CN111220013A - 一种超薄均温板及其制造工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种超薄均温板及其制造工艺，其中均温板包括盖板、底板和设置于两者之间的多孔毛细结构，所述盖板内侧壁上固接有多个支持柱，所述底板的内侧壁上设有多个与所述支持柱相对应的扣合部；所述盖板的一侧端部固设有第一凸出部，所述第一凸出部的内壁开设第一凹槽；所述底板的一侧端部固设有第二凸出部，所述第二凸出部的内壁开设第二凹槽，所述第一凹槽和第二凹槽之间贯穿并焊接抽真空管/注液管；多孔毛细结构为异性多孔毛细结构；所述多孔毛细结构呈“米”字型或其它形状。本发明一种适合大而薄的超薄均温板，在产品总厚度低于0.4mm时，可以保证增加30～50％的饱和蒸汽流动空间，整体的散热性能会提升30％以上。
Description
技术领域
本发明涉及热传导材料技术领域，具体为一种超薄均温板及其制造工艺。
背景技术
随着5G的到来，越来越多的消费者对各种电子消费设备提出了更多更强的功能，从而导致这些电子设备的电功率和散热功率不但升高，从而导致传统的石墨或者铜箔无法控制发热器件的温度控制，从而出现用户体验太差或者产品寿命较短，比如用户握着手机觉得发烫，用某些程序时出现死机或降频。国外相关的团队研究和统计表明，出现类似的问题时96.3％的问题归属于产品核心器件的超温，因为核心器件的超温会导致该器件寿命降低比较严重，通常器件的寿命与器件所承受的温度成负指数关系，从而降低整个产品的使用寿命。
针对如上的问题，现有的技术采用石墨+铜箔或者是一定厚度的均温板/热管技术来进行相关的产品热管理。石墨+铜箔，利用了高导热材料依靠导热来实现传热和散热；而超薄均温板/热管，都是利用在一个密封的真空腔室下借助液态工质吸热时液体相变为气体并且吸收大量的热，气态的蒸汽靠一定的压差运动到低压的壳体壁面，壁面外部与冷却环境接触，从而实现将热端的热传递到冷端，应用于发热器件时可以实现器件的热迁移，气-液相变均温特点可以很方便地将集中的热快速扩展开到更大的散热面上去，从而实现在更小的温差下实现散热。
现有的均温板在做成超薄均温板时，其散热效率会受到限制。因此，需要开发一种高效散热的超薄均温板。
发明内容
为解决以上现有问题，本发明提供一种超薄均温板及其制造工艺。本发明通过以下技术方案实现。
一种超薄均温板，包括盖板、底板和设置于两者之间的多孔毛细结构，所述盖板内侧壁上固接有多个支持柱，所述底板的内侧壁上设有多个与所述支持柱相对应的扣合部；
所述盖板的一侧端部固设有第一凸出部，所述第一凸出部的内壁开设第一凹槽；所述底板的一侧端部固设有第二凸出部，所述第二凸出部的内壁开设第二凹槽，所述第一凹槽和第二凹槽之间贯穿并焊接抽真空管/注液管；
所述多孔毛细结构为异性多孔毛细结构。
优选的，所述多孔毛细结构呈“米”字型，或是在发热器件上方的多孔毛细结构布满，在非发热器件区域伸出局部的多孔毛细结构，呈发散状，空白出该区域的50％～60％。
优选的，所述多孔毛细结构，可采用线径为0.02～0.05mm的金属丝或合成纤维编织而得，也可采用≦40um金属粉颗粒烧结获得。
优选的，所述支持柱径向长度为0.2～1mm，所述支持柱可为圆柱、圆筒、多边形柱或条形柱。
优选的，所述盖板为铜及其铜合金、铁、碳钢、铝及其合金或高分子材料比如赛钢；厚度0.03～0.35mm，优选的，所述底板为铜及其铜合金、铁、碳钢、铝及其合金或高分子材料比如赛钢；厚度0.03～0.25mm，
优选的，所述抽真空管/注液管是外直径为D1.5mm～3mm的管材，采用金属或高分子材料比如赛钢制成。
一种上述超薄均温板的制造工艺，包括以下步骤：
S1.盖板、底板和多孔毛细结构的制作；
S2.多孔毛细结构和底板的接触：如果多孔毛细结构采用编织丝网或者合成纤维，则多孔毛细结构与底板采用电阻焊或者是烧结的方式进行接触；如果多孔毛细结构采用小于等于40μm以内金属粉末，则将金属粉末采用酒精或者水与一定的粘结剂混合，然后将混合粉末涂到底板的一个内凹表面的特定区域上进行进炉高温烧结；
S3.底板与盖板四周相互贴合并焊接，采用钎焊、激光焊接、电阻焊或氩弧焊等焊接方法；
S4.焊接真空管/注液管：将焊接真空管/注液管放置到第一凹槽和第二凹槽形成的槽孔内，然后采用钎焊或者是电阻焊接的办法将两者焊接在一起；
S5.注入工作流体：通过真空管/注液管，向盖板与底板形成的密封腔体注入一定量的工作流体，其注入量根据产品尺寸不同而不同；
S6.抽真空：通过真空管/注液管连接真空泵，用真空泵将产品内的不凝性气体尽可能排除；
S7.产品封口：当产品抽空达到一定值后，将第一凸出部、第二凸出部以及其中的真空管/注液管全部剪断并且密封。
本发明的有益效果：
本发明一种超薄均温板及其制造工艺提供了一种适合大而薄的超薄均温板，在产品厚度更薄面积更大的散热情况下，本结构均温板内部毛细结构在保证液体回流达到要求时，有足够多的蒸汽流通面积，在产品总厚度低于0.4mm时，合理的设计可以保证增加30～50％的饱和蒸汽流动空间，而发热器件的周边会有充足的液体浸润，在这种情况下整体的散热性能会提升30％以上，从而为更薄产品提供可靠的保障。
附图说明
图1为本发明具体实施例1超薄均温板的整体结构示意图；
图2为本发明具体实施例1超薄均温板的多孔毛细结构/液体流动途径的示意图。
其中：1.盖板；101.第一凸出部；102.第一凹槽；103.支持柱；2.多孔毛细结构；201.液体流动途径3.底板；301.第二凸出部；302.第二凹槽；303.扣合部；4.真空管/注液管。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案作更为详细、完整的说明。
具体实施例1
一种超薄均温板，包括盖板1、底板3和设置于两者之间的多孔毛细结构2。盖板1为长方形，内侧壁上固接有多个圆柱形支持柱103，盖板1充当密封和散热表面，其内部表面接触饱和蒸汽，外部表面与温度低的环境进行接触从而发生传热和散热。底板3的形状与盖板1相同，底板3的内侧壁上设有多个与支持柱103相对应的扣合部303。盖板1和底板3均为铜及其铜合金、铁、碳钢、铝及其合金或高分子材料比如赛钢，盖板厚度0.03～0.35mm，底板厚度0.03～0.25mm；支持柱103径向长度为0.2～1mm，主要其加强结构强度和液体回流路径。
盖板1的一侧端部固设有第一凸出部101，第一凸出部101的内壁开设第一凹槽102；底板3的一侧端部固设有第二凸出部301，第二凸出部301的内壁开设第二凹槽302，第一凹槽102和第二凹槽302之间贯穿并焊接抽真空管/注液管4。
多孔毛细结构2为“米”字型或是在发热器件上方的多孔毛细结构布满，在非发热器件区域伸出局部的多孔毛细结构，呈发散状，空白出该区域的50％～60％，的异性多孔毛细结构，采用线径为0.02～0.05mm的铜丝编织而得，也可采用≦40um铜属粉颗粒烧结获得。多孔毛细结构2做成产品时其内部充满液体工作介质组成液体流动途径201，在一定真空腔体时，液体吸热后会快速蒸发或者沸腾，并带走大量的热，并在其表面的气液界面产生毛细泵力，维持液体不断流动，工作介质不断循环，其中间的毛细结构代表与发热器件接触的区域，其位置不是固定的，设计者可以根据发热器件位置进行相应地调整；
抽真空管/注液管4是外直径为D1.5mm～3mm的管材，采用金属或高分子材料比如赛钢制成。
一种上述超薄均温板的制造工艺，包括以下步骤：
S1.按照上述要求制得相应结构的盖板1、底板3和多孔毛细结构2；
S2.多孔毛细结构2和底板3的接触：如果多孔毛细结构采用编织丝网或者合成纤维，则多孔毛细结构与底板采用电阻焊或者是烧结的方式进行接触；如果多孔毛细结构采用小于等于40μm以内金属粉末，则将金属粉末采用酒精或者水与一定的粘结剂混合，然后将混合粉末涂到底板的一个内凹表面的特定区域上进行进炉高温烧结；
S3.底板3与盖板2四周相互贴合并焊接，采用钎焊、激光焊接、电阻焊或氩弧焊等焊接方法；
S4.焊接真空管/注液管4：将焊接真空管/注液管4放置到第一凹槽102和第二凹槽302形成的槽孔内，然后采用钎焊或者是电阻焊接的办法将两者焊接在一起；
S5.注入工作流体：通过真空管/注液管4，向盖板1与底板3形成的密封腔体注入一定量的工作流体，其注入量根据产品尺寸不同而不同；
S6.抽真空：通过真空管/注液管4连接真空泵，用真空泵将产品内的不凝性气体尽可能排除；
S7.产品封口：当产品抽空达到一定值后，将第一凸出部101、第二凸出部301以及其中的真空管/注液管4全部剪断并且密封。
工作原理
本发明产品由底板和盖板围成的中空腔体，其底板内部上附有异型多孔毛细结构，该多孔毛细结构覆盖整个发热器件区域，在非热源区域毛细不占据整个壁面，而只是在某些通路上存在，即在发热器件上方的多孔毛细结构布满，在非发热器件区域伸出局部的多孔毛细结构，呈发散状，空白出该区域的50％～60％。做成产品时在产品内部充注一定量的工作流体，抽真空达到一定要求后进行封闭。工作时，产品的底板外表面与发热器件接触后，器件发热时会被与之相接触的多孔毛细结构内部的液态工作介质吸收，液态工质会比其在正常大气压下沸腾温度低得多的温度点进行相变，相变维持恒温吸热，液态工质相变为饱和蒸汽，而饱和蒸汽在较小的压差下流动到盖板内壁面后，盖板外部遇冷会导致饱和蒸汽由蒸汽变为饱和液态，而饱和液体会浸润整个壁面，当液体接触到周边的多孔毛细时，多孔毛细会在热源区域的气-液交界面产生毛细泵力，促使液态工作流体在产品内不断循环，补给热源所消耗的液体，带走器件所产生的热。而多孔毛细在热源区域会全部覆盖热源，而在非热源区域会分为液体传输通路和气体传输通路，从而提供更多的面积供饱和蒸汽流动，从而使得饱和蒸汽沿途产生较小的温差。
显然，所描述的实施例仅是本发明的个别实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施，都属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种超薄均温板，包括盖板(1)、底板(3)和设置于两者之间的多孔毛细结构(2)，所述盖板(1)内侧壁上固接有多个支持柱(103)，所述底板(3)的内侧壁上设有多个与所述支持柱(103)相对应的扣合部(303)；其特征在于：
所述盖板(1)的一侧端部固设有第一凸出部(101)，所述第一凸出部(101)的内壁开设第一凹槽(102)；所述底板(3)的一侧端部固设有第二凸出部(301)，所述第二凸出部(301)的内壁开设第二凹槽(302)，所述第一凹槽(102)和第二凹槽(302)之间贯穿并焊接抽真空管/注液管(4)；
所述多孔毛细结构(2)为异性多孔毛细结构。
2.根据权利要求1所述的一种超薄均温板，其特征在于：所述多孔毛细结构(2)呈“米”字型，或是在发热器件上方的多孔毛细结构布满，在非发热器件区域伸出局部的多孔毛细结构，呈发散状，空白出该区域的50％～60％。
3.根据权利要求1所述的一种超薄均温板，其特征在于：所述多孔毛细结构(2)，可采用线径为0.02～0.05mm的金属丝或合成纤维编织而得，也可采用≦40um金属粉颗粒烧结获得。
4.根据权利要求1所述的一种超薄均温板，其特征在于：所述支持柱(103)径向长度为0.2～1mm，所述支持柱(103)可为圆柱、圆筒、多边形柱或条形柱。
5.根据权利要求1所述的一种超薄均温板，其特征在于：所述盖板(1)为铜及其铜合金、铁、碳钢、铝及其合金或高分子材料比如赛钢；厚度0.03～0.35mm。
6.根据权利要求1所述的一种超薄均温板，其特征在于：所述底板(3)为铜及其铜合金、铁、碳钢、铝及其合金或高分子材料比如赛钢；厚度0.03～0.25mm。
7.根据权利要求1所述的一种超薄均温板，其特征在于：所述抽真空管/注液管(4)是外直径为D1.5mm～3mm的管材，采用金属或高分子材料比如赛钢制成。
8.一种权利要求1所述的超薄均温板的制造工艺，其特征在于：包括以下步骤：
S1.盖板(1)、底板(3)和多孔毛细结构(2)的制作；
S2.多孔毛细结构(2)和底板(3)的接触：如果多孔毛细结构采用编织丝网或者合成纤维，则多孔毛细结构与底板采用电阻焊或者是烧结的方式进行接触；如果多孔毛细结构采用小于等于40μm以内金属粉末，则将金属粉末采用酒精或者水与一定的粘结剂混合，然后将混合粉末涂到底板的一个内凹表面的特定区域上进行进炉高温烧结；
S3.底板(3)与盖板(2)四周相互贴合并焊接，采用钎焊、激光焊接、电阻焊或氩弧焊等焊接方法；
S4.焊接真空管/注液管(4)：将焊接真空管/注液管(4)放置到第一凹槽(102)和第二凹槽(302)形成的槽孔内，然后采用钎焊或者是电阻焊接的办法将两者焊接在一起；
S5.注入工作流体：通过真空管/注液管(4)，向盖板(1)与底板(3)形成的密封腔体注入一定量的工作流体，其注入量根据产品尺寸不同而不同；
S6.抽真空：通过真空管/注液管(4)连接真空泵，用真空泵将产品内的不凝性气体尽可能排除；
S7.产品封口：当产品抽空达到一定值后，将第一凸出部(101)、第二凸出部(301)以及其中的真空管/注液管(4)全部剪断并且密封。
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