随着电子技术的发展，电子产品的体积越来越小，在电子、通讯、航空航天、自动化机械设备等领域，尤其是随着5G产品的问世，移动电子产品对高精度超薄散热器件的要求越来越高。因此，开发新型高效的热管理技术，实现电子产品的有效散热是当今行业迫切需要解决的问题，相比于传统散热器件，更高效的新型导热器件才能满足高热流密度的传热需求。

相变导热是当今效率最高的导热方式，而均热板是相变导热方式的典型产品，也是解决当前电子芯片高热流密度问题的最佳方式，它依靠液体汽化和凝结过程的汽化潜热来实现热量传递。通常由由纯铜打造成内部密封且中空（内壁不光滑，布满毛细结构）的结构，并填充冷凝液的散热单元，只是它的形态并非热管的扁平“条状”，而是呈现出更宽的扁平“片状”。

相变传热元件的热导率远超传统散热器件的热导率，其热导率（大于5000 W/(m2·℃)）可以达到传统导热方式的几十倍以上（空气对流、液体对流的导热系数分别为10~100，100~1000 W/(m2·℃)，目前已经广泛应用在高端显卡、笔记本电脑、服务器、智能手机上。

均热板结构及热流交换原理

超薄均热板的优势

一般而言，超薄相变传热元件包括超薄热管和超薄均热板。

超薄热管通常是先制造出管壁超薄的圆热管，再通过加热相变压扁的方式加工而成。目前，大批量生产的圆热管壁厚最薄可达0.08 mm，压扁加工后超薄热管厚度最低为0.4 mm，在智能手机上应用较多。然而，当厚度进一步降低时，超薄热管传热性能大幅度恶化，且这种制备方式的宽度极为有限，0.4 mm厚的超薄热管宽度最多不超过3 mm，无法根据电子芯片尺寸（长宽通常为 10 mm）及实际散热需求进行变更，超薄热管散热能力也因此受到限制，逐渐无法满足便携式移动电子产品散热需求。

超薄均热板则通常通过壳板焊接密封成形，外形尺寸可根据实际散热需求进行调整，同时具有优异的导热性能，较大传热面积和较好的均温性能等优点，非常适合于5G渗透下现代微型化电子设备等领域应用，广泛应用于服务器芯片和智能

手机芯片。由于VC 板为二维面与面热传导，与热管为一维线性的热传导相比，均温板热传递的效率更高。

现阶段超薄均热板结合石墨烯辅助散热是智能手机的主流散热方案。

村田超薄均热板

均热板应用现状

目前，智能手机主流的导热元器件是石墨片和铜片的组合，如华为采用了高导热性能的合金，但随着芯片性能的提高，传统的导热材料越来越难以满足性能要求，华为、三星等在其高端手机中率先使用了超薄热管导热技术，取得了良好效果。目前超薄热管和均热板也只有少数企业掌握，一般中小散热产品厂商还不能生产超薄热管和超薄均热板。主流均热板其材质主要采用铜质，铝质材料的热管和均热板还比较少见。

均热板搭配石墨烯的散热方案

通常情况下，一般把总厚度2 mm以下的均热板称为超薄均热板，当均热板厚度下降到一定程度时，其蒸发腔的热阻将大幅度上升，传热效率也因均热板厚度减小而降低。在智能手机市场，通常需要厚度0.8 mm 以下的均热板，这样的超薄均热板内部腔体厚度已经下降到了极限，导致蒸汽腔的热阻陡然上升，如何实现厚度进一步减小(<0.4>5 000 W/(m·K)）的超薄均热板结构设计与制造是目前迫切需要的。

蒸汽腔的传热热阻随蒸汽腔厚度的变化

当前超薄均热板研究存在的问题

目前大多对均热板的研究主要集中在均热板的成形工艺、吸液芯结构优化、工质传输特性及制造工艺改善研究等方面，还存在以下问题：

（1）超薄均热板良品率低。均热板总体厚度下降到0.8 mm后，其整体强度差，容易变形，上下盖板封装焊接困难，且制作良品率低等，封装焊接工艺有待突破；

（2）采用铝镁材料的均热板制作工艺研究不足。因为铝镁合金的表面极易氧化，焊接困难。目前主要采用气氛扩散焊工艺，但是对于超薄型轻质材料的扩散焊接，尤其是对材料壁厚度为 0.2 mm 铝合金材料的焊接，几乎是空白；

（3）超薄均热板吸液芯需进一步优化，需要进一步优化吸液芯结构，以及汽腔和液腔的最佳比例，以及制造过程中如何稳定地控制汽腔和液腔的比例，保证良品率的提升；

（4）需要新的超薄均热板成形工艺。均热板厚度下降到0.8 mm以后，上下盖板壁厚只有0.1~ 0.15 mm的厚度，极容易变形，抗弯性差，制造过程中就需要成本低廉，且成熟有效的成形工艺。

均热板发展趋势

1.轻质化

铝合金的密度只有 2.7 g/cm³，铜的密度为8.9 g/cm³，铜材是铝合金的3倍多，对于电子产品，轻质化是一大趋势。铝镁合金焊接难度大，超薄铝镁合金焊接难度更大，属于高端制造，目前对超薄铝镁合金均热板焊接工艺的研究几乎是空白。

移动电子产品向高端化方向发展，研制先进的超薄铝镁合金均热板制造工艺意义重大，是未来实现先进制造的发展方向，尤其是便携式和移动式电子产品，轻量化制造非常关键，因此采用先进的焊接工艺，如气氛扩散，对超薄均热板制造意义重大，且铝材比铜材价格便宜，可以降低企业制造成本，实现绿色制造。

2.应用新材料技术

电子产品核心芯片的性能提高、体积缩小导致其热流密度越来越高，电子器件对散热的要求越来越高，大量高端散热器件的设计与制造采用了随机分布的微球体作为柔性腔体支撑体的蒸发腔结构，也可采用SiO₂纳米涂层提高表面亲水性，如：

（1）柔性超薄相变导热器件的结构设计；

（2）应用比表面积大的超亲水表面涂层材料和涂布工艺，采用纳米二氧化钛颗粒涂层提高蒸发腔表面亲水性、增加比表面积，采用酞酸酯偶联剂等与金属表面键合提高纳米颗粒在腔体表面的附着性；

（3）单层球状铜粉烧结结构，结合刻蚀工艺在铜箔表面构建大比表面积的毛细结构；

（4）探索新型工质，如氧化石墨烯掺杂相变冷却工质，将氧化石墨烯粉末按一定配比掺杂在冷却工质中，增加了工质导热性能，强化了微流体换热性能，应用中可通过石墨烯粉材的选择与液态工质的大量实验，确定最佳配比；

（5）优化脉冲焊接封装技术，通过改变压力、电流强度以及脉冲宽度等工艺参数，提高焊接良品率。

二氧化硅亲水纳米粒子

参考来源：

1.高端精密超薄均热板研究现状及发展趋势，周漪清、陈平（精密成型工程）；

2.超薄均热板的研究现状及发展趋势，陈恭、汤勇、张仕伟、钟桂生、孙亚隆、李杰（机械工程学报）；

3.超薄均热板制造工艺及其传热性能分析，黎子曦（华南理工大学）。

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