CN101230472A - 气密性腔体结构的制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种气密性腔体结构的制造方法，包括如下步骤：制作具有多孔结构的芯模，即制作一开孔泡沫塑料骨架；对该芯模的表面及表面下预定深度内泡孔的孔壁进行导电处理；对该芯模进行首次电铸，于该芯模的表面及所述预定深度的泡孔内电铸形成第一金属铸层；对首次电铸后的芯模进行表面光亮处理以使其表面平整光滑；对芯模进行二次电铸，于芯模的外表面上电铸形成第二金属铸层；除去芯模，得到以第一金属铸层为毛细结构、以第二金属铸层为壳体的腔体；及向腔体内注入工作液体并将腔体密封，得到所述气密性腔体结构。本制造方法制程简单，可方便地成型具较好毛细效果的气密性腔体结构。

Description

气密性腔体结构的制造方法
技术领域
本发明涉及一种气密性腔体结构的制造方法，特别是关于一种利用相变化原理进行散热的气密性腔体结构的制造方法。
背景技术
随着计算机产业的飞速发展，笔记本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，笔记本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，这就对笔记本电脑中散热模组的设计提出了更高的要求。为了在较小的空间内提高散热模组的换热效率，现采用的方法之一是在散热模组中使用气密性腔体结构(Vapor Chamber)。
气密性腔体结构最主要的优点不仅在于其换热表面远大于普通热管(Heat pipe)，且由于气密性腔体结构相对热管有较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结构的最大输热量。另外，气密性腔体结构还可以解决多个热源同时散热的问题，尤其在笔记本电脑中，当发热电子元件如CPU、VGA同时需要散热时，利用气密性腔体结构可以根据需要设计多个热交换区，并能灵活掌控其位置，以满足多个发热电子元件的散热要求。
现有的气密性腔体结构多采用机械加工的方式形成壳体，再于壳体内利用数控技术(CNC)加工形成沟槽(Groove)或烧结金属颗粒做为其毛细结构。沟槽式毛细结构受限于制做工艺，无法形成足够小的毛细尺寸，难以达到令人满意的毛细效果。而采用机械加工壳体外加烧结金属颗粒毛细结构的工艺方法，使制作过程较繁杂且使气密性腔体结构的外形结构难以保证。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种可方便成型的气密性腔体结构的制造方法，且使用本方法制造出的气密性腔体结构具较好的毛细效果。
一种气密性腔体结构的制造方法，包括如下步骤：制作具有多孔结构的芯模，即制作一开孔泡沫塑料骨架；对该芯模的表面及表面下预定深度内泡孔的孔壁进行导电处理；对该芯模进行首次电铸，于该芯模的表面及所述预定深度的泡孔内电铸形成第一金属铸层；对首次电铸后的芯模进行表面光亮处理以使其表面平整光滑；对芯模进行二次电铸，于芯模的外表面上电铸形成第二金属铸层；除去芯模，得到以第一金属铸层为毛细结构、以第二金属铸层为壳体的腔体；及向腔体内注入工作液体并将腔体密封，得到所述气密性腔体结构。
与现有技术相比，本发明气密性腔体结构的制造方法中，采用开孔泡沫塑料骨架作为芯模，通过首次电铸在芯模的表面及一定深度的泡孔内电铸形成气密性腔体结构的毛细结构，再经过二次电铸在毛细结构的外围包覆一层金属铸层以形成气密性腔体结构的壳体，本制造方法制程简单，可方便地成型具较好毛细效果的气密性腔体结构。
附图说明
下面参照附图，结合实施例对本发明作进一步描述。
图1是本发明气密性腔体结构的制造方法的流程示意图。
图2是依图1所示步骤提供的芯模的立体示意图。
图3是图2所示芯模经电铸前处理后置入电铸槽内的剖面示意图。
图4是经过二次电铸并除去芯模后所得气密性腔体结构的立体示意图。
图5是图4所示气密性腔体结构沿V-V方向的剖面示意图。
具体实施方式
图1所示为本发明气密性腔体结构的制造方法的流程示意图，其包括如下主要步骤：制作具有多孔结构的芯模→首次电铸前处理→首次电铸形成毛细结构→二次电铸前处理→二次电铸形成外层壳体→电铸后处理→成品。
为简洁及叙述方便，下面以图4与图5中所示的气密性腔体结构30为代表对上述制造方法进行实例说明。图4与图5为气密性腔体结构30未填充工作液体且未进行密封处理前的示意图。该气密性腔体结构30包括一壳体31，该壳体31内形成空腔32，该壳体31整个内壁上设置有多孔性毛细结构33，该壳体31相对的两端分别设有一长开口34，以供在制做气密性腔体结构30的过程中排污之用。另外，在壳体31的一侧还设有一细长的中空管体35，该中空管体35设有充灌口36，以便于在抽完真空后往壳体31内充入工作液体，其中该充灌口36的截面积比长开口34的截面积要小很多。
在制做该气密性腔体结构30的过程中，首先制作一具有多孔结构的芯模10，该芯模10一般采用一具高开孔率的开孔泡沫塑料骨架，该开孔泡沫塑料骨架内形成有相互连通的众多泡孔11，如图2所示。该芯模10的两端分别向外延伸设有一个凸出部12，该凸出部12用于成型气密性腔体结构30的长开口34。该芯模10的其中一端还凸设有一细长的圆柱体13，以用于成型气密性腔体结构30的中空管体35。该开孔泡沫塑料骨架由开孔硬质聚氨酯泡沫塑料经切割加工所形成。对于开孔硬质聚氨酯泡沫塑料的各种制做方法，已见于国内外的各种出版物及专利文献，如由国家环保总局对外经济合作领导小组办公室、联合国工业发展组织及北京华塑贸易公司联合编写的《聚氨酯硬泡CFC-11替代技术手册》、中国专利第93116879.1号、第93105707.8号及第98120638.7号等，因此对于制做开孔硬质聚氨酯泡沫塑料的方法在此不再赘叙。在制做开孔硬质聚氨酯泡沫塑料时，可根据气密性腔体结构30中毛细结构33所需毛细力要求对硬质聚氨酯泡沫塑料中泡孔的孔径大小进行控制以得到适合的泡孔结构。为便于后续步骤的进行，在将开孔硬质聚氨酯泡沫塑料切割加工为所需形状的开孔泡沫塑料骨架之前，还可以对开孔硬质聚氨酯泡沫塑料的泡孔结构进行适当的硬化和粗化处理，经硬化处理后可以使对开孔硬质聚氨酯泡沫塑料切割加工及后续对开孔泡沫塑料骨架中的泡孔11进行处理更容易，经粗化处理后则在电铸时利于在芯模10的泡孔11内形成金属铸层。
接着对芯模10进行首次电铸以形成毛细结构33。在对芯模10进行首次电铸前，需对芯模10进行首次电铸前的导电处理。导电处理的方法为对芯模10的表面喷涂导电漆。在喷涂导电漆的过程中，通过调整喷涂的压力，使导电漆喷到芯模10预定深度内的泡孔11的孔壁上，深度的控制以所需形成的毛细结构33的厚度为标准，以在该预定深度的泡孔11的孔壁表面及芯模10的外表面上形成一导电层(图未示)以做为电铸的起始层。另外，对于芯模10的凸出部12及圆柱体13的端部121、131则采取遮盖手段而未喷上导电漆，以使后续对芯模10电铸时在凸出部12及圆柱体13的端部121、131形成开口。
接着，将导电处理后的芯模10置于如图3所示的电铸槽20中进行电铸。该电铸槽20中盛有电解液21，并插入有阴极22与阳极23。将该电铸槽20的阴极22与芯模10的导电层连接，通电后对芯模10进行电铸。控制电铸的时间，在芯模10的表面及所述预定深度内的泡孔11的孔壁上电铸出所需厚度的铸层后将芯模10从电铸槽20内取出，从而在芯模10的表面及该预定深度的泡孔11内电铸得到连在一起的交连、立体网状的第一金属铸层，即图5中所示的毛细结构33。在对泡孔11进行电铸时，可控制电铸的时间，将该预定深度内的泡孔11完全充满或者仅为部分充满。
然后，对取出的电铸有第一金属铸层的芯模10进行二次电铸的前处理。由于芯模10的表面布满泡孔11，经首次电铸后的芯模10的表面并不平整。为使二次电铸后所得到的铸层的表面平整光滑，在对芯模10进行再次电铸前需对芯模10进行表面光亮处理。如在芯模10的表面不平整处填充微细金属颗粒、熔融的石蜡或聚合物以使固化后芯模的表面达到平整光滑。采用金属颗粒进行填充时，二次电铸前无需对芯模10的表面再进行导电处理。而采用石蜡或聚合物进行填充时，二次电铸前还需对芯模10的表面进行导电处理，如喷涂导电漆。
在对芯模10完成二次电铸的前处理后，将芯模10置于电铸槽20中进行二次电铸。电铸一段时间后，在芯模10的外表面经电铸得到一层厚度均匀的第二金属铸层，即图5中所示的气密性腔体结构30的壳体31。由于芯模10的凸出部12及圆柱体13的端部121、131未喷涂导电漆，因此电铸时在芯模10的凸出部12及圆柱体13的端部121、131未形成金属铸层，这样在去除芯模10后可在相对应位置形成长开口34及充灌口36。之后将电铸后的产品取出并进行必要的电铸后清洗和处理。再将电铸后的产品放入烤箱(图未示)中进行烘烤，然后经过高温焙烧该模芯10，以使该芯模10熔化并从壳体31两端未封闭的长开口34排出，从而得到以第一金属铸层为毛细结构33、以第二金属铸层为壳体3 1的腔体。再对该腔体进行必要的清洗以保证所得产品的清洁及干净，密封两端的长开口34，由充灌口36对腔体内抽真空并充填工作液体，再密封充灌口36即得到所需的气密性腔体结构30的成品。
该气密性腔体结构30可用于笔记本电脑等电子装置中对电子元件进行散热。在使用时，该气密性腔体结构30的上、下表面可与多个热源接触，从而实现同时对多个电子元件散热。
该气密性腔体结构30在制作过程中，由于采用具高开孔率的开孔泡沫塑料骨架作为成型毛细结构33的芯模10，根据毛细结构33所需毛细力的要求，在制做泡沫塑料时通过对泡孔11的孔径大小进行控制，同时根据毛细结构33所需厚度的要求，在对芯模10喷涂导电漆时通过调整喷涂压力以对预定深度内的泡孔11进行导电处理，从而在电铸时能够有效控制电铸后所成毛细结构33的毛细力半径。使用本方法制得的气密性腔体结构30可形成多层孔隙、立体网状的毛细结构33，从而提供很好的毛细效果。此外，芯模10的开孔泡沫塑料骨架通过切割成型，可以很方便将芯模10做成复杂的形状，从而能方便地加工出与芯模10的外形相对应的具复杂形状的毛细结构及具复杂外形的壳体，以应对笔记本电脑等电子装置内复杂的空间布局并满足对多个发热电子元件进行散热的需求。

Claims (9)

1.一种气密性腔体结构的制造方法，包括如下步骤：
制作具有多孔结构的芯模，即制作一开孔泡沫塑料骨架；
对该芯模的表面及表面下预定深度内泡孔的孔壁进行导电处理；
对该芯模进行首次电铸，于该芯模的表面及所述预定深度的泡孔内电铸形成第一金属铸层；
对首次电铸后的芯模进行表面光亮处理以使其表面平整光滑；
对芯模进行二次电铸，于芯模的外表面上电铸形成第二金属铸层；
除去芯模，得到以第一金属铸层为毛细结构、以第二金属铸层为壳体的腔体；及
向腔体内注入工作液体并将腔体密封，得到所述气密性腔体结构。
2.如权利要求1所述的气密性腔体结构的制造方法，其特征在于：其中该开孔泡沫塑料骨架由开孔硬质聚氨酯泡沫塑料经切割加工形成。
3.如权利要求1所述的气密性腔体结构的制造方法，其特征在于：该导电处理的方法为在该芯模的表面及泡孔的孔壁上喷涂一层导电漆。
4.如权利要求1所述的气密性腔体结构的制造方法，其特征在于：还包括在对该芯模进行导电处理前对芯模进行粗化和硬化处理。
5.如权利要求1所述的气密性腔体结构的制造方法，其特征在于：所述对首次电铸后的芯模进行表面光亮处理的步骤包括对芯模表面不平整处填充金属颗粒。
6.如权利要求1所述的气密性腔体结构的制造方法，其特征在于：所述对首次电铸后的芯模进行表面光亮处理的步骤包括对芯模表面不平整处填充石蜡或聚合物。
7.如权利要求6所述的气密性腔体结构的制造方法，其特征在于：还包括对填充石蜡或聚合物后的芯模的表面进行导电处理。
8.如权利要求1所述的气密性腔体结构的制造方法，其特征在于：该芯模的至少一侧向外延伸形成一凸出部，使经电铸形成的腔体对应凸出部形成有一用于排污的开口。
9.如权利要求8所述的气密性腔体结构的制造方法，其特征在于：该芯模于一侧向外凸设有一圆柱体，使经电铸形成的腔体对应该圆柱体形成有一充灌口，所述充灌口的截面积比所述开口的截面积要小。
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