一体化陶瓷平板热管的自由成型与传热性能研究*

刘桂兰 ，陈雪芳 ，范 宁，张祥林*

(1.华中科技大学材料科学与工程学院，武汉 430074;2.东莞理工学院计算机学院，广东 东莞 523808)

随着电子技术的发展，电子器件向微型化、高集成度以及高功率化发展，使得单位容积的电子器件发热量越来越大，从而影响电子器件的寿命与可靠性。研究表明:单个半导体元件温度升高10℃，系统的可靠性降低50%［1］。因此，电子器件需要良好的散热方式，而常规的散热方式不能满足要求。近年来逐渐采用具有高效传热性能的热管来解决散热问题。

平板热管是一种新型的热管。与传统的热管相比，具有更高的导热率，能高效地实现散热，降低温度梯度［2－3］。因此，平板热管正成为国内外热管界及热管厂家研究的热点领域。传统的加工方法一般为，分别加工上下基板，通过锯切加工矩形槽，并利用金属焊接或键合等工艺实现上下基板的粘接［4］。该种工艺加工难度大，设备造价高。借助MAM 自由成型技术，利用Al2O3陶瓷可以在上下基板上直接成型沟槽，实现平板热管的一体化加工，加工过程简单。且氧化铝陶瓷具有高绝缘性能、与Si和GaS相近的线膨胀系数、高的化学稳定性等优点，使其在电子元器件，特别是功率型LED 封装领域中得以广泛应用，为电子元件一体化封装提供了条件。W.Kinzy 等［5］通过在LTCC 陶瓷基板中集成微热管，并加入增强型散热通孔，大大提高了陶瓷基板的导热系数。Peter 等［6］则利用LTCC 陶瓷作为外壳成型出热管。

本文以Al2O3陶瓷为管壳材料，成型出基于陶瓷的一体化微槽平板热管，并对热管进行了不同充液率以及不同冷却条件的对比试验研究，为后续热管与电子封装的一体化提出新方向。……