CN104976910A - 由具有毛细管力的结构形成的均热板 - Google Patents

Abstract

本发明是由具有毛细管力的结构形成的均热板。具体点说，在构成热板的上板和下板上形成沟或槽，形成更顺畅地完成流水作业的蒸发结构，在沟或槽之间形成的通道上，又形成多孔性结构。此多孔性结构将金属粉末一层层积压，利用化学方法滤出后，通过凝固技术，实现将金属粉末多孔性，大大地提高毛细管力，帮助便携式电子仪器更有效地散热，显著地改善其冷却性。

Description

由具有毛细管力的结构形成的均热板

技术领域

本发明是由具有毛细管力的结构形成的均热板。具体点说，在构成热板的上板和下板上形成沟或槽，形成更顺畅地完成流水作业的蒸发结构，在沟或槽之间形成的通道上，又形成多孔性结构。此多孔性结构将金属粉末一层层积压，利用化学方法滤出后，通过凝固技术，实现将金属粉末多孔性，大大地提高毛细管力，帮助便携式电子仪器更有效地散热，显著地改善其冷却性。

背景技术

普通的电子产品都是设计在常温下发挥其功能，所以如果电子产品使用时产生的热量不能及时散去的话，电子产品就会因为过热，功能显著下降。冷却这种电子产品使用的CPU，即类似于半导体芯片的电子发热体的方式有利用散热设备的热传导方式，利用对流和辐射的方式，利用风扇的强制对流方式，利用液体循环的方式等。但是随着电子产品越来越小，电子发热体间的间距逐渐变窄，使用时所产生的热就很难散发。另一方面，因为电子发热体的高集成和高性能，其发热负荷逐渐增加，所以现有的冷却方式已经不能有效地冷却电子产品(电子设备)。

对此，为解决上述问题，本发明者通过大量的投资和不断的研究，最终取得了改善电子产品(电子装备)散热性能的技术——“利用碳镀金和沸腾的平板型散热板”，其专利注册号为10-1260263，然而此技术因为碳镀金的局限性，很难适用于手机或是笔记本等超小型便携式电子器件。

其原因始于均热板构造的局限性，大致分为以下两种。

第一，均热板内部支架的局限性。

均热板下板和下板需要附加一个支柱来保持一定的间隔，上板和上/下板间也要留有一定的间距，这样上/下板上形成的支架才可以互相接合。支架可以根据需要在上/下板上单独设置，因此导致均热板的厚度加大，导致其不够薄。

第二，均热板内碳镀金的局限性。

过大的电流会导致碳镀金表面变得粗糙，因此不能大面积的附着于物体表面，也无法掌握其厚度。也就是，一般电流流向物体终端时，其磁场会变强，碳镀金采用一般DC电流，会导致该镀金中间和边缘部位的厚度差会加大。因此促进沸腾的表面，在碳镀金末端就会变厚，多孔介质的数量便会急剧减少，碳镀金的厚度便会加大。另外，如果碳镀金大面积附着，均热板的性能便会下降，因此，碳镀金的附着面积也有限制。碳镀金附着面积的限制导致附着面积长宽比例相对较小，均热板内热量便会沸腾，蒸发散热的功能受到限制。

发明内容

为了解决上述问题，而研制了此项发明。此次发明的目的是，研制出能够适用于超薄型便携式电子仪器，减少了均热板的厚度，同时仍具有较强冷却能力的毛细管力等这些优点于一身的均热板。

为此，本发明提供如下技术方案：

一种由具有毛细管力的结构形成的均热板，该均热板能够冷却包括手机终端在内的电子器件发热体的热量，所述均热板的上板和下板是板状型，金属粉镀着在上板和下板之间形成的制冷剂和制冷通道内，形成多孔结构，上板和下板之间注入工作流体的状态转变为真空状态。

可选地，上述均热板中，所述均热板不仅仅具有毛细管力的构造，同时上板和下板间的复合制冷剂和通道以相互对接形态密封。

可选地，上述均热板中，上述制冷剂采用拉制，蚀刻的方式形成。

可选地，上述均热板中，上述通道采用机床工业方法制造。

可选地，上述均热板中，烧结金属粉末后采用焊接和化学方法后将其析出。

可选地，上述均热板中，采用化学方法将金属粉末析出后，焊接时采用脉波焊接的方式。

可选地，上述均热板中，上述上板和下板采用机械法连接后密封，上板的末端囊括下板的末端。

可选地，上述均热板中，上述上板和下板采用激光焊接的方式密封。

可选地，上述均热板中，该均热板适用于冷却包括手机在内的电子机械的发热体，所述均热板是由纵向等距离安装的散热片组成，安装于发热体的下板和散热片尾端部的上板连接固定，安装在上述散热片的尾部，内部的空间会吸收流动体。

可选地，上述均热板中，上述均热板的多孔构造采用机床镀金的方式镀着金属粉工艺。

第一，在构成均热板的上板和下板上形成槽或沟，便于最大限度地减小均热板的厚度，通过上述的槽或沟，形成能更顺畅完成流水作业的蒸发结构。

第二，上述槽或沟之间形成的通道上，又形成了多孔性结构，此多孔性结构将金属粉末一层层积压。在此特性基础上，液体提供通过吸热来顺利返回的毛细管力，这样可以最大限度的增加与发热体的接触面积。

第三，脉冲镀金是凝固方法中，利用脉冲控制的电流形成的。将金属粉末一层层积压，利用化学方法滤出后，适用于脉冲镀金中。与烧焦的结构相比，这种结构可以在更大的面积中形成均一的空隙。并且，调整脉冲电流强度后，可以控制粉末的大小，这样不会形成加速沸腾的表面。并且，利用蒸汽的潜热性质，形成了这种蒸发结构。

为解决上述问题，在便携式电子产品上，安装具有毛细管力结构的均热板，这样利于电子产品的散热。均热板有多个槽或沟，在这些槽或沟之间的通道上，都分别形成了板状型的上板和下板。上板和下板是由金属粉末一层层积压形成的。在上板和下板间注入液体油，使其具有真空密闭性。

并且，在下板和上板上形成的多个槽或沟之间是相互密闭连接在一起的。通过压，拉，腐蚀等作用形成了槽；通过冲床施工法形成了沟。

并且，一层层金属粉末积压形成的多孔性结构具有脉冲镀金的特性。烧结金属粉末，通过凝固方法或化学方法过滤后，可以使用凝固方法，也可以使用上述的化学方法过滤后，再采用凝固方法形成脉冲镀金。

此外还有，上板依靠下板的机械性连接实现密封效果，上板的边缘部分包裹着下板的边缘部分。并且具有上板和下板间通过电气焊接或者激光焊接实现密封效果的特性。

同时，为解决上述问题，发明了这个均热板，这个均热板是带有毛细管力的物体。平板型均热板适用于这个具有毛细管力的均热板，而这种平板型均热板是为了便于安装在便携式电子产品上，使其散热而设计的。均热板具有以下特性：均热板由等间隙的散热片组合而成。与发热体相连的下板和与散热片的下部相连的上板相互连接并固定好，安装在散热片的下部。并且，形成在内部装有液体油的均热板，均热板的下板和上板的内部表面上，形成多个槽或沟，在这些槽或沟间，由于金属粉末层层积压形成多孔性结构，从而构成具有毛细管力的均热板。而多孔性结构是由金属粉末经过脉冲镀金层层积压而形成的。

有益效果：第一，上板和下板之间的腔体内会形成槽或者通道，与现有的支架支撑法相比，大大减少了腔体的厚度，工作流体长度在槽或者通路的运动方向更加自由，更好地形成蒸发构造，该腔体可适用于超小型便携式机器的超小型腔体。

第二，将金属粉末层层镀着在在上述槽或者通道内，形成多孔结构，增大了与工作流体的接触面积，液化流体依靠毛细管力将热能回流到多孔结构的空隙内，均匀分散热，大大改善散热和冷却功能。

第三，化学式层层镀着金属粉末固定时，采用机床镀金的方式，相比与碳镀金，能形成更大面积分布更均匀的空隙，脉冲电流经过时，也不会形成大的金属颗粒，表面便不会沸腾，构成了利用蒸汽残余热量的蒸发结构。

附图说明

图1是均热板的结构示意图。均热板是具有毛细管力的物体。

图2是图1中A-A线对折后的截面图，是第一实施例的单面图。

图3是第二实施例的单面图。

图4是第三实施例的单面图。

图5是第四实施例的单面图。

图6是平板型均热板的分解图。

图7是冷却部位中，均热板分离后的示意图。

100:腔体

110：下板        120：上板

111、121：槽         112、122：沟

113、123：通路           114、124：多孔性结构物质

115：平板型端部    125：弯曲型端部

126：支架

200：冷却部位

210：散热片               220：折叠线

300：底板

具体实施方式

此发明的技术特征如下：下板和上板构成均热板，在下板和上板上形成了槽或沟，这些槽或沟利于形成更顺畅地完成流水作业的蒸发结构。在槽或沟间形成的通道上，由于金属粉末的层层积压形成了多孔性的物质。通过化学方法过滤后再凝固，金属粉末的层层积压就形成了多孔结构。这些多孔结构使得毛细管力得到飞跃性发展，毛细管力的冷却性能也得到明显改善，便携式电子产品可以更有效地散热。

参考图1和图2，本发明实施例提供一种由具有毛细管力的结构形成的均热板，其由下板110和上板120构成，上、下板间注入液体油，达到真空密闭状态，从而维持了均热板的形态。这样，下板和上板处于密闭状态时，在两板的相对面(以下称为内面)上，分别形成了多个槽111、121或沟112、122。这些槽或沟间空隙就起到了通道113、123的作用。在这些通道上液体油自由流动。

下板和上板间的多个槽或沟之间相互连接实现密闭状态时，上述提到的通道113、123便成为了液体油流动的通路，或者成为了蒸发的气体流动的通路。这些通道为液体油和气体流动，提供了充足的空间。

参考图4，普通的技术人员考虑到发热体的发热强度和此次发明的均热板的发明团队等因素，可以适当选择。如多数的槽111、121或沟112、122只在与发热体连接的下板上形成。也就是说，与发热体相连的上板上，是冷却部分或者散热部分。因此，在上板上的槽或沟，以及多孔性结构物质都没有形成。不仅如此，也不会特别限制它的模式或者形状，在需要的时候，再根据需要插入支架，支架可以代替槽111、121或者沟112、122。此项发明是以均热板的厚度为基础，因此，考虑到此项发明要适用于超薄型(便携式电子产品)电子产品上，技术人员可以自行根据情况选择。

考虑到构成下板和上板的材料是导热体，主要采用优质的铜金属材料。也可以根据需要，使用铝，锡，不锈钢等不同的金属材料或者合金。

槽或沟的形成方法可以通过压，拉，印刻等机械性加工方法和腐蚀等化学性加工方法完成。图2和图3的示例图是关于机械性加工方法的介绍。

图2中，通过“拉”形成槽的形状，下板和上板的内部就是通过“拉”形成的槽111、121，并且形成了槽间的通道，在通道上又形成了多孔性结构物质114、124。下板和上板的外部是平面形状。

图3中，通过“拉”形成沟的形状。通过拉拽，按压等方法，在下板和上板的外部形成了沟112、122。在沟间，没有收到积压的地方形成了通道113、123，在通道上又行成了多孔性结构物质114、124。下板和上板的外部通过“拉”的加工方法形成了凹凸形状。这样就增大下板和上板与各自相连的发热体或冷却部分进行热传导的面积。这样就极大地提高了热传导的效率。

多个槽或沟的面积和深度在几十微米到几百微米之间(一般情况下，超薄型的深度是50-400微米)，因此，技术人员根据电子产品的发热特性，来适当调节这些槽或沟的深度。另外，可以通过“拉”等机械加压的方法使下板和上板密闭。

另外，使用粘合剂等化学方法也可以使下板和上板密闭。图5是对机械加压方法使其闭合的介绍。下板110的边缘部分是平板形状，上板120包裹着下板的边缘部分，从而上板的弯曲型端部125形成了弯曲形状。下板的平板型端部115滑到下板的弯曲型端部125，上/下板经过排列后，通过“拉”等机械方法加压，使上、下板密闭起来。有时，可以根据需要，也可以使用粘合剂使其密闭。此外，也可以使用电气焊接或者激光焊接等方法使其密闭。

在通道113、123上形成的多孔性结构物质。由于多孔性物质的形成，增加了蒸发面积，从而大大加快了表面的蒸发速度。多孔性结构中形成的毛细管力，可以使多孔结构物质内部吸收的液体油更顺畅地流动。

形成多孔性结构物质的方法有很多。比如，金属材料的底板上，层层排列着，按方格形状形成的塑料球形缝隙，而这些缝隙融化后，使用残留下的金属物质，或者通过金属粉末层层积压，形成的球形的粉末空隙。

金属粉末的层层积压形成了多孔性结构，金属粉末通过层层积压并利用热能燃烧使其凝固，或者通过化学过滤方法使其凝固。

在电子镀金方法中，虽然在专利申请注册号码为10-1260263中提出了碳镀金，但对于碳镀金的具体情况在上述注册专利中没有记载。就这一问题来进行探讨，首先，由于电流密度过大使镀金碳化的特性，在更大面积上难以涂膜；并且，厚度也无法控制。也就是，根据一般电流的特性，物体边缘的磁场强度可以增大。使用一般DC电流的碳镀金时，上、下、左、右尤其是镀金中间部分，和镀金边缘部分的厚度会更大。因此，加速沸腾的表面，在边缘部分就变得更厚。也就是说，粒子变大，空隙数量急剧增加；碳镀金的厚度无法减小。并且，在更大的面积上，碳镀金涂膜后反而会使性能降低。因此，即使面积增大也起不到作用。在行业中，碳镀金的面积大于50*50mm。也就是，横向/纵向比例很大的产品上，上、下、左、右镀金的厚度误差会增大。多孔性结构塌陷后，也不会加速蒸发/沸腾。这样的均热板在超薄型机器上使用时有诸多不便。

考虑到与电流强度成比例，与粒子大小成比例的特性，摒弃碳镀金，使用脉冲镀金的方法，通过脉冲控制电流，使金属粉末层层积压，从而形成更多空隙。在如此大的面积上形成了多孔性结构物质。通过控制脉冲电流，可以控制过滤后的金属粉末的大小。由此，可以在不沸腾的情况下，利用气化的蒸汽带有的热量，形成了均热板。因此，就实现了超薄型的均热板。也就是说，脉冲镀金均热板拥有以下好处。在更大的面积上，使上、下、左、右的厚度实现零误差；在多孔性结构存在的情况下，可以在更大的面积上涂膜，使其可以不沸腾；同时还很好地利用了蒸发结构特性。

孔隙率与粒子大小成比例，粒子大小与电流强度成比例，因此，a)脉冲动作状态时间(pulse-on time)，b)脉冲释放状态时间(pulse-off time)，c)考虑电流平均密度来控制孔隙率。

再具体介绍一下，工作周期控制在20-80％范围内，50％是最佳值。电流的平均密度根据技术人员使用的产品特征或大小来进行适当选择。多孔性物体太厚，金属粉末颗粒太大的情况下，电流的密度会增大。此时，减小厚度，减小多孔性物体的大小，减小电流密度后，进行选择。只有将多金属粉末颗粒的直径控制在2-30微米范围内，物体整体厚度控制在20-150微米范围内进行层层叠加，才可以维持多孔性的特质，这样才可能适用于超薄型产品上。

同时，金属粉末使用和上、下板不同的材料，但是，考虑到多层叠压的力量，最好都采用同种材料。希望下板，上板和金属粉末都可以采用优质的铜金属材料。

图6是平板型散热片的立体图，如本说明的图例。该散热片内的均热板具有毛细管力结构。

如图6和图7所示，该平板型散热片采用的是具有毛细管力架构的均热板，将散热片210和发热体按照一定间隔结合的同时，而散热片底部安装有具有毛细管力架构的均热板。也就是说，内部结构包括可以吸收工作流体和制冷剂，使得发热体的热能通过多孔构造传出，而工作流体将热传送到安装散热片210装置的冷却部位200，以及冷却热能的空间。上述散热片多采用铜、铝、锡等热导效应好的金属，厚度也薄，底部板上部纵向等距离安装，散热片上端，与散热物体相连，由2根折叠绳组成。散热片是由较薄的板材组成，在搬运过程容易发生损坏或变形，因此在上端使用链条状堆叠保持形状。

上述说明是举例说明，明细单只是用于具体解释，并不没有限制其技术水平。对于具备该领域相关知识的人，在不脱离技术原理的基础上可以进行适当的修改和补充。

申请范围事项解释本说明的受保护范围，同时，该说明的技术项目也将得到权益保护。

Claims (10)

1.一种由具有毛细管力的结构形成的均热板，其特征在于，该均热板能够冷却包括手机终端在内的电子器件发热体的热量，所述均热板的上板和下板是板状型，金属粉镀着在上板和下板之间形成的制冷剂和制冷通道内，形成多孔结构，上板和下板之间注入工作流体的状态转变为真空状态。

2.根据权利要求1所述的均热板，其特征在于，所述均热板不仅仅具有毛细管力的构造，同时上板和下板间的复合制冷剂和通道以相互对接形态密封。

3.根据权利要求1或2所述的均热板，其特征在于，上述制冷剂采用拉制，蚀刻的方式形成。

4.根据权利要求1或2所述的均热板，其特征在于，上述通道采用机床工业方法制造。

5.根据权利要求1或2所述的均热板，其特征在于，烧结金属粉末后采用焊接和化学方法后将其析出。

6.根据权利要求5所述的均热板，其特征在于，采用化学方法将金属粉末析出后，焊接时采用脉波焊接的方式。

7.根据权利要求1或2所述的均热板，其特征在于，上述上板和下板采用机械法连接后密封，上板的末端囊括下板的末端。

8.根据权利要求1或2所述的均热板，其特征在于，上述上板和下板采用激光焊接的方式密封。

9.根据权利要求1所述的均热板，其特征在于，该均热板适用于冷却包括手机在内的电子机械的发热体，所述均热板是由纵向等距离安装的散热片组成，安装于发热体的下板和散热片尾端部的上板连接固定，安装在上述散热片的尾部，内部的空间会吸收流动体。

10.根据权利要求1所述的均热板，其特征在于，上述均热板的多孔构造采用机床镀金的方式镀着金属粉工艺。