本發(fā)明涉及印刷線路板制造領(lǐng)域，更具體地，涉及一種基于噴墨打印制造均熱板的制作方法。

背景技術(shù)：

1、電子產(chǎn)品在工作時會產(chǎn)生熱量，若這些熱量不及時散逸出去。而積累在電子產(chǎn)品內(nèi)部，將會導(dǎo)致電子產(chǎn)品溫度的升高，從而會影響電子產(chǎn)品的性能，嚴(yán)重者將會導(dǎo)致電子產(chǎn)品發(fā)生故障并損壞。因此，業(yè)界一直不斷研發(fā)電子產(chǎn)品的各種散熱方案以解決電子產(chǎn)品的散熱問題。

2、冷卻液在物相變化時，會吸收或者釋放出相變潛熱，均熱板的設(shè)計便是利用了這個原理。均熱板的內(nèi)壁上具有毛細(xì)結(jié)構(gòu)，當(dāng)熱由熱源傳導(dǎo)至均熱板時，腔體里的封裝的冷卻液體，在低真空度的環(huán)境中受熱后開始產(chǎn)生氣化現(xiàn)象，吸收熱量并向冷端流動，遇冷后凝結(jié)釋放出熱量，再經(jīng)由腔體內(nèi)壁上的毛細(xì)結(jié)構(gòu)的毛細(xì)作用返回到熱源端，從而達到均熱的效果。

3、目前，均熱板已廣泛使用在終端電子產(chǎn)品如手機、平板、筆記本電腦中，終端電子產(chǎn)品以輕薄、便攜等特性作為熱點，受限于尺寸與重量，均熱板也向輕薄化和大面積大跨度方向發(fā)展，但是板材變薄或大面積大跨度使得均熱板的結(jié)構(gòu)強度減弱，在彎折、扭曲、按壓等外力作用下往往容易變形，影響其散熱功能。因此，如何在保證均熱板輕薄化和大面積大跨度的同時保證其結(jié)構(gòu)強度成為了均熱板設(shè)計的重點。

4、根據(jù)傳統(tǒng)的均熱板制造方法，需用大量設(shè)備來生產(chǎn)毛細(xì)管結(jié)構(gòu)和熱管結(jié)構(gòu)單元。例如，傳統(tǒng)的均熱板是通過將兩塊板彼此閉合并密封它們而形成的。進一步地，在均熱板和熱管的氣密腔中設(shè)置至少一種芯結(jié)構(gòu)，例如粉末燒結(jié)體、編織網(wǎng)或多個凹槽。在這種制造方法中，必須使用多種加工程序，如燒結(jié)、焊接、擴散粘合、滾花或激光加工來形成復(fù)雜的結(jié)構(gòu)（芯狀結(jié)構(gòu)）。因此，它不容易緊緊地附著在內(nèi)壁表面，從而導(dǎo)致芯結(jié)構(gòu)的毛細(xì)管力差的問題。

5、同時，大多數(shù)散熱設(shè)備都集中在?0.7~1.5?mm?的厚度上。然而，隨著電子行業(yè)的快速發(fā)展技術(shù)使更薄、更高效的散熱裝置是必需的。與傳統(tǒng)的超薄均熱板相比，焊接和封裝工藝更難實現(xiàn)超薄扁平熱管。此外，超薄均熱板的厚度會限制最大傳熱能力并增加熱阻。因此，有必要設(shè)計和制造更薄的超薄均熱板和更好的傳熱性能。

6、綜上所述，在傳統(tǒng)的散熱器件制造中，零件需要單獨制造，然后組裝在一起，這往往會導(dǎo)致接頭不良泄漏氣密室，并難以降低最終器件的厚度。如下述在先的技術(shù)文件：

7、in202214024929a提出了一種散熱裝置，所述（3）芯冷卻結(jié)構(gòu)與（2）襯底的（22）內(nèi)表面接觸，冷卻液通過孔隙和/或孔隙之間的空間循環(huán)。us20220412666a1提出了一種散熱裝置，包括具有芯結(jié)構(gòu)的第一基本結(jié)構(gòu)體，這些結(jié)構(gòu)體是逐層形成的結(jié)構(gòu)體。該兩項專利雖然均采用了多孔的結(jié)構(gòu)，但當(dāng)整體結(jié)構(gòu)很薄且面積較大的情況下，其容納多孔的腔體達不到相應(yīng)的強度，在運輸和使用的過程中，容易導(dǎo)致腔體被擠壓塌陷，不僅破壞內(nèi)部的多孔結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致散熱效果下降，更甚的是容易導(dǎo)致局部溫度過高，這在電子產(chǎn)品中將帶來致命的產(chǎn)品缺陷。us11903167b2提出了一種散熱裝置，其同樣設(shè)置毛細(xì)結(jié)構(gòu)、均熱板和工質(zhì)等。然而，該方案是通過傳統(tǒng)技術(shù)制造的，而不是增材制造方法，這種制造方法雖然能夠保證產(chǎn)品強度，但無法將產(chǎn)品做得很薄，限制了該技術(shù)在現(xiàn)有的電子產(chǎn)品中的應(yīng)用。cn115866972a公開了一種散熱元件及熱虹吸散熱器，用于電子散熱領(lǐng)域，包括：相互連接構(gòu)成收容腔的基板和蓋板；其中，毛細(xì)層用于抽吸液態(tài)相變工質(zhì)與熱源進行相變換熱，且毛細(xì)層設(shè)置有蒸汽通道，蒸汽通道用于供相變產(chǎn)生的氣態(tài)相變工質(zhì)排出所述毛細(xì)層，擴大了冷凝空間，提高了熱虹吸散熱器的性能。cn111818756a明涉及一種帶有集成的兩相散熱器的熱交換器。熱交換器(?100?)包括基板(?104?)，其具有第一側(cè)(?110?)和與第一側(cè)(?110?)相對的第二側(cè)(112?)，其中，第一側(cè)(?110?)構(gòu)造用于被連結(jié)至熱虹吸管(?102?)，并且其中，基板(?104?)包括兩相散熱結(jié)構(gòu)(106)。該兩個方案在腔內(nèi)設(shè)置了支撐的結(jié)構(gòu)，用于提高整體的結(jié)構(gòu)性能，不過所采用的方式是增加支撐結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)方案，這種方式不僅制造難度大，制造成本高，且無法將散熱結(jié)構(gòu)的整體厚度壓縮到很小。

8、現(xiàn)有技術(shù)中，還有采用dnp?的均熱板組件通常由銅、鋁或鈦制成。均熱板內(nèi)的芯結(jié)構(gòu)通常由銅粉制成，銅粉被加熱形成開粒物質(zhì)。這種結(jié)構(gòu)的缺陷是dnp使用銅電源然后燒結(jié)形成，對于均熱結(jié)構(gòu)的形狀難以靈活設(shè)定，不利于流體流道的多樣化設(shè)計。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在克服上述現(xiàn)有技術(shù)的至少一種缺陷，提供了一種基于噴墨打印制造均熱板的制作方法，在保證均熱板質(zhì)量的前提下，降低生產(chǎn)難度，并使之能夠適用于厚度更薄的均熱板的制作。

2、本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)上述目的，本技術(shù)方案基于同一發(fā)明構(gòu)思提供兩類不同結(jié)構(gòu)的均熱板的制作方法，具體如下：

3、首先，針對對稱結(jié)構(gòu)的均熱板，即第一蓋板和第二蓋板的結(jié)構(gòu)基本相同的均熱板，所采用的基于噴墨打印制造均熱板的制作方法，包括以下步驟：

4、s11.在一金屬基板上銑削出具有一定深度的第一腔體和分布于第一腔體內(nèi)的多個第一支撐部；

5、s12.通過噴墨打印工藝在第一腔體內(nèi)堆疊形成陣列排布的第一多孔介質(zhì)層，完成第一蓋板制作；

6、s13.在另一金屬基板上銑削出具有一定深度的第二腔體和分布于第二腔體內(nèi)的多個第二支撐部，所述第二腔體和第二支撐部與第一腔體和第一支撐部相對應(yīng)；

7、s14.通過噴墨打印工藝在第二腔體內(nèi)堆疊形成陣列排布的第二多孔介質(zhì)層，與第一多孔介質(zhì)層對應(yīng)，完成第二蓋板制作；

8、s15.選擇第一蓋板或第二蓋板，在其背面開具注液孔連通第一腔體或第二腔體；

9、s16.將第一蓋板和第二蓋板對扣固定，使第二腔體與第一腔體對扣形成一具有注液孔的統(tǒng)一液體腔，在所述液體腔內(nèi)，所述第二支撐部和第一支撐部相對，形成液體腔內(nèi)分布式支撐，所述第一多孔介質(zhì)層與第二多孔介質(zhì)層相對；

10、s17.通過注液孔向液體腔內(nèi)注入冷卻液并密封注液孔。

11、其次，針對非對稱結(jié)構(gòu)的均熱板，即第一蓋板和第二蓋板采用不相同結(jié)構(gòu)的均熱板，一種基于噴墨打印制造均熱板的制作方法，包括以下步驟：

12、s21.在一金屬基板上銑削出具有一定深度h1的第一腔體和分布于第一腔體內(nèi)的多個支撐部，所述支撐部高出金屬基板上表面并具有一定高度h3，完成第一蓋板制作；

13、s22.在另一金屬基板上銑削出具有一定深度h2的第二腔體，所述第二腔體與第一腔體相對應(yīng)；s23.通過噴墨打印工藝在第二腔體內(nèi)堆疊形成具有一定厚度h4的多孔介質(zhì)層，完成第二蓋板制作；

14、s24.選擇第一蓋板或第二蓋板，在其背面開具注液孔連通第一腔體或第二腔體；

15、s25.將第一蓋板和第二蓋板對扣固定，使第二腔體與第一腔體對扣形成一具有注液孔的統(tǒng)一液體腔，在所述液體腔內(nèi)，所述多個支撐部支撐于多孔介質(zhì)層的一面上，即h1+h2≤h3+h4；

16、s26.通過注液孔向液體腔內(nèi)注入冷卻液并密封注液孔。

17、上述兩個方法中，采用銑削工藝和噴墨打印工藝相結(jié)合，該兩種工藝均具有靈活多變，可以定制的特點，可以靈活的設(shè)計腔體和多孔介質(zhì)層的形狀，使之更符合不同冷卻液的流動特性，提高均熱效果。另外就是可以進行微加工，可以加工出精細(xì)的結(jié)構(gòu)，不僅是精細(xì)的形狀，還可以把厚度壓縮到最低，這樣大大壓縮了均熱板的整體厚度，使之具有更廣泛的適用性。在本技術(shù)方案中，所述銑削通過cnc機械加工完成，鉆頭規(guī)格0.5?~?2.0?mm，可以在銅箔上銑削出一定深度的底層的腔體，比如深度值為50?~?100μm。還可以在底層上同步成型具有一定高度的支撐部，由于支撐部是通過銑削工藝整體成型的，相對于單獨加工的結(jié)構(gòu)與底層具有更高的結(jié)合強度，且可以靈活設(shè)置其高度，比如在上述方法一種，其高度為與腔體配合的為50?~?100μm，而方法二中，其高度應(yīng)超出腔體深度，即h3大于h1。

18、作為與銑削工藝配合的噴墨打印工藝，其采用噴頭噴繪導(dǎo)電導(dǎo)熱墨水的方式在腔體內(nèi)形成多孔介質(zhì)結(jié)構(gòu)，該方法采用類似3d打印的材料堆疊技術(shù)，可以靈活設(shè)計多孔介質(zhì)結(jié)構(gòu)的形狀和分布，并且可以在精細(xì)結(jié)構(gòu)上控制其厚度。上述現(xiàn)有技術(shù)中均未具體說明噴墨或者3d打印具體如何實現(xiàn)，而多孔介質(zhì)結(jié)構(gòu)作為均熱的核心部件，如何形成一個能夠提高均熱效率的材料結(jié)構(gòu)，材料的選擇以及打印參數(shù)的選用則尤為重要。在本技術(shù)方案中，所述步驟s12和s14中噴墨打印工藝采用納米銀漿油墨打印陣列槽道圖形形成第一多孔介質(zhì)結(jié)構(gòu)和第二多孔介質(zhì)結(jié)構(gòu)，或者所述步驟s23中噴墨打印工藝采用納米銀漿油墨打印多孔介質(zhì)層；所述納米銀漿油墨濃度為30%-35%，粘度10-17?cps，表面張力30-40?dyne，納米銀顆粒的粒徑小于等于50nm。合理的調(diào)配導(dǎo)電銀漿的濃度和顆粒度，能夠使固化后的銀漿內(nèi)部形成多孔的結(jié)構(gòu)，且孔洞的大小適合冷卻的流動。合理的粘度的選擇和設(shè)計好表面張力，能夠保證多孔介質(zhì)的結(jié)構(gòu)精細(xì)度，在打印到干燥的過程中，銀漿處于流動性到固化的過程中，表面張力太大和粘度太小不利于堆疊成型，表面張力太小和粘度太大不利于噴繪成預(yù)設(shè)的圖形結(jié)構(gòu)。因此，該導(dǎo)電銀漿不僅要考慮合理的濃度和顆粒度，還需要合理調(diào)配其流動性，使之能夠符合最終成型的多孔介質(zhì)結(jié)構(gòu)的需求。

19、為了使得均熱板具有高效的均熱效能，針對不同結(jié)構(gòu)的均熱板，所述多孔介質(zhì)層需采用不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計，使冷卻液能夠在多孔介質(zhì)層內(nèi)部和外部流動，提高均熱效能。具體的針對對一種均熱板結(jié)構(gòu)，所述步驟s12和s14中的第一多孔介質(zhì)層和第二多孔介質(zhì)層在第一腔體和第二腔體內(nèi)圍繞第一支撐部和第二支撐部成型，所述第一多孔介質(zhì)層和第二多孔介質(zhì)層由“十”結(jié)構(gòu)二方連續(xù)連接成行，行與行之間間距排列，相鄰行之間“十”結(jié)構(gòu)相互錯開，所述“十”結(jié)構(gòu)每個分支的長度在0.3-0.8mm之間，行與行之間的間距距離為1.8-2.5倍每個分支的長度。另一種結(jié)構(gòu)是，所述的第一支撐部和第二支撐部為直徑為2-4mm的圓柱，在第一腔體和第二腔體內(nèi)呈陣列排列，所述步驟s12和s14中的第一多孔介質(zhì)層和第二多孔介質(zhì)層為平行排列的多孔介質(zhì)板，分區(qū)排列于所述圓柱之間，沿圓柱之間的連線形成縱橫聯(lián)通的流道，所述流道寬度在2-4.5mm之間，所述多孔介質(zhì)板平行或垂直于流道設(shè)置，其寬度為0.3-0.8?mm，長度為寬度的15-25倍，厚度為50?μm-5000?μm。而針對上述的第二種均熱板結(jié)構(gòu)，所述多個支撐部為陣列排列的圓柱，圓柱直徑為2-4mm，相鄰圓柱之間距離為0.8-1.2倍直徑，圓柱與第一腔體邊緣的距離不小于0.5倍直徑，所述圓柱橫截面的總面積占第一腔體的面積在5%-35%之間。優(yōu)選地，所述圓柱分布區(qū)域的總面積占第一腔體的面積不小于80%。

20、除了打印墨水和打印結(jié)構(gòu)外，打印過程的控制對于形成精細(xì)結(jié)構(gòu)的多孔介質(zhì)層也十分重要。本技術(shù)方案中所述步驟s12、s14和/或s23中噴墨打印工藝中，噴頭與噴繪面的間距控制在0.2-0.9mm之間，墨滴間距控制在30-60μm之間，噴繪加載電壓控制在20-40v之間，脈沖時間控制在2-4s之間。合理的控制噴墨的距離和墨滴的大小，能夠控制導(dǎo)電銀漿的打印分辨率大小，控制加載電壓和脈沖時間，能夠控制導(dǎo)電銀漿噴繪時的初始速度和間隔時間，以使得墨點落點準(zhǔn)確，墨點大小可控，從而實現(xiàn)精細(xì)結(jié)構(gòu)的噴墨堆疊打印。

21、由于多孔介質(zhì)層是厚度很薄且面積較大的結(jié)構(gòu)，為保證在固化的過程中，不同區(qū)域的縮水率基板相同，不會因縮水率的不同帶來內(nèi)部的裂縫，從而影響使用過程中均熱效果的差異，本技術(shù)方案采用預(yù)固化和全固化的兩段式固化方式。具體是所述步驟s12、s14和/或s23中噴墨打印工藝中還包括打印過程的激光預(yù)固化和打印完成后的烘干固化步驟，且采用加熱打印噴頭在加熱打印載物臺上進行打印，其中激光的波長為420-500nm，功率為80-120mw/nm，烘干溫度為140℃-300℃，烘干固化時間為25-40min，所述打印噴頭溫度為28℃-55℃，所述打印載物臺溫度為25℃-52℃，所述打印噴頭溫度大于打印載物臺溫度。激光固化的優(yōu)點是具有局部加熱的快速固化效果，固化部位集中在小范圍內(nèi)，不會同時加熱其他已經(jīng)打印預(yù)固化的多孔介質(zhì)層，保證了在最終烘干固化的過程中，不同區(qū)域的多孔介質(zhì)層縮水率基本相同，這樣可以采用較高溫度實現(xiàn)快速烘干，即保證了產(chǎn)品質(zhì)量又提高了生產(chǎn)效率。

22、根據(jù)上述方法制作完成第一蓋板和第二蓋板后，將兩蓋板進行對扣固定，由于兩蓋板的厚度都很薄，如何實現(xiàn)兩蓋板之間能夠緊密的密封也是均熱板成品率的關(guān)鍵。本技術(shù)方案中所述步驟s16或s25中，第一蓋板和第二蓋板對扣固定的過程具體為，在第一蓋板和第二蓋板的液體腔周邊設(shè)置粘結(jié)層，然后進行壓合固定，其中壓合工序中包括以下階段：s51、真空階段；s52：升溫階段；s53、固化階段；s54、降溫階段。采用真空壓合的技術(shù)手段，能夠同時加工多個均熱板，比如可以在同一銅箔上同時制作多個第一蓋板，在另一銅箔上同時制作第二蓋板，然后利用銅箔真空壓合機來實現(xiàn)第一蓋板和第二蓋板之間的對其與密封，該方法巧妙的利用了現(xiàn)有的pcb電路板的壓合設(shè)備來實現(xiàn)均熱板的壓合，無需增加新設(shè)備，且現(xiàn)有的設(shè)備具有豐富的參數(shù)可用于根據(jù)不同的均熱板需求進行調(diào)整。

23、同時，所述粘結(jié)層采用低流膠半固化片，利用現(xiàn)有的生產(chǎn)資料，與采用銅箔制作第一蓋板和第二蓋板同理，均為現(xiàn)有pcb生產(chǎn)的生產(chǎn)資料，采用成熟工藝進行匹配，可以大大降低生產(chǎn)的成本。當(dāng)然，針對均熱板的壓合和pcb的壓合在選用的參數(shù)上還是不同的，畢竟均熱板具有中空的腔體結(jié)構(gòu)，不過現(xiàn)有的設(shè)備均提供了可以選擇的壓合參數(shù)設(shè)置，具體的壓合過程如下：

24、s51.真空階段，抽真空時間10?~?20min，壓力值大小為50?~?100psi，溫度100℃，初壓段真空度<=75mbar，高壓段真空度<=45mbar；

25、s52.升溫階段，壓力逐漸增加的過程中逐步提高；

26、s53.固化階段，壓力值300?~?400?psi，溫度100?~?200℃，時間50~?80min；

27、s54.降溫階段，采用真空狀態(tài)及恒壓狀態(tài)，其壓力值大小為50?~?100psi，并采用階梯式降溫。所述階梯式降溫段總時長25?~?40min，所述降溫段降溫速率為3~10℃/min。

28、考慮到低流膠半固化片也具有一定的流動性，需采用多階段加壓和升溫的方式，逐步提高溫度和壓力，防止低流膠半固化片流入腔體內(nèi)。具體的參數(shù)設(shè)置如下：

29、s521低壓恒壓狀態(tài)，壓力值50?~?100psi，溫度100?~?120℃，時間5?~?20min；

30、s522動態(tài)壓力狀態(tài)，壓力值200?~?300psi，溫度120?~?160℃，時間?10?~?30min；

31、s523高壓恒壓狀態(tài)，壓力值300?~?400?psi，溫度160?~?200℃，時間20~?30min。

32、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

33、1、使用噴墨打印技術(shù)制備均熱板，所制得的均熱板具有更小的熱容差；且噴墨打印制造所制備的均熱板散熱裝置可以是任意尺寸或形狀，尤其是適用于10?~?50?μm厚度等厚度超薄的均熱板的制備中，從而大大提高了均熱板的精細(xì)程度及適用范圍。

34、2、使用噴墨打印技術(shù)制備均熱板，使得毛細(xì)結(jié)構(gòu)/多孔介質(zhì)層特征可以直接打印在金屬基板表面上，從而減少了主散熱層和蓋板之間的熱阻；并且，由于重要部件，即多孔介質(zhì)/毛細(xì)結(jié)構(gòu)均是通過噴墨打印制備的，因此它們可以具有很高的設(shè)計自由度，例如通過拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)優(yōu)化、后處理燒結(jié)優(yōu)化內(nèi)部空隙、設(shè)備不同區(qū)域的不同類型的芯結(jié)構(gòu)，這使得增加熱交換表面和對冷卻液的滲透性成為可能，從而進一步優(yōu)化了器件的導(dǎo)熱性和散熱性能；同時，還減少了制備均熱板裝置所需零件的數(shù)量，最重要的是，它減少或消除了緊固元件之間的接觸熱阻。

35、附圖說明

36、圖1為本發(fā)明實施例1中所提供的均熱板的結(jié)構(gòu)分解圖。

37、圖2為本發(fā)明實施例1中所提供的均熱的結(jié)構(gòu)剖面圖。

38、圖3為本發(fā)明實施例2所提供的均熱板的結(jié)構(gòu)分解圖。

39、圖4為本發(fā)明實施例2所提供的均熱板的結(jié)構(gòu)剖面圖。

40、圖5為本發(fā)明實施例3所提供的均熱板的結(jié)構(gòu)分解圖。

41、圖6為本發(fā)明實施例3所提供的均熱板的結(jié)構(gòu)剖面圖。

42、圖7為本發(fā)明實施例4所提供的均熱板的結(jié)構(gòu)分解圖。

43、圖8為本發(fā)明實施例4所提供的均熱板的結(jié)構(gòu)剖面圖。

44、圖9為納米銀漿導(dǎo)電油墨的tem圖片。

45、圖10為固化后納米銀漿的線路形貌。

46、圖11為固化后納米銀漿的橫截面形貌。