CN103344142B - 一种具有分形槽-孔结构的均热板蒸发吸液芯及制造方法 - Google Patents

一种具有分形槽-孔结构的均热板蒸发吸液芯及制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种具有分形槽-孔结构的均热板蒸发吸液芯及制造方法；蒸发吸液芯包括蒸发板，沿蒸发板的蒸发面的纵向和横向阵列分布有分形槽，分形槽的槽顶有翅片形成的半封闭矩形开口的狭缝结构；制造过程：筛选基板，毛刺处理后将其固定在刨床的虎钳上，进行校平；在基板的表面用二阶复合分形犁切刀，加工出纵向分布的分形槽阵列后，将基板顺时针旋转90°，再用二阶复合分形刨削刀加工出横向分布的分形槽阵列，每个分形槽的槽顶便形成两个翅片，之后将基板逆时针旋转90°，用球头成形刀将该翅片朝各分形槽的槽口方向挤压；该结构增大了蒸发面的比表面积，有利于成核和提高毛细吸力及均热板蒸发面的孔隙率，进一步起到强化池沸腾的作用。

Description

一种具有分形槽-孔结构的均热板蒸发吸液芯及制造方法
技术领域
本发明涉及传热领域，尤其涉及一种具有分形槽-孔结构的均热板蒸发吸液芯及制造方法。
背景技术
光电领域是21世纪科技发展和人们生活水平提高的重点领域。例如，发光二极管（Light Emitting Diode，简称LED）技术具有节能、环保和寿命长等优势，被公认为第四代照明光源。但热问题随着光电领域的发展而日益严重。目前，LED阵列光源的功耗超过了100W，大功率LED芯片热流密度已达2×106W/M2。如此高的热流如果不能进行有效的引导，将会产生致命的热问题。
均热板是相变传热材料，其传热性能高，能满足光电领域发展的需求。它可以迅速将一个或多个集中点热源的高热流密度近乎等温的均布到一个大的平面，迅速降低其热流密度；平面的结构可以直接与目前绝大多数的光电领域热源直接接触，降低了系统的整体热阻；工作时不需额外动力驱动，且性能可靠。均热板由蒸发面，绝热面，冷凝面，蒸发吸液芯，冷凝吸液芯及工质组成。其中，在保证液体充分回流的同时，为提高传热能力，蒸发吸液芯结构应具有强化沸腾作用。
Nakayama于1980年首次提出具有强化沸腾性能的“槽-孔”蒸发吸液芯结构。现有技术中可利用粉末烧结和丝网烧结等方式加工出毛细吸力大，强化沸腾性能高的槽-孔吸液芯结构。但这些结构毛细孔半径小，流动阻力大，易堵塞且渗透率低。同时以上加方式存在着所需器材昂贵，执行步骤繁复，制作耗钱耗时耗力，槽-孔结构形状不可控等缺点。虽然，利用机械加工的方式可以克服以上加工方式的缺点，且目前机加工出的槽-孔结构渗透率大，流动阻力小，但其也存在着毛细吸力小，强化沸腾性能低，同时需要采用不同种类的加工工艺等缺陷。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种毛细吸力大、传热性能高的具有分形槽-孔结构的均热板蒸发吸液芯及制造方法。
本发明通过下述技术方案实现：
一种具有分形槽-孔结构的均热板蒸发吸液芯，包括蒸发板，沿蒸发板的蒸发面的纵向和横向阵列分布有分形槽，分形槽的槽顶设有翅片，各翅片之间形成半封闭矩形开口的矩形狭缝，分形槽内由多个V字形沟槽组成。
各分形槽之间的间距为2.96mm～4mm；分形槽内的两侧壁的V字形沟槽深为0.26mm～0.49mm，在分形槽内的槽底的V字形沟槽深为0.5mm～1.3mm。
上述具有分形槽-孔结构的均热板蒸发吸液芯的制造方法，如下步骤：
一种具有分形槽-孔结构的均热板蒸发吸液芯制造方法，如下步骤：
步骤一：筛选一块基板，对其表面进行毛刺处理，然后用夹具将其固定在刨床的虎钳上，利用杠杆百分表对基板待加工的表面进行校平；
步骤二：在基板的表面用二阶复合分形犁切刀，加工出纵向分布的分形槽阵列；
步骤三：完成纵向分布的分形槽阵列后，将基板顺时针旋转90°，用二阶复合分形刨削刀加工出横向分布的分形槽阵列；
步骤四：加工完横向分布的分形槽阵列后，每个分形槽的槽顶便形成两个翅片，此时将基板逆时针旋转90°，用球头成形刀将该翅片朝各分形槽的槽口方向挤压，形成矩形狭缝；
步骤五：最后去毛刺、清理，得到具有分形槽结构的均热板蒸发吸液芯。
本发明与现有技术相比之下，至少具有如下优点及效果：
(1)蒸发板的蒸发面的纵向和横向阵列分布有分形槽，分形槽的槽顶设有可强化沸腾的翅片，这种结构极大的增大了均热板蒸发面的比表面积；
分形槽内由多个V字形沟槽组成，有利于成核和提高毛细吸力，且其较差的润湿性有利于气泡的逃逸；
分形槽的槽顶设有翅片，各翅片之间形成半封闭矩形开口的矩形狭缝，提高了均热板蒸发面的孔隙率，提供了更多的气泡成核条件，能够进一步起到强化沸腾和不易堵塞的多重作用。
上述结构形成的均热板可广泛用于半导体发光二极管、半导体激光和热光电转换装置、计算机中央处理器（CPU）、图形处理器芯片（GPU）和计算机高频率临时存储器（内存）的冷却散热。
各翅片之间形成半封闭矩形开口的矩形狭缝，仅需要普通的刨床就能够完成整个加工过程，具有技术手段简便易行，设备成本投入低、绿色环保等优点。
附图说明
图1为本发明具有分形槽-孔结构的均热板蒸发吸液芯结构示意图。
图2是采用二阶复合分形犁切刀，加工纵向阵列分布的分形槽的过程示意图。
图3是采用二阶复合分形刨削刀，加工横向阵列分布的分形槽的过程示意图。
图4为采用球头成形刀将该翅片朝各分形槽的槽口方向挤压过程示意图。
图5为二阶复合分形刨削刀的头部结构示意图。
图6为球头成形刀的头部结构示意图。
图7为二阶复合分形犁切刀的头部结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述。
实施例
如图1所示。本发明具有分形槽-孔结构的均热板蒸发吸液芯，包括蒸发板3，沿蒸发板的蒸发面的纵向和横向阵列分布有分形槽1，分形槽的槽顶设有翅片2，各翅片之间形成半封闭矩形开口的矩形狭缝1-1，分形槽1内由多个V字形沟槽组成,。各分形槽1之间的间距为2.96mm～4mm；分形槽1内的两侧壁的V字形沟槽深为0.26mm～0.49mm，在分形槽1内的槽底的V字形沟槽深为0.5mm～1.3mm。
如图2～图6所示。上述具有分形槽-孔结构的均热板蒸发吸液芯的造方法，可通过下述步骤实现：
步骤一：筛选一块基板，对其表面进行毛刺处理，然后用夹具将其固定在刨床的虎钳上，利用杠杆百分表对基板待加工的表面进行校平；
步骤二（如图2、图7所示）：在基板的表面用二阶复合分形犁切刀4，加工出纵向分布的分形槽阵列；
步骤三（如图3、图5所示）：完成纵向分布的分形槽阵列后，将基板顺时针旋转90°，用二阶复合分形刨削刀6加工出横向分布的分形槽阵列；采用手动或自动的方式控制同阵列分形槽之间的间距。
步骤四（如图4、图6所示）：加工完横向分布的分形槽阵列后，每个分形槽的槽顶便形成两个翅片2，此时将基板逆时针旋转90°，用球头成形刀5将该翅片朝各分形槽的槽口方向挤压，形成矩形狭缝1-1；采用手动或自动的方式控制进给量。
步骤五：最后去毛刺、清理，得到具有分形槽-孔结构的均热板蒸发吸液芯的。
如图5所示的二阶复合分形刨削刀6的两个刀头形状，如图6所示的球头成形刀5的刀头形状，如图7所示二阶复合分形犁切刀4的头部结构，根据本领域普通技术人员熟知的磨削、线切割等惯用技术手段加工即可制得。
上述蒸发板的蒸发面的纵向和横向阵列分布有分形槽1，分形槽的槽顶设有可强化沸腾的翅片2，这种结构极大的增大了均热板蒸发面的比表面积。
分形槽1内由多个V字形沟槽组成，有利于成核和提高毛细吸力，且其较差的润湿性有利于气泡的逃逸。
如图1。分形槽的槽顶设有的翅片与翅片间形成矩形狭缝1-1，提高了均热板蒸发面的孔隙率，提供了更多的气泡成核条件，能够进一步起到强化沸腾的作用。
从图1（结合图3）中可以看出。纵向和横向阵列分布的分形槽1及槽顶的翅片2，其翅片与翅片之间是形成半封闭的矩形开口形的矩形狭缝1-1，分形槽1也是半开放和全开放结构，这种结构不易堵塞，强化沸腾效果更佳，可广泛用于半导体发光二极管、半导体激光和热光电转换装置、计算机中央处理器（CPU）、图形处理器芯片（GPU）和计算机高频率临时存储器（内存）的冷却散热。
如上所述，便可较好地实现本发明。
本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种具有分形槽-孔结构的均热板蒸发吸液芯制造方法，其特征在于如下步骤：
步骤一：筛选一块基板，对其表面进行毛刺处理，然后用夹具将其固定在刨床的虎钳上，利用杠杆百分表对基板待加工的表面进行校平；
步骤二：在基板的表面用二阶复合分形犁切刀，加工出纵向分布的分形槽阵列；
步骤三：完成纵向分布的分形槽阵列后，将基板顺时针旋转90°，二阶复合分形刨削刀，加工出横向分布的分形槽阵列；
步骤四：加工完横向分布的分形槽阵列后，每个分形槽的槽顶便形成两个翅片，此时将基板逆时针旋转90°，用球头成形刀将该翅片朝各分形槽的槽口方向挤压，形成矩形狭缝；
步骤五：最后去毛刺、清理，得到具有分形槽-孔结构的均热板蒸发吸液芯。
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