CN112888267B - 一种超薄柔性均热板及制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超薄柔性均热板及制造方法，包括依次贴合设置的上壳板、上壳板吸液芯、柔性支撑板、下壳板吸液芯和下壳板，所述上壳板设有第一褶皱结构，所述下壳板设有第二褶皱结构，所述第一褶皱结构及第二褶皱结构的位置相对应，所述上壳板及下壳板均为凹坑结构，上壳板及下壳板贴合后形成密闭腔体，所述柔性支撑板为褶皱板，其上设有孔洞。本发明的超薄柔性均热板具有厚度薄，可柔性安装，散热能力高等优点，是柔性以及曲面电子元件散热的理想选择。

Description

一种超薄柔性均热板及制造方法

技术领域

本发明涉及微电子器件散热技术领域，具体涉及一种超薄柔性均热板及制作方法。

背景技术

随着电子设备的微小化、集成化、功能复杂化，电子设备的散热要求越来越高，如何实现有限空间的高热流密度散热成为制约微电子设备发展的主要瓶颈之一。另一方面，随着近年来，可穿戴设备、柔性显示屏等的大规模推广应用，实现柔性条件下电子设备的均温散热成为散热领域的研究热点。

均热板，通过相变散热，具有体积小，价格低，均温散热能力大，容易安装维护，是目前微电子设备散热领域研究的重点。然而，目前的超薄柔性均热板研究还处于起步阶段，对于实现均热板柔性的研究仍集中在柔性材料的选择上。中国专利申请CN107764116A公开了一种采用金属箔材、高分子薄膜以及复合薄膜等柔性材料制作上下壳板，通过多孔塑料、多孔聚合物、泡沫金属以及多层编织丝网等柔性多孔材料制作吸液芯结构的超薄柔性均热板。中国专利 CN209745072U公开了一种通过记忆金属制作壳板结构的柔性均热板。然而，这种通过材料实现柔性的均热板不可避免的会面临着价格高昂，柔性小，导热能力差等问题，不利于超薄柔性电子设备的大规模应用。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺点与不足，本发明第一个目的是提供一种厚度薄，柔性大，支撑强度大，散热效率高的超薄柔性均热板。

本发明的第二个目的是提供一种超薄柔性均热板的制作方法。

本发明的第一个目的采用如下技术方案：

一种超薄柔性均热板，包括依次贴合设置的上壳板、上壳板吸液芯、柔性支撑板、下壳板吸液芯和下壳板，所述上壳板设有第一褶皱结构，所述下壳板设有第二褶皱结构，所述第一褶皱结构及第二褶皱结构的位置相对应，所述上壳板及下壳板均为凹坑结构，上壳板及下壳板贴合后形成密闭腔体。

进一步，所述柔性支撑板为多孔金属板，该多孔金属板为褶皱板。

进一步，所述上壳板吸液芯及下壳板吸液芯均为柔性多孔材料，包括金属粉末烧结、泡沫金属及编织丝网。

进一步，多孔金属板的孔径大小及密度根据柔性多孔支撑板的强度和气体通道大小设置。

进一步，第一褶皱结构及第二褶皱结构的形状为三角形。

进一步，所述多孔金属板的孔洞形状为圆形、三角形、矩形或梯形。

进一步，第一及第二褶皱结构的高度相同。

进一步，所述褶皱板的褶皱形状为半圆形、三角形及梯形。

进一步，第一及第二褶皱结构的高度为0.2mm。

本发明的第二个目的采用如下技术方案：

一种超薄柔性均热板的制造方法，包括如下步骤：

上、下壳板一体冲压成型：通过模具实现对上、下壳板的凹坑结构及第一、第二褶皱结构一体冲压成型；

上、下壳板吸液芯分别与上、下壳板烧结成型：过真空烧结技术将柔性吸液芯结构烧结于上下壳板凹坑内；

柔性多孔支撑板的孔洞冲裁及褶皱冲压成型：通过冲压机实现对金属板多孔结构加工，进一步通过特定模具实现对多孔金属板褶皱结构冲压成型；

密封焊接：实现上下壳板定位压紧，进一步通过扩散焊的方式，将上、下壳板熔融焊接，形成密封的封装腔体。

本发明的有益效果：

(1)本发明的上壳板、下壳板及支撑板均采用褶皱结构设计，有效提高均热板的柔性，实现均热板大角度弯曲以及阶梯安装和使用要求。

(2)本发明的上壳板、下壳板及支撑板均采用褶皱结构设计，褶皱结构在受拉时会展平，减少褶皱高度，而在受压时，褶皱会收缩，增加褶皱高度，进而确保本发明均热板在弯曲工况下，几乎不改变气体通道的大小，不影响均热板的散热性能，最终实现在均热板具有高柔性的同时实现高散热性能。

(3)本发明采用带褶皱的多孔金属板取代传统的支撑柱形式，一方面可以通过调整孔洞大小和密度实现蒸汽通道的精确控制，平衡均热板蒸发极限和冷凝极限，提高均热板的传热均温能力，避免出现蒸发端烧干的现象；另一方面，这种结构支撑面积大且均匀，支撑强度高，不容易出现压扁现象，并有一定回弹能力，容易实现超薄化。

(4)本发明的超薄柔性均热板制作方法，简单便于操作，生产成本低，容易实现规模化生产。

附图说明

图1为本发明的超薄柔性均热板的结构示意图；

图2为图1的剖视图；

图3为图1中上壳板结构示意图；

图4为图1中柔性支撑板结构示意图及其局部放大示意图；

图5为图4中未经过冲压成型的多孔金属板结构示意图。

附图示出：1-上壳板；11-凹腔结构；12-褶皱结构；2-上壳板吸液芯；3-柔性支撑板；31-孔洞；32-褶皱；4-下壳板吸液芯；5-下壳板。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

如图1-图5所示，一种超薄柔性均热板，总体厚度为0.6mm,包括依次贴合设置的上壳板1、上壳板吸液芯2、柔性支撑板3、下壳板吸液芯4和下壳板5。上壳板1和下壳板5的材料为紫铜，其上设置有通过冲压一体成型的凹坑结构 11和褶皱结构12；所述上壳板吸液芯2及下壳板吸液芯4为柔性多孔材料，通过石墨模具将其与上、下壳板烧结为一体，具体位于凹坑内。

所述上壳板的下表面为凹坑结构，并设有第一褶皱结构。

所述下壳板的上表面为凹坑结构，并设有第二褶皱结构，其位置与第一褶皱结构相对应。

第一及第二褶皱结构的形状可以相同，也可以不同，褶皱结构的位置根据热源和冷凝端的位置确定，并且通过调整褶皱角度以及褶皱长度可以调整均热板柔性。

上述吸液芯为柔性多孔材料，具体可以为金属粉末烧结、泡沫金属或编织丝网。

所述柔性支撑板3为多孔金属板，所述多孔金属板为褶皱板，当上、下壳板合上时，柔性支撑板3的上下表面必须跟上、下壳板吸液芯紧密接触。

多孔金属板的褶皱形状可以为三角形、半圆形以及梯形，通过控制褶皱间距跟角度可以调整支撑板强度和柔性。

多孔金属板的孔洞形状可以为任意形状，其大小和密度根据支撑板强度和气体通道大小要求设置。

本实施例中，上、下壳板为通过0.1mm的紫铜板一体冲压出凹坑结构和褶皱结构，凹坑深度和褶皱高度都为0.2mm。

本实施例中，柔性支撑板上的孔洞31为通过紫铜板冲裁形成，孔洞形状可以为圆形、三角形、矩形和梯形。

本实施例中，柔性支撑板材料为紫铜，褶皱32的形状可以为半圆形、三角形以及梯形的沟槽结构，褶皱高度设置为0.2mm。

本发明的支撑板为褶皱的，柔性多孔支撑板，一方面精确控制空洞占比、位置，进而可以精确控制蒸汽通道大小，控制蒸发，冷凝速率；另一方面褶皱接触面积大，支撑强度高，就算超薄也不会出现压扁现象。

同时就褶皱高度方向有一定裕度，可以调高度，降低加工要求。另外就是褶皱多孔板也可以实现柔性，同时加工简单方便。

下面对上述的具有复合吸液芯结构的超薄均热板的制作方法做详细描述，以进一步展示该超薄均柔性热板的结构特点以及优点，主要包括以下步骤：

(1)上下壳板一体冲压成型：通过特制模具实现对上下壳板凹坑以及褶皱结构一体冲压成型；

(2)吸液芯与上下壳板烧结成型：通过真空烧结技术将柔性吸液芯结构烧结于上下壳板凹坑内；

(3)柔性支撑板孔洞冲裁以及褶皱结构冲压成型：通过冲压机实现对金属板多孔结构加工，进一步通过特定模具实现对多孔金属板褶皱结构冲压成型；

(4)密封焊接：制作特定模具实现上下壳板定位压紧，进一步通过扩散焊的方式，将上下壳体熔融焊接，形成密封的封装腔体；

(5)抽真空注液：对封装腔体的内部抽真空，注入工质后进行密封处理。

实施例2

本实施例与实施例1不同之处在于，第一褶皱结构及第二褶皱结构分别位于上、下壳板的中间位置，且第一褶皱结构及第二褶皱结构的形状相同，均为三角形。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种超薄柔性均热板，其特征在于，包括依次贴合设置的上壳板、上壳板吸液芯、柔性支撑板、下壳板吸液芯和下壳板，所述上壳板设有第一褶皱结构，所述下壳板设有第二褶皱结构，所述第一褶皱结构及第二褶皱结构的位置相对应，所述上壳板及下壳板均为凹坑结构，上壳板及下壳板贴合后形成密闭腔体；

所述柔性支撑板为多孔金属板，该多孔金属板为褶皱板；

第一褶皱结构、第二褶皱结构及褶皱板的褶皱相同，并相互吻合。

2.根据权利要求1所述的超薄柔性均热板，其特征在于，所述上壳板吸液芯及下壳板吸液芯均为柔性多孔材料，包括金属粉末烧结、泡沫金属或编织丝网。

3.根据权利要求1所述的超薄柔性均热板，其特征在于，多孔金属板的孔径大小及密度根据柔性支撑板的强度和气体通道大小设置。

4.根据权利要求1～3任一项所述的超薄柔性均热板，其特征在于，第一褶皱结构及第二褶皱结构的形状为三角形。

5.根据权利要求1或3任一项所述的超薄柔性均热板，其特征在于，所述多孔金属板的孔洞形状为圆形、三角形、矩形或梯形。

6.根据权利要求1～3任一项所述的超薄柔性均热板，其特征在于，第一褶皱结构及第二褶皱结构的高度相同。

7.根据权利要求1所述的超薄柔性均热板，其特征在于，所述褶皱板的褶皱形状为半圆形、三角形及梯形。

8.根据权利要求6所述的超薄柔性均热板，其特征在于，第一及第二褶皱结构的高度为0.2mm。

9.一种如权利要求1-8任一项所述超薄柔性均热板的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

上、下壳板一体冲压成型：通过模具实现对上、下壳板的凹坑结构及第一、第二褶皱结构一体冲压成型；

上、下壳板吸液芯分别与上、下壳板烧结成型：过真空烧结技术将柔性吸液芯结构烧结于上下壳板凹坑内；

柔性多孔支撑板的孔洞冲裁及褶皱冲压成型：通过冲压机实现对金属板多孔结构加工，进一步通过特定模具实现对多孔金属板褶皱结构冲压成型；

密封焊接：实现上下壳板定位压紧，进一步通过扩散焊的方式，将上、下壳板熔融焊接，形成密封的封装腔体。

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