CN105300150A - 一种热管均热板及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热管均热板及其制作方法，热管均热板包括形成密封的封装腔体的上盖和底盒，以及多孔毛细芯组件，多孔毛细芯组件位于封装腔体中部并分别与上盖下表面和底盒上表面相连接，上盖下表面和底盒上表面分别设有分布于多孔毛细芯组件左右两侧的第一槽道和第二槽道，封装腔体内部抽成真空并注有工质；热管均热板制作方法包括制作上盖和底盒、制作及固定多孔毛细芯组件、清洗及腔体密封焊接以及注液及密封等步骤。本发明提供的热管均热板，通过对吸液芯的特殊设计，加快工质回流，有效提高工作效率，具有良好的传热性能和散热能力；本发明提供的热管均热板制作方法，简单易于操作。

Description

一种热管均热板及其制作方法

技术领域

本发明属于微型电子器件的散热装置，具体涉及一种热管均热板及其制作方法。

背景技术

随着微电子技术的快速发展，以及芯片的集成度和性能不断提高，越来越多的大功率芯片的散热量具有持续增高的趋势。芯片运行时产生的热量如果无法及时散去将影响其工作稳定性，减少平均无故障时间，严重时将会烧毁芯片。同时，芯片中不同功能模块的晶体管的活动会造成高度不均匀的热量产生，进而导致芯片中出现随时间和空间变化的热点区域，热点会给芯片带来更大的破坏。但是芯片微型化、集成化的趋势不会改变，芯片所面临的散热问题也会日益严重。

为了解决以上问题，热管均热板被广泛应用到高热流密度芯片散热技术领域。热管均热板是一种被动器件，是一个平且薄的二维热管，热量从均热板中央的一小区域传入。该热量使工质蒸发，蒸汽从均热板的中央向各个方向移动。随着蒸汽到达包括其顶板在内的均热板中较冷的区域，蒸汽冷凝并被吸液芯结构吸收，而后被输送回热源区域。

目前，热管均热板已有多种形式被提出，现有的热管均热板主要存在以下几方面的问题：毛细结构与外壳内表面的接触热阻过大、支撑结构对蒸汽流动阻碍以及毛细力不足或毛细力过大造成渗透性差。这些问题最终会使得热管均热板的散热能力变差。

针对上述现有热管均热板存在的问题，研发出一种热传导效能更佳的热管均热板，已成为相关业界需加以思索突破的目标。

发明内容

本发明的目的是解决上述问题，提供一种传热性能好、散热能力强的热管均热板。

本发明的另一目的是提供一种制作上述热管均热板的方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种热管均热板，包括上盖、底盒以及多孔毛细芯组件，所述上盖和底盒形成密封的封装腔体，所述多孔毛细芯组件位于封装腔体中部，其包括分别与上盖下表面和底盒上表面相连接的第一多孔毛细芯和第二多孔毛细芯，所述上盖下表面和底盒上表面分别设有第一槽道和第二槽道，所述第一槽道和第二槽道分别分布于第一多孔毛细芯和第二多孔毛细芯的左右两侧，所述封装腔体内部抽成真空并注有工质。

优选地，所述第一多孔毛细芯上具有凸起，所述凸起与第一多孔毛细芯一体形成，并与第二多孔毛细芯相接触。

优选地，所述第一多孔毛细芯的高度等于或大于第一槽道的高度。

优选地，所述第二多孔毛细芯的高度等于或大于第二槽道的高度。

优选地，所述第一多孔毛细芯和第二多孔毛细芯均为金属丝网或泡沫金属。

优选地，所述第二多孔毛细芯的孔径小于第一多孔毛细芯。

优选地，所述第一槽道和第二槽道形状采用矩形、梯形、三角形或柱状。

一种用于上述热管均热板的制作方法，包括以下步骤：

(1)制作上盖和底盒：采用机械加工制作分别具有第一槽道的上盖和具有第二槽道的底盒；

(2)制作第一多孔毛细芯和第二多孔毛细芯：通过粉末烧结或编织丝网制成第一多孔毛细芯和第二多孔毛细芯；

(3)固定第一多孔毛细芯和第二多孔毛细芯：采用焊接或直接烧结的方式将第一多孔毛细芯和第二多孔毛细芯分别固定在上盖下表面的中部和底盒上表面的中部；

(4)清洗及腔体密封焊接：对上盖、底盒、第一多孔毛细芯和第二多孔毛细芯进行表面清洗，清洗后将上盖和底盒的结合面处采用焊接方式形成密封的封装腔体；

(5)注液及密封：对封装腔体的内部抽真空，注入工质后进行密封处理。

优选的，所述第一多孔毛细芯上具有凸起，所述凸起与第一多孔毛细芯一体形成，并与第二多孔毛细芯相接触。

本发明具有如下有益效果：

1、本发明中的多孔毛细芯结构是特殊设计的，其厚度、孔隙率以及孔径等可以根据芯片的散热需求进行优化，此外，作为冷凝工质回流通道的第一槽道和第二槽道，其高度和宽度也可根据芯片的散热需求进行相应的改变；

2、第一多孔毛细芯上具有凸起，该凸起接触第二多孔毛细芯，作为上盖1和底盒2之间的支撑结构，由于其结构并不大，所以不会对蒸汽流动产生阻碍，同时凸起作为第一多孔毛细芯上一部分，其同样为毛细结构，加速工质回流；

3、工质冷凝后，可同时通过第一槽道、第二槽道以及多孔毛细芯组件所构成的两个路径快速回流到芯片所对应的封装腔体内部下表面，工质的回流效率高，有效提高工作效率。

4、本发明提供的热管均热板制作方法，简单便于操作，适合规模化生产，易于在业内推广。

附图说明

图1是本发明热管均热板的结构示意图；

图2是本发明热管均热板上盖的结构示意图；

图3是本发明热管均热板底盒的结构示意图；

图4是本发明热管均热板第一多孔毛细芯的结构示意图；

图5是本发明热管均热板第二多孔毛细芯的结构示意图；

图6是本发明热管均热板具体应用的结构示意图。

附图标记说明：1、上盖；2、底盒；3、第一多孔毛细芯；31、凸起；4、第二多孔毛细芯；5、第一槽道；6、第二槽道；7、散热器；8、热管均热板；9、导热硅脂；10、热源。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明：

如图1所示，本发明的热管均热板结构示意图，包括上盖1、底盒2以及多孔毛细芯组件。上盖1和底盒2形成密封的封装腔体，封装腔体内部抽成真空并注有工质。多孔毛细芯组件位于封装腔体的中部，且分别与上盖1下表面和底盒2的上表面相连接。上盖1的下表面设置有第一槽道5，第一槽道5分布于多孔毛细芯组件的两侧。底盒2的上表面设置有第二槽道6，第二槽道6也分布于多孔毛细芯组件的两侧。

如图2-3所示，多孔毛细芯组件包括第一多孔毛细芯3和第二多孔毛细芯4，第一多孔毛细芯3上具有凸起31，凸起31与第二多孔毛细芯4相接触。在本实施例中，第一多孔毛细芯3和第二多孔毛细芯4为平板型，凸起31采用方柱形且位于第一多孔毛细芯3的中间位置。凸起31作为上盖1和底盒2之间的支撑结构，由于其结构并不大，因此不会对蒸汽流动产生阻碍。第一多孔毛细芯3和第二多孔毛细芯4均采用金属丝网或泡沫金属，其厚度、孔隙率以及孔径等可根据芯片的散热需求进行优化。值得说明的是，凸起31和第一多孔毛细芯3为一体形成，是第一多孔毛细芯3的一部分，采用和第一多孔毛细芯3相同的材质，且第二多孔毛细芯4的孔径小于第一多孔毛细芯3，使得第二多孔毛细芯4的毛细力优于第一多孔毛细芯3，可加速冷凝后的工质快速回流到芯片所对应的封装腔体内部下表面，提高工作效率。

如图4所示，上盖1的下表面左、右两部分设有第一槽道5，中间部分为用于设置第一多孔毛细芯3的宽槽道。第一多孔毛细芯3的高度等于或略大于第一槽道5的高度。第一槽道5的形状可以是多样化的，如矩形、梯形、三角形或柱状，在本实施例中第一槽道5采用长方柱状。第一槽道5用于工质冷凝，并提供回流通道。

如图5所示，底盒2的上表面左、右两部分设有第二槽道6，中间部分为用于设置第二多孔毛细芯6的宽槽道。第二多孔毛细芯4的高度等于或略大于第二槽道6的高度。第二槽道6的形状可以是多样化的，如矩形、梯形、三角形或柱状，在本实施例中第二槽道6采用长方柱状。第二槽道6用于工质回流。

上述第一多孔毛细芯3、第二多空毛细芯4、第一槽道5以及第二槽道6分别构成如图6所示的两个工质回流路径，工质的回流效率高，使本发明的热管均热板具有较高的工作效率。

下面对上述热管均热板的制作方法做详细描述，以进一步展示该热管均热板的结构特点以及优点，主要包括以下步骤：

(1)制作上盖1和底盒2：采用机械加工，包括车床、铣床和磨等方式制作分别具有第一槽道5的上盖1和具有第二槽道6的底盒2；

(2)制作第一多孔毛细芯3和第二多孔毛细芯4：第一多孔毛细芯3和第二多孔毛细芯4通过粉末烧结或编织丝网制成；

(3)固定第一多孔毛细芯3和第二多孔毛细芯4：将第一多孔毛细芯3放置于上盖1下表面的宽槽道中，将第二多孔毛细芯4放置于底盒2上表面的宽槽道中，采用焊接或直接烧结的方式将第一多孔毛细芯3和第二多孔毛细芯4分别固定在上盖1下表面的中部和底盒2上表面的中部；

(4)清洗及腔体密封焊接：对上盖1、底盒2、第一多孔毛细芯3和第二多孔毛细芯4进行表面清洗，保证工质能够浸润材料，且不出现妨碍毛细作用或引起不相容问题的外来物，清洗后将上盖1和底盒2的结合面处采用焊接方式形成密封的封装腔体；

(5)注液及密封：对封装腔体的内部抽真空，并进行注工质及密封处理。

需要说明的是，在步骤(1)中，进行机械加工制作上盖1和底盒2时，需要在外形上留有一定余量防止后期焊接变形，在步骤(5)中，焊接结束后，可根据实际需要对热管均热板进行外形打磨。

如图6所示，以下进一步说明本发明的使用方法。就一款高热流密度的芯片而言，具体使用及安装方式为：先将本发明热管均热板8固定在散热器6上，热管均热板8和散热器6之间可以通过焊接或一体化加工等方式进一步牢固结合以降低接触热阻，然后将热管均热板8同高热流密度芯片10通过导热硅脂9连接。高热流密度芯片10的热量先经过热管均热板8的底面扩展到整个散热器的底面上，然后再通过散热器6的翅片散发到外部环境中。

本发明提供的热管均热器，通过对多孔毛细芯的特殊设计，使多孔毛细芯尽量在渗透性和毛细力之间达到平衡，加快工质回流，提高工作效率，使该热管均热板的传热性能和散热能力大幅提高。最后芯片的热量通过该热管均热板的底面扩展到整个散热器的底板上，能够有效拉低芯片的局部热点，使得芯片的温度得到进一步降低，进而提高设备的使用寿命。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种热管均热板，其特征在于：包括上盖(1)、底盒(2)以及多孔毛细芯组件，所述上盖(1)和底盒(2)形成密封的封装腔体，所述多孔毛细芯组件位于封装腔体中部，其包括分别与上盖(1)下表面和底盒(2)上表面相连接的第一多孔毛细芯(3)和第二多孔毛细芯(4)，所述上盖(1)下表面和底盒(2)上表面还分别设有第一槽道(5)和第二槽道(6)，所述第一槽道(5)和第二槽道(6)分别分布于第一多孔毛细芯(3)和第二多孔毛细芯(4)的左右两侧，所述封装腔体内部抽成真空并注有工质。

2.根据权利要求1所述的热管均热板，其特征在于：所述第一多孔毛细芯(3)上具有凸起(31)，所述凸起(31)与第一多孔毛细芯(3)一体形成，并与第二多孔毛细芯(4)相接触。

3.根据权利要求2所述的热管均热板，其特征在于：所述第一多孔毛细芯(3)的高度等于或大于第一槽道(5)的高度。

4.根据权利要求2所述的热管均热板，其特征在于：所述第二多孔毛细芯(4)的高度等于或大于第二槽道(6)的高度。

5.根据权利要求2所述的热管均热板，其特征在于：所述第一多孔毛细芯(3)和第二多孔毛细芯(4)均为金属丝网或泡沫金属。

6.根据权利要求2所述的热管均热板，其特征在于：所述第二多孔毛细芯(4)的孔径小于第一多孔毛细芯(3)。

7.根据权利要求1任一所述的热管均热板，其特征在于：所述第一槽道(5)和第二槽道(6)形状采用矩形、梯形、三角形或柱状。

8.一种用于权利要求1-7任一所述的热管均热板的制作方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)制作上盖(1)和底盒(2)：采用机械加工制作分别具有第一槽道(5)的上盖(1)和具有第二槽道(6)的底盒(2)；

(2)制作第一多孔毛细芯(3)和第二多孔毛细芯(4)：通过粉末烧结或编织丝网制成第一多孔毛细芯(3)和第二多孔毛细芯(4)；

(3)固定第一多孔毛细芯(3)和第二多孔毛细芯(4)：采用焊接或直接烧结的方式将第一多孔毛细芯(3)和第二多孔毛细芯(4)分别固定在上盖(1)下表面的中部和底盒(2)上表面的中部；

(4)清洗及腔体密封焊接：对上盖(1)、底盒(2)、第一多孔毛细芯(3)和第二多孔毛细芯(4)进行表面清洗，清洗后将上盖(1)和底盒(2)的结合面处采用焊接方式形成密封的封装腔体；

(5)注液及密封：对封装腔体的内部抽真空，注入工质后进行密封处理。

9.根据权利要求8所述的热管均热板的制作方法，其特征在于：所述第一多孔毛细芯(3)上具有凸起(31)，所述凸起(31)与第一多孔毛细芯(3)一体形成，并与第二多孔毛细芯(4)相接触。