无需焊接？日本公司开发全新超薄整体成型VC均热板制程

2020年5月20日，日本唯一一家专门研究安装技术（Mounting Technology）的杂志《 実装技術 》2020年6月的特別编集版介绍了一种采用电铸技术的全新超薄均热板生产制程。文章题目为《工レクトロフオーミング製法による 「超薄型ベーパーチャンバー「HOSPLATE」」》，中文译名《电铸成型法“超薄蒸气室HOSPLATE”》，作者为（株）旭化研究所的溝口和昌範 。

图1：《 実装技術 》2020年6月特別编集版的封面截图

图:2：“HOSPLATE”超薄型蒸气室的报道截图

01“ HOSPLATE”是什么？

“HOSPLATE”是旭电化研究所是通过电铸（electroforming）整体成型技术开发的中空结构金属板（Hollow Structure Plate）的缩写，现在他们将“HOSPLATE”技术应用于制造超薄型蒸气室（超薄均热板，VC）。

02 什么是VC均热板

热板（Vapor Chamber，简称VC）是一种中空结构真空腔体的两相流导热器件，其内部填充纯水等工作液体。当安装位置的芯片发热时，VC内部工作液会反复蒸发并凝结，从而快速带走芯片的热量。

图3：均热板（Vapor Chamber）的工作示意图

超薄均热板广泛应用于移动电子设备，是在有限散热空间中，同时具备最高导热系数和高热通量冷却能力的成熟解决方案。5G智能手机的高性能处理器（AP）借助超薄均热板，快速转移芯片热量，能够保持芯片在高性能状态下的长时运行。

图4：realme智能手机采用超薄均热板（Vapor Chamber）快速传递热量

03 VC的常规制造方法及其问题

文章介绍，在VC的生产中，需要一种称为“吸液芯”的精细结构（烧结铜粉、铜网或通过蚀刻形成的结构等），以利用毛细现象将内部液体均匀地分散在中空结构内部。在传统的制造中，采用了通过焊接铜板来形成中空腔体的方法，但是存在以下问题：

●如果铜板的厚度变薄，则焊接工艺将变得困难；

●如果总厚度变薄，则接合部件的可靠性将变得不确定；

●变薄将导致难以在空心结构内容纳吸液芯；

●当前最薄VC产品的总厚度也只能做到0.35毫米。

●无法支持3D的结构。

04“ HOSPLATE”超薄均热板优点

为了弥补现有超薄均热板制造工艺的不足，文章作者表示旭电化研究所通过电铸技术（electroforming），开发了特有的“HOSPLATE”超薄均热板，通过电铸整体成型，没有焊接接合缝，加强了可靠性，且具有以下优点：

1.可以制造总厚度在0.2mm以下的超薄蒸气室（VC）；

2.可以同时形成铜网，铜纤维等吸液芯；

3.由于是通过电铸整体成型的，因此没有接合缝，可靠性高；

4.可以通过增加中空部的体积来提高散热效果，同时可以通过减小镀层厚度来抑制总厚度；

5.可以同时在中空内部形成用于加固的支柱， 支持成型三维形状（3D）；

6.厚度、尺寸、形状等支持高度的设计自由度。

05 他们是如何做到的？

“ HOSPLATE”超薄均热板制备过程，包含了下面的3个步骤：

①准备任意种类的基材

②在基材上镀铜（厚度任意）

③除去基材

以下，图5示意的“ HOSPLATE”横截面，能帮助解释其制造过程：

图5：HOSPLATE的剖视图

“HOSPLATE”超薄均热板是通过电铸整体成型的，没有接合缝，因此一个重要特征是内部工作流体不会泄漏， 并且形状和大小可以任意调整。图6，展示了3种可以制造的VC样品。

图6：可以制造的VC示例