CN105338791A - 一种带原生导电线路的热管及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种带原生导电线路的热管，包括：热管、导热绝缘层、线路层和电子器件，所述导热绝缘层包裹在所述热管的一端或包裹在所述热管的若干个位置，所述线路层覆盖在所述导热绝缘层上，所述电子器件固定在所述线路层上，所述电子器件工作时发出的热量从底部通过所述线路层和所述导热绝缘层传递到所述热管，通过所述热管可把热量快速低阻传递到所述热管连接的其他散热器散发出去，而电气连接则通过所述线路层实现，本发明还提出了一种带原生导电线路的热管的制备工艺。

Description

一种带原生导电线路的热管及其制备工艺

技术领域

本发明涉及电子器件领域，特别是指一种带原生导电线路的热管，本发明还涉及一种带原生导电线路的热管的制备工艺。

背景技术

现有的电子产品要应对小体积，高功率密度的应用中既要满足电子器件的电气联接要求又要满足导热散热的要求所采用最好的技术方案是采用有导热功能PCB满足电子器件的电气联接要求的同时又要满足导热和部分散热的要求，为了把导热PCB传出热量迅速带走采用热管传递热量也是目前最好的方案，经热管传出的热量可采用各种散热器通过主动或被动的方式散发到低温的地方。

基于以上方案现时可采用的导热PCB有铝基，铜基的金属电路板，陶瓷基电路板，还有用在传统PCB改良而来的导热PCB。但这些电路板各有缺点，由于覆铜与金属基之间存在电器绝缘层的原因导致导热系数偏低（导热系数0.8-6w/m.k）陶瓷基电路板按材料和工艺不同可做到既绝缘又导热（导热系数20-170w/m.k）但基于其脆性大和成本高又限制了其用途，传统PCB改良而来的导热PCB因是在其绝缘层中添加导热的陶瓷粉其导热系数也只能和铝基板持平。

导热PCB通常与热管的连接方式采用焊接，粘接，机械固定等方式。

焊接方式热阻最小但工艺复杂，粘接方式热阻最大但工艺简单，机械固定方式热阻介于二者间工艺较复杂。

例如：LED的汽车大灯由于要匹配反射罩的光学焦点，20-40w的LED为必需集中在5-6mm宽的100mm2表面积的几何体上的多个异向平面和曲面，由于LED的光输出和寿命跟结温有对应关系（结温越高LED的光输出越小，寿命越短），而这个应用的热流密度高达40w/cm2，并且要把热量传递出反射罩外散热，现有最好的技术方案是把LED焊接到铜基板上再把铜基板用焊接或机械连接的方式固定到套有热管的铜质等温棒上或实芯铜质等温棒上把热量传递出反射罩外散热，由于环节较多特别是铜基板这个导热瓶颈的存在使这个高热流密度的LED结温偏高，影响光输出和寿命，导致现在LED的汽车大灯还不能大规模应用。

发明内容

本发明提出一种带原生导电线路的热管，解决了上述中提到的问题。

本发明还提出了一种带原生导电线路的热管的制备工艺，过程合理，得到的产品性能优异，便于推广。

本发明的技术方案是这样实现的：一种带原生导电线路的热管，包括：热管、导热绝缘层、线路层和电子器件，所述导热绝缘层包裹在所述热管的一端或包裹在所述热管的若干个位置，所述线路层覆盖在所述导热绝缘层上，所述电子器件固定在所述线路层上，所述电子器件工作时发出的热量从底部通过所述线路层和所述导热绝缘层传递到所述热管，通过所述热管可把热量快速低阻传递到所述热管连接的其他散热器散发出去，而电气连接则通过所述线路层实现。

进一步，所述热管分为吸热段和放热段，所述导热绝缘层包裹在所述吸热段。

进一步，所述热管为金属基，如铜基，或内铜外铝的复合材质，或纯铝材质，或铝合金材质等。

进一步，所述导热绝缘层为氮化铝层、氧化铝层、碳化硅层、高分子导热绝缘层等中的任一种。

进一步，所述导热绝缘层的厚度为2-200um。

所述带原生导电线路的热管的制备工艺，包括以下步骤：

采用内铜外铝的复合材料加工成热管腔体并预留收口并封闭；

用电化学工艺在铝层外表选择性地生成一层2-200um的氮化铝陶瓷膜层做导热绝缘层；

在导热绝缘层表面按设计好的导电线路用钢网印刷上导电银浆，用500度以下的温度烧结导电银浆形成导电线路；

印刷阻焊，切开预留收口，真空下灌入工质并封闭收口即可。

所述带原生导电线路的热管的制备工艺，也可以采用以下步骤：

采用铜基材料加工成热管腔体并预留收口并封闭；

用等离子喷涂工艺在热管外表喷一层2-200um的氧化铝陶瓷膜层做导热绝缘层；

在导热绝缘层表面按设计好的导电线路负像用钢网印刷上保护漆，用化学镀铜合金生成导电线路，用电镀的工艺加厚导电线路铜层；

切断导电工艺线，印刷阻焊，真空下灌入工质并封闭收口即可。

本发明具有以下有益效果：

本发明由于直接在所述热管上采用高导热系数且绝缘的所述绝缘导热层超薄材料封闭，并在所述绝缘导热层上直接生成导电线路，即所述线路层，使得焊接在导电线路的所述电子器件的导热通道缩到最短，结合用高导热系数的所述热管导热使得由所述电子器件到散热器的热阻比现有技术方案大幅降低1-2个数量级，使高热流密度应用得以实现。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种带原生导电线路的热管一个实施例的截面结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种带原生导电线路的热管，包括：热管1、导热绝缘层2、线路层3和电子器件4，导热绝缘层2包裹在热管1的一端或若干个位置，线路层3覆盖在导热绝缘层2上，电子器件4固定在线路层3上，固定的方式可以是焊接，粘接，机械固定等方式，电子器件4工作时发出的热量从底部通过线路层3和导热绝缘层2传递到热管1，通过热管1可把热量快速低阻传递到热管1端头连接的其他散热器散发出去，而电气连接则通过线路层3实现。

进一步，热管1分为吸热段和放热段，导热绝缘层2包裹在吸热段。

进一步，热管1为金属基，如铜基，或内铜外铝的复合材质，或纯铝材质，或铝合金材质等。

进一步，导热绝缘层2为氮化铝层、氧化铝层、碳化硅层、高分子导热绝缘层等中的任一种。

进一步，导热绝缘层2的厚度为50um，这一厚度既能达到绝缘的目的，同时还能尽可能的减小厚度，提高热量的传递。

该带原生导电线路的热管的制备工艺，包括以下步骤：

采用内铜外铝的复合材料加工成热管腔体并预留收口并封闭；

用电化学工艺在铝层外表选择性地生成一层50um的氮化铝陶瓷膜层做导热绝缘层2；

在导热绝缘层2表面按设计好的导电线路用钢网印刷上导电银浆，用500度以下的温度烧结导电银浆形成导电线路3；

印刷阻焊，切开预留收口，真空下灌入工质并封闭收口即可。

除上述工艺外，该带原生导电线路的热管的制备工艺，也可以采用以下步骤：

采用铜基材料加工成热管腔体并预留收口并封闭；

用等离子喷涂工艺在铜管1外表喷一层100um的氧化铝陶瓷膜层做导热绝缘层2；

在导热绝缘层2表面按设计好的导电线路负像用钢网印刷上保护漆，用化学镀铜合金生成导电线路3，用电镀的工艺加厚导电线路铜层；

切断导电工艺线，印刷阻焊，真空下灌入工质并封闭收口即可。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种带原生导电线路的热管，其特征在于，包括：热管、导热绝缘层、线路层和电子器件，所述导热绝缘层包裹在所述热管的一端或包裹在所述热管的若干个位置，所述线路层覆盖在所述导热绝缘层上，所述电子器件固定在所述线路层上。

2.如权利要求1中所述带原生导电线路的热管，其特征在于：所述热管分为吸热段和放热段，所述导热绝缘层包裹在所述吸热段。

3.如权利要求1中任一所述带原生导电线路的热管，其特征在于：所述热管为金属基。

4.如权利要求1中所述带原生导电线路的热管，其特征在于：所述导热绝缘层为氮化铝层、氧化铝层、碳化硅层、高分子导热绝缘层中的任一种。

5.如权利要求1中所述带原生导电线路的热管，其特征在于：所述导热绝缘层的厚度为2-200um。

6.如权利要求1-5中任一所述带原生导电线路的热管的制备工艺，包括以下步骤：

采用内铜外铝的复合材料加工成热管腔体并预留收口并封闭；

用电化学工艺在铝层外表选择性地生成一层2-200um的氮化铝陶瓷膜层做导热绝缘层；

在导热绝缘层表面按设计好的导电线路用钢网印刷上导电银浆，用500度以下的温度烧结导电银浆形成导电线路；

印刷阻焊，切开预留的封闭收口，真空下灌入工质并封闭收口即可。

7.如权利要求1-5中任一所述带原生导电线路的热管的制备工艺，包括以下步骤：

采用铜基材料加工成热管腔体并预留收口并封闭；

用等离子喷涂工艺在铜管外表喷一层2-200um的氧化铝陶瓷膜层做导热绝缘层；

在导热绝缘层表面按设计好的导电线路负像用钢网印刷上保护漆，用化学镀铜合金生成导电线路，用电镀的工艺加厚导电线路铜层；

切断导电工艺线，印刷阻焊，真空下灌入工质并封闭收口即可。