CN109348682B - 一种超导热铜铝微槽群复合均温板及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种超导热铜铝微槽群复合均温板及其制造方法，包括由下向上依次设置的吸热板、传导吸热板热量的导热组件，和吸收导热组件热量的冷凝板；冷凝板设置有容纳导热组件的第一安装槽；冷凝板内还设置有供水冷液流动的流道槽；第一安装槽和流道槽不连通；冷凝板的侧表面设置有与流道槽连通供水冷液进入的第一进液口，和与流道槽连通供水冷液排出的出液口；吸热板遮盖第一安装槽，并与冷凝板固定连接；一种采用开放式水冷散热模式实现良好散热降温效果的均温板。

Description

一种超导热铜铝微槽群复合均温板及其制造方法

技术领域

本发明涉及均温板散热技术领域，更具体地说，涉及一种超导热铜铝微槽群复合均温板及其制造方法。

背景技术

日常生活中，为了解决设备的散热降温问题，常常会采用热管和均温板这两种散热方式；由于热管为一维线性热传导，而真空腔均温板中的热量则是在一个二维的面上传导，因此均温板效率更高。

但现有的均温板在散热过程中散热介质温度也会跟随升高，由于采用了将散热介质封闭在内部的方式，散热速度慢，会大幅减缓热源处热量的散发速度，造成散热效果不佳。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种超导热铜铝微槽群复合均温板及其制造方法，旨在解决现有技术中散热效果不佳的问题。

一方面，本发明提供了一种超导热铜铝微槽群复合均温板，其中，所述均温板包括由下向上依次设置的吸热板、传导所述吸热板热量的导热组件，和吸收所述导热组件热量的冷凝板；所述冷凝板设置有容纳所述导热组件的第一安装槽；所述冷凝板内还设置有供水冷液流动的流道槽；所述第一安装槽和所述流道槽不连通；所述冷凝板的侧表面设置有与所述流道槽连通供所述水冷液进入的第一进液口，和与所述流道槽连通供所述水冷液排出的出液口；所述吸热板遮盖所述第一安装槽，并与所述冷凝板固定连接。

优选的，所述导热组件包括吸收所述吸热板热量进行气化的储温液，和供所述储温液向所述冷凝板流动的泡沫金属板；所述冷凝板设置有供抽真空装置吸气的抽气口，和供所述储温液进入的第二进液口；所述抽气口和所述第二进液口均与所述第一安装槽连通。

优选的，所述第一安装槽内设置有定位突条和定位凸台；所述泡沫金属板设置有与所述定位突条对应的定位槽，和与所述定位凸台对应的第一定位孔。

优选的，所述吸热板设置有与所述定位凸台对应的第二定位孔。

优选的，所述冷凝板设置有注液凸台和抽气凸台；所述注液凸台设置有所述第二进液口；所述抽气凸台设置有所述抽气口；

所述抽气口包括纵向第一通气孔和第二通气孔；所述第一通气孔连通所述冷凝板侧表面与所述第二通气孔；所述第二通气孔与所述第一安装槽连通；所述第二进液口包括纵向第三通气孔和第四通气孔；所述第三通气孔连通所述冷凝板侧表面与所述第四通气孔；所述第四通气孔与所述第一安装槽连通；

所述吸热板设置有避让所述注液凸台的第一避让凹槽，和避让所述抽气凸台的第二避让凹槽。

优选的，所述冷凝板包括与所述吸热板固定的连接板；所述连接板上设置有所述流道槽和所述第一安装槽；所述连接板的侧表面设置有所述第一进液口和所述出液口；所述冷凝板还包括遮盖所述流道槽的盖板；所述盖板与所述连接板固定。

优选的，所述流道槽呈C型，包括上流道槽、下流道槽，和连通所述上流道槽、所述下流道槽的中段槽；

所述上流道槽和所述下流道槽均于两相对侧壁上设置有多个U型第一导流板和与多个所述第一导流板一一对应的多个倒U型第二导流板；

所述第一导流板包括两个纵向第一小板和连接两个所述第一小板的横向第一连接小板；所述第二导流板包括两个纵向第二小板和连接两个所述第二小板的横向第二连接小板；相邻两个所述第二小板间设置有一个所述第一小板。

优选的，所述上流道槽内设置有横向第三小板，和关于所述第一小板呈对称分布的多列纵向第四小板；所述下流道槽内设置有所述第三小板，和关于所述第二小板呈对称分布的多列所述第四小板；沿纵向方向，所述第一小板与所述上流道槽的侧壁间设置有多行所述第三小板；沿纵向方向，所述第二小板与所述下流道槽的侧壁间设置有多行所述第三小板；所述中段槽内设置有多列所述第四小板；相邻两列所述第四小板呈错落分布状态。

另一方面，本发明提供了一种均温板制造方法，应用上述均温板；所述均温板包括吸热板、连接板和盖板；其中，所述方法包括：

步骤一：提供所述吸热板，对所述吸热板进行机加工，得到第二定位孔、第一避让凹槽和第二避让凹槽；

步骤二：提供所述连接板，对所述连接板的一侧进行机加工，得到第一进液口、流道槽和出液口；对所述连接板的另一侧进行机加工得到第一安装槽，形成定位突条、定位凸台、注液凸台和抽气凸台；对所述注液凸台和所述抽气凸台进行机加工，得到第二进液口和抽气口；

步骤三：在所述连接板的表面镀镍；

步骤四：提供空腔与所述第一安装槽一致的模具，通过粉末冶金法或电镀法制备带有定位槽和第一定位孔的泡沫金属板；

步骤五：将所述泡沫金属板放入所述第一安装槽，焊接所述连接板和所述吸热板；

步骤六：通过第二进液口灌入储温液，并用抽真空装置通过所述抽气口吸气，使得所述第一安装槽充满所述储温液形成真空状态；所述储温液和所述泡沫金属板组成导热组件；焊接封闭所述抽气口和所述第二进液口；

步骤七：提供所述盖板，焊接所述连接板和所述盖板，所述连接板和所述盖板组成冷凝板。

优选的，

所述步骤一中，所述吸热板采用铝合金材料制成；

所述步骤六中，所述储温液选用十四烷；采用搅拌摩擦焊方式焊接封住所述抽气口和所述第二进液口，并在焊接前除去所述抽气口和所述第二进液口处的镀镍层；

所述步骤七中，采用真空钎焊方式焊接所述连接板和所述盖板。

本发明的有益效果在于：现有的均温板在散热过程中散热介质温度也会跟随升高，由于采用了将散热介质封闭在内部的方式，散热速度慢，会大幅减缓热源处热量的散发速度，造成散热效果不佳；本设计中一是第一安装槽和流道槽是不连通的，确保导热区域和散热区域是相互独立的，不会互相干扰；二是采用了开放式的水冷散热模式，吸热板吸收热源处的热量，导热组件将热量导向冷凝板，由于冷凝板上有持续的水冷液流动，温度会低于导热组件，从而热量就能通过冷凝板进行快速散发，水冷液由于在吸收导热组件的热量的同时，水冷液自身温度也会升高，但随着持续的水冷液流动，后续的水冷液会替代升温了的水冷液，继续进行高效散热，从而起到良好的散热降温效果，保证电子设备的问题能得到有效解决，满足了大功率电子器件的散热要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，下面描述中的附图仅仅是本发明的部分实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图：

图1是本发明较佳实施例的一种超导热铜铝微槽群复合均温板爆炸视图；

图2是本发明较佳实施例的一种超导热铜铝微槽群复合均温板爆炸视图；

图3是本发明较佳实施例的一种超导热铜铝微槽群复合均温板中连接板的剖视图；

图4是本发明较佳实施例的一种超导热铜铝微槽群复合均温板中连接板的局部视图；

图5是图1中A处放大图；

图6是图2中B处放大图；

图7是图2中C处放大图；

图8是本发明较佳实施例的一种均温板制造方法的实现流程图。

具体实施方式

为了使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

本发明较佳实施例的一种超导热铜铝微槽群复合均温板如图1所示，同时参阅图2至图7，包括由下向上依次设置的吸热板1、传导吸热板1热量的导热组件2，和吸收导热组件2热量的冷凝板3；冷凝板3设置有容纳导热组件2的第一安装槽380；冷凝板3内还设置有供水冷液流动的流道槽381；第一安装槽380和流道槽381不连通；冷凝板3的侧表面设置有与流道槽381连通供水冷液进入的第一进液口382，和与流道槽381连通供水冷液排出的出液口383；吸热板1遮盖第一安装槽380，并与冷凝板3固定连接；

现有的均温板在散热过程中散热介质温度也会跟随升高，由于采用了将散热介质封闭在内部的方式，散热速度慢，会大幅减缓热源处热量的散发速度，造成散热效果不佳；本设计一是第一安装槽380和流道槽381是不连通的，确保导热区域和散热区域是相互独立的，不会互相干扰；同时采用了开放式的水冷散热模式，吸热板1吸收热源处的热量，导热组件2将热量导向冷凝板3，由于冷凝板3上有持续的水冷液流动，温度会低于导热组件2，从而热量就能通过冷凝板3进行快速散发，水冷液由于在吸收导热组件2的热量的同时，水冷液自身温度也会升高，但随着持续的水冷液流动，后续的水冷液会替代升温了的水冷液，继续进行高效散热，从而起到良好的散热降温效果，保证电子设备的问题能得到有效解决，满足了大功率电子器件的散热要求。

如图1至图3所示，导热组件2包括吸收吸热板1热量进行气化的储温液，和供储温液向冷凝板3流动的泡沫金属板；冷凝板3设置有供抽真空装置吸气的抽气口384，和供储温液进入的第二进液口385；抽气口384和第二进液口385均与第一安装槽380连通；通过第二进液口385灌入储温液，并用抽真空装置通过抽气口384吸气，再用焊接方式将第二进液口385和抽气口384封住，使得第一安装槽380充满储温液形成真空状态；而储温液在真空超低压环境下受热便能快速挥发成热空气，从而能大幅吸收吸热板上的热量；储温液气化后经由泡沫金属板上的多孔结构即金属网微状环境进行流通，实现快速导热。

如图1所示，第一安装槽380内设置有定位突条30和定位凸台31；泡沫金属板设置有与定位突条30对应的定位槽，和与定位凸台31对应的第一定位孔，预留定位突条30和定位凸台31，便于快速完成泡沫金属板的定位和安装工作，提高生产效率。

如图1所示，吸热板1设置有与定位凸台31对应的第二定位孔180，预留第二定位孔180，便于快速完成吸热板1与冷凝板3的定位工作，防止在未定位的情况下出现吸热板1与冷凝板3间待焊接缝隙参差不齐的情况，通过第二定位孔180为后续的焊接工作提供便利。

如图1至图3所示，冷凝板3设置有注液凸台32和抽气凸台33；注液凸台32设置有第二进液口385；抽气凸台33设置有抽气口384；

抽气口384包括纵向第一通气孔386和第二通气孔387；第一通气孔386连通冷凝板3侧表面与第二通气孔387；第二通气孔387与第一安装槽380连通；第二进液口385包括纵向第三通气孔388和第四通气孔389；第三通气孔388连通冷凝板3侧表面与第四通气孔389；第四通气孔389与第一安装槽380连通；

吸热板1设置有避让注液凸台32的第一避让凹槽181，和避让抽气凸台33的第二避让凹槽182；

将抽气口384分成第一通气孔386和第二通气孔两部分387，通过两次机加工完成，能有效降低生产难度，降低生产成本；开设第一避让凹槽181和第二避让凹槽182，确保安装过程中吸热板1不会与冷凝板3发生干涉。

如图1、图6和图7所示，冷凝板3包括与吸热板1固定的连接板34；连接板34上设置有流道槽381和第一安装槽380；连接板34的侧表面设置有第一进液口382和出液口383；冷凝板3还包括遮盖流道槽381的盖板35；盖板35与连接板34固定；与直接生产出内部带有流道槽380的冷凝板3相比，通过将冷凝板3拆分成连接板34和盖板35两部分进行生产，能有效降低加工难度和生产成本。

如图2和图4所示，流道槽381呈C型，包括上流道槽3810、下流道槽3811，和连通上流道槽3810、下流道槽3811的中段槽3812；

上流道槽3810和下流道槽3811均于两相对侧壁上设置有多个U型第一导流板36和与多个第一导流板36一一对应的多个倒U型第二导流板37；

第一导流板36包括两个纵向第一小板38和连接两个第一小板38的横向第一连接小板39；第二导流板37包括两个纵向第二小板310和连接两个第二小板310的横向第二连接小板311；相邻两个第二小板310间设置有一个第一小板38；

在未在流道槽381中设置导向板的情况下，水冷液的流动方向是随意无序的，本设计通过设置第一导流板36和第二导流板37，使两者配合对水冷液的流向进行引导，水冷液在导流板的导向下实现环形流动，确保被升温了的水冷液都能被带走，不会残留在流道槽381中，起到良好的散热降温效果。

如图4所示，上流道槽3810内设置有横向第三小板312，和关于第一小板38呈对称分布的多列纵向第四小板313；下流道槽3811内设置有第三小板312，和关于第二小板310呈对称分布的多列第四小板313；沿纵向方向，第一小板38与上流道槽3810的侧壁间设置有多行第三小板312；沿纵向方向，第二小板310与下流道槽3811的侧壁间设置有多行第三小板312；中段槽3812内设置有多列第四小板313；相邻两列第四小板313呈错落分布状态，进一步改善对水冷液的导向效果。

一种均温板制造方法，应用上述均温板，均温板包括吸热板、连接板和盖板；如图8所示，其制造方法包括：

步骤一：提供吸热板，对吸热板进行机加工，得到第二定位孔、第一避让凹槽和第二避让凹槽；

步骤二：提供连接板，对连接板的一侧进行机加工，得到第一进液口、流道槽和出液口；对连接板的另一侧进行机加工得到第一安装槽，形成定位突条、定位凸台、注液凸台和抽气凸台；对注液凸台和抽气凸台进行机加工，得到第二进液口和抽气口；

步骤三：在连接板的表面镀镍；

在本发明实施例中，由于后续是采用锡钎焊，而为了减轻整体装置重量，连接板优选选用铝合金，但铝和锡无法直接粘结，因此为了保证焊接效果，在连接板的表面镀镍，确保后续焊接工作的顺利进行。

步骤四：提供空腔与第一安装槽一致的模具，通过粉末冶金法或电镀法制备带有定位槽和第一定位孔的泡沫金属板；

步骤五：将泡沫金属板放入第一安装槽，焊接连接板和吸热板；

步骤六：通过第二进液口灌入储温液，并用抽真空装置通过抽气口吸气，使得第一安装槽充满储温液形成真空状态；储温液和泡沫金属板组成导热组件；焊接封闭抽气口和第二进液口；

步骤七：提供盖板，焊接连接板和盖板，连接板和盖板组成冷凝板。

优选地，步骤一中吸热板采用铝合金材料制成；步骤六中的储温液选用十四烷；采用搅拌摩擦焊方式焊接封住抽气口和第二进液口，并在焊接前除去抽气口和第二进液口处的镀镍层；步骤七中采用真空钎焊方式焊接连接板和盖板。

在本发明实施例中，焊接前除去抽气口和第二进液口处的镀镍层是为了避免因为镀镍层的干扰导致焊缝无法完全密封，造成第一安装槽无法处于真空效果，影响整体的散热效果。

在本发明实施例中，一是第一安装槽和流道槽是不连通的，确保导热区域和散热区域是相互独立的，不会互相干扰；同时采用了开放式的水冷散热模式，吸热板吸收热源处的热量，导热组件将热量导向冷凝板，由于冷凝板上有持续的水冷液流动，温度会低于导热组件，从而热量就能通过冷凝板进行快速散发，水冷液由于在吸收导热组件的热量的同时，水冷液自身温度也会升高，但随着持续的水冷液流动，后续的水冷液会替代升温了的水冷液，继续进行高效散热，从而起到良好的散热降温效果，保证电子设备的问题能得到有效解决，满足了大功率电子器件的散热要求。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种超导热铜铝微槽群复合均温板，其特征在于，包括由下向上依次设置的吸热板、传导所述吸热板热量的导热组件，和吸收所述导热组件热量的冷凝板；所述冷凝板设置有容纳所述导热组件的第一安装槽；所述冷凝板内还设置有供水冷液流动的流道槽；所述第一安装槽和所述流道槽不连通；所述冷凝板的侧表面设置有与所述流道槽连通供所述水冷液进入的第一进液口，和与所述流道槽连通供所述水冷液排出的出液口；所述吸热板遮盖所述第一安装槽，并与所述冷凝板固定连接；所述导热组件包括吸收所述吸热板热量进行气化的储温液，和供所述储温液向所述冷凝板流动的泡沫金属板；所述冷凝板设置有供抽真空装置吸气的抽气口，和供所述储温液进入的第二进液口；所述抽气口和所述第二进液口均与所述第一安装槽连通；所述第一安装槽内设置有定位突条和定位凸台；所述泡沫金属板设置有与所述定位突条对应的定位槽，和与所述定位凸台对应的第一定位孔；所述冷凝板设置有注液凸台和抽气凸台；所述注液凸台设置有所述第二进液口；所述抽气凸台设置有所述抽气口；所述抽气口包括纵向第一通气孔和第二通气孔；所述第一通气孔连通所述冷凝板侧表面与所述第二通气孔；所述第二通气孔与所述第一安装槽连通；所述第二进液口包括纵向第三通气孔和第四通气孔；所述第三通气孔连通所述冷凝板侧表面与所述第四通气孔；所述第四通气孔与所述第一安装槽连通；所述吸热板设置有避让所述注液凸台的第一避让凹槽，和避让所述抽气凸台的第二避让凹槽。

2.根据权利要求1所述的均温板，其特征在于，所述吸热板设置有与所述定位凸台对应的第二定位孔。

3.根据权利要求2所述的均温板，其特征在于，所述冷凝板包括与所述吸热板固定的连接板；所述连接板上设置有所述流道槽和所述第一安装槽；所述连接板的侧表面设置有所述第一进液口和所述出液口；所述冷凝板还包括遮盖所述流道槽的盖板；所述盖板与所述连接板固定。

4.根据权利要求3所述的均温板，其特征在于，所述流道槽呈C型，包括上流道槽、下流道槽，和连通所述上流道槽、所述下流道槽的中段槽；

所述上流道槽和所述下流道槽均于两相对侧壁上设置有多个U型第一导流板和与多个所述第一导流板一一对应的多个倒U型第二导流板；

所述第一导流板包括两个纵向第一小板和连接两个所述第一小板的横向第一连接小板；所述第二导流板包括两个纵向第二小板和连接两个所述第二小板的横向第二连接小板；相邻两个所述第二小板间设置有一个所述第一小板。

5.根据权利要求4所述的均温板，其特征在于，所述上流道槽内设置有横向第三小板，和关于所述第一小板呈对称分布的多列纵向第四小板；所述下流道槽内设置有所述第三小板，和关于所述第二小板呈对称分布的多列所述第四小板；沿纵向方向，所述第一小板与所述上流道槽的侧壁间设置有多行所述第三小板；沿纵向方向，所述第二小板与所述下流道槽的侧壁间设置有多行所述第三小板；所述中段槽内设置有多列所述第四小板；相邻两列所述第四小板呈错落分布状态。

6.一种均温板制造方法，应用于权利要求3-5任一所述的均温板；所述均温板包括吸热板、连接板和盖板；其特征在于，所述方法包括：

步骤一：提供所述吸热板，对所述吸热板进行机加工，得到第二定位孔、第一避让凹槽和第二避让凹槽；

步骤二：提供所述连接板，对所述连接板的一侧进行机加工，得到第一进液口、流道槽和出液口；对所述连接板的另一侧进行机加工得到第一安装槽，形成定位突条、定位凸台、注液凸台和抽气凸台；对所述注液凸台和所述抽气凸台进行机加工，得到第二进液口和抽气口；

步骤三：在所述连接板的表面镀镍；

步骤四：提供空腔与所述第一安装槽一致的模具，通过粉末冶金法或电镀法制备带有定位槽和第一定位孔的泡沫金属板；

步骤五：将所述泡沫金属板放入所述第一安装槽，焊接所述连接板和所述吸热板；

步骤六：通过第二进液口灌入储温液，并用抽真空装置通过所述抽气口吸气，使得所述第一安装槽充满所述储温液形成真空状态；所述储温液和所述泡沫金属板组成导热组件；焊接封闭所述抽气口和所述第二进液口；

步骤七：提供所述盖板，焊接所述连接板和所述盖板，所述连接板和所述盖板组成冷凝板。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，

所述步骤一中，所述吸热板采用铝合金材料制成；

所述步骤六中，所述储温液选用十四烷；采用搅拌摩擦焊方式焊接封住所述抽气口和所述第二进液口，并在焊接前除去所述抽气口和所述第二进液口处的镀镍层；

所述步骤七中，采用真空钎焊方式焊接所述连接板和所述盖板。