CN112539670A - 一种vc均热板及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种VC均热板及制备方法，包括上板体和下板体，上板体装设于下板体上，且上板体和下板体能够构成长方体状的容置腔，上板体朝向下板体的一侧设置有第一吸液体；第一吸液体开设有多个对称设置的回流通道，回流通道朝向下板体的一侧设置有密封层，以构成压力腔；下板体朝向上板体的一侧设置有第二吸液体；第一吸液体和第二吸液体之间设置有多个对称设置的第三吸液体，第一吸液体、第二吸液体和多个第三吸液体构成空腔；第一吸液体的孔隙大于第三吸液体的孔隙，第三吸液体的孔隙大于第二吸液体的孔隙。本发明能够提高回流速度，进而提高散热效率。

Description

一种VC均热板及制备方法
技术领域
本发明涉及均热板散热技术领域，尤其是指一种VC均热板及制备方法。
背景技术
均热板是一个内壁具有微细结构的真空腔体，通常由铜制成。当热量由热源传导至蒸发区时，腔体里的流体在低真空度的环境中受热后开始产生流体的气化现象，此时流体吸收热能后体积迅速膨胀形成气相的冷却介质，气相的冷却介质迅速充满整个腔体，当气相冷却介质接触到一个较冷的区域时便会产生凝结的现象。借由凝结的现象释放出在蒸发时累积的热量，凝结后的流体会借由微结构的毛细管道再回到蒸发热源处，此运作将在腔体内周而复始进行。
现有技术中铜质均热板的制造工艺主要包括以下主要步骤：上下壳板制备、吸液芯制备、上下壳板的焊接、充液管与腔体的焊接、注液与抽真空、二次除气(简称二除)及二除冷焊封口处焊接。
其中，铜质均热板的吸液芯常采用烧结式。烧结式吸液芯的常见结构有丝网纤维、铜粉颗粒、泡沫铜等。丝网纤维烧结结构是将编织好的网状铜丝纤维或者是零散的铜丝网纤维烧结在均热板上下壳板内表面上形成的毛细结构。而铜粉烧结结构是将合适的铜粉颗粒烧结在上下壳板上形成的吸液芯结构。
但现有的均热板在散热端流体回流至蒸发端时，同时存在高毛细力和低流动阻力，导致回流速度慢，影响散热效率。且采用铜质吸液芯容易受不凝性气体影响，使工作液体与管芯产生化学反应或电化学反应，产生不凝性气体。不凝性气体被蒸汽吹扫到冲凝段聚集后，形成气塞，从而使有效冷凝面积减少，热阻增大，传热性能恶化，传热下降甚至失效。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：一种VC均热板及制备方法，增强流体的回流，提升散热效率。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种VC均热板，包括上板体和下板体，所述上板体装设于所述下板体上，且所述上板体和所述下板体能够构成长方体状的容置腔，所述上板体朝向所述下板体的一侧设置有第一吸液体；
所述第一吸液体开设有多个对称设置的回流通道，所述回流通道朝向所述下板体的一侧设置有密封层，以构成压力腔；
所述下板体朝向所述上板体的一侧设置有第二吸液体；
所述第一吸液体和所述第二吸液体之间设置有多个对称设置的第三吸液体，所述第一吸液体、所述第二吸液体和多个所述第三吸液体构成空腔；
所述第一吸液体的孔隙大于所述第三吸液体的孔隙，所述第三吸液体的孔隙大于所述第二吸液体的孔隙。
为了解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案为：
一种VC均热板的制备方法，包括以下步骤：
S1：在下板体上灌注发泡涂料a，形成第二吸液体，待第二吸液体凝固后，在第二吸液体上放置弧形隔板，并在弧形隔板顶部的多个对称设置的支架内分别灌注密封涂料，灌注完成后，在95℃的温度下固化30min，构成多个相互分离且对称设置的密封层；
S2：在下板体竖直方向上的第一侧壁与弧形隔板之间由下至上依次灌注发泡涂料b和发泡涂料c，并在95℃的温度下固化30min，构成三个孔隙不同的吸液芯；
S3：上板体与所述第一侧壁相对的一侧为第二侧壁，在所述第二侧壁与弧形隔板之间由下至上依次灌注发发泡涂料b和发泡涂料c，并在弧形隔板顶部与上板体的顶部之间灌注发泡涂料c，在95℃的温度下固化30min，构成三种孔隙不同的吸液芯；
S4：从充注管内充注流体后，通过充注管进行抽真空，使所述容置腔内的负压值达到1.3×(10-1-10-4)Pa。
本发明的有益效果在于：在本发明中第一吸液体、第二吸液体和第三吸液体分别通过不同的发泡涂料灌注成型，并且在第一吸液体内能够与密封层结合，构成多个对称设置的压力腔，使流体蒸发后的形成的气相介质通过第一吸液体分别进入两侧的压力腔内并形成一定的压力，促使冷却液化后的流体加速回流；且由于所构成的吸液芯孔隙由上至下逐级减小，解决了高毛细力和低流动阻力相互抵抗的问题，进一步提高了流体回流的速度，提高散热效率，相比于同分吸液芯热板，散热效率能够高出4～5倍。
附图说明
图1为本发明中一种VC均热板的爆炸图；
图2为本发明中一种VC均热板的内部剖视图；
图3为本发明中弧形隔板的结构示意图；
图4为图3的主视图；
图5为本发明中一种VC均热板的工作原理图。
标号说明：
1、上板体；
2、下板体；21、充注口；22、充注管；
3、容置腔；
4、第一吸液体；41、吸液芯a；42、吸液芯h；43、吸液芯e；
5、第二吸液体；51、吸液芯c；52、吸液芯g；
6、密封层；60、压力腔；
7、空腔；71、凹面；
81、吸液芯b；82、吸液芯f；
9、弧形隔板；91、支架。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
请参照图1-图5，一种VC均热板，包括上板体和下板体，所述上板体装设于所述下板体上，且所述上板体和所述下板体能够构成长方体状的容置腔，所述上板体朝向所述下板体的一侧设置有第一吸液体；
所述第一吸液体开设有多个对称设置的回流通道，所述回流通道朝向所述下板体的一侧设置有密封层，以构成压力腔；
所述下板体朝向所述上板体的一侧设置有第二吸液体；
所述第一吸液体和所述第二吸液体之间设置有多个对称设置的第三吸液体，所述第一吸液体、所述第二吸液体和多个所述第三吸液体构成空腔；
所述第一吸液体的孔隙大于所述第三吸液体的孔隙，所述第三吸液体的孔隙大于所述第二吸液体的孔隙。
本发明的工作原理在于：
由于第一吸液体处于冷凝区，在第一吸液体内设置多个对称设置的压力腔，由蒸发后的气相介质对回流流体产生压力，推动流体快速回流；并由上至下设置孔隙不同的吸液体，使孔隙由上至下逐级缩小，克服高毛细力和低流动阻力相互抵抗的缺陷，来提高散热效率。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：在本发明中第一吸液体、第二吸液体和第三吸液体分别通过不同的发泡涂料灌注成型，并且在第一吸液体内能够与密封层结合，构成多个对称设置的压力腔，使流体蒸发后的形成的气相介质通过第一吸液体分别进入两侧的压力腔内并形成一定的压力，促使冷却液化后的流体加速回流；且由于所构成的吸液芯孔隙由上至下逐级减小，解决了高毛细力和低流动阻力相互抵抗的问题，进一步提高了流体回流的速度，提高散热效率，相比于同分吸液芯热板，散热效率能够高出4～5倍。
进一步的，所述下板体的外壁还开设有充注口。
进一步的，所述充注口装设有充注管，所述充注管内装设有安全阀。
进一步的，所述上板体与所述下板体焊接。
进一步的，所述空腔靠近所述上板体的一侧呈弧形，且弧形的凹面朝向所述下板体。
进一步的，所述第二吸液体由发泡涂料a固化制成；
所述发泡涂料b由70％的PVDF树脂、10％的可膨胀微球发泡剂F-36D和20％的DMAC溶剂组成。
进一步的，所述第三吸液体由发泡涂料b固化制成；
所述发泡涂料c由70％的PVDF树脂、6％的可膨胀微球发泡剂F-30D和24％的DMAC溶剂组成。
进一步的，所述第一吸液体由发泡涂料c固化制成；
所述发泡涂料a由70％的PVDF树脂、3％的可膨胀微球发泡剂F-36和27％的DMAC溶剂组成。
由上述描述可知，可膨胀微球发泡剂是一种微小球状颗粒，并且是一种核壳结构，外壳为热塑性丙烯酸聚合物，内核为烷烃类气体组成的球状颗粒。当加热到一定温度时，热塑性壳体软化，壳体里面的气体膨胀，发泡剂的体积可以迅速膨胀增大到自身的几十倍，微球外壳并不会破裂，仍保持一个完整的密封球体，从而达到发泡的效果，冷却后仍保持发泡效果，不收缩。采用可膨胀微球发泡剂作为原料，在发泡时，气体溢出使得涂层具有空孔结构，同时微球不收缩，球与球之间也会存在空孔结构，使得回流通道的形成有更好的保障。
一种VC均热板的制备方法，包括以下步骤：
S1：在下板体上灌注发泡涂料a，形成第二吸液体，待第二吸液体凝固后，在第二吸液体上放置弧形隔板，并在弧形隔板顶部的多个对称设置的支架内分别灌注密封涂料，灌注完成后，在95℃的温度下固化30min，构成多个相互分离且对称设置的密封层；
S2：在下板体竖直方向上的第一侧壁与弧形隔板之间由下至上依次灌注发泡涂料b和发泡涂料c，并在95℃的温度下固化30min，构成三个孔隙不同的吸液芯；
S3：上板体与所述第一侧壁相对的一侧为第二侧壁，在所述第二侧壁与弧形隔板之间由下至上依次灌注发发泡涂料b和发泡涂料c，并在弧形隔板顶部与上板体的顶部之间灌注发泡涂料c，在95℃的温度下固化30min，构成三种孔隙不同的吸液芯；
S4：从充注管内充注冷却液后，通过充注管进行抽真空，使所述容置腔内的负压值达到1.3×(10-1-10-4)Pa。
进一步的，还包括：S5：将充注口封焊。
由上述描述可知，将充注口封焊后，确保容置腔内部处于真空状态，实现流体的蒸发循环。
本发明的实施例一为：
请参照图1-图5，一种VC均热板，包括上板体1和下板体2，上板体1装设于下板体2上，且上板体1和下板体2能够构成长方体状的容置腔3，上板体1朝向下板体2的一侧设置有第一吸液体4；
第一吸液体4开设有多个对称设置的回流通道，回流通道朝向下板体2的一侧设置有密封层6，以构成压力腔60；
下板体2朝向上板体1的一侧设置有第二吸液体5；
第一吸液体4和第二吸液体5之间设置有多个对称设置的第三吸液体，第一吸液体4、第二吸液体5和多个第三吸液体构成空腔7；
第一吸液体4的孔隙率大于第三吸液体的孔隙率，第三吸液体的孔隙率大于第二吸液体5的孔隙率。优选的，回流通道设置有两个，即压力腔60设置有两个。
参照图1，下板体2的外壁还开设有充注口21。
参照图1，充注口21装设有充注管22，充注管22内装设有安全阀。
优选的，上板体1与下板体2焊接。
参照图2，空腔7靠近上板体1的一侧呈弧形，且弧形的凹面71朝向下板体2。
优选的，第二吸液体5由发泡涂料a固化制成；
发泡涂料b由70％的PVDF树脂、10％的可膨胀微球发泡剂F-36D和20％的DMAC溶剂组成。
优选的，第三吸液体由发泡涂料b固化制成；
发泡涂料c由70％的PVDF树脂、6％的可膨胀微球发泡剂F-30D和24％的DMAC溶剂组成。
优选的，第一吸液体4由发泡涂料c固化制成；
发泡涂料a由70％的PVDF树脂、3％的可膨胀微球发泡剂F-36和27％的DMAC溶剂组成。
其中，可膨胀微球发泡剂F-36D的颗粒外壳直径为20-30um，厚度为2-10um，发泡温度为75-105℃；可膨胀微球发泡剂F-30D的颗粒外壳直径为10-20um，厚度为2-10um，发泡温度为75-130℃；可膨胀微球发泡剂F-36的颗粒外壳直径为5-10um，厚度为2-10um，发泡温度为80-130℃。溶剂可采用NMP、DMAC、DMF和DMS中的一种或多种。
本发明的实施例二为：
在实施例一的基础上，采用一种VC均热板的制备方法，包括以下步骤：
S0：选用铜质均热板并采用冲压工艺制备出板体厚度为0.3-0.6mm的铜制上板体1和下板体2，下板体2在竖直方向上具有三个面板，且每个面板顶部带有卡柱，上板体1在与卡柱相对的位置开设有凹槽，使卡柱插入上板体1的凹槽内，实现上板体1与下板体2的连接。
S1：将下板体2放置于水平面上，在下板体2上先灌注发泡涂料a，构成第二吸液体5，在95℃的温度下固化30min，待第二吸液体5固化后，在第二吸液体5上方放置弧形隔板9，使弧形隔板9顶部的支架91顶部压靠于上板体1内侧的顶部，并在两个对称设置的支架91内分别灌注密封涂料，灌注完成后，在95℃的温度下固化30min，构成多个相互分离且对称设置的密封层6；其中，弧形隔板9的结构参照图。
S2：在下板体2竖直方向上的第一侧壁与弧形隔板9之间由下至上依次灌注发发泡涂料b和发泡涂料c，并在95℃的温度下固化30min，构成三个孔隙率不同的吸液芯，按照孔隙由大到小排列，依次为吸液芯a41、吸液芯b81和吸液芯c51，其中，吸液芯c51是在S1中灌注固化形成的，且吸液芯a41、吸液芯b81和吸液芯c51由上至下依次设置，在该步骤中吸液芯a41、吸液芯b81和吸液芯c51均与下板体2连接。
S3：上板体1与第一侧壁相对的一侧为第二侧壁，在第二侧壁与弧形隔板9之间由下至上依次灌注发泡涂料b和发泡涂料c，并在两个支架91与上板体1的顶部之间灌注发泡涂料c，在95℃的温度下固化30min，构成三种孔隙率不同的吸液芯，按照孔隙由大到小排列，依次为吸液芯e43、吸液芯f82、吸液芯g52，还包括与吸液芯e43孔隙相同的吸液芯h42，其中，吸液芯g52是在S1中灌注固化形成的，在该步骤中的吸液芯e43、吸液芯f82、吸液芯g52由上至下依次设置，而吸液芯h42位于两个压力腔60之间，吸液芯e43、吸液芯f82、吸液芯g52和吸液芯h42均与上板体1连接；
S31：待上述吸液芯冷却后，将弧形隔板9取出；
S32：将上板体1与下板体2焊接，可选高温真空钎焊的方法；
S4：从充注管22内充注冷却液后，通过充注管22进行抽真空，使容置腔3内的负压值达到1.3×(10-1-10-4)Pa；
S5：将充注口21封焊。
其中，密封涂料由70％PVDF树脂和30％的DMAC溶剂组成。
上述，第一吸液体4由吸液芯a41、吸液芯h42和吸液芯e43构成，两个第三吸液体分别为吸液芯b81和吸液芯f82，第二吸液体5由吸液芯c51和吸液芯g52构成，且第二吸液体5铺设于下板体2的底部上。
本发明的工作原理如下：
参照图5，蒸发端设置有热源，热源的热量传导至蒸发区时，腔体里的流体在低真空度的环境中受热后开始产生流体的汽化现象，此时流体吸收热能并且体积迅速膨胀，气相介质迅速充满整个腔体，当气相介质接触到一个比较冷的区域(散热端)时，便会产生凝结的现象。借由凝结的现象释放出在蒸发时累积的热量，凝结后的流体会借由吸液芯微结构的毛细管道再回到蒸发热源处，此过程将在容置腔3内周而复始进行。由于吸液芯回流通道中留有两个压力腔60，压力腔60底部为密封隔层，蒸发段蒸发的气体介质进入压力腔60后将使压力增大，在压力作用下两侧的液化后的流体加速回流。同时不同的吸液芯由上至下形成孔隙逐级递减的通道，解决高毛细力和低流动阻力的相互抵抗的问题，进一步加强流体的回流，增加散热效率。
综上所述，本发明提供的一种VC均热板及制备方法，通过两个压力腔，提高流体回流速度，进而提高散热效率，相比于普通的金属泡沫、铜粉吸液芯制成的均热板，散热效率可高出4～5倍。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种VC均热板，包括上板体和下板体，所述上板体装设于所述下板体上，且所述上板体和所述下板体能够构成长方体状的容置腔，其特征在于，所述上板体朝向所述下板体的一侧设置有第一吸液体；
所述第一吸液体开设有多个对称设置的回流通道，所述回流通道朝向所述下板体的一侧设置有密封层，以构成压力腔；
所述下板体朝向所述上板体的一侧设置有第二吸液体；
所述第一吸液体和所述第二吸液体之间设置有多个对称设置的第三吸液体，所述第一吸液体、所述第二吸液体和多个所述第三吸液体构成空腔；
所述第一吸液体的孔隙大于所述第三吸液体的孔隙，所述第三吸液体的孔隙大于所述第二吸液体的孔隙。
2.根据权利要求1所述的一种VC均热板，其特征在于，所述下板体的外壁还开设有充注口。
3.根据权利要求2所述的一种VC均热板，其特征在于，所述充注口装设有充注管，所述充注管内装设有安全阀。
4.根据权利要求1所述的一种VC均热板，其特征在于，所述上板体与所述下板体焊接。
5.根据权利要求1所述的一种VC均热板，其特征在于，所述空腔靠近所述上板体的一侧呈弧形，且弧形的凹面朝向所述下板体。
6.根据权利要求1所述的一种VC均热板，其特征在于，所述第二吸液体由发泡涂料a固化制成；
所述发泡涂料b由70％的PVDF树脂、10％的可膨胀微球发泡剂F-36D和20％的DMAC溶剂组成。
7.根据权利要求1所述的一种VC均热板，其特征在于，所述第三吸液体由发泡涂料b固化制成；
所述发泡涂料c由70％的PVDF树脂、6％的可膨胀微球发泡剂F-30D和24％的DMAC溶剂组成。
8.根据权利要求1所述的一种VC均热板，其特征在于，所述第一吸液体由发泡涂料c固化制成；
所述发泡涂料a由70％的PVDF树脂、3％的可膨胀微球发泡剂F-36和27％的DMAC溶剂组成。
9.一种VC均热板的制备方法，其特征在于，应用于权利要求1～8任一所述的一种VC均热板中，包括以下步骤：
S1：在下板体上灌注发泡涂料a，形成第二吸液体，待第二吸液体凝固后，在第二吸液体上放置弧形隔板，并在弧形隔板顶部的多个对称设置的支架内分别灌注密封涂料，灌注完成后，在95℃的温度下固化30min，构成多个相互分离且对称设置的密封层；
S2：在下板体竖直方向上的第一侧壁与弧形隔板之间由下至上依次灌注发泡涂料b和发泡涂料c，并在95℃的温度下固化30min，构成三个孔隙不同的吸液芯；
S3：上板体与所述第一侧壁相对的一侧为第二侧壁，在所述第二侧壁与弧形隔板之间由下至上依次灌注发发泡涂料b和发泡涂料c，并在弧形隔板顶部与上板体的顶部之间灌注发泡涂料c，在95℃的温度下固化30min，构成三种孔隙不同的吸液芯；
S4：从充注管内充注流体后，通过充注管进行抽真空，使所述容置腔内的负压值达到1.3×(10-1-10-4)Pa。
10.根据权利要求9所述的一种VC均热板的制备方法，其特征在于，还包括：
S5：将充注口封焊。
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