具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

需要说明的是，当元件被称为“设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所述的“多个”是指两个以上。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1所示，本发明一实施方式提供了一种多孔散热热沉的制造方法，其包括如下步骤S110～S140。

步骤S110：分别提供或制作热沉底座、热沉盖板、模板和金属浆料。

其中，热沉底座具有进液流道、散热区和出液流道，热沉底座在散热区设置有与进液流道和出液流道分别连通的容置槽。热沉盖板与热沉底座相适配以用于从一侧封住进液流道、容置槽和出液流道。模板具有预设的微通道结构，模板能够放置进容置槽中。金属浆料包括金属粉末和有机溶剂。

步骤S120：将模板置于容置槽中，并将金属浆料填充在模板的微通道结构中。

步骤S130：将填充有金属浆料的热沉底座置于非氧化性气氛下，加热，将金属浆料中的金属粉末烧结成型以在微通道结构中形成疏松多孔的散热微流道的散热机构。

步骤S140：除去模板，将热沉盖板与热沉底座配合固定。

热沉盖板与热沉底座配合固定的方式可以采用焊接的方式，但不限于此。具体地，可以采用钎焊、扩散焊、平行封焊以及激光焊中的任意一种焊接方法。

在一个具体的示例中，热沉底座的宽度为8mm～15mm，长度为15mm～30mm，厚度为0.5mm～3mm，容置槽的深度为0.3mm～2.8mm。

在一个具体的示例中，热沉盖板的厚度为0.1mm～1mm。

散热热沉是与芯片贴合在一起进行工作的，因此底座、盖板的尺寸要与芯片的尺寸相匹配，散热区容置槽的深度设计不仅要考虑微通道结构的设计图案，也要考虑热沉的质量可靠性，若深度过大，热沉散热区底部比较薄，容易产生裂缝，会影响使用寿命和产品安全性，若深度过小，则会影响散热效果。

进一步地，热沉底座和热沉盖板的材质具有良好的导热和散热性能，具体地，例如可以但不限于铝、铜金属或合金。

在一个具体的示例中，模板的厚度与容置槽的深度相等。模板根据散热热沉的微通道结构设计加工得到，模板的厚度与容置槽的深度相等，保证模板可以刚好放入底座中，与底座上容置槽的尺寸相匹配。具体地，模板的厚度为0.3mm～2.8mm，更进一步地，模板的厚度为0.6mm。

在一个具体的示例中，模板上预设的微通道结构具有多个间隔设置的填充间隙。可选地，模板可以但不限于为石墨板。模板材质的选择要求具有良好的化学稳定性和耐高温性，确保金属浆料在高温烧结的过程中，模板不会与金属粉末和有机溶剂发生反应，且在高温阶段模板也不会发生变形，有利于散热微流道的散热机构的形成。

可选地，石墨板预设的微通道结构的柱状填充孔可以但不限于通过一系列的圆孔孔道组成，具体地，石墨板的孔道是由内径为0.1mm～2mm的圆孔组成，更具体地，是由内径为0.3mm的圆孔组成。

散热微流道的散热机构是由导热性能良好的金属材料组成，将金属粉末和有机溶剂混合均匀得到金属浆料，再将金属浆料填充入模板中通过高温烧结得到。

在一个具体的示例中，金属粉末的热导率不低于80W/(m·K)。例如，可以但不限于是铜粉、银粉、锌粉、镍粉以及铝粉中的一种或多种的混合。

在一个具体的示例中，金属粉末的粒径为20μm～150μm。金属粉末的粒径大小对烧结后形成的散热机构的致密度和连接强度具有重要影响，粒径更细的金属粉末增大了金属颗粒的接触面积，提升了烧结活性，更容易促进烧结致密化，提升连接强度，由于多孔散热热沉为疏松多孔结构，因此选择的金属粉末粒径不能过细，但是烧结形成的散热机构也要求要有一定的致密度，因此粒径不能过大。进一步地，可选用铜粉、银粉、锌粉、镍粉以及铝粉中一种单一粒径的金属粉末，也可选用两种或两种以上种不同粒径的金属粉末混合。

进一步地，金属浆料中金属粉末的质量分数为20％～70％。

在一个具体的示例中，金属浆料还包括有机酸还原剂。金属浆料中的金属粉末表面可能被空气氧化形成了金属氧化物，加入有机酸还原剂能有效去除金属粉末表面的氧化物，促进金属颗粒间的原子扩散形成烧结颈，有助于散热微流道的散热机构的烧结成型。可选地，有机酸还原剂可以但不限于是甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、草酸、苯甲酸、乳酸、丙酮酸以及乙酰乙酸中的一种或多种的混合。

进一步地，金属浆料中有机酸还原剂的质量分数为10％～30％。

在一个具体的示例中，有机溶剂为丁醇、正戊醇、苯、甲苯、乙二醇、丙二醇、乙醚以及丙三醇中的一种或多种混合。其中，丁醇的沸点为117℃～118℃，正戊醇的沸点为137.8℃，苯的沸点为80.1℃，甲苯的沸点为110.60℃，乙二醇的沸点为197.3℃，丙三醇的沸点为290℃，在高温烧结时，有机溶剂均已超过其沸点，会全部蒸发，有利于促进散热机构产生孔隙形成疏松多孔结构。进一步地，选择有机溶剂时，所选择的有机溶剂能溶解还原剂。进一步地，金属浆料中有机溶剂的质量分数不大于70％。

在一个具体的示例中，金属浆料的黏度不低于50Pa﹒s。金属浆料的黏度过低不利于烧结，具有较高黏度的金属浆料更容易烧结成型。

在一个具体的示例中，金属浆料还包括增稠剂。具体地，增稠剂为乙基纤维素、羟乙基纤维素以及聚乙烯醇中的一种或多种的混合。乙基纤维素、羟乙基纤维素属于纤维素类增稠剂，聚乙烯醇属于合成高分子类增稠剂，增稠剂可以提高金属浆料的黏度，使金属浆料保持均匀稳定的乳浊状态，若金属粉末与还原剂、有机溶剂混合后的黏度已经达到50Pa﹒s以上，可不添加增稠剂，若黏度未达到50Pa﹒s以上，则需要添加一定量的增稠剂提高黏度。金属浆料中增稠剂的质量分数不超过10％。

将配置好的金属浆料填充入模板预设的微通道结构中，然后加热烧结成型，烧结的过程中，烧结温度、保温时间和烧结气氛对烧结成型形成的散热机构的结构和性能具有重要影响。

在一个具体的示例中，加热的方法为：按20℃/min～100℃/min的速率升温至800℃～1000℃，保温30min～60min。优选地，加热的方法为：按40℃/min～80℃/min的速率升温至850℃～950℃，保温40min～50min。烧结温度低于金属粉末的熔点且高于还原剂、有机溶剂的沸点，确保金属粉末能够烧结成型，且还原剂、有机溶剂等溶液都能完全挥发。另，若是烧结温度太低，提供给金属浆料烧结的驱动力不够，烧结后的散热机构的密度会达不到要求，若是烧结温度太高，则容易出现过烧，形状难以保持，且力学性能变差。保温时间是为了让金属颗粒原子充分扩散达到烧结充分提高致密度的目的，如果保温时间太短，金属颗粒原子扩散不充分，不利于烧结，如果保温时间太长，会导致散热机构的晶粒尺寸持续增大，导致力学性能下降。

进一步地，烧结气氛，是采用非氧化性气氛，例如可以采用氢气、氮气以及氩气中的任意一种气氛，可有效避免金属被氧化有利于促进金属浆料烧结成型。可选地，非氧化性气氛的气体通入流量为50sccm～3000sccm。

通过调节金属浆料中金属粉末、还原剂、有机溶剂、增稠剂的质量百分比，可以实现调节散热机构的孔隙率和连接强度的效果。

进一步地，本发明还提供了一种多孔散热热沉，包括热沉底座和热沉盖板，热沉底座具有进液流道、散热区和出液流道，热沉底座在散热区设置有与进液流道和出液流道分别连通的容置槽；热沉盖板与热沉底座相适配以用于从一侧封住进液流道、容置槽和出液流道；容置槽内设置有疏松多孔的散热机构。

在一个具体的示例中，散热机构包括多根垂直于容置槽槽底的导流柱，各导流柱为疏松多孔的结构，相邻的导流柱之间的间隙以及导流柱内部的孔隙构成液体流道。

在一个具体的示例中，是由上述任一示例中的多孔散热热沉的制造方法制造得到。

本发明通过利用在金属浆料烧结成型的过程中有机溶剂挥发形成孔隙的方法在热沉的散热区加工出疏松多孔的散热机构，冷却液进入散热区后流入到疏松多孔的散热机构中，散热面积增大，增强了热沉的散热效果，且散热机构的的气孔孔径为20μm～100μm，气孔孔径小，有利于减小热沉散热区的体积，更适用于小尺寸的大功率芯片热沉的制造。

以下结合具体的实施例对本发明的多孔散热热沉及其制造方法做进一步详细的说明。可理解的，本发明的多孔散热热沉的制造方法不限于制造下述多孔散热热沉。

实施例1

以下实施例1的多孔散热热沉的制造方法包括如下步骤一～步骤四。

步骤一：如图2和图3所示，分别提供或制作热沉底座100、热沉盖板400、模板200和金属浆料300。

其中，热沉底座100具有进液流道102、散热区和出液流道101，热沉底座100在散热区设置有与进液流道102和出液流道101分别连通的容置槽103。热沉盖板400与热沉底座100相适配以用于从一侧封住进液流道102、容置槽103和出液流道101。模板200具有预设的微通道结构，模板200与容置槽103相适配。金属浆料300包括金属粉末、还原剂、有机溶剂、增稠剂。

其中，热沉底座100的宽度为11.5mm，长度为23.5mm，厚度为0.9mm，容置槽的深度为0.6mm，热沉底座100的材质为铜。

热沉盖板400的厚度为0.3mm，材质为铜。

模板200采用石墨板，厚度为0.6mm，微通道结构由内径为0.3mm的圆孔孔道组成。

金属浆料300配置方法为：将按质量比1:1混合的粒径80μm和粒径30μm的铜粉末，与含有乳酸的丙三醇混合，再添加增稠剂乙基纤维素，搅拌均匀，形成黏度为150Pa﹒s的金属浆料300，其中，铜粉末、乳酸、丙三醇、乙基纤维素的质量分数分比为32％、15％、50％、3％。

步骤二：如图4所示，将模板200置于容置槽103中，并将金属浆料300填充在模板200的微通道结构中。

步骤三：将填充有金属浆料300的热沉底座100置于非氧化性气氛下，加热，将金属浆料300中的金属粉末烧结成型以在微通道结构中形成疏松多孔的散热机构。

非氧化性气氛下加热烧接成型的方法为：将热沉底座100放入加热炉中，通入流量为1000sccm的纯氢气，加热至900℃，保温45min。

步骤四：如图5所示，除去模板200，将热沉盖板400与热沉底座100配合固定。

冷却至室温后，将热沉底座400取出，把模板200取下除去，将热沉盖板400与热沉底座100对齐，通过扩散焊的方式焊接成型，得到多孔散热热沉成品。

制备得到的多孔散热热沉的散热微流道的散热机构的孔隙率为39.1％。

实施例2

实施例2的多孔散热热沉的制造方法大致思路与实施例1相同，不同的地方在于步骤一金属浆料的配置方法。

本实施例金属浆料300的配置方法为：将按质量比1:1混合的粒径80μm和粒径30μm的铜粉末，与含有乳酸的丙三醇混合，再添加增稠剂乙基纤维素，搅拌均匀，形成黏度为150Pa﹒s的金属浆料300，其中，铜粉末、乳酸、丙三醇、乙基纤维素的质量分数分比为23％、10％、60％、7％；

制备得到的多孔散热热沉的散热微流道的散热机构的孔隙率为53.2％。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准，说明书及附图可以用于解释权利要求的内容。