CN112074173A - 超薄导热贴片及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超薄导热贴片，包括：上壳体、下壳体、上毛细孔层及上吸附层，上壳体与所述下壳体组合成一具有开口的密闭腔室，上毛细孔层为毛细结构，上毛细孔层固定设置于所述上壳体内壁，上毛细孔层的外表面凹凸起伏，上吸附层固定设置于所述上毛细孔层外表面。通过本发明，可以通过毛细力加快内部工作液的冷凝速度，在有限的狭小空间内提供相对更大的表面，增加毛细力对冷凝工作液的毛细力作用的面积，加速对气化工作液的冷凝回流大大提升了工作液的气化转换速度进而大大提升了超薄导热贴片的散热速率。本发明同时提供了一种包括上述超薄导热贴片的电子设备。

Description

超薄导热贴片及电子设备

技术领域

本发明涉及电子设备散热领域，特别是涉及一种超薄导热贴片。本发明同时涉及一种包括该超薄导热贴片的电子设备。

背景技术

现在的电子产品要求轻薄化以及高效能，故电子组件需在极小的体积范围以及短时间内产生高功率的运算，因此，现有电子产品在操作过程中高温通常集中在特定区域而产生热累积(heat accumulation)现象，而因超薄导热贴片中填充有可蒸发凝结循环的流体而具有良好的导热效率，且超薄导热贴片需要具有轻薄以及轻量化的特性，故超薄导热贴片逐渐应用于电子产品的领域中以取代散热板。

在超薄导热贴片的应用中，需要不断的追求更快的散热速度，在空间十分受限的情况下，超薄导热贴片的结构设计及材料选取等就成为进一步研发的技术主线。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种超薄导热贴片。

本发明提供的超薄导热贴片，包括：上壳体、下壳体、上毛细孔层及上吸附层，所述上壳体与所述下壳体组合成一具有开口的密闭腔室，所述上毛细孔层为毛细结构，所述上毛细孔层固定设置于所述上壳体内壁，所述上毛细孔层的外表面凹凸起伏，所述上吸附层固定设置于所述上毛细孔层外表面。

采用了上述技术方案，所述上毛细孔层为毛细结构可以通过毛细力加快内部工作液的冷凝速度。所述上毛细孔层的外表面凹凸起伏可以在有限的狭小空间内提供相对更大的表面，增加毛细力对冷凝工作液的毛细力作用的面积。所述上吸附层固定设置于所述上毛细孔层外表面，可以通过吸附层对冷凝工作液甚至气化工作液进行吸附，加速对气化工作液的冷凝回流。总的来说，本技术方案多角度多梯度的加快了气化工作液的冷凝回流，在狭小空间内充分利用物理规律设计更进步的结构，大大提升了工作液的气化转换速度进而大大提升了超薄导热贴片的散热速率。

优选地，本发明提供的超薄导热贴片还包括下毛细孔层及下吸附层，所述下毛细孔层为毛细结构，所述下毛细孔层固定设置于所述下壳体内壁，所述下毛细孔层外表面凹凸起伏，所述下毛细孔层外表面固定设置有所述下吸附层。

采用了上述技术方案，所述下毛细孔层固定设置于所述下壳体内壁，所述下毛细孔层外表面凹凸起伏，所述下毛细孔层外表面固定设置有所述下吸附层这些技术特征，如前所述的进一步在狭小空间内充分利用物理规律设计更进步的结构，大大提升了工作液的气化转换速度进而大大提升了超薄导热贴片的散热速率。

优选地，所述上毛细孔层和/或所述下毛细孔层为层叠结构。

采用了上述技术方案，将所述上毛细孔层和/或所述下毛细孔层设置为层叠结构，一方面可以避免过厚的毛细孔层过多阻碍工作液气化时的挥发速度，另一方面大大增加了毛细孔层工作的表面积，从而大幅度提升了散热时气液转化的速度，大幅度提升了散热速率。

优选地，所述上壳体与所述下壳体组合成的所述密闭腔室内部大致中间位置设置有格栅，所述格栅的边缘固定设置于所述密闭腔室内壁。

采用了上述技术方案，通过设置所述格栅，可以在所述密闭腔室中部形成一个冷凝结构，加快了中空部分气化的速度，从而进一步加快工作液气液转化速度，增加散热速率。

优选地，所述格栅为毛细结构，所述格栅外表面固定设置格栅吸附层。

采用了上述技术方案，毛细结构的格栅，以及在格栅外表面设置格栅吸附层，这样的技术方案都能够进一步大幅提升格栅对气化工作液的液化速度，从而进一步提升超薄导热贴片整体的气液转化速度、提升散热速率。

优选地，所述上壳体和/或所述下壳体向外鼓起一定弧度。

采用了上述技术方案，在超薄导热贴片安装时、可以在超薄导热贴片外壁与待散热构件之间形成一定的预应力，确保超薄导热贴片外壁与待散热构件的表面紧贴，进而增大热传递过程中的实际接触面积，进一步提升散热速率，同时，所述上壳体和/或所述下壳体向外鼓起一定弧度也可以使超薄导热贴片在抽真空时能够通过形状设置来分担一部分大气压力，允许了超薄导热贴片采用更薄一点的上壳体和/或下壳体，节省了有限的空间。

优选地，所述毛细结构由铜粉堆焊形成。

采用了上述技术方案，铜粉堆焊的结构一方面具有良好的整体导热性能、另一方面由于具有毛细结构从而可以加快冷凝的工作液的回流，加快了工作液的气液转化速度，进而提升了超薄导热贴片的散热速率。

优选地，所述上壳体和/或所述下壳体内壁固定设置有若干圆台状支撑凸起，所述支撑凸起由所上壳体和/或所述下壳体中部向边缘设置的数量逐减。

采用了上述技术方案，圆台状支撑凸起，增加上下面坡度距离，使内部工作液充分回流，避免热源功率较大时工作液回流不及时下盖产生干烧现象。圆台状支撑凸起中心区域密集，边缘稀疏，有利于点热源在中心区域的热量传递加快，实现快速导热，与原来的均匀分布对比，能够加快超薄导热贴片启动时间，原来启动时间大约在3S，现在启动时间在1.5-2S，同时中心区域气液变化迅速，较以前均匀分布时，内部气流不易产生紊乱，使得散热性能更加稳定。

优选地，所述支撑凸起为毛细结构，所述支撑凸起外表面固定设置有支撑凸起吸附层。

采用了上述技术方案，进一步加快内部工作液充分回流，提高散热速率。

综上所述，通过本发明，在狭小空间内充分利用物理规律设计更进步的结构，大大提升了工作液的气化转换速度进而大大提升了超薄导热贴片的散热速率。

本发明同时还提供了一种电子设备，包括如上述技术方案中任一所述的超薄导热贴片。

本发明提供的电子设备相应地具有上述技术方案的有益效果。

附图说明

图1示出根据本发明的超薄导热贴片的一个实施例的立体示意图；

图2示出了图1中所示实施例的断面示意图；

图3示出了图2中所示实施例中的局部放大示意图；

图4示出了另一实施例中的部分构件的示意图。

附图中，个标号标示的构件名称对应关系如下：

1-上壳体 2-下壳体 3-上毛细孔层 4-上吸附层 5-下毛细孔层

6-下吸附层 7-格栅 8-格栅吸附层 9-支撑凸起 10-注液管

具体实施方式

下面结合附图说明根据本发明的具体实施方式。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开的具体实施例的限制。

图1示出根据本发明的超薄导热贴片的一个实施例的立体示意图，图2示出了图1中所示实施例的断面示意图，图3示出了图2中所示实施例中的局部放大示意图，图4示出了另一实施例中的部分构件的示意图。

如图所示，本发明提供的超薄导热贴片的一个实施例中，至少由上壳体1、下壳体2、上毛细孔层3及上吸附层4构成，各构件均采用具有良好导热性能的材料。上壳体1与下壳体2组合成一具有开口的密闭腔室，实际生产中，会在开口处将工作液注入该密闭腔室中，再从开口处抽真空后将该开口封闭，吸附层4选取对工作液具有一定吸附作用的材质。上毛细孔层3为毛细结构，上毛细孔层3可以通过焊接、粘结或一体成型等方式固定设置于上壳体1的内壁上，上毛细孔层3的外表面可以是波浪状、锯齿状或者不规则的、可以实现增加表面积的、进一步可以具有使工作液迅速回流的坡面的凹凸起伏，上吸附层4可以通过喷涂、电喷涂、堆焊、粘结等方式固定设置于上毛细孔层3的外表面。上壳体1和下壳体2优选采用金属材质或石墨材质，毛细孔层及吸附层4的选择根据工作液的选择确定。如图1所示，开口处可以通过注液管10进行导流，完成抽真空后将注液管10去除，然后将开口封堵。

采用了上述技术方案，上毛细孔层3为毛细结构可以通过毛细力加快内部工作液的冷凝速度。上毛细孔层3的外表面凹凸起伏可以在有限的狭小空间内提供相对更大的表面，增加毛细力对冷凝工作液的毛细力作用的面积。上吸附层4固定设置于上毛细孔层3外表面，可以通过吸附层对冷凝工作液甚至气化工作液进行吸附，加速对气化工作液的冷凝回流。总的来说，本技术方案多角度多梯度的加快了气化工作液的冷凝回流，在狭小空间内充分利用物理规律设计更进步的结构，大大提升了工作液的气化转换速度进而大大提升了超薄导热贴片的散热速率。

如图所示，作为优选实施方式，本发明提供的超薄导热贴片还可以包括下毛细孔层5及下吸附层6，下毛细孔层5为毛细结构，下毛细孔层5固定设置于下壳体2内壁，下毛细孔层5外表面凹凸起伏，下毛细孔层5外表面固定设置有下吸附层6。下毛细孔层5及下吸附层6的设置方式与上毛细孔层3及上吸附层4的加工方式、固定方法及材质选择等基本相同，下毛细孔层5的外表面形状也可以是前面列举的上毛细孔层3的各种形状。

采用了上述技术方案，下毛细孔层5固定设置于下壳体2内壁，使散热性能相比于只有一层上毛细孔层3的结构提升了20％，下毛细孔层5外表面凹凸起伏，下毛细孔层5外表面固定设置有下吸附层6这些技术特征，如前的进一步在狭小空间内充分利用物理规律设计更进步的结构，大大提升了工作液的气化转换速度进而大大提升了超薄导热贴片的散热速率。

作为优选实施方式，上毛细孔层3和/或下毛细孔层5可以为错落分层的层叠结构，各分层之间可以设置有若干支撑结构。由于内部空间有限，此种结构的各层及支撑结构尺寸会非常小，因此本实施例优选采用3D打印的方式实现。

采用了上述技术方案，将上毛细孔层3和/或下毛细孔层5设置为层叠结构，一方面可以避免过厚的毛细孔层过多阻碍工作液气化时的挥发速度，另一方面大大增加了毛细孔层工作的表面积，从而大幅度提升了散热时气液转化的速度，大幅度提升了散热速率。

如图所示，作为优选实施方式，上壳体1与下壳体2组合成的密闭腔室内部大致中间位置可以设置有格栅7，格栅7的边缘固定设置于密闭腔室内壁。格栅7具有若干格栅孔，工作液在格栅7上冷凝后可以通过格栅孔凝聚后滴落。

采用了上述技术方案，通过设置该格栅7，可以在密闭腔室中部形成一个冷凝结构，加快了中空部分气化的速度，从而进一步加快工作液气液转化速度，增加散热速率。

如图所示，作为优选实施方式，格栅7为毛细结构，格栅7外表面可以固定设置格栅吸附层8。设置格栅吸附层8后优选的实施方式仍然应具有若干格栅孔。

采用了上述技术方案，毛细结构的格栅7，以及在格栅7外表面设置格栅吸附层8，这样的技术方案都能够进一步大幅提升格栅7对气化工作液的液化速度，从而进一步提升超薄导热贴片整体的气液转化速度、提升散热速率。

作为优选实施方式，上壳体1和/或下壳体2可以向外鼓起一定弧度，在上壳体1和/或下壳体2的外表面形成一个弧面，弧面可以形成于整个的外表面、也可以形成于其外表面与其它工件解除的区域。这个实施例中，对上壳体1及下壳体2的选材及其组合联接的方式会有具体的要求，优先实现的方式是上壳体1及下壳体2选用金属材质(比如铜)同时采用焊接的方式进行组合。

采用了上述技术方案，在超薄导热贴片安装时、可以在超薄导热贴片外壁与待散热构件之间形成一定的预应力，确保超薄导热贴片外壁与待散热构件的表面紧贴，进而增大热传递过程中的实际接触面积，进一步提升散热速率，同时，上壳体1和/或下壳体2向外鼓起一定弧度也可以使超薄导热贴片在抽真空时能够通过形状设置来分担一部分大气压力，允许了超薄导热贴片采用更薄一点的上壳体1和/或下壳体2，节省了有限的空间。

作为优选实施方式，上毛细孔层3、下毛细孔层5以及格栅7中采用的毛细结构可以由铜粉堆焊形成。铜粉的直径可以选取的范围为大于等于30微米至小于50微米，铜粉的直径可以选取的范围还可以是大于50微米至小于等于90，铜粉还可以选取30微米至50米的铜粉的混合物料。现有的技术中采用的50微米铜粉形成毛细结构的超薄导热贴片的热阻值根据实验会随着功率增加而增大，热阻增大导致散热性能降低。而采用本实施方式中的铜粉尺寸形成毛细结构的超薄导热贴片热组织会随功率增大而减小，散热性能会有所提升。孔隙率方面90微米的孔隙率能够达到57％，优于50微米的孔隙率52.7％。将铜粉与铜网采用低温扩散焊接方式形成毛细结构。

整个超薄导热贴片的加工工艺，可以采取的一种实施方式是采用高能等离子弧粉末熔覆堆焊，其工作原理是：利用等离子弧作为热源，由送粉器向堆焊枪供粉，吹入电弧中，应用等离子弧产生的高温将合金粉末与基体表面迅速加热并一起熔化、混合、扩散、随堆焊枪和工件的相对移动，等离子弧离开后液态合金逐渐凝固，形成一层高性能的合金堆焊层，从而实现零件表面的强化与硬化的堆焊工艺，由于等离子弧具有电弧温度高、传热率大、稳定性好，熔深可控性强，通过调节相关的堆焊参数，可对堆焊层的厚度、宽度、硬度在一定范围内自由调整。等离子粉末熔覆堆焊后基体材料和堆焊材料之间形成融合界面，结合强度高；堆焊层组织致密，耐蚀及耐磨性好；基体材料与堆焊材料的稀释减少，材料特性变化小。铜网与铜粉进行堆焊，形成上毛细孔层3及下毛细孔层5，将上毛细孔层3及下毛细孔层5分别与上壳体1及下壳体2烧结，形成分明的上盖和下盖，最后整体烧结形成超薄导热贴片。此方式形成的毛细结构毛细半径小，孔隙率高，渗透性能良好，同时兼备优良的力学性能。现有技术是采用低温扩散焊接使铜粉与上下盖结合，在低温环境下使铜粉融化在上下盖表面，由于压力作用会产生变形，同时焊接时间较长。采用堆焊方式实现能够避免以上缺点。

采用了上述技术方案，铜粉堆焊的结构一方面具有良好的整体导热性能、另一方面由于具有毛细结构从而可以加快冷凝的工作液的回流，加快了工作液的气液转化速度，进而提升了超薄导热贴片的散热速率。

如图所示，作为优选实施方式，上壳体1和/或下壳体2内壁固定设置有若干圆台状支撑凸起9，支撑凸起9由所上壳体1和/或下壳体2中部向边缘设置的数量逐减。

采用了上述技术方案，圆台状支撑凸起9，增加上下面坡度距离，使内部工作液充分回流，避免热源功率较大时工作液回流不及时下盖产生干烧现象。圆台状支撑凸起9中心区域密集，边缘稀疏，有利于点热源在中心区域的热量传递加快，实现快速导热，与原来的均匀分布对比，能够加快超薄导热贴片启动时间，原来启动时间大约在3S，现在启动时间在1.5-2S，同时中心区域气液变化迅速，较以前均匀分布时，内部气流不易产生紊乱，使得散热性能更加稳定。

如图所示，作为优选实施方式，支撑凸起9为毛细结构，支撑凸起9外表面固定设置有支撑凸起吸附层(图中未示出)。

采用了上述技术方案，进一步加快内部工作液充分回流，提高散热速率。

综上，通过本发明，在狭小空间内充分利用物理规律设计更进步的结构，大大提升了工作液的气化转换速度进而大大提升了超薄导热贴片的散热速率。

将上述技术方案中任一的超薄导热贴片应用于电子设备中，就得到了本发明提供的电子设备的实施例。

本发明提供的电子设备相应地具有上述技术方案的有益效果。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种超薄导热贴片，其特征在于，包括：上壳体、下壳体、上毛细孔层及上吸附层，所述上壳体与所述下壳体组合成一具有开口的密闭腔室，所述上毛细孔层为毛细结构，所述上毛细孔层固定设置于所述上壳体内壁，所述上毛细孔层的外表面凹凸起伏，所述上吸附层固定设置于所述上毛细孔层外表面。

2.按照权利要求1所述的超薄导热贴片，其特征在于，还包括下毛细孔层及下吸附层，所述下毛细孔层为毛细结构，所述下毛细孔层固定设置于所述下壳体内壁，所述下毛细孔层外表面凹凸起伏，所述下毛细孔层外表面固定设置有所述下吸附层。

3.按照权利要求2所述的超薄导热贴片，其特征在于，所述上毛细孔层和/或所述下毛细孔层为层叠结构。

4.按照权利要求1所述的超薄导热贴片，其特征在于，所述上壳体与所述下壳体组合成的所述密闭腔室内部大致中间位置设置有格栅，所述格栅的边缘固定设置于所述密闭腔室内壁。

5.按照权利要求4所述的超薄导热贴片，其特征在于，所述格栅为毛细结构，所述格栅外表面固定设置格栅吸附层。

6.按照权利要求1所述的超薄导热贴片，其特征在于，所述上壳体和/或所述下壳体向外鼓起一定弧度。

7.按照权利要求1至6中任一所述的超薄导热贴片，其特征在于，所述毛细结构由铜粉堆焊形成。

8.按照权利要求7所述的超薄导热贴片，其特征在于，所述上壳体和/或所述下壳体内壁固定设置有若干圆台状支撑凸起，所述支撑凸起由所上壳体和/或所述下壳体中部向边缘设置的数量逐减。

9.按照权利要求8所述的超薄导热贴片，其特征在于，所述支撑凸起为毛细结构，所述支撑凸起外表面固定设置有支撑凸起吸附层。

10.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1至9中任一所述的超薄导热贴片。

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