CN109803518A - 板式热管 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种板式热管，其包括平板部以及设置在平板部上的多个翅片部，平板部设置有第一空腔，每个翅片部均设置有第二空腔，每个第二空腔均与第一空腔相连通。本发明提供的板式热管，相较于传统结构而言，减少了接触热阻，提升了与热源接触的平板部以及用于散热的翅片部的均温能力，提高了散热效果，能够满足高功率设备表面的散热需要。

Description

板式热管

技术领域

本发明涉及散热技术领域，特别地，涉及一种板式热管。

背景技术

随着电子元器件逐渐向微型化、高功率、高性能方向发展，其在发展过程中会伴随着更高的热流密度，散热问题逐渐成为制约高集成度电子元件发展的瓶颈问题。平板热管由于其高导热率以及良好的均温性，可以迅速将高热密度的热源转移扩散，满足了电子设备对散热装置的紧凑型、可靠性、灵活性等要求，逐渐成为研究解决高功率设备表面散热问题的极佳选择。

目前，平板热管已经被应用于代替传统的纯金属散热器翅片，能够最大限度地减小热源与空气热阻，有效地强化了散热器表面的对流换热及热辐射。但是，目前翅片的应用局限于安装在散热器基板上这种形式，当基板为平板热管，翅片为金属翅片时，则翅片的散热能力受到限制；而当基板为金属板，翅片为平板热管时，则基板的传热能力较差，以上两种连接结构都会导致散热器的均温能力下降，使得散热能力不佳，无法满足散热需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：为了克服现有技术中存在的上述问题，现提供一种散热能力强的板式热管。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种板式热管，所述板式热管包括平板部以及设置在所述平板部上的多个翅片部，所述平板部设置有第一空腔，每个所述翅片部均设置有第二空腔，每个所述第二空腔均与所述第一空腔相连通。

进一步地，所述平板部与每个所述翅片部之间均设置有连接部，所述连接部与所述平板部及所述翅片部均连通，所述连接部包括第一连接部和第二连接部，所述第一连接部与所述第二连接部之间形成有折弯线，所述第一连接部呈等腰直角三角形，所述第二连接部呈直角梯形，所述直角梯形的长边与其中一条腰之间的夹角为45°，所述直角梯形的另外一条腰与所述等腰直角三角形的一条直角边均由所述折弯线构成。

进一步地，所述第一连接部设置有第一连通腔，所述第二连接部设置有第二连通腔，所述第一连接部与所述平板部连接且所述第一连通腔与所述第一空腔连通，所述第二连接部与所述翅片部连接且所述第二连通腔与所述第二空腔连通。

进一步地，多个所述翅片部位于所述平板部的同一侧，多个所述翅片部相互平行设置，所述翅片部与所述平板部之间形成一夹角α。

进一步地，所述第一空腔内和/或所述第二空腔内设置有多个孤立部，多个所述孤立部将对应的所述第一空腔和/或所述第二空腔分隔形成多个相互连通的流体通道。

进一步地，所述孤立部为设于所述第一空腔和/或所述第二空腔内的点状结构或块状结构，所述孤立部由所述第一空腔和/或所述第二空腔相应的侧壁贴合形成。

进一步地，所述流体通道的宽度为2-10mm。

进一步地，所述板式热管上设置有封闭腔体，所述封闭腔体包括第一空腔和第二空腔，所述封闭腔体内充注有相变工质。

进一步地，在非散热工作状态下，所述相变工质的液面高度低于所述第一空腔的上沿。

本发明的有益效果是：本发明提供的板式热管，相较于传统结构而言，减少了接触热阻，由于基板与翅片共用封闭腔体，提升了与热源接触的平板热管以及用于散热的翅片的均温能力，提高了散热效果，能够满足高功率设备表面的散热需要。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明实施例一的板式热管的立体图；

图2是图1所示板式热管的主视图；

图3是图2所示板式热管沿A-A的剖视图；

图4是图1所示板式热管中翅片部的结构示意图；

图5是图4所示翅片部沿B-B的剖视图；

图6是图1所示板式热管的俯视图；

图7是本发明实施例一的板式热管的加工方法的工艺流程图；

图8是图7所示加工方法中金属基板印刷阻轧剂的结构示意图；

图9是图7所示加工方法中复合板划线切割后的结构示意图；

图10是本发明实施例二的板式热管的立体图。

图中零部件名称及编号分别为：

平板部10 第一空腔101 第二空缺区121

第一空缺区111 孤立部103 过渡空腔301

翅片部20 第二空腔201 第一交点2054

第二交点2055 折弯部204 翅片分割线205

金属基板1 第一阻轧区11 第二阻轧区12

第三阻轧区13 过渡段2051 第一切痕段2052

第二切痕段2053 连接部30 第二连接部32

第一连接部31

具体实施方式

现在结合附图对本发明作详细的说明。此图为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

实施例一

请参阅图1-图5，本发明实施例一提供了一种板式热管，用作对热源(例如，电子元器件或电子设备等)的热量进行转移扩散，该板式热管包括平板部10以及设置在平板部10上的多个翅片部20，平板部10上设置有第一空腔101，每个翅片部20上均设置有第二空腔201，每个第二空腔201均与第一空腔101相连通，所述板式热管上设置有封闭腔体(图未标出)，所述封闭腔体包括第一空腔101和第二空腔201，所述封闭腔体内充注有相变工质(图未示出)，翅片部20具有散热作用。工作时，第一空腔101内的液态相变工质吸收热源的热量后汽化，气态相变工质迅速膨胀进而充满整个所述封闭腔体内，当第二空腔201内的气态相变工质于翅片部20处散热后，气态相变工质液化，随后液态相变工质再次导引回流至第一空腔101内。

另外，第一空腔101与第二空腔201内具有流体通道(图未标出)，第一空腔101内的液态相变工质吸收热源的热量汽化后，气态相变工质能够沿流体通道迅速膨胀进而充满整个所述封闭空腔。具体地，第一空腔101内及第二空腔201内均设置有多个孤立部103，第一空腔101内的多个孤立部103将第一空腔101分隔形成大量相互连通的所述流体通道，第二空腔201内的多个孤立部103将第二空腔201分隔形成大量相互连通的所述流体通道。具体地，孤立部103为设于第一空腔101与第二空腔201内的点状结构或块状结构，孤立部103由第一空腔101与第二空腔201相应的侧壁贴合形成。另外，流体通道的宽度为2-10mm，以保证气态相变工质能够沿流体通道迅速流动，同时，也能够使得第二空腔201内的液态相变工质沿流体通道流入第一空腔101内。作为优选地，本实施方式中的流体通道的宽度为4mm。

可以理解地，在其他未示出的实施方式中，第一空腔101内的孤立部103或者第二空腔201内的孤立部103还可以省略，此时，多个孤立部103便将对应的第一空腔101和/或第二空腔201分隔形成多个相互连通的流体通道。孤立部103为设于第一空腔101和/或第二空腔201内的点状结构或块状结构，孤立部103由第一空腔101和/或第二空腔201相应的侧壁贴合形成。

请参阅图6，平板部10大致呈板状结构，翅片部20大致呈长条形平板状结构，多个翅片部20位于平板部10的同一侧，且相互平行设置，翅片部20与平板部10之间形成一夹角α，且0°＜夹角α＜180°，使得翅片部20与平板部10之间形成三维立体结构，进而提升了散热效率。本实施方式中，夹角α＝90°。

本实施方式中，平板部10与翅片部20为一体成型结构，减少了接触热阻，另外，实现结构紧凑的同时，方便加工。可以理解地，在其他未示出的实施方式中，平板部10与翅片部20还可以是单独的零部件，使用时，只需将平板部10与翅片部20连接即可。

另外，平板部10与每个翅片部20之间均设置有连接部30，连接部30内设置有过渡空腔301，过渡空腔301与第一空腔101及第二空腔201均连通，连接部30包括相互连接的第一连接部31和第二连接部32，第一连接部31设置有第一连通腔，第二连接部32设置有第二连通腔，过渡空腔301包括所述第一连通腔和所述第二连通腔，具体地，第一连接部31与平板部10连接且所述第一连通腔与第一空腔101连通，第二连接部32与翅片部20连接且所述第二连通腔与第二空腔201连通。第一连接部31与第二连接部32之间折弯形成有折弯夹角(图未标出)，且第一连接部31与第二连接部32之间形成折弯线(图未标出)。通过设置连接部30，可方便对翅片部20进行折弯操作，即，只需对连接部30进行折弯操作，便可使得翅片部20与平板部10之间形成一夹角，同时，所述折弯夹角与平板部10及翅片部20之间的夹角α相同，即，通过对连接部30进行折弯操作从而使得平板部10与翅片部20之间形成夹角α。

本实施方式中，第一连接部31呈等腰直角三角形，第二连接部32呈直角梯形，该直角梯形的长边与其中一条腰之间的夹角为45°，且该直角梯形的另外一条腰(即，直角腰)与所述等腰直角三角形的一条直角边均由所述折弯线构成。具体地，图2中虚线构成的阴影部分为第一连接部31，图4中虚线构成的阴影部分为第二连接部32。

另外，所述封闭腔体还包括过渡空腔301，过渡空腔301采用吹胀工艺加工而成。为了方便形成过渡空腔301，过渡空腔301的高度h为0.3-2mm，过渡空腔301的宽度w为2-20mm，且满足w＞3h。优选地，本实施方式中，h＝0.75mm，w＝4mm。另外，连接部30的折弯半径为r，当5mm＜r＜10mm时，h＝(0.1-0.15)*r或者h＝0.3mm，h取二者中的较大值；当10mm＜r＜30mm时，h＝(0.05-0.1)*r。另外，连接部30上的过渡空腔301距连接部30的边沿的宽度不小于5mm。

可以理解地，在其他未示出的实施方式中，连接部30还可以省略，此时，翅片部20直接与平板部10连接，此时，所述封闭空腔由第一空腔101和第二空腔201构成。

所述封闭腔体内设置为负压状态，由此，处于负压状态下的液态相变工质的沸点降低，从而有利于相变工质受热后快速蒸发，及时将热量传送至翅片部20以进行散热。可以理解地，所述相变工质包括但不限于水、酒精和丙醇。另外，由于所述封闭腔体呈一整体连通通道，因此，无需对第一空腔101与第二空腔201分别充注所述相变工质，只需一次充注即可，提高了充注效率，节省了充注成本。另外，在非散热工作状态下，相变工质液面高度低于第一空腔101的上沿。

使用时，将需要散热的热源贴装于平板部10的内侧(即，远离翅片部20的一侧)，或，靠近平板部10的内侧，热源的热量自平板部10的内侧传递到平板部10，液态相变工质吸热后汽化，流向翅片部20放热冷凝为液态相变工质，回流至平板部10。

需要说明的是，安装该板式热管时，当满足翅片部20位于平板部10的上方时，如此，当气态相变工质在翅片部20处遇冷液化生成液态相变工质时，液态相变工质能够在自身重力的作用下自动回流至基板10的第一空腔101内。

基于此，请参阅图7，本发明还提供了一种用于加工上述板式热管的加工方法，该加工方法包括以下步骤：

步骤S10：下料，将金属片校平后按照工艺要求切割成为两块相同大小的金属基板1。如金属片上残留有油渍杂质时，为了保证板式热管的性能，在切割之前，需要依次通过对金属片进行碱性除油、酸碱中和、温水喷淋、烘干等表面处理后去除油渍。本实施方式中，金属片为铝片或铝合金片。铝片的质量较轻、易于加工、防腐蚀能力强，且成本低，可有效控制生产成本。可以理解地，在其他未示出的实施方式中，金属片还可以选择铜片等。

步骤S20：印刷盖合，请参阅图8，在其中一块金属基板1上按照工艺需要的图形、尺寸进行印刷阻轧剂，其中，图5中阴影部分的区域即为印刷阻轧剂的区域。阻轧剂经烘干后固化在金属基板1上，然后将另外一块金属基板1盖合在印刷有阻轧剂的金属基板1上，使得阻轧剂夹设于两块金属基板1之间。

需要说明的是，阻轧剂是防止双层金属板材通过轧制而结合的材料，例如常规的阻轧剂为石墨乳液。将阻轧剂涂覆或印刷在双层金属板材之间，可以使该双层金属板进行轧制复合时，涂覆或印刷有阻轧剂的区域不能轧制结合为一体，该区域的双层金属板仍然保持相互分离的双层结构，经吹胀在涂覆或印刷有阻轧剂的部分形成管路。

具体地，阻轧剂完全处于金属基板1的板面内，金属盖板1上印刷有阻轧剂的区域包括第一阻轧区11和多个均与第一阻轧区11相连的第二阻轧区12。其中第一阻轧区11内设置有多个依次间隔排列的第一空缺区111，第一空缺区111指的是未印刷阻轧剂的区域。第二阻轧区12内设置有多个依次间隔排列的第二空缺区121，第二空缺区121指的是未印刷阻轧剂的区域。另外，第一空缺区111及第二空缺区121均为圆形结构，每两个相邻的第一空缺区111之间的圆心距离均相等，每两个相邻的第二空缺区121之间的圆心距离均相等。

本实施方式中，阻轧剂为石墨乳液。另外，为了避免盖合后的两块金属基板1于轧合前松开，不便于后续加工，本实施方式中，两块金属基板1之间铆合固定连接。

本实施方式中，金属盖板1上印刷有阻轧剂的区域还包括第三阻轧区13，第三阻轧区13位于第一阻轧区11及第二阻轧区12之间，具体地，第三阻轧区13的一端与第一阻轧区11连接，第三阻轧区13的另一端与第二阻轧区12连接，其中，第三阻轧区13与第一阻轧区11之间构成的夹角为45°，第三阻轧区13与第二阻轧区12之间构成的夹角为45°，第一阻轧区11与第二阻轧区12相互垂直。

步骤S30：热轧，将盖合后的双层金属基板1放入加热炉内加热，加热温度为420～480℃，加热后的双层金属基板1送入热轧机内进行轧制，从而将双层金属基板1轧合成为复合板。热轧后形成的复合板，由于第一空缺区111及第二空缺区121的存在，使得两块金属基板1之间对应第一空缺区111及第二空缺区121的部分轧制在一起，由此，复合板上对应第一空缺区111的区域轧合在一起形成孤立部103，复合板上对应第二空缺区121的区域轧合在一起形成孤立部103。本实施方式中，加热温度为450℃。

步骤S40，冷轧校平，为了保证复合板的平整度，热轧后形成的复合板需要送入冷轧机进行冷轧处理，通过冷轧后的复合板被校平。同时，通过冷轧操作，也能够起到调整成品长度的作用。复合板在轧制后伸长，但热轧后的伸长率存在误差，因此要对热轧后的复合板按长度进行分拣，通过冷轧控制使其达到预定长度。

步骤S50：退火处理，将轧制的复合板放置在传送架上后送入退火炉，经400-500℃退火后，下架冷却。通过退火处理，可以有效降低复合板冷轧校平过程中产生的残余应力，避免复合板发生变形。本实施方式中，复合板加热至450℃后退火。

步骤S60:吹胀，在复合板上开设吹胀口后，将复合板装到胀形机上，然后从所述吹胀口通入高压气体。由于第一阻轧区11内阻轧剂的作用，使得复合板上对应第一阻轧区11的区域因无法轧合而被胀开，从而形成第一空腔101，同时，由于第二阻轧区12内阻轧剂的作用，使得复合板上对应第二阻轧区12的区域因无法轧合而被胀开，从而形成第二空腔201，由于第一阻轧区11与第二阻轧区12连接，进而使得第一空腔101与第二空腔201相连通，第一空腔101与第二空腔202构成所述封闭腔体的一部分。

本实施方式中，由于第三阻轧区13内阻轧剂的作用，使得复合板上对应第三阻轧区13的部分因无法轧合而被胀开，从而形成长条状的过渡空腔(图未示出)，所述过渡空腔与第一空腔101及第二空腔201均连通。

本实施方式中，将复合板放入胀形机模具后合模，使得上模的进气口对准复合板的吹胀口，打开进气阀，从而在复合板上形成所述封闭腔体。

步骤S70：切割，请参阅图9，在每相邻的两个第二空腔201之间划线，使得每相邻的两个第二空腔201通过划的线分隔开，然后沿着每条线切割形成贯通复合板两表面的翅片分割线205，从而使得每相邻的两条翅片分割线205之间的部分形成可被折弯的折弯部204。可以理解地，在其他未示出的实施方式中，划线还可以省略，此时，直接在相邻的两个第二空腔201之间切割出翅片分割线205即可。

本实施方式中，翅片分割线205包括过渡段2051以及分别连接在过渡段2051两端的第一切痕段2052和第二切痕段2053，其中，过渡段2051与所述过渡空腔平行，第一切痕段2052与第一空腔101平行，第二切痕段2053与第二空腔201平行。

另外，过渡段2051与第一切痕段2052的交叉点构成第一交点2054，过渡段2051与第二切痕段2053的交叉点构成第二交点2055，其中一个翅片分割线205上的第一交点2054和第二交点2055与相邻的翅片分割线205上的第一交点2054和第二交点2055之间的连线构成的区域形成连接部30，连接部30呈平行四边形结构，且该平行四边形的一个夹角为45°，所述过渡空腔设于所述连接部30上。本实施方式中，相邻的两个翅片分割线205中，其中一个翅片分割线205上的第一切痕段2052远离过渡段2051的一端位于另外一个翅片分割线205上的第二切痕段2053的延长线上，且其中一个翅片分割线205上的第一切痕段2052远离过渡段2051的一端与位于另外一个翅片分割线205上的第二交点2055之间的连线形成折弯线(图未示出)，所述折弯线将连接部30隔设为第一连接部31和第二连接部32，所述过渡空腔上位于第一连接部31上的部分与第一空腔101连通，所述过渡空腔上位于第二连接部32上的部分与第二空腔201连通，其中，第一连接部31呈等腰直角三角形，第二连接部32呈直角梯形，该直接梯形的长边与其中一条腰之间的夹角为45，进而使得该直角梯形的另外一条腰与所述等腰直角三角形的一条直角边均由所述折弯线构成。如此，用户按照所述折弯线对连接部30进行折弯操作即可，方便用户操作，保证折弯后的第一空腔101与第二空腔201能够通过所述过渡空腔相连通。同时，在切割过程中不会在两个相邻的折弯部204之间产生废料，进而提高了复合板的利用率。

步骤S80：充注相变工质并封口，在折弯后的复合板上开充注口，通过充注口抽真空、充注相变工质后将所述充注口及所述吹胀口焊接密封，从而将相变工质密封在所述封闭腔体内。

步骤S90：折弯，将折弯部204按照所述折弯线朝向相同的一侧折弯形成翅片部20，使得多个翅片部20相互平行，且翅片部20与复合板相互垂直，板式热管最终成型。可以理解地，在其他未示出的实施方式中，翅片部20与复合板之间还可以呈一锐角，此处不作限制。

本发明实施例一提供的板式热管，相较于传统结构而言，减少了接触热阻，由于平板部10与翅片部20共用所述封闭腔体，提升了与热源接触的平板部10以及用于散热的翅片部20的均温能力，提高了散热效果，能够满足高功率设备表面的散热需要。另外，本发明提供的板式热管的加工方法，通过对阻轧剂的印刷图形的设计，以及后续划线、折弯等工艺，实现了一体成型结构，操作简单，易于加工，可有效控制生产成本。

实施例二

请参阅图10，本发明实施例二提供的板式热管与实施例一的板式热管的区别就在于：本实施例中，省略了孤立部103，此时，第一空腔101与第二空腔102同样能够相连通，且构成所述封闭腔体的一部分，提升了与热源接触的平板部10以及用于散热的翅片部20的均温能力，提高了散热效果，能够满足高功率设备表面的散热需要，并且，相较于实施例一而言，本实施例的板式热管更易于加工，进而有效控制生产成本。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关的工作人员完全可以在不偏离本发明的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (9)

1.一种板式热管，其特征在于：所述板式热管包括平板部以及设置在所述平板部上的多个翅片部，所述平板部设置有第一空腔，每个所述翅片部均设置有第二空腔，每个所述第二空腔均与所述第一空腔相连通。

2.如权利要求1所述的板式热管，其特征在于：所述平板部与每个所述翅片部之间均设置有连接部，所述连接部与所述平板部及所述翅片部均连通，所述连接部包括第一连接部和第二连接部，所述第一连接部与所述第二连接部之间形成有折弯线，所述第一连接部呈等腰直角三角形，所述第二连接部呈直角梯形，所述直角梯形的长边与其中一条腰之间的夹角为45°，所述直角梯形的另外一条腰与所述等腰直角三角形的一条直角边均由所述折弯线构成。

3.如权利要求2所述的板式热管，其特征在于：所述第一连接部设置有第一连通腔，所述第二连接部设置有第二连通腔，所述第一连接部与所述平板部连接且所述第一连通腔与所述第一空腔连通，所述第二连接部与所述翅片部连接且所述第二连通腔与所述第二空腔连通。

4.如权利要求1所述的板式热管，其特征在于：多个所述翅片部位于所述平板部的同一侧，多个所述翅片部相互平行设置，所述翅片部与所述平板部之间形成一夹角α。

5.如权利要求1-4任一项所述的板式热管，其特征在于：所述第一空腔内和/或所述第二空腔内设置有多个孤立部，多个所述孤立部将对应的所述第一空腔和/或所述第二空腔分隔形成多个相互连通的流体通道。

6.如权利要求5所述的板式热管，其特征在于：所述孤立部为设于所述第一空腔和/或所述第二空腔内的点状结构或块状结构，所述孤立部由所述第一空腔和/或所述第二空腔相应的侧壁贴合形成。

7.如权利要求6所述的板式热管，其特征在于：所述流体通道的宽度为2-10mm。

8.如权利要求1-4任一项所述的板式热管，其特征在于：所述板式热管上设置有封闭腔体，所述封闭腔体包括第一空腔和第二空腔，所述封闭腔体内充注有相变工质。

9.如权利要求8所述的板式热管，其特征在于：在非散热工作状态下，所述相变工质的液面高度低于所述第一空腔的上沿。