,被广泛引用于照明、光源、显示等领域,它具有广泛的应用前景。但是,LED的结温和热阻制约它的发展,随着结温的升高,LED芯片的发光效率会下降,所以解决LED结温和热阻是其发展的瓶颈。微热管具有高效传热、均温性好和低热阻等优点,它为解决结温和热阻制约大功率LED发展这一难题提供了依据。正因为微热管能够高效传热、均温性好,所以它不但能够解决大功率LED的散热问题,而且能够解决目前电子芯片散热领域中的高热流密度的散热问题。本文研制了一种基于硅基板的铜微热管,该微热管采用电铸的方法直接在硅基底上生长铜的微沟道,并用铜片盖板封接和真空灌注工质,得到硅-铜微热管。硅-铜微热管的整体尺寸为45×16×3mmm3,微热管的工作截面积为9×35 mm2。这种制作热管的方法在铜微热管与硅基板之间没有界面,不需要导热胶和粘接剂,没有热阻较大的界面热阻,器件的整体热阻小；也不存在由于胶干涸导致的热传导能力突降,因此,传热稳定,能够提高器件的可靠性和寿命。本文中在制作硅-铜微热管的过程中发现,由于硅和铜的热膨胀系数相差一个数量级,在采用钎焊的方式封接微热管之后,微热管会发生变形,甚至铜微热管从硅基板翘起。本文采用两种方法解决该问题,第一种是：采用有机硅粘接密封胶封接微热管。第二种是：改变微热管内部铜沟道的结构,将直线型的微沟道改为回字型的微沟道。本文对两种结构的硅-铜微热管的传热性能进行了测试,从第五章测试结果中可以得到,直线型结构的微热管的当量导热系数为k1=1.06×103W/(m·K),回字型结构的微热管当量导热系数为k2=1.30×103W/(m·K)。由测试结果得到,回字型结构的硅-铜微热管传热性能优于直线型结构的微热管。硅-铜微热管的导热系数和铜的导热系数(0.4×103W/(m·K))相比较,硅-铜微热管具有良好的传热性能。本文采用电铸铜柱的方法在硅槽道中电铸铜柱的微结构,提高了硅沟道水平方向和竖直流动方向的毛细牵引力,从而提高了硅-玻璃微热管的热输运能力,因此,此方法能够改进硅-玻璃微热管的传热性能。从第五章的测试结果中可以看到,经过电铸微结构的硅-玻璃微热管的传热性能明显提高了。此方法不同于一般的表面改性方法,电铸微结构不容易脱离,可靠性较高。
【关键词】：LED散热 微热管 徼电铸 工质灌注 传热性能测试
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM923.34;TK172.4
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-24
• 1.1 课题研究背景和意义10-11
• 1.2 热管散热技术及其发展现状11-19
• 1.2.1 热管的结构11-15
• 1.2.2 热管内的热输运理论15-19
• 1.3 微电铸技术及其应用19-21
• 1.4 本文主要研究内容21-24
• 2 硅-铜微热管的结构设计24-32
• 2.1 硅-铜微热管结构的设计24-25
• 2.2 硅-铜微热管的钎焊封装25-26
• 2.3 硅-铜微热管的应力仿真26-30
• 2.3.1 微热管几何建模26-28
• 2.3.2 网格的划分28
• 2.3.3 加载及求解28
• 2.3.4 仿真结果及讨论28-30
• 2.4 本章小结30-32
• 3 铜微结构电铸工艺研究32-47
• 3.1 法拉第定律在电铸中的应用32-34
• 3.2 铜沟道的制作34-43
• 3.2.1 铜沟道的制作工艺流程35-36
• 3.2.2 微电铸前硅基板及其电铸型膜结构的制作36-38
• 3.2.3 电铸铜的微沟道38-41
• 3.2.4 切片和SU-8胶电铸型膜结构的去除41-43
• 3.3 硅沟道表面微结构的制作43-46
• 3.3.1 硅沟道的制作44-45
• 3.3.2 在硅沟道表面电铸铜柱45-46
• 3.4 本章小结46-47
• 4 微热管的封接及真空灌注47-53
• 4.1 微热管封装盖板的制作47-49
• 4.2 微热管的封接49-50
• 4.3 微热管的真空灌注50-51
• 4.4 本章小结51-53
• 5 微热管传热性能测试53-58
• 5.1 微热管的传热性能测试53-55
• 5.2 平板微热管传热性能的分析55-57
• 5.3 本章小结57-58
• 结论与展望58-60
• 参考文献60-63
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况63-64
• 致谢64-65

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 陆龙生;汤勇;袁冬;蒋乐伦;;微热管的灌注抽真空制造技术[J];机械工程学报;2009年06期

2 李金旺;邹勇;程林;;环路热管毛细芯热物性实验研究[J];中国电机工程学报;2010年17期

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本文编号：613394