一种微通道液冷器件及其制备方法

本发明涉及散热，尤其是涉及一种微通道液冷器件及其制备方法。

背景技术：

1、微通道热沉技术在芯片、服务器、激光器等高功率电子器件的散热应用中已发挥重要角色。尤其在微型化、集成化应用场景中，相比于传统的被动式散热技术，微通道热沉通过冷却工质的流动换热实现更加高效散热。常见的微通道热沉材料包括金属铜、铝等，然而铜等金属的优异电导率使其在电子器件中的使用需要额外的绝缘封装，此外，金属的电磁屏蔽效应也给通讯器件的电磁波信号传输带来不利影响。六方氮化硼是一种由氮原子和硼原子相互结合组成的六边形网络的层状结构，与石墨烯的晶格结构相似，具有良好的化学稳定性，单层氮化硼的热导率高达～750w m-1k-1。另外作为高温绝缘材料，六方氮化硼可避免散热材料与运行状态的电气设备的接触短路问题。

2、目前六方氮化硼在散热方面的常见应用仍是将氮化硼与传统散热材料复合。发明专利“cn113179611a氮化硼散热膜及其制备方法和应用”将氮化硼粉末和聚合物共分散和剥离，通过涂布制膜并压缩致密化，得到氮化硼散热膜。授权专利“cn110760099b一种石墨烯-氮化硼纳米管导热填料的制备方法及取向性导热复合材料”将尿素和硼酸加入石墨烯溶液中反应，离心分离和干燥后，在保护气氛下煅烧，得到石墨烯-氮化硼纳米管导热填料，随后与聚偏氟乙烯等复合。然而，聚合物组分较低的热导率限制了复合薄膜散热性能的提升，且无法保障氮化硼交联网络的形成，不利于高效热传输。而采用纯氮化硼材料用于散热器件则更能发挥其高热导率的优势。

3、氮化硼微通道的加工是器件构建过程的重要挑战。通过逐层压合得到的氮化硼微通道存在大量空洞缝隙，在大的微通道压降下易发生漏液。为避免上述问题，提高氮化硼微通道使用寿命是亟待解决的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种微通道液冷器件的制备方法，本发明提供的微通道液冷器件具有电绝缘性，同时导热性能好，不会发生漏液。

2、本发明提供了一种微通道液冷器件的制备方法，包括如下步骤：

3、a)采用氨气和气态卤化硼反应，得到氮化硼薄膜；

4、b)采用激光加工在氮化硼薄膜上刻蚀氮化硼微通道；

5、c)将封装层、氮化硼微通道、导热胶层和电子元件层依次叠放，压合，即得。

6、优选的，所述气态卤化硼包括三氯化硼；

7、所述氮化硼薄膜密度1.9～2.2g cm-3，热导率为1～750w m-1k-1，其中厚度为10～10000μm。

8、优选的，步骤b)所述激光加工的参数包括：功率2～100w，加工速度采用100～10000mm s-1。

9、优选的，步骤b)所述刻蚀厚度为氮化硼薄膜厚度的10～90％。

10、优选的，步骤b)所述刻蚀得到的微通道图案包括单/双/三直通道、波浪形微通道、蛇形微通道或螺旋形微通道。

11、优选的，步骤c)压合的压力为0.5～1.5mpa。

12、本发明提供了一种微通道液冷器件的制备方法，包括如下步骤：

13、a)石墨烯薄膜作为基底，通过蒸镀的方法将氮化硼置于石墨烯薄膜上，得到氮化硼-石墨烯复合薄膜；

14、b)采用激光加工在氮化硼-石墨烯复合薄膜上刻蚀氮化硼石墨烯微通道；

15、c)将封装层、氮化硼石墨烯、导热胶层和电子元件层依次叠放，压合，即得。

16、优选的，所述蒸镀的参数包括：

17、0.1～50torr的负压条件，温度为1200～2200℃，保温时间为0.5～24h。

18、本发明提供了一种微通道液冷器件，包括：

19、用于冷却工质通过的微通道；所述微通道为氮化硼微通道或氮化硼石墨烯微通道；

20、设置于所述微通道上的封装材料层；

21、连接电子元件层和氮化硼石墨烯微通流道的导热胶层；

22、所述氮化硼石墨烯微通流道包括冷却工质入口和冷却工质出口。

23、优选的，所述封装材料包括不锈钢、铝、环氧树脂、聚酰亚胺树脂、聚氨酯树脂、硅酮树脂和聚甲基丙烯酸甲酯树脂、聚四氟乙烯、石英或玻璃中的一种或几种；

24、所述导热胶层材料包括导热硅脂、导热硅胶、导热凝胶、导热相变材料和液态金属；

25、所述冷却工质为水、乙二醇、丙二醇、导热油或液体金属中的一种或几种。

26、与现有技术相比，本发明提供了一种微通道液冷器件的制备方法，包括如下步骤：a)采用氨气和气态卤化硼反应，得到氮化硼薄膜；b)采用激光加工在氮化硼薄膜上刻蚀氮化硼微通道；c)将封装层、氮化硼微通道、导热胶层和电子元件层依次叠放，压合，即得。本发明利用氮化硼的电绝缘特性，通过激光加工实现一体成型的微通道液冷器件制备工艺。本发明采用氮化硼作为微通道热沉材料，发挥高热导率的同时避免了短路隐患，能够保障电子器件散热应用过程中的安全高效运作。通过本发明的方法可实现复杂氮化硼微通道的精确加工，工艺简单，具有规模生产的潜力。

1.一种微通道液冷器件的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述气态卤化硼包括三氯化硼；

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤b)所述激光加工的参数包括：功率2～100w，加工速度采用100～10000mm s-1。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤b)所述刻蚀厚度为氮化硼薄膜厚度的10～90％。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤b)所述刻蚀得到的微通道图案包括单/双/三直通道、波浪形微通道、蛇形微通道或螺旋形微通道。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤c)压合的压力为0.5～1.5mpa。

7.一种微通道液冷器件的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述蒸镀的参数包括：

9.一种微通道液冷器件，其特征在于，包括：

10.根据权利要求9所述的器件，其特征在于，所述封装材料包括不锈钢、铝、环氧树脂、聚酰亚胺树脂、聚氨酯树脂、硅酮树脂和聚甲基丙烯酸甲酯树脂、聚四氟乙烯、石英或玻璃中的一种或几种；