均热板的研究现状及应用前景

      目前，电子器件使用的散热方式主要包括石墨散热、石墨烯散热、导热凝胶散热、热管散热、均热板散热等，如表1所示。其中，石墨散热、石墨烯散热和导热凝胶散热属于以散热材料散热，散热效果有限，主要应用于小型电子产品；热管和均热板属于以散热器件散热，散热效率高，主要应用在中大型电子设备中。虽然热管和均热板都是利用相变实现散热，包括传导、蒸发、对流、冷凝四个主要步骤，但两者的热传导方式不同，热管是一维传热，而均热板是二维传热，其与散热介质的接触面积更大，散热更均匀，更能够适应5G时代微型化电子设备等领域应用的需求。相关研究表明，均热板散热器的性能比热管高20%~30%，可进一步提升导热效率。
      1 均热板原理及结构
均热板由密封的管壳、多孔吸液芯和工质三部分构成。液态工质在蒸发端吸热蒸发，然后以气态的形式在空腔内输运到冷凝端，并放热冷凝，冷凝的液态工质在毛细力的驱动下，经过多孔吸液芯被重新输运到蒸发端。如此循环，均热板便可在没有外部动力驱动的情况下独立运行，从而完成热量的高效传导。均热板按传热方向可分为两种，两种均热板分别沿着厚度和长度方向传热，如图1所示。前者可以通过大面积冷凝带走更多热量；后者可以传递较远距离并且保持优异的均温性能。均热板按照不同厚度主要分为标准均热板（≥2mm）、超薄均热板（＜2mm）和极端超薄均热板（≤0.6mm）。
      2. 均热板相关工艺
      标准均热板和大部分超薄均热板的封装、注入工质、除气、抽真空、性能测试等工艺均相对成熟，其中注入工质、除气、抽真空、性能测试等过程均有相应的设备，而封装工艺目前主要采用的是扩散焊、钎焊和激光焊3种方式。但对于超薄化、柔性化的均热板，封装过程中极易出现塌陷、破裂等问题，虽然有研究认为可通过优化工艺、材料等方法提高封装的可靠性，只是这些方法尚处于探索阶段，还未形成完整、可靠的全流程工艺。
标准均热板的壳板与支撑柱制造目前主要采用机械加工的方式，但随着均热板厚度的逐渐缩小，该方法难以满足加工精度。目前超薄均热板壳板以及支撑柱制造主要采用化学刻蚀技术，该技术应用于尺寸较大的均热板制造，还需进一步研究与探索。
      3.应用前景
      随着均热板市场渗透率不断提升，行业发展前景较好。未来的研究重点主要集中在极端超薄均热板的理论研究、高性能吸液芯结构设计、可靠性封装工艺等方面。在电子产品朝着高功率、轻薄化、高性能方向不断发展的背景下，实现均热板超薄型、高品质、高端化将是未来行业主流发展趋势。