CN101203116B - 气密性腔体及其成型方法、使用该气密性腔体的散热装置 - Google Patents

Abstract

一种气密性腔体及其成型方法和一种使用该气密性腔体的散热装置，该气密性腔体内设有毛细结构及工作液体，该气密性腔体上一体成型若干散热鳍片，每一散热鳍片的其中一部份位于该气密性腔体内，每一散热鳍片的另一部份位于该气密性腔体外。该气密性腔体具有散热效率较高的优点。

Description

气密性腔体及其成型方法、使用该气密性腔体的散热装置

技术领域

本发明涉及一种气密性腔体及其成型方法以及使用该气密性腔体的散热装置，特别是关于一种适用于电子元件散热的气密性腔体及其成型方法和使用该气密性腔体的散热装置。

背景技术

随着计算机产业的飞速发展，笔记型电脑中的发热电子元件如CPU、VGA等产生的热量越来越多，然而，笔记型电脑的外形设计向着轻、薄、短、小的方向发展，其内部的空间不断减少，这就对笔记型电脑中散热模组的设计提出了更高的要求。为了提高该散热模组的换热效率，现有的方法是在散热模组中使用气密性腔体(Vapor Chamber)。

气密性腔体最主要的优点不仅在于其换热表面远大于普通热管(Heatpipe)，且由于气密性腔体相对热管有很大的蒸发汽体流动面积，在回流毛细力能够满足冷凝液回流要求的前提下可以有效提高气密性腔体的最大输热量。另外，气密性腔体还可以解决多个热源同时散热的问题，尤其在笔记型电脑中，当发热电子元件如CPU、VGA同时需要散热时，利用气密性腔体可以根据需要设计多个热交换区，位置可以灵活掌控，以满足多个发热电子元件的散热要求。

现有的气密性腔体的表面一般会附设若干散热鳍片，以增大气密性腔体的散热面积。这些散热鳍片可以通过焊接或导热膏贴设等方式与气密性腔体的表面结合。然而，在该气密性腔体工作时，热量要经过气密性腔体的导热层以及锡焊层或导热膏层才能传递至散热鳍片上，存在较大的结合热阻，使气密性腔体的散热效率受到较大影响。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种可以有效提高散热效率的气密性腔体及其成型方法，以及使用该气密性腔体的散热装置。

一种气密性腔体，该气密性腔体内设有毛细结构及工作液体，该气密性腔体上一体成型若干散热鳍片，每一散热鳍片的其中一部份位于该气密性腔体内，每一散热鳍片的另一部份位于该气密性腔体外。

一种散热装置，包括散热风扇及导风罩，该散热装置还包括气密性腔体，该气密性腔体内设有毛细结构，该气密性腔体上一体成型有散热鳍片，这些散热鳍片其中一部份位于该气密性腔体内，另一部份位于该气密性腔体外，该散热风扇及导风罩用于对该气密性腔体中的散热鳍片进行强制散热。

一种气密性腔体成型方法，包括如下步骤：(1)芯模制作步骤，即制作嵌接有若干散热鳍片、表面覆有编织网而内部填充有芯模材料的芯模；(2)金属沉积步骤，即在该芯模的表面进行金属沉积直至形成一层金属层，而得到金属层与芯模的复合结构，其中，该金属层与该散热鳍片一体成型；(3)脱模步骤，即将该芯模材料从该金属层分离出去而得到由该金属层、编织网及散热鳍片构成的中空铸件；以及(4)后续处理步骤，即在该中空铸件内注入一定量的工作液体并进行密闭以得到气密性腔体。

与现有技术相比，由于这些散热鳍片与该具有毛细结构的气密性腔体一体成型，且这些散热鳍片一部份位于该气密性腔体以内，另一部份位于该气密性腔体外，使得该气密性腔体中的蒸汽直接与这些散热鳍片接触，将热量直接传递给散热鳍片，从而有效地提高该气密性腔体的散热效率。

附图说明

下面参照附图结合实施例作进一步的描述：

图1为本发明气密性腔体成型方法的流程示意图。

图2为本发明其中一实施例的母模铺设编织网后的示意图。

图3为对应图2所示母模的母模附件与散热鳍片的立体分解图。

图4为图3所示母模附件与散热鳍片的立体组装图。

图5为图4所示母模附件及散热鳍片装入图2所示母模后的示意图。

图6为本发明其中一实施例的芯模制作示意图。

图7为本发明其中一实施例的芯模示意图。

图8为图7所示芯模组装电铸附件后的侧视图。

图9为图8所示芯模的金属沉积示意图。

图10为图9所示芯模金属沉积并脱去附件后的侧视图。

图11为图10所示产品沿A-A线的剖视图。

图12为图10所示产品的脱模示意图。

图13为图12所示脱模后得到的产品的立体示意图。

图14为图13所示产品沿B-B线的剖视图。

图15为本发明散热装置的立体组装图。

具体实施方式

图1为本发明气密性腔体成型方法的流程示意图，其包括如下四个主要步骤：芯模制作→金属沉积→脱模→后续处理得到成品。

为简洁及叙述方便，以下介绍中以图13所示之气密性腔体100为代表进行成型方法介绍。在芯模制作步骤中，需要成型得到如图7所示的芯模10，该芯模10的相对两侧分别向外凸伸形成一凸台12，该芯模10的大致中央位置形成一穿孔14，该芯模10于该穿孔14与一设有凸台12的侧边之间嵌设若干散热鳍片11，这些散热鳍片11的底部平行埋入该芯模10内。该芯模10表面包覆有若干层编织网16。

请参照图2，为制作该芯模10，首先提供一母模20，该母模20包括一上模22及一下模24，该上模22与下模24相配合形成一腔体26，同时亦在左右两侧形成两个供成型这些凸台12的模穴261，该腔体26与该芯模10的外形结构相一致。该上模22内形成一槽体224，该上模22上设有注料口222。

接着，将多层编织网16层叠贴设于母模20的腔体26的内表面，这些编织网16由易于弯折的金属铜丝、不锈钢丝或纤维编织形成，以便预先弯折成与该腔体26的内壁相配合的形状。其中，这些编织网16上形成与该上模22的槽体224相匹配的一穿孔161。

请参照图3及图4，每一散热鳍片11呈U型结构，且这些散热鳍片11前后抵接形成一上接触面112及一下接触面114。接着，提供一母模附件17，该母模附件17由左半部分171及右半部分172组成，该左半部分171及右半部分172上对应这些散热鳍片11设有若干收容槽173，当该左半部分171及右半部分172合并时，这些收容槽173恰好可将这些散热鳍片11中的上部，即未埋入该芯模10的部分，收容在内(如图4所示)。

请参照图5及图6，在该母模附件17的表面涂敷一层脱模剂，将这些散热鳍片11与该母模附件17的组合安装至该上模22的槽体224内，使该母模附件17的下表面174与该上模22的内表面平齐，并且这些散热鳍片11未收容在母模附件17内的部份伸入该腔体26内。之后，沿注料口222注入熔融的或液态的芯模材料13，直至该芯模材料13充满该腔体26以及该编织网16内的孔隙并完全包裹这些散热鳍片11的下部(如图6所示)。该芯模材料13可为石蜡、石膏以及聚合物等材料。

待该芯模材料13凝固后，分开该上模22及下模24，将该芯模10从该母模20中取出，由于该母模附件17上涂敷有脱模剂，故可以轻易将该母模附件17脱出。将该母模附件17从这些散热鳍片11上脱去后，即得到嵌接有若干散热鳍片11，并且表面包覆有编织网16而内部填充该芯模材料13的芯模10(如图7所示)。

请参照图8，在金属沉积过程中，提供一与该母模附件17结构相同但高度较小的电铸附件19，该电铸附件19为电绝缘体，且同样为两半部分组成。将该电铸附件19套设在这些散热鳍片11的上部，该电铸附件19与该母模附件17的高度差为将要成型的气密性腔体100的电铸层厚度。在电铸开始前，对该芯模10的表面进行导电化处理，即在该芯模10的外表面喷涂一层导电层18作为电铸起始层，但该芯模10的两凸台12的最外侧端面120及该电铸附件19上未喷涂该导电层18。

请参照图9，将该电铸附件19与该芯模10的组合置于一电铸槽50中，该芯模10的导电层18与电铸槽50的阴极52连接，对该芯模10进行电铸。通过电铸在该芯模10的外表面上沉积一定厚度的金属层60。这些散热鳍片11被该电铸附件19包裹的部分未被电铸，同时。由于该凸台12的最外侧端面120未喷涂导电层18，该金属层60上相应形成若干排污口62(如图10及图11所示)。

请参照图10至图12，在脱模过程中，将该芯模10与金属层60的复合结构从电铸槽50中取出，去掉这些散热鳍片11上的电铸附件19，并将该金属层60放入烘箱(图未示)内进行烘烤，使得该金属层60内的芯模材料13熔化并从该金属层60的排污口62流出(如图12所示)。可以理解地，如果采用的芯模材料13为石膏等易粉碎的材料，该脱模过程也可以通过粉碎振动的方式将该芯模材料13从该金属层60内脱出。由于该两排污口62分别形成在该中空铸件的两相对侧，且该两排污口62的面积较大，故该芯模材料13较容易脱出。为保持该中空铸件的清洁，还可对该中空铸件的空腔进行适当的清洗。

在后续处理过程中，利用这些排污口62对该中空铸件进行抽真空之后充入适量的工作液体(图未示)，接着封闭这些排污口62。从而最终得到由这些散热鳍片11、金属层60及编织网16构成的气密性腔体结构100(如图13及图14所示)。由于这些排污口62形成在该气密性腔体结构100的两侧，从而有效地确保该气密性腔体结构100上下表面的平整。

在使用时，该气密性腔体100的上、下表面可与多个热源接触，而该气密性腔体100内的蒸汽可直接与这些散热鳍片11接触，将热量直接传递给这些散热鳍片11。这些散热鳍片11的下部形成的接触面114可有效增大这些散热鳍片11与蒸汽的接触面积。

请参照图15，其所示为本发明散热装置的立体组装图。该散热装置200包括该气密型腔体100、一离心风扇70及一风罩80。该风罩80上具有一上进风口82，该气密性腔体100上形成的穿孔14(如图13所示)可作为该离心风扇70的下进风口，该风罩80罩设在该离心风扇70及这些散热鳍片11上，形成冷却气流通道以对这些散热鳍片11进行强制散热。

综上所述，该气密性腔体100的成型方法可将这些散热鳍片11与该气密性腔体100一体成型，且这些散热鳍片11部分伸入该气密性腔体100的腔体内，使得该气密性腔体100内的蒸汽可与这些散热鳍片11直接接触，将热量直接传递给这些散热鳍片11，降低结合热阻，从而有效提高该气密性腔体100的散热效率。同时，由于该气密性腔体成型方法可成型复杂的腔体结构，比如可在该气密性腔体100上成型穿孔14，使得该气密性腔体100上可以直接安装离心风扇70，对这些散热鳍片11进行强制散热，从而使该散热装置200适用于笔记型电脑散热。另外，该金属沉积步骤使得该气密性腔体100的成型方法在操作上简单可行，并使最终得到的腔体具有多层编织网16组成的毛细结构，该毛细结构的孔隙较小，有效地提高了该气密性腔体100的回流毛细力，从而有效提高该气密性腔体100的最大输热量。

Claims (15)

1.一种气密性腔体，该气密性腔体内设有毛细结构及工作液体，其特征在于，该气密性腔体上一体成型若干散热鳍片，每一散热鳍片的其中一部份位于该气密性腔体内，每一散热鳍片的另一部份位于该气密性腔体外。

2.根据权利要求1所述的气密性腔体，其特征在于，该散热鳍片通过电铸与该气密性腔体一体成型。

3.根据权利要求2所述的气密性腔体，其特征在于，该若干散热鳍片由若干U型鳍片前后抵接而成。

4.根据权利要求1所述的气密性腔体，其特征在于，该毛细结构由若干层编织网叠加而成，该编织网由铜丝、不锈钢丝或纤维编织制成。

5.根据权利要求1所述的气密性腔体，其特征在于，该气密性腔体上形成贯穿腔体的一穿孔。

6.一种散热装置，包括散热风扇及导风罩，其特征在于，该散热装置还包括如权利要求1至5中任一项所述的气密性腔体，该散热风扇及导风罩用于对所述若干散热鳍片进行强制散热。

7.一种气密性腔体成型方法，包括如下步骤：

(1)芯模制作步骤，即制作嵌接有若干散热鳍片、表面覆有编织网而内部填充有芯模材料的芯模；

(2)金属沉积步骤，即在该芯模的表面进行金属沉积直至形成一层金属层，而得到金属层与芯模的复合结构，其中，该金属层与该散热鳍片一体成型；

(3)脱模步骤，即将该芯模材料从该金属层分离出去而得到由该金属层、编织网及散热鳍片构成的中空铸件；以及

(4)后续处理步骤，即在该中空铸件内注入一定量的工作液体并进行密闭以得到气密性腔体。

8.根据权利要求7所述的气密性腔体成型方法，其特征在于，所述芯模制作步骤为提供预制的母模，该母模上设有容置槽，该母模中贴设若干层编织网，该散热鳍片置于该容置槽内，再填入芯模材料成型制成芯模。

9.根据权利要求8所述的气密性腔体成型方法，其特征在于，该母模包括上模及下模，该上模及下模相配合形成一个用于容纳所述芯模的腔体，该上模设有至少一个注料口。

10.根据权利要求8所述的气密性腔体成型方法，其特征在于，所述芯模制作步骤还包括提供母模附件，该母模附件套设于该散热鳍片的上部，将该母模附件及该散热鳍片组合置于该母模的容置槽内。

11.根据权利要求7所述的气密性腔体成型方法，其特征在于，还包括在进行金属沉积步骤之前，对该芯模进行导电化处理。

12.根据权利要求11所述的气密性腔体成型方法，其特征在于，所述芯模制作步骤还包括在该芯模两侧形成凸台，且对该芯模进行导电化处理时，所述凸台的最外侧端面未进行导电化处理。

13.根据权利要求7所述的气密性腔体成型方法，其特征在于，该芯模材料选自石蜡、石膏中的一种。

14.根据权利要求7所述的气密性腔体成型方法，其特征在于，所述金属沉积步骤以电铸方式沉积金属层在该芯模的外表面上。

15.根据权利要求7所述的气密性腔体成型方法，其特征在于，所述脱模步骤是通过对该金属层与芯模的复合结构进行加热或者粉碎振动的方式而将该芯模材料脱出。

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