CN111194160A - 一种基于泡沫铜的超薄非对称均热板 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种均热板，具体涉及一种基于泡沫铜的超薄非对称均热板。本发明的超薄非对称均热板包括上壳板和下壳板，所述上壳板和下壳板周边密封连接，内部形成密封工质腔，上壳板内表面设置有支撑柱，密封工质腔内设置有上、下表面紧密贴合上壳板和下壳板的泡沫铜，泡沫铜上设置有以热源中心为起点向外延伸的沟槽，沟槽设置于支撑柱之间的间隙处，并避开支撑柱。本发明的超薄非对称均热板利用上壳板支撑柱之间的间隙位置来设计沟槽走向，此时泡沫铜上的沟槽与上壳板支撑柱间的间隙形成对应关系，从而避免支撑不足而带来的变形问题，能够有效解决非规则形状且空间狭小热流密度高的电子元件的散热问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种均热板，具体涉及一种基于泡沫铜的超薄非对称均热板。
背景技术
随着5G产业的全面铺开，智能便携式电子设备的热流密度越来越高。现有便携式电子产品普遍使用的是0.4mm及以上厚度的均热板。要满足尺寸越来越小，厚度越来越薄的电子产品的散热要求，迫切需要发展0.25-0.35mm厚度的超薄均热板，来解决受限空间内微电子器件的局部高热流散热问题。
现有的技术中，基于泡沫铜的均热板，泡沫铜大多冲切为花瓣形、米字形等结构的槽道只适用于规则形状的均热板，且热源在对称中心的情况。对非规则形状的且热源不在结构中心的使用情景，并没有一种特别适用的结构方案；且对于0.35mm以下的超薄均热板，吸液芯的厚度极为有限，仅在吸液芯上开槽作为蒸汽通道，并不能保证均热板内有足够的蒸汽空间。另外，蒸汽腔体积不足会造成均热板的性能不佳，同时为使冷凝工质能够迅速回流，毛细驱动力也待进一步增强。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供了一种基于泡沫铜的超薄非对称均热板。本发明的超薄非对称均热板能够有效解决非规则形状且空间狭小热流密度高的电子元件的散热问题，该结构尤其适用于制作0.25-0.35mm厚度的超薄均热板。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种基于泡沫铜的超薄非对称均热板，其特征在于，该超薄非对称均热板具有以下特征：
一种基于泡沫铜的超薄非对称均热板，包括上壳板和下壳板，所述上壳板和下壳板周边密封连接，内部形成密封工质腔，所述上壳板内表面设置有支撑柱，所述密封工质腔内设置有上、下表面紧密贴合上壳板和下壳板的泡沫铜，所述泡沫铜上设置有以热源中心为起点向外延伸的沟槽，所述沟槽设置于支撑柱之间的间隙处，并避开支撑柱。
所述上壳板的壁厚为0.10-0.20mm，上壳板的内表面蚀刻成带有规则排布支撑柱的凹面。
所述下壳板的壁厚为0.10-0.22mm，下壳板内表面蚀刻有与上壳板相对应的凹面。
所述泡沫铜置于下壳板的凹面中，与下壳板凹面点焊固定，并与下壳板烧结为一体，泡沫铜的厚度为0.06-0.1mm。
所述密封工质腔处于真空状态，腔内填充有液态工质。
所述远离热源周边区域的沟槽进行延伸分支，实现沟槽分布在整个泡沫铜上，槽宽从0.5mm逐渐增大到1.2mm或是固定槽宽，宽度为0.8-1.2mm，沟槽槽道末端距离泡沫铜外缘的宽度为2-4mm。
所述上壳板蚀刻一次或两次：蚀刻一次时，所述上壳板与下壳板边缘一体连接，上壳板蚀刻的支撑柱与下壳板蚀刻的3-5个大柱子通过钎焊方式结合；蚀刻两次时，上壳板边缘进行二次蚀刻，上壳板与下壳板通过二次蚀刻处预留空间的焊膏形成具有密封工质腔的整体。
所述热源中心是与下壳板贴合的热源的中心。
所述泡沫铜采用磁控溅射镀二氧化钛或者热氧化法进行亲水性处理。
所述下壳板凹面采用物理方法、化学方法、电化学方法或热氧化法进行粗化处理，其中，采用物理方法纳秒激光加工装置或者等离子机处理的粗化凹面具有茸毛形貌的连续毛细结构；采用化学或电化学方法处理的粗化凹面表面具有亲水性多孔结构。
与现有技术相比，本发明具有以下优点:
（1）本发明下壳板的内表面进行粗化处理，可以解决毛细力不足的问题，同时节省物料，进一步实现均热板的超薄化；对上壳板外缘进行二次蚀刻，预留出焊膏空间，有效实现均热板厚度的减薄；上、下壳板通过小支撑柱与大柱子进行钎焊连接，提高整体结构强度。
（2）本发明对泡沫铜进行亲水性处理，如磁控溅射镀二氧化钛或者热氧化法等，使泡沫铜具有超亲水性，吸水能力更强。
（3）本发明利用上壳板支撑柱之间的间隙位置来设计沟槽走向，此时泡沫铜上的沟槽与上壳板支撑柱间的间隙形成对应关系。如此，支撑柱可以避开沟槽，而与泡沫铜有直接的接触面，从而避免支撑不足而带来的变形问题。
（4）本发明能够解决非对称形状均热板蒸汽通道布局的难题，分支型蒸汽通道的设计有助于蒸汽及时到达远离热源端，迅速散热。
附图说明
图1是本发明实施例1中均热板的结构分解图。
图2是本发明实施例1中泡沫铜沟槽的结构示意图。
图3是本发明实施例1中沟槽与支撑柱配合的结构示意图。
图4是本发明实施例1中常规蚀刻的结构示意图。
图5是本发明实施例2中均热板的结构分解图。
图6是本发明实施例2中泡沫铜沟槽的结构示意图。
图7是本发明实施例2中沟槽与支撑柱配合的结构示意图。
图8是本发明实施例2中二次蚀刻的结构示意图。
附图标记说明：1-上壳板；2-下壳板；3-支撑柱；4-泡沫铜；5-沟槽；6-密封工质腔；7-大柱子；8-热源；9-焊膏。
具体实施方式
以下结合具体实施方式和附图详细叙述本发明的技术方案。
实施例1
如图1-4所示，一种基于泡沫铜的超薄非对称均热板，包括上壳板1和下壳板2，所述上壳板1和下壳板2周边密封连接，内部形成密封工质腔6，所述上壳板1内表面设置有支撑柱3，所述密封工质腔6内设置有上、下表面紧密贴合上壳板1和下壳板2的泡沫铜4，所述泡沫铜4上设置有以热源8中心为起点向外延伸的沟槽5，所述沟槽5设置于支撑柱3之间的间隙处，并避开支撑柱3。
所述上壳板1的壁厚为0.17mm，上壳板1的内表面蚀刻成带有规则排布支撑柱3的凹面。
所述下壳板2的壁厚为0.13mm，下壳板2内表面蚀刻有与上壳板1相对应的凹面。
所述泡沫铜4置于下壳板2的凹面中，与下壳板2凹面点焊固定，并与下壳板2烧结为一体，泡沫铜4的厚度为0.08mm。
所述密封工质腔6处于真空状态，腔内填充有液态工质。
所述远离热源8周边区域处的沟槽5进行分支延伸，实现沟槽5分布在整个泡沫铜4上，槽宽为1.0mm，用于提供蒸汽通道，进一步增加蒸汽腔的体积。沟槽5槽道末端距离泡沫铜4外缘的宽度为2mm，以避免因无毛细力作用而使冷凝工质聚集在槽道末端，且保证泡沫铜在开槽加工过程中的变形程度。利用上壳板1与支撑柱3之间的间隙位置来设计沟槽走向，此时泡沫铜4上的沟槽5与上壳板支撑柱3间的间隙形成对应关系，如此，支撑柱3可以避开沟槽5，而与泡沫铜4有直接的接触面，这样可以避免支撑不足而带来的变形问题。
所述上壳板1蚀刻一次，上壳板1与下壳板2之间采取常规钎焊：在下壳板边缘点涂一圈焊膏9，与上壳板烧制为一体，上壳板1蚀刻的支撑柱3与下壳板2蚀刻的5个大柱子7通过钎焊方式结合，增强结构强度，同时在泡沫铜对应的空间位置上冲切出大小一致的孔位，使大柱子能够穿过孔位，避免产生空间干涉，上下壳板之间增加柱子连接能一定程度上减少均热板工作过程中出现鼓包的风险。
所述热源中心是位于下壳板1的热源8的中心。
所述泡沫铜4采用磁控溅射镀二氧化钛进行亲水性处理。
所述下壳板2凹面通过化学方式构造亲水性多孔结构；表面粗化的处理工艺简单，成本低廉，在解决毛细力不足的同时还能节省物料，使均热板整体更加轻薄。
实施例2
如图5-8所示，一种基于泡沫铜的超薄非对称均热板，包括上壳板1和下壳板2，所述上壳板1和下壳板2周边密封连接，内部形成密封工质腔6，所述上壳板1内表面设置有支撑柱3，所述密封工质腔6内设置有上、下表面紧密贴合上壳板1和下壳板2的泡沫铜4，所述泡沫铜4上设置有以热源8中心为起点向外延伸的沟槽5，所述沟槽5设置于支撑柱3之间的间隙处，并避开支撑柱3。
所述上壳板1的壁厚为0.13mm，上壳板1的内表面蚀刻成带有规则排布支撑柱3的凹面。
所述下壳板2的壁厚为0.12mm，下壳板2内表面蚀刻有与上壳板1相对应的凹面。
所述泡沫铜4置于下壳板2的凹面中，与下壳板2凹面点焊固定，并与下壳板2烧结为一体，泡沫铜4的厚度为0.07mm。
所述密封工质腔6处于真空状态，腔内填充有液态工质。
所述远离热源8周边区域的沟槽5进行分支延伸，实现沟槽5分布在整个泡沫铜4上，槽宽为1.2mm，用于提供蒸汽通道，进一步增加蒸汽腔的体积。沟槽5槽道末端距离泡沫铜4外缘的宽度为3mm，以避免因无毛细力作用而使冷凝工质聚集在槽道末端，且保证泡沫铜在开槽加工过程中的变形程度。利用上壳板1与支撑柱3之间的间隙位置来设计沟槽走向，此时泡沫铜4上的沟槽5与上壳板支撑柱3间的间隙形成对应关系，如此，支撑柱3可以避开沟槽5，而与泡沫铜4有直接的接触面，这样可以避免支撑不足而带来的变形问题。
所述上壳板1蚀刻两次，上壳板1边缘进行二次蚀刻，上壳板1与下壳板2通过二次蚀刻处预留空间的焊膏9形成具有密封工质腔6的整体。
所述热源中心是位于下壳板2的热源8的中心。
所述泡沫铜4采用热氧化法进行亲水性处理。
所述下壳板2凹面采用物理方法纳秒激光加工装置使其表面粗糙，形成具有茸毛形貌的连续毛细结构；表面粗化的处理工艺简单，成本低廉，在解决毛细力不足的同时还能节省物料，使均热板整体更加轻薄。
本发明的均热板工作时，工质蒸发后沿各槽道向四面扩散，蒸发的工质携带热源的热量扩散到整个均热板，且能够使冷凝后的工质通过吸液芯的毛细力作用回流至热源位置不断循环。此超薄均热板利用相变传热原理可有效解决狭小空间高热流密度电子元件的散热问题，尤其适用于制作0.25-0.35mm厚度的超薄均热板。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种基于泡沫铜的超薄非对称均热板，包括上壳板（1）和下壳板（2），其特征在于，所述上壳板（1）和下壳板（2）周边密封连接，内部形成密封工质腔（6），所述上壳板（1）内表面设置有支撑柱（3），所述密封工质腔（6）内设置有上、下表面紧密贴合上壳板（1）和下壳板（2）的泡沫铜（4），所述泡沫铜（4）上设置有以热源（8）中心为起点向外延伸的沟槽（5），所述沟槽（5）设置于支撑柱（3）之间的间隙处，并避开支撑柱（3）。
2.根据权利要求1所述的基于泡沫铜的超薄非对称均热板，其特征在于，所述上壳板（1）的壁厚为0.10-0.20mm，上壳板（1）的内表面蚀刻成带有规则排布支撑柱（3）的凹面。
3.根据权利要求1所述的基于泡沫铜的超薄非对称均热板，其特征在于，所述下壳板（2）的壁厚为0.10-0.22mm，下壳板（2）内表面蚀刻有与上壳板（1）相对应的凹面。
4.根据权利要求1所述的基于泡沫铜的超薄非对称均热板，其特征在于，所述泡沫铜（4）置于下壳板（2）的凹面中，与下壳板（2）凹面点焊固定，并与下壳板（2）烧结为一体，泡沫铜（4）的厚度为0.06-0.1mm。
5.根据权利要求1所述的基于泡沫铜的超薄非对称均热板，其特征在于，所述密封工质腔（6）处于真空状态，腔内填充有液态工质。
6.根据权利要求1所述的基于泡沫铜的超薄非对称均热板，其特征在于，所述热源（8）周边区域的沟槽（5）分支延伸，实现沟槽（5）分布在整个泡沫铜（4）上，槽宽从0.5mm逐渐增大到1.2mm或是固定槽宽，宽度为0.8-1.2mm，沟槽（5）末端距离泡沫铜（4）外缘的宽度为2-4mm。
7.根据权利要求1所述的基于泡沫铜的超薄非对称均热板，其特征在于，所述上壳板（1）蚀刻一次或两次：蚀刻一次时，所述上壳板（1）与下壳板（2）边缘一体连接，上壳板（1）蚀刻的支撑柱（3）与下壳板（2）蚀刻的3-5个大柱子（7）通过钎焊方式结合；蚀刻两次时，上壳板（1）边缘进行二次蚀刻，上壳板（1）与下壳板（2）通过二次蚀刻处预留空间的焊膏（9）形成具有密封工质腔（6）的整体。
8.根据权利要求1所述的基于泡沫铜的超薄非对称均热板，其特征在于，所述热源中心是与下壳板贴合（2）的热源（8）的中心。
9.根据权利要求1所述的基于泡沫铜的超薄非对称均热板，其特征在于，所述泡沫铜（4）采用磁控溅射镀二氧化钛或者热氧化法进行亲水性处理。
10.根据权利要求3所述的基于泡沫铜的超薄非对称均热板，其特征在于，所述下壳板（2）凹面采用物理方法、化学方法、电化学方法或热氧化法进行表面粗化处理，其中，采用物理方法纳秒激光加工装置或者等离子机处理的粗化凹面具有茸毛形貌的连续毛细结构；采用化学或电化学方法处理的粗化凹面表面具有亲水性多孔结构。
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