CN100346475C - 平板传热装置及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种平板传热装置，其包括：平板壳体，其安装在热源和散热单元之间并接收工作流体，该工作流体通过吸收热源处的热量而蒸发，并通过在散热单元处散热而冷凝；以及至少一层网，其安装在该壳体中，并被形成为使得多根线彼此交替地依次水平和纵向地编织。从所述网的多个结点沿这些线的表面形成蒸汽通道，工作流体可以通过该蒸汽通道流动。

Description

平板传热装置及其制造方法
技术领域
本发明涉及用于电子设备的平板传热装置，更具体地，涉及一种平板传热装置，其用于通过防止冷却装置的壳体变形同时确保蒸汽通道，来确保产品的可靠性以及提高传热性能。
背景技术
近来，随着高度集成技术的发展，诸如笔记本计算机或者PDA的电子设备变得更小更薄。此外，为了满足对提高电子设备的较高响应性的日益增长的需求，电子设备的功耗趋于逐渐增大。功耗的增大还导致电子设备中的电子元件在电子设备的操作过程中产生大量的热量。因此，在电子设备中使用各种类型的平板传热装置，以将热量散发到外部。
作为用于对电子元件进行冷却的冷却装置的示例，热管(heat pipe)是众所周知的。该热管被构造用来对容器进行密封，以在将密封容器的内部减压至真空并且随后在其中充入工作流体后，将容器的内部与大气隔离。对于其操作，工作流体在安装有热管的热源附近被加热并蒸发，然后流入冷却单元中。在冷却单元中，蒸汽被再次冷凝为液态，然后返回到其初始位置。因此，由于这种循环结构而使热源中产生的热量散发到外部，从而可以使该装置冷却。
授予Akachi的美国专利No.5,642,775公开了一种平板热管结构，其具有薄膜板，该薄膜板具有被称为毛细管道并且其中充满了工作流体的细微通道。当加热该板的一端时，工作流体被加热并蒸发为蒸汽，然后移动到位于各个通道另一端的冷却单元中。然后，再次冷却并冷凝工作流体，并随后使其移动到加热单元。Akachi的平板热管可以应用于主板和印刷电路板之间。然而，在其制造方面，使用挤压成形来形成这种小而密集的毛细管道是非常困难的。
授予Itoh的美国专利No.5,306,986公开了一种气密的纵长容器和填充在该容器中的热量载体(工作流体)。在上述专利中，在该容器的内侧形成斜槽，并且该容器具有多个锐角转角(sharp corner)，以使得冷凝的工作流体可以均匀地分布在该容器的整个面积上，以有效地吸收和散发热量。
授予Li等人的美国专利No.6,148,906公开了一种平板热管，用于将来自位于电子设备主体中的热源的热量传递到位于外部的散热片。这种热管包括：底板，其具有用于容纳多个杆的多个凹坑；以及顶板，用于覆盖底板。对底板、顶板和杆之间的空间进行减压并填充工作流体。如上所述，在通道中的工作流体从加热单元吸收热量，并以气态移到冷却单元，然后工作流体在该冷却单元中散热并冷凝。通过这种循环操作，工作流体对该装置进行冷却。
图1表示作为传统冷却装置的另一示例的安装在热源100和散热片200之间的散热器。该散热器被构造为在厚度较小的密封金属壳体1中充有工作流体。在金属壳体1的内侧形成灯芯结构(wick structure)2。将在热源100处产生的热量传递给与热源接触的散热器上的灯芯结构2的一部分。在该区域中，容纳在灯芯结构2中的工作流体蒸发并通过金属壳体1的内部空间3扩散到所有方向。在通过散热片200附近的冷却区域处的灯芯结构2散发热量之后，该工作流体冷凝。将在上述冷凝处理中散发的热量传递给散热片200，并且随后使用冷却风扇300通过强制对流加热方法而散发到外部。
上述冷却装置应该具有下述空间，其中由于液态的工作流体可以吸收来自热源的热量并且蒸发，所以蒸汽可在该空间中流动，并且所蒸发的蒸汽可以再次移动到冷却区域。然而，在厚度较小的平板传热装置中形成蒸汽通道并不容易。具体地，由于平板传热装置的壳体将其内部保持为真空，所以在制造过程中顶板和底板可能会变形或被压坏，从而导致产品的可靠性降低。
因此，本发明的发明人寻找一种形成蒸汽通道的方法，该方法除了可以防止在厚度逐渐减小的平板传热装置中的壳体板的变形以外，还可以确保所蒸发的工作流体平稳流动。
发明内容
因此，本发明被设计用来解决现有技术的上述问题，并且本发明的一个目的是提供一种平板传热装置，其可以形成其中所蒸发的工作流体可以在冷却装置的壳体中平稳流动的空间，并且该平板传热装置还插入在顶板和底板之间以对它们进行支撑，从而通过防止顶板和底板变形或被压坏来确保产品的可靠性。
为了实现上述目的，本发明提供了一种平板传热装置，其包括：导热平板壳体，其安装在热源和散热单元之间，用于容纳工作流体，该工作流体在从热源吸收热量以后蒸发，并且在散热单元处散发热量后冷凝；由金属材料制成的稀疏网，该稀疏网安装在所述壳体中，并具有交替地上下交叉编织的多根线，该稀疏网为分散的蒸汽工作流体提供沿这些线的蒸汽通道，该稀疏网的编织状态被控制为提供连接在这些线的相邻交叉点之间的弯液面；以及至少一层密集网，其与所述稀疏网相邻地安装在所述壳体中，并具有交替地上下交叉编织的多根线，并且具有比所述稀疏网相对大的网格数，由此为所述工作流体提供液体通道，其中，所述稀疏网和所述密集网堆叠的结构的上表面和下表面与所述平板壳体的内侧接触。
优选地，该稀疏网的网孔(opening)间距[M＝(1-Nd)/N]的范围在0.19mm到2.0mm之间，其中N是网格数，d是线的直径(英寸)，并且该稀疏网的线的直径范围在0.17mm到0.5mm之间。
此外，该稀疏网的网孔面积的范围优选地在0.036mm2到4.0mm2之间。
优选地，根据ASTM标准E-11-95，该稀疏网的网格数不大于60。
优选地，该密集网的网孔间距[M＝(1-Nd)/N]的范围在0.019mm到0.18mm之间，其中N是网格数，d是线的直径(英寸)，并且该密集网的线的直径的范围在0.02mm到0.16mm之间。
优选地，该密集网的网孔面积范围在0.00036mm2到0.0324mm2之间。
此外，根据ASTM标准E-11-95，该密集网的网格数不大于80。
优选地，该密集网设置在热源附近，位于密集网上面的稀疏网设置在散热单元附近。
根据本发明的另一方面，该稀疏网可以插入在多个密集网层之间。
根据本发明的另一方面，还可以在多个密集网之间设置附加密集网，用于将这些密集网和稀疏网的一部分相连，以便为工作流体提供液体通道。
根据本发明的另一方面，还可以包括至少一层中间网，其具有比稀疏网相对大而比密集网相对小的网格数。
优选地，该稀疏网插入在该密集网和中间网之间。
更优选地，还可以在密集网和中间网之间设置附加密集网，用于将密集网层和中间网层与稀疏网的一部分相连，以便提供通道。
作为另选，还可以在密集网和中间网之间设置至少一层附加中间网，用于将密集网层和中间网层与稀疏网的一部分相连，以便提供通道。
根据本发明的优选实施例，还提供了一种平板传热装置，其中将该密集网设置在热源附近，以使工作流体通过从热源吸收的热量而蒸发为蒸汽，其中将该稀疏网设置为与密集网接触，以提供蒸汽通道，所蒸发的工作流体通过该蒸汽通道流动，并且其中将该中间网设置在散热单元附近并与稀疏网接触，以将热量散发给散热单元，从而使该蒸汽冷凝。
根据本发明的另一实施例，该中间网可以具有蒸汽流动空间，以使得来自稀疏网的蒸汽可以在其中流动。
根据本发明的另一实施例的平板传热装置，还可以包括安装在平板壳体中并与网接触的灯芯结构，其中该灯芯结构在其表面上具有多个突起，以使得工作流体可以在该灯芯结构中流动，并且使用从热源吸收的热量使工作流体蒸发，并且随后传送到该网。
优选地，可以使用电解铜薄膜来制造该平板壳体，以使粗糙表面变成该壳体的内侧面。
此外，该网优选地由选自包括金属、聚合物和塑料在内的组中的一种材料制成。这里，该金属选自包括铜、铝、不锈钢和钼或者它们的合金在内的组。
此外，本发明优选实施例中的平板壳体由选自包括金属、聚合物和塑料在内的组中的一种材料制成，并且该金属选自包括铜、铝、不锈钢和钼或者它们的合金在内的组。
根据本发明的另一方面，还提供了一种用于制造平板传热装置的方法，该方法包括以下步骤：分别形成导热平板壳体的顶板和底板；将至少一层稀疏网和至少一层密集网插入该壳体中，该稀疏网具有交替编织的线，并形成蒸汽通道，所蒸发的工作流体能够通过该蒸汽通道沿这些线的表面流到网的结点，该密集网具有比稀疏网相对大的网格数，并为工作流体提供液体通道；通过组合该顶板和底板来形成壳体；在真空状态下将工作流体充入该组合壳体；以及密封充有工作流体的壳体。
优选地，使用选自包括铜焊、TIG焊、锡焊(soldering)、激光焊、电子束焊接、摩擦焊、粘结和超声波焊接在内的组中的一种工艺来组合该顶板和底板。
附图说明
在以下结合附图的详细说明中，将更加全面地描述本发明优选实施例的这些和其它特征、方面和优点。在附图中：
图1是表示根据现有技术的平板传热装置的示例的剖视图；
图2是表示根据本发明优选实施例的平板传热装置的剖视图；
图3是表示根据本发明另一实施例的平板传热装置的剖视图；
图4是表示根据本发明另一实施例的平板传热装置的剖视图；
图5是表示根据本发明优选实施例的所采用的稀疏网的结构的平面图；
图6是表示根据本发明优选实施例的所采用的密集网的结构的平面图；
图7是详细表示根据本发明优选实施例的所采用的密集网的一部分的平面图；
图8是表示根据本发明优选实施例的形成在网中的蒸汽通道的侧剖视图；
图9是表示根据本发明优选实施例的形成在网中的弯液面(meniscus)的侧剖视图；
图10是表示与图7相似的具有弯液面的网的平面图；
图11是表示根据本发明另一实施例的平板传热装置的结构的剖视图；
图12是表示根据本发明另一实施例的平板传热装置的结构的剖视图；
图13是表示根据本发明另一实施例的平板传热装置的结构的剖视图；
图14是表示根据本发明另一实施例的平板传热装置的结构的剖视图；
图15是表示根据本发明另一实施例的平板传热装置的结构的剖视图；
图16是沿图15的B-B’线截取的剖视图；以及
图17是沿图16的C-C’线截取的剖视图。
具体实施方式
下文中，将参照附图详细地描述本发明的优选实施例。
图2是表示根据本发明优选实施例的平板传热装置的剖视图。参照图2，本发明的平板传热装置包括：平板壳体10，其插入在热源100和诸如散热片的散热单元400之间；网21，容纳在壳体10中；以及用作为介质的工作流体，用于传递壳体10中的热量。
平板壳体10由具有优异导热性的金属、导电聚合物或导热塑料制成，以使其可以容易地从热源100吸收热量，并在散热单元400处散热。
根据本发明，形成有交替编织的多根线的网21设置在平板壳体10的顶板11和底板12之间。在图5和图7中详细地示出了网21的平面图。
参照图5和图7，使用交替编织的水平线22a和22b以及纵向线23a和23b来编织网21。该网21可以由金属、聚合物和塑料中的任何一种制成。优选地，该金属是铜、铝、不锈钢、钼或它们的合金中的一种。此外，根据传热装置的壳体形状，可以将网21制成各种形状，例如直角或正方形，如稍后所述。
参照图7，网21的网孔间距(M)通常表示如下。
方程1
M＝(n-Nd)/N
这里，d是金属线的直径(英寸)，N是网格数(即，一英寸中存在的网格数量)。
在本发明中，网21成为用于提供蒸汽通道的装置，由热源100蒸发的工作流体可以通过该蒸汽通道流动。具体地，参照图8(其部分地示出了一张网的侧视图)，网21被设置为使得水平线22b接触纵向线23a的下表面和另一纵向线23b的上表面。此时，在水平线22b的上表面和下表面附近分别形成多个空间，并且这些空间用作为蒸汽通道(Pv)。从结点(J)沿各条线的表面形成蒸汽通道(Pv)，水平线22b在该结点(J)处与纵向线23a和23b接触。随着该蒸汽通道(Pv)远离结点(J)，其截面逐渐变窄。此外，如图7中所示，从所有的结点(J)开始沿所有方向(即，上/下/右/左)形成蒸汽通道(Pv)，水平线22b在该结点(J)处与纵向线23a和23b接触。因此，工作流体蒸汽可以通过这些通道平稳地扩散到所有方向。使用以下方程来计算该蒸汽通道(Pv)的最大截面(A)。
方程2
A＝(M+d)·d-πd2
如以上方程1和2所示，随着网格数(N)的减少和线直径(d)的增大，最大流动路径截面(A)增大。
另一方面，如图9所示，由于蒸汽通道中的工作流体在水平线22b与纵向线23a和23b的结点(J)处的表面张力而形成了弯液面26。因此，有效蒸汽通道(Pv’)的截面减小，而最大流动路径截面(A)没有减小。这里，随着网格数(N)减小以及线直径(d)增大，弯液面26的面积与最大流动路径截面(A)的比率减小。在密封壳体中安装该网并填充工作流体以实现热管的情况下，如果网格数(N)非常大并且线直径(d)非常小，则最大流动路径截面(A)大大减小，从而增加了流阻。甚至在更严重的情况下，由于表面张力而可能使蒸汽通道阻塞，从而蒸汽可能无法流动。根据发明人的试验，在遵循ASTM标准E-11-95的网的情况下，网格数(N)不大于60，并且可以将其应用于本发明。此时，如果线直径(d)超过0.17mm，则不会阻碍工作流体蒸汽的流动，这是因为最大流动路径截面(A)足够大。
根据发明人的试验，网线的直径(d)优选在0.17mm到0.5mm的范围内，网的网孔间距(M)优选地在0.19mm到2.0mm的范围内，并且网的网孔面积优选地在0.036mm2到4.0mm2的范围内。
此外，如图10所示，由于工作流体的表面张力而使得在结点(J)的平面上也会形成弯液面27，水平线22a和22b在该结点(J)处与纵向线23a和23b交叉。该弯液面27起到冷凝器的作用，在该弯液面27处，工作流体蒸汽将热量传递到外部并且随后冷凝，该弯液面27还起到液体通道的作用，经冷凝的液体可以通过该液体通道流动，如稍后所述。
在图2中所示的作为本发明优选实施例的平板传热装置包括平板壳体10中的单层网21。在这种情况下，为了获得(possession)、冷凝液态的工作流体并使其平稳流动，可以在平板壳体10中设置灯芯结构10a。优选地，该灯芯结构10a由烧结铜、不锈钢、铝或镍粉制成。作为另一示例，还可以通过蚀刻聚合物、硅、二氧化硅(SiO2)、铜板、不锈钢、镍或铝板来制造该灯芯结构10a。
作为另选，在使用电解铜箔形成根据本发明的传热装置的平板壳体的情况下，其外表面光滑而其内表面粗糙，并具有大约10μm的多个小突起，这些小突起可以用作为灯芯结构。
在灯芯结构设置于壳体本身的内表面上的情况下，只需要用于形成蒸汽通道的网层，从而减小了该传热装置的厚度。
此外，本发明的壳体也可以采用由在授予Benson等人的美国专利No.6,056,044中公开的显微机械加工技术制造的具有各种形状的灯芯结构。
根据本发明的优选实施例，使用该密集网可以实现用于确保冷凝液体的流动的液体通道。换言之，如图3所示，可以在用作为蒸汽通道的网21的下部，在热源100附近的位置处设置密集网31(参见图6的平面图)，以使密集网31可以用作为液体通道。
密集网31具有比用作为蒸汽通道的网21相对大的网格数(N)。优选地，对于密集网31，使用具有根据ASTM标准E-11-95的大于80的网格数(N)的网。根据发明人的试验，密集网31的线直径(d)优选地在0.02mm至0.16mm范围内，网孔间距(M)在0.019mm到0.18mm范围内，并且网孔面积在0.00036mm2到0.0324mm2范围内。
下文中，将具有相对小的网格数(N)并用作为蒸汽通道的网称为稀疏网，而将具有相对大的网格数(N)并用作为液体通道的网称为密集网。如上所述，具有相对大的网格数(N)的密集网有利于形成弯液面，以使液体可以容易地流过该网。因此，如果所蒸发的工作流体散热并随后冷凝成液体，则液态工作流体可以流过该密集网。
图4表示平板传送装置的一个示例，其包括稀疏网层20和密集网层30，在稀疏网层20中堆叠有三个稀疏网21，在密集网层30中堆叠有三个密集网31。网的数量并不限于具体示例，还可以根据例如电子装置的冷却能力或者厚度来适当地进行选择。
将上述平板传热装置优选地制成为具有0.5～2.0mm的厚度，但是在需要时该厚度也可以超过2.0mm。此外，通过将顶板11和底板12彼此连接而形成平板壳体10(参见图2)，并且壳体10可以具有直角、正方形或其它各种形状。优选地可以使用厚度小于0.5mm的金属、聚合物或塑料来制造顶板11和底板12。该金属可以包括铜、不锈钢、铝和钼。在聚合物的情况下，可以使用具有导热聚合物的聚合物材料，以使其表现出优异的导热性。在塑料的情况下，可以采用具有优异的导热性的塑料。为了制造该壳体，将上述多种材料中的一种切割成所需形状，以制造顶板11和底板12，并且随后使用多种方法(例如，铜焊、TIG焊、锡焊、激光焊、电子束焊接、摩擦焊、粘结和超声波焊接)来组合顶板11和底板12。将组合壳体内部减压至真空或者低压，并且随后进行密封，同时填充诸如水、乙醇、氨水、甲醇、氮或氟利昂的工作流体。优选地，将填充在壳体中的工作流体的量设定在壳体内部容积的20～80％的范围内。
现参照图3来描述根据优选实施例的平板传热装置的操作。
如图3所示，根据本发明的传热装置的底板12与热源100相邻，并且诸如散热片或者冷却风扇的散热单元设置在顶板11上。在这种情况下，由热源100产生的热量通过壳体10的底板12传递到密集网31。然后，密集网31中具有的工作流体被加热并蒸发，并且所蒸发的工作流体通过稀疏网21的蒸汽通道向传热装置中的各个方向扩散布。
所扩散的蒸汽在稀疏网21的线的结点(J)与壳体10的顶板11之间冷凝。在冷凝过程产生的冷凝热传递给壳体的顶板11，并随后通过导热传导、自然对流或者使用冷却风扇强制对流加热而散发到外部。
液态的冷凝工作流体通过稀疏网21的结点(J)流向密集网31，如图10所示。该液态工作流体通过由在密集网31(位于热源100上方)处的蒸发引起的毛细力而再次返回到蒸发器部分。
在图2所示实施例的情况下，通过形成在平板壳体10内侧面上的灯芯结构来实现密集网的功能。换言之，工作流体在灯芯结构中蒸发、冷凝并流动。
从以上描述可以理解，密集网31或密集网层30用作为液体通道，根据热源100的位置，该液体通道朝向蒸发部分或冷凝部分和蒸发器部分。此外，稀疏网21或者稀疏网层20不但用作蒸汽通道，而且用作为返回通道，工作流体通过该返回通道返回到冷凝器部分，并且在冷凝器部分冷凝的工作流体返回到作为蒸发器部分的密集网层30。根据本发明，由于稀疏网用作为蒸汽通道，所以不需要用于形成蒸汽通道的独立空间。此外，由于该网插入在壳体的顶板和底板之间以对它们进行支撑，所以即使在用于填充工作流体的真空处理过程中该壳体也不会变形。
根据本发明，稀疏网和密集网可以设置成各种形状，如图11至17所示。在这些附图中，相同的组件赋予相同的标号。
图11表示根据本发明另一优选实施例的传热装置。参照图11，在该传热装置中，密集网层30a和30b形成在顶板11和底板12之间，并且用作为蒸汽通道的稀疏网层20插入在密集网层30a和30b之间。在该附图中，密集网层30a和30b分别具有至少一个密集网，由阴影线表示。此外，稀疏网层20具有至少一个稀疏网，由点表示。
例如，在底板12与热源(未示出)接触并且散热单元(未示出)设在顶板11上的情况下，从下密集网层30a蒸发的工作流体通过稀疏网层20的蒸汽通道扩散到所有方向，并且随后优选地在与顶板11接触的上密集网层30b处散热，然后冷凝为液态。由于密集网的网格数(N)比稀疏网的相对大，所以密集网具有更多的冷凝点(蒸汽可以在这些冷凝点处冷凝)，从而提高了散热效率。此外，上密集网层30b提供了返回通道，以使经冷凝的工作流体可以通过稀疏网层20流到下密集网层30a。
图12表示根据本发明另一实施例的传热装置。参照图12，在密集网层30a和30b之间的稀疏网层20的部分区域处另外设置有至少一层密集网30c，以通过将密集网层30a和30b互连来提供液体通道。因此，在散热单元处散热并在上密集网层30b中冷凝的工作流体可以容易地移动到下密集网层30a。
根据本发明，还可以提供多于三种的具有不同网格数的网层，如作为示例的图13所示。在图13的传热装置中，在壳体10的底板12的内表面上与热源(未示出)相邻地设置有由至少一层密集网构成的密集网层30a，以便将热量传递给工作流体，以使其蒸发，并且在该密集网层30a上设置有由至少一层稀疏网构成的稀疏网层20，以便为所蒸发的工作流体提供通道。此外，在壳体的顶板11的内表面上(散热单元(未示出)所在的位置处)设置有由至少一层中间网构成的中间网层40a，该中间网层40a的网格数比稀疏网的相对大而比密集网的相对小。这里，中间网层40a进一步改善了蒸汽的冷凝传热。
另外，如图14所示，还可以在中间网层40a和密集网层30a之间的稀疏网层20的至少部分区域设置至少一层中间网层40b，用于将中间网层40a与密集网层30a相连，以便为中间网层40a中所冷凝的工作流体提供朝向密集网层30a的通道。尽管在图中未示出，但是中间网层40b可以由密集网层替代。
图15至17表示根据本发明另一实施例的平板传热装置的结构。图16是沿图15中所示的传热装置的B-B’线截取的平面剖视图，而图17是沿图16的C-C’线截取的侧剖视图。该实施例尤其适用于热管。
参照附图，密集网层30设置在壳体10中与热源100’相邻的位置处，并且中间网层40设置在散热单元200’附近，在该散热单元200’处，工作流体散热并冷凝。此外，通过稀疏网层20来连接密集网层30和中间网层40。这里，密集网层30用作为工作流体的蒸发器部分，稀疏网层20用作为蒸汽通道，而中间网层40用作工作流体的冷凝器部分。因此，通过从热源100’传递到密集网层30的热量使工作流体蒸发，并且蒸汽工作流体通过稀疏网层20的蒸汽通道流到中间网层40。随后，在中间网层40处，蒸汽向散热单元200’散热并随后冷凝。然后，液态的冷凝工作流体通过毛细力穿过密集网层30返回到蒸发器部分。
根据本实施例，为了促进冷凝热传递并且防止由于形成液体覆盖层(blanket)而阻塞蒸汽通道，优选地在中间网层40中形成蒸汽流动空间50(参见图16和17)，以使从稀疏网层20流至的蒸汽可以通过该蒸汽流动空间50流动。在这种情况下，穿过稀疏网层20的蒸汽可以更容易地扩散到中间网层40的每一个地方，从而提高冷凝效率和散热效率。
作为另选，可以使用密集网层来替代中间网层40。在这种情况下，与上述情况相同，可以在上方的密集网层中形成蒸汽流动空间。另外，该蒸汽流动空间并不限于本实施例，在其它实施例的情况下也可以适当地设计该蒸汽流动空间，以使其与稀疏网连通，以将穿过稀疏网的蒸汽通道的工作流体引导到冷凝器部分或者散热部分。
试验
使用由电解铜箔制成的厚度为70μm的顶板和底板来制造壳体，该壳体具有粗糙表面，该粗糙表面内部具有灯芯结构。该壳体长度为80mm，宽度为60mm，而高度为0.78mm。该壳体包括铜网(包含超过99wt％的铜)。该铜网由一层稀疏网和一层密集网构成。稀疏网的线直径(d)为0.225mm，厚度为0.41mm，网格数(N)为15，而密集网的线直径(d)为0.11mm，厚度为0.22mm，并且网格数(N)为100。使用由日本DENKA制造的变性丙烯酸二元粘结剂(HARDLOC C-323-03A和C-323-03B)来密封该壳体的顶板和底板。在将工作流体充入壳体之前，利用真空泵使壳体内部形成达到1.0×10-7托的真空。此后，在壳体中充入2.3cc的蒸馏水，然后密封该壳体。
作为用于与本发明的试验示例进行比较的比较示例，制备具有与上述壳体相同尺寸的铜试件。
安装壳体和铜试样，以使上表面与翅状散热片的下部接触，在该散热片上安装有冷却风扇。在壳体和铜试件的下表面处，分别安装有长度和宽度分别为20mm的热源。然后，在相同的空气条件和恒定的风扇速度下将热源的发热量增加为30W、40W和50W，测量热源表面的温度和翅状散热片的下表面的温度，并且还获得热源表面和周围环境之间的热阻。此外，在将热源直接安装到翅状散热片的下表面上之后，进行相同的测量，而不安装该平板传热装置或者铜试件。在以下表1中清楚地示出了试验结果。
表1
  发热量[W]   30   40   50
未安装   热源温度[℃]   75.22   85.77   96.52
  热阻[℃/W]   2.42   1.506   1.409
铜(OFHC)   热源温度[℃]   63.43   74.79   86.21
  热阻[℃/W]   1.204   1.181   1.168
本发明   热源温度[℃]   53.73   59.99   65.29
  热阻[℃/W]   0.83   0.77   0.74
从上表可以理解，根据本发明的平板传热装置的热阻是传统装置的1.9倍，并且是铜的1.5倍。具体地，热源的温度比传统装置低20℃以上，并且比铜低10℃以上。如上所述，由于优异的传热能力，所以本发明的平板传热装置可以用于冷却各种电子设备。
工业实用性
可以通过使用提供蒸汽通道的网将根据本发明的传热装置实现为具有较薄厚度的各种形状的平板。具体地，可以通过使用廉价的网和壳体而不使用需要高成本的MEMS工艺或蚀刻工艺，来以非常低的成本制造本发明的平板传热装置。此外，设置在传热装置中的网防止在制造过程中在真空处理期间或之后壳体的变形或者被压坏，因此可以提高产品的可靠性。本发明的这种平板传热装置可以有效地用于冷却包括便携式电子设备在内的各种电子设备。
已经详细地描述了本发明。然而，应该理解，在说明本发明优选实施例的同时，仅以说明的方式提供了详细描述和具体示例，根据该详细描述，对于本领域的技术人员来说，落入本发明的精神和范围内的各种变化和修改是显而易见的。

Claims (31)

1、一种平板传热装置，其包括：
导热平板壳体，其安装在热源和散热单元之间，用于容纳工作流体，该工作流体通过从所述热源吸收热量而蒸发，并通过在所述散热单元处散发热量而冷凝；
由金属材料制成的稀疏网，该稀疏网安装在所述壳体中，并具有交替地上下交叉编织的多根线，该稀疏网为分散的蒸汽工作流体提供沿这些线的蒸汽通道，该稀疏网的编织状态被控制为提供连接在这些线的相邻交叉点之间的弯液面；以及
至少一层密集网，其与所述稀疏网相邻地安装在所述壳体中，并具有交替地上下交叉编织的多根线，并且具有比所述稀疏网相对大的网格数，由此为所述工作流体提供液体通道，
其中，所述稀疏网和所述密集网堆叠的结构的上表面和下表面与所述平板壳体的内侧接触。
2、根据权利要求1所述的平板传热装置，其中所述稀疏网的网孔间距[M＝(1-Nd)/N]的范围在0.19mm到2.0mm之间，其中N是网格数，d是所述线的直径(英寸)。
3、根据权利要求1所述的平板传热装置，其中所述稀疏网的线的直径的范围在0.17mm到0.5mm之间。
4、根据权利要求1所述的平板传热装置，其中所述稀疏网的网孔面积的范围在0.036mm2到4.0mm2之间。
5、根据权利要求1所述的平板传热装置，其中根据ASTM标准E-11-95，所述稀疏网的网格数不大于60。
6、根据权利要求1所述的平板传热装置，其中所述密集网的网孔间距[M＝(1-Nd)/N]的范围在0.019mm到0.18mm之间，其中N是网格数，d是所述线的直径(英寸)。
7、根据权利要求1所述的平板传热装置，其中所述密集网的线的直径的范围在0.02mm到0.16mm之间。
8、根据权利要求1所述的平板传热装置，其中所述密集网的网孔面积的范围在0.00036mm2到0.0324mm2之间。
9、根据权利要求1所述的平板传热装置，其中根据ASTM标准E-11-95，所述稀疏网的网格数不大于60，而根据ASTM标准E-11-95，所述密集网的网格数不大于80。
10、根据权利要求1所述的平板传热装置，其中所述密集网设置在所述热源附近，而位于所述密集网上的所述稀疏网设置在所述散热单元附近。
11、根据权利要求1所述的平板传热装置，其中所述稀疏网插入在所述多个密集网层之间。
12、根据权利要求11所述的平板传热装置，还包括附加密集网，用于将所述多个密集网与所述多个密集网之间的稀疏网的一部分相连，以便为工作流体提供液体通道。
13、根据权利要求1所述的平板传热装置，还包括至少一层中间网，其具有比所述稀疏网相对大而比所述密集网相对小的网格数。
14、根据权利要求14所述的平板传热装置，其中所述稀疏网插入在所述密集网和所述中间网之间。
15、根据权利要求14所述的平板传热装置，还包括附加密集网，用于将所述密集网层和所述中间网层与所述密集网和所述中间网之间的稀疏网的一部分相连，以提供通道。
16、根据权利要求14所述的平板传热装置，还包括至少一层附加中间网，用于将所述密集网层和所述中间网层与所述密集网和所述中间网之间的稀疏网的一部分相连，以提供通道。
17、根据权利要求14所述的平板传热装置，其中所述密集网设置在所述热源附近，而所述中间网设置在所述散热单元附近。
18、根据权利要求13所述的平板传热装置，其中
所述密集网设置在所述热源附近，以使所述工作流体通过从所述热源吸收的热量而蒸发为蒸汽，
所述稀疏网被设置为与所述密集网接触，以提供蒸汽通道，所蒸发的工作流体通过该蒸汽通道流动，并且
所述中间网设置在所述散热单元附近并与所述稀疏网接触，以将热量散发给所述散热单元，以使所述蒸汽冷凝。
19、根据权利要求18所述的平板传热装置，其中所述中间网具有蒸汽流动空间，以使来自所述稀疏网的蒸汽在该蒸汽流动空间中流动。
20、根据权利要求1所述的平板传热装置，还包括安装在所述平板壳体中并与所述网接触的灯芯结构，
其中所述灯芯结构在其表面上具有多个突起，以使所述工作流体在所述灯芯结构中流动，并且利用从所述热源吸收的热量使所述工作流体蒸发，并且随后将其传送到所述网。
21、根据权利要求20所述的平板传热装置，其中由烧结铜、不锈钢、铝或镍粉形成所述灯芯结构。
22、根据权利要求20所述的平板传热装置，其中通过蚀刻聚合物、硅、二氧化硅、铜板、不锈钢、镍或铝板来形成所述灯芯结构。
23、根据权利要求1所述的平板传热装置，其中使用电解铜薄膜来制造所述平板壳体，以使粗糙表面成为所述壳体的内侧面。
24、根据权利要求1至23中的任何一项所述的平板传热装置，其中所述网由选自包括金属、聚合物和塑料在内的组中的一种材料制成。
25、根据权利要求24所述的平板传热装置，其中所述金属选自包括铜、铝、不锈钢、钼及它们的合金在内的组。
26、根据权利要求1至23中的任何一项所述的平板传热装置，其中所述平板壳体由选自包括金属、聚合物和塑料在内的组中的一种材料制成。
27、根据权利要求26所述的平板传热装置，其中所述金属选自包括铜、铝、不锈钢、钼及它们的合金在内的组。
28、根据权利要求1至23中的任何一项所述的平板传热装置，其中所述工作流体选自包括水、乙醇、氨水、甲醇、氮和氟利昂在内的组。
29、根据权利要求28所述的平板传热装置，其中填充在所述壳体中的工作流体的量为所述壳体的内部容积的20～80％。
30、一种用于制造平板传热装置的方法，包括以下步骤：
分别形成导热平板壳体的顶板和底板；
将至少一层稀疏网和至少一层密集网插入所述壳体，该稀疏网具有交替编织的多根线并形成蒸汽通道，所蒸发的工作流体能够通过该蒸汽通道沿这些线的表面流到该稀疏网的结点，该密集网具有比该稀疏网相对大的网格数，并为所述工作流体提供液体通道；
通过组合所述顶板和所述底板来形成壳体；
在真空状态下将所述工作流体充入所述组合壳体；以及
密封充有所述工作流体的所述壳体。
31、根据权利要求30所述的方法，其中使用选自包括铜焊、TIG焊、锡焊、激光焊、电子束焊接、摩擦焊、粘结和超声波焊接在内的组中的一种来组合所述顶板和所述底板。
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