CN104748597A - 一种平板热管及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种平板热管及其制作方法，该平板热管包括蒸发盖板、冷凝盖板、多孔毛细结构和若干个支撑柱，所述蒸发盖板和冷凝盖板的周缘密封连接，所述多孔毛细结构包括多孔毛细结构基体以及分布在所述多孔毛细结构基体上的若干个凸起，所述多孔毛细结构基体的底面附着在所述蒸发盖板内表面上，每个所述凸起的中部具有一通孔，每个所述通孔内插入一个所述支撑柱，所有支撑柱的上端面位于同一平面上并与所述凸起的上端面齐平，且与所述冷凝盖板的内表面连接，所有所述支撑柱的下端面位于同一平面上并与所述多孔毛细结构基体的底面齐平，且与所述蒸发盖板的内表面连接。本发明可以有效解决传统平板热管性能与机械强度难以兼顾的问题。

Description

一种平板热管及其制作方法

技术领域

本发明涉及一种传热和散热设备，具体而言涉及一种平板热管及其制作方法。

背景技术

随着电子技术的飞速发展，晶体管的集成度越来越高，芯片的发热量与日俱增，尤其是局部发热过大，热流分布不均的问题，严重影响到电子产品的稳定性，所以新型高效的电子散热技术逐渐倍受关注。平板热管是一项用于应对局部热流过高所产生的热点问题的新型热管技术，它具有与小热源接触，而热扩散面积大的特点，但同时也由于热扩散面积大，往往容易造成平板热管的机械强度不足，容易变形。目前主要增强平板热管内部机械强度的办法是外加支撑结构，如加入丝网，金属冲压片，金属柱等。但这些方案均存在无法平衡支撑结构强度和工作液体回流不畅的问题：单纯的金属柱子强度好但是工作液体回流不畅导致无法反重力工作以及工作性能不稳定，另一种单纯粉柱工作液体回流顺畅，可以反重力稳定工作但是强度不够，容易膨胀，直接影响平板热管的传热性能及应用限制。因此传统平板热管的方案难以做到性能与机械强度的均衡，存在不少的应用缺陷。

发明内容

本发明提供一种平板热管及其制作方法，可以有效解决传统平板热管性能与机械强度均衡难以兼顾的问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种平板热管，包括蒸发盖板和冷凝盖板，所述蒸发盖板的周缘和冷凝盖板的周缘密封连接以在所述蒸发盖板和冷凝盖板之间形成一密闭的腔体，还包括多孔毛细结构和若干个支撑柱，所述多孔毛细结构包括多孔毛细结构基体以及分布在所述多孔毛细结构基体上的若干个凸起，所述多孔毛细结构基体的底面附着在所述蒸发盖板在所述腔体内的表面上，每个所述凸起的中部具有一通孔，每个所述通孔内插入一个所述支撑柱，所有支撑柱的上端面位于同一平面上并与所述凸起的上端面齐平，所有所述支撑柱的上端面均与所述冷凝盖板在所述腔体内的表面连接，所有所述支撑柱的下端面位于同一平面上并与所述多孔毛细结构基体的底面齐平，所有所述支撑柱的下端面均与所述蒸发盖板在所述腔体内的表面连接。

优选地，所述毛细结构基体和凸起由铜粉、铝粉、镍粉及碳纳米粉中的任一种经一体式烧结成型或挤压成型，形成所述多孔毛细结构。

优选地，所述支撑柱与所述通孔之间为过盈配合。

优选地，所述支撑柱、所述蒸发盖板以及所述冷凝盖板的材料相同，所述材料是铜、铜合金、铝、铝合金及镍中的任一种。

优选地，若干个所述凸起成列等间隔排布在所述多孔毛细结构基体的朝向所述冷凝盖板的一面上。

优选地，所述蒸发盖板在所述腔体内的表面上具有一个向所述蒸发盖板外表面凸出的凹陷区域，所述多孔毛细结构基体的一部分附着在所述凹陷区域上。

优选地，在所述冷凝盖板在所述腔体内的表面上还附着有一层多孔毛细结构层，在所述多孔毛细结构层上预留有供所述支撑柱的上端面与所述冷凝盖板在所述腔体内的表面连接的通道。

一种平板热管的制作方法，包括如下步骤：

(1)提供一蒸发盖板和一冷凝盖板；

(2)在所述蒸发盖板的内表面上形成一多孔毛细结构，所述多孔毛细结构包括多孔毛细结构基体以及分布在所述多孔毛细结构基体上的若干个凸起，所述多孔毛细结构基体附着在所述蒸发盖板的内表面上，每个所述凸起的中部具有一通孔；

(3)提供若干个支撑柱，并在每个所述通孔中插入一个所述支撑柱，所有支撑柱的上端面位于同一平面上并与所述凸起的上端面齐平，所有所述支撑柱的下端面位于同一平面上并与所述多孔毛细结构基体的底面齐平。

(4)使所有所述支撑柱的上端面与所述冷凝盖板的内表面连接，所有所述支撑柱的下端面与所述蒸发盖板的内表面连接；

(5)使所述蒸发盖板的周缘和冷凝盖板的周缘连接以在所述蒸发盖板和冷凝盖板之间形成一腔体，并在所述腔体内充入工作流体后对所述腔体作真空密封处理。

优选地，所述毛细结构基体和凸起由铜粉、铝粉、镍粉及碳纳米粉中的任一种经一体式烧结成型或挤压成型，形成所述多孔毛细结构。

优选地，所述支撑柱、所述蒸发盖板以及所述冷凝盖板的材料相同，所述材料是铜、铜合金、铝、铝合金及镍中的任一种。

本发明的有益效果在于：本发明将支撑柱穿插在多孔毛细结构上，除了支撑柱的上下端面，支撑柱被多孔毛细结构上的凸起包裹，增大了平板热管内部流道的空间并提高了工作液体的回流效率，同时支撑柱的刚性能有效加强平板热管的机械强度，使平板热管的性能更稳定，应用更灵活，同时解决了因采用硬连接支撑结构所损失的工作流体蒸发回流通道，或因直接将多孔毛细结构作为支撑结构而损失的刚性的问题。

附图说明

图1是本发明优选实施例中的平板热管的爆炸示意图；

图2是本发明另一优选实施例中的平板热管的剖视结构示意图；

图3是图2中的A部分的放大示意图。

具体实施方式

以下通过实施例并结合附图对本发明进行进一步的详细说明。

如图1所示，在一个优选的实施例中提供一种平板热管，包括蒸发盖板1、冷凝盖板2、多孔毛细结构3和若干个支撑柱4，蒸发盖板1的周缘和冷凝盖板2的周缘密封连接以在蒸发盖板1和冷凝盖板2之间形成一密闭的腔体。多孔毛细结构3包括多孔毛细结构基体31以及分布在多孔毛细结构基体31上的若干个凸起32，多孔毛细结构基体31的底面附着在蒸发盖板1在腔体内的表面上，每个凸起32的中部具有一通孔33，每个通孔33内插入一个支撑柱4，所有支撑柱的上端面位于同一平面上并与凸起32的上端面齐平，所有支撑柱4的上端面均与冷凝盖板2在腔体内的表面连接，所有支撑柱4的下端面位于同一平面上并与多孔毛细结构基体31的底面齐平，所有支撑柱4的下端面均与蒸发盖板1在腔体内的表面连接。

其中所称的蒸发盖板和冷凝盖板均是传热盖板，蒸发盖板与热源接触，流体达到该冷凝盖板后能量释放，并重新冷凝为液态回流到蒸发盖板，再一次吸收热源的热量，如此循环。

在一些具体的实施例中，毛细结构基体31和凸起32是由铜粉、铝粉、镍粉及碳纳米粉中的任一种经一体式烧结成型或挤压成型后形成多孔毛细结构3。支撑柱4与通孔33之间为过盈配合，支撑柱为实心的结构，凸起为环状凸台，所有的凸起均是从毛细结构基体31的顶面向上(即朝向冷凝盖板的一面)延伸，支撑柱4、蒸发盖板1以及冷凝盖板2的材料相同，材料可以选择铜、铜合金、铝、铝合金及镍中的任一种。蒸发盖板和冷凝盖板均采用冲压工艺制作。

在另一优选的实施例中，与图1所示的实施例区别为：如图2和3所示，蒸发盖板1在腔体内的表面上具有一个向蒸发盖板1外表面凸出的凹陷区域11，多孔毛细结构基体31的一部分附着在凹陷区域11上。凹陷区域是在冲压成型蒸发盖板1时形成的，向外表面凸出的部分直接接触热源，部分多孔毛细结构在凹陷区域内烧结成型，厚度会较厚以更好的储存工作流体和提高回流效率。

在另一些具体的实施例中，冷凝盖板在腔体内的表面上还附着有一层多孔毛细结构层，在多孔毛细结构层上预留有供支撑柱的上端面与冷凝盖板在所述腔体内的表面连接的通道，也可以加快回流效率。多孔毛细结构层与在蒸发盖板上的多孔毛细结构基体相当，也是由铜粉、铝粉、镍粉及碳纳米粉中的任一种经一体式烧结成型或挤压成型在冷凝盖板上。以下通过一个优选的实施例对上述图2和图3所示的平板热管的制作进行详细说明。

(1)通过冲压成型形成带安装孔的冷凝盖板2和带安装孔及内表面凹陷外表面凸出的凹陷区域的蒸发盖板1，其中冷凝盖板和蒸发盖板焊接成为密闭腔体的焊接带设在蒸发盖板中的非凹陷区域上，而凹陷区域以及部分非凹陷区域上则会覆盖一层多孔毛细结构；

(2)在蒸发盖板1的内表面上(包含凹陷区域上)形成一多孔毛细结构3；

(3)也通过冲压成型工艺形成若干个支撑柱4，并在每个通孔33中插入一个支撑柱4，所有支撑柱4的上端面位于同一平面上并与凸起32的上端面齐平，所有支撑柱4的下端面位于同一平面上并与多孔毛细结构基体31的底面齐平。

(4)通过焊接的方式，使所有支撑柱4的上端面与冷凝盖板2的内表面连接，所有支撑柱4的下端面与蒸发盖板1的内表面连接。

(5)通过焊接的方式，使蒸发盖板1的周缘和冷凝盖板2的周缘连接以在所述蒸发盖板和冷凝盖板之间形成一腔体，并在腔体内充入适量的工作流体后对所述腔体作真空密封处理。

其中，工作流体可以是水、煤油、乙醇、甲醇或丙酮中的任一种。当蒸发盖板与热源接触时，热量通过蒸发盖板均匀地传递到多孔毛细结构中，同时使吸附在多孔毛细结构中的工作流体在真空的腔体内蒸发，蒸汽迅速通过腔体内部到达冷凝盖板释放热量，工作流体蒸汽重新冷凝为液态，通过多孔毛细结构返回蒸发盖板，再一次吸收热源的热量，这样的一个循环使蒸发盖板和冷凝盖板的热量快速传递。而在吸热形成工作流体蒸汽的过程中，腔体承受蒸汽的膨胀压力，需依靠多孔毛细结构与支撑柱共同所形成的骨架结构作为承托负荷，而本发明的骨架结构，既有多孔毛细结构保证流道，也有刚性支撑柱提供腔体的承托负荷，有效解决传统平板热管性能与机械强度均衡难以兼顾的问题。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种平板热管，包括蒸发盖板和冷凝盖板，所述蒸发盖板的周缘和冷凝盖板的周缘密封连接以在所述蒸发盖板和冷凝盖板之间形成一密闭的腔体，其特征在于：还包括多孔毛细结构和若干个支撑柱，所述多孔毛细结构包括多孔毛细结构基体以及分布在所述多孔毛细结构基体上的若干个凸起，所述多孔毛细结构基体的底面附着在所述蒸发盖板在所述腔体内的表面上，每个所述凸起的中部具有一通孔，每个所述通孔内插入一个所述支撑柱，所有支撑柱的上端面位于同一平面上并与所述凸起的上端面齐平，所有所述支撑柱的上端面均与所述冷凝盖板在所述腔体内的表面连接，所有所述支撑柱的下端面位于同一平面上并与所述多孔毛细结构基体的底面齐平，所有所述支撑柱的下端面均与所述蒸发盖板在所述腔体内的表面连接。

2.如权利要求1所述的平板热管，其特征在于：所述毛细结构基体和凸起由铜粉、铝粉、镍粉及碳纳米粉中的任一种经一体式烧结成型或挤压成型，形成所述多孔毛细结构。

3.如权利要求1所述的平板热管，其特征在于：所述支撑柱与所述通孔之间为过盈配合。

4.如权利要求1所述的平板热管，其特征在于：所述支撑柱、所述蒸发盖板以及所述冷凝盖板的材料相同，所述材料是铜、铜合金、铝、铝合金及镍中的任一种。

5.如权利要求1所述的平板热管，其特征在于：若干个所述凸起成列等间隔排布在所述多孔毛细结构基体的朝向所述冷凝盖板的一面上。

6.如权利要求1～5任意一项所述的平板热管，其特征在于：所述蒸发盖板在所述腔体内的表面上具有一个向所述蒸发盖板外表面凸出的凹陷区域，所述多孔毛细结构基体的一部分附着在所述凹陷区域上。

7.如权利要求1～5任意一项所述的平板热管，其特征在于：在所述冷凝盖板在所述腔体内的表面上还附着有一层多孔毛细结构层，在所述多孔毛细结构层上预留有供所述支撑柱的上端面与所述冷凝盖板在所述腔体内的表面连接的通道。

8.一种平板热管的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)提供一蒸发盖板和一冷凝盖板；

(2)在所述蒸发盖板的内表面上形成一多孔毛细结构，所述多孔毛细结构包括多孔毛细结构基体以及分布在所述多孔毛细结构基体上的若干个凸起，所述多孔毛细结构基体的底面附着在所述蒸发盖板的内表面上，每个所述凸起的中部具有一通孔；

(3)提供若干个支撑柱，并在每个所述通孔中插入一个所述支撑柱，所有支撑柱的上端面位于同一平面上并与所述凸起的上端面齐平，所有所述支撑柱的下端面位于同一平面上并与所述多孔毛细结构基体的底面齐平。

(4)使所有所述支撑柱的上端面与所述冷凝盖板的内表面连接，所有所述支撑柱的下端面与所述蒸发盖板的内表面连接；

(5)使所述蒸发盖板的周缘和冷凝盖板的周缘连接以在所述蒸发盖板和冷凝盖板之间形成一腔体，并在所述腔体内充入工作流体后对所述腔体作真空密封处理。

9.如权利要求8所述的制作方法，其特征在于：所述毛细结构基体和凸起由铜粉、铝粉、镍粉及碳纳米粉中的任一种经一体式烧结成型或挤压成型，形成所述多孔毛细结构。

10.如权利要求8所述的制作方法，其特征在于：所述支撑柱、所述蒸发盖板以及所述冷凝盖板的材料相同，所述材料是铜、铜合金、铝、铝合金及镍中的任一种。