CN113503756A - 一种可弯折防塌陷型柔性平板热管及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可弯折防塌陷型柔性平板热管,绝热段由橡胶外壳包裹的多个绝热单元组成，绝热单元由相同结构的金属、橡胶三通孔方块沿轴向交错排列、粘接而成。金属、橡胶三通孔方块分别具有上部、中部、下部三个空腔，上部、下部空腔填充有丝网吸液芯结构，形成液体流道，中部空腔为气体流道。本发明还提供了上述平板热管的制造方法，制备时，分别加工出金属、橡胶三通孔方块，并沿轴向交错、阵列排布，粘接形成绝热单元，在阵列单元的上部、下部空腔中穿插放置一层丝网吸液芯结构，并通过密封连接形成密闭腔体，抽真空、灌注工质后封口。本发明结构简单，制作方便，具有良好的弯折和防塌陷性能，适合于柔性电子器件散热。

Description

一种可弯折防塌陷型柔性平板热管及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种可弯折防塌陷型柔性平板热管及其制造方法。

背景技术

随着科技的进步，人们对电子系统的功能提出了更高的需求，推动着电子集成设备向着微型化、集成化、高功率化的方向发展。高度集成化、高功率的电子器件在运行时会产生大量的热量，如果热量不能及时传递出去，电子设备温度持续升高，直接影响到使用性能和使用寿命，甚至发生烧毁。热管利用相变传热，实现高效热传导，为电子器件的散热冷却提供了理想的解决方案。热管由蒸发端、绝热段、冷凝端组成，内部有毛细结构和工作介质。热量传入蒸发端后，蒸发端的工作介质受热转变为气态并带走热量，气化后的工作介质经过绝热段传入冷凝端，在冷凝端液化并放出热量，液化后的工作介质在吸液芯结构毛细力作用下，经过绝热段再次传回蒸发端。上述传热传质过程不断循环进行，从而实现了高效散热冷却。

随着柔性电子显示器、折叠屏等可折叠、可穿戴电子器件的发展，要求其散热部件既要具有较好的柔韧性，又能在受限的空间中保持较好的传热能力。目前热管大多数为刚性结构，不能自由弯曲，或弯折后传热效率急剧降低。一些柔性热管虽然可以实现弯折等功能，但是也面临着弯折后出现塌陷、传热性能恶化等问题。因此，迫切需要一种可弯折、防塌陷、传热能力强的柔性平板热管。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术中的上述缺陷，提供一种可弯折、防塌陷、传热性能良好的柔性平板热管及其制造方法。

本发明采用如下技术方案：一种可弯折防塌陷柔性平板热管，包括蒸发端壳体、绝热段、冷凝端壳体和丝网吸液芯；

所述蒸发端壳体和冷凝端壳体对称设置在绝热段轴向的两侧，并且所述蒸发端壳体、绝热段、冷凝端壳体之间通过密封连接形成密闭腔体，在腔体内部填充有液体工质；

所述绝热段由橡胶外壳包裹的多个绝热单元组成，所述绝热单元由相同结构的金属三通孔方块与橡胶三通孔方块沿轴向交错排列、粘接而成；所述金属三通孔方块、橡胶三通孔方块分别具有上部、中部、下部三个空腔，上部、下部空腔为液体流道，中部空腔为气体流道；所述金属三通孔方块、橡胶三通孔方块的上部、下部空腔中均填充有丝网吸液芯结构，所述丝网吸液芯结构两端与蒸发端、冷凝端底面烧结为一体。

在一较佳实施例中：所述绝热单元的横截面为矩形。

在一较佳实施例中：所述中部空腔为对称的拱形形状，所述上部、下部空腔为矩形。

在一较佳实施例中：所述金属三通孔方块的材料为铜或铝，所述橡胶三通孔方块的材料为天然橡胶。

在一较佳实施例中：所述丝网吸液芯为50-300目的紫铜丝网。

本发明还提供了一种可弯折防塌陷型柔性平板热管的制造方法，用于制造如上所述的可弯折防塌陷型柔性平板热管，包括如下步骤：

1)通过冲压制备冷凝端上下两块壳体、蒸发端上下两块壳体；

2)选取长方体橡胶毛坯和金属毛坯，通过激光切割技术制造出金属三通孔方块、橡胶三通孔方块；

3)将金属三通孔方块与橡胶三通孔方块沿轴向交错、阵列排布，粘接形成绝热单元；在绝热单元的上部、下部空腔中穿插放置一层丝网吸液芯结构，并在绝热单元最外层包裹一带方孔的橡胶壳体，形成绝热段；

4)将两端伸出的丝网吸液芯结构末端部分与蒸发端、冷凝端壳体底面连接为一体，分别将蒸发端、冷凝端与绝热段两端的绝热单元、橡胶外壳进行密封连接，并对蒸发端上下壳体、冷凝端上下壳体进行密封，形成密闭腔体；

5)在蒸发端一侧边设置充液管，对密闭腔体抽真空与灌注工质，最后对充液管封口，得到所述可弯折防塌陷型柔性平板热管。

在一较佳实施例中：所述绝热单元的横截面为矩形。

在一较佳实施例中：所述中部空腔为对称的拱形形状，所述上部、下部空腔为矩形。

在一较佳实施例中：所述金属三通孔方块的材料为铜或铝，所述橡胶三通孔方块的材料为天然橡胶。

在一较佳实施例中：所述丝网吸液芯为50-300目的紫铜丝网。

与现有技术相比，本发明所提供的可弯折防塌陷柔性平板热管具有以下有益效果：

(1)本发明具有可弯折的绝热段，其由相同结构的金属三通孔方块与橡胶三通孔方块沿轴向交错排列、粘接而成，依靠橡胶三通孔块体良好的弹性变形，实现绝热段的弯折和回复，在弯折情况下也可保持良好的导热能力，特别适合于柔性屏、折叠屏电子器件的散热。

(2)本发明具有由三通孔块体组成的绝热段，三通孔块体中部空腔为对称的拱形形状，具有良好的抗压性能，无论是在热管抽真空还是弯折时，都可以有效防止塌陷。

(3)本发明绝热段上部、中部、下部三个空腔的分开设计，实现了平板热管气液流道的分离，大大降低了平板热管腔体内气液对向流动时的阻力，有效避免了气体通道的阻塞。

附图说明

图1为本发明的柔性平板热管的爆炸视图；

图2为本发明的柔性平板热管的整体外形图；

图3为本发明的绝热段横截面示意图；

图4为本发明绝热单元三通孔方块示意图；

图5为本发明柔性平板热热管制造流程图。

其中:1-蒸发端壳体、2-绝热段、3-冷凝端壳体、4-丝网吸液芯、21-橡胶外壳、22-金属三通孔方块、23-橡胶三通孔方块、221-气体流道、222-液体流道。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1、2所示，一种可弯折防塌陷柔性平板热管，包括冷凝端壳体1、绝热段2、蒸发端壳体3和丝网吸液芯4。蒸发端壳体1、绝热段2、冷凝端壳体3沿着长度方向依次连接以形成密闭腔体，密闭腔体内填充液体工质。所述蒸发端壳体1、冷凝端壳体3对称设置在绝热段2沿着长度方向的两端，其材料优选为铜。

如图3所示，本实施方式所述绝热段绝热单元横截面轮廓为矩形，宽度优选为10-20mm，高度优选为1-3mm。所述绝热段由橡胶外壳21包裹的多个绝热单元组成，所述绝热单元由相同结构的金属三通孔方块22与橡胶三通孔方块23沿轴向交错排列、粘接而成。所述金属三通孔方块21、橡胶三通孔方块22分别具有上部、中部和下部三个空腔；

所述橡胶外壳21材料为天然橡胶(NR)，天然橡胶具有良好的弹性，可以增强绝热段2的弯曲变形能力。为保证气体工质在冷凝端冷凝后快速回流到蒸发端。

如图4所示，所述金属三通孔方块22、橡胶三通孔方块23均具有上部、中部、下部三个空腔，所述上部、下部空腔为液体流道221，所述中部空腔为气体流道222。其中，上部、下部空腔中均填充有丝网吸液芯4。丝网吸液芯4优选为50-300目的紫铜丝网。本实施方式所述金属、橡胶三通孔方块材料分别选择紫铜和天然橡胶，尺寸优选为宽15mm×高2mm×长3mm。液体流道221宽度优选为12mm，高度优选为0.3mm；气体流道222为对称拱形，其宽度定优选为12mm，高度优选为0.8mm。

本发明的另一个目的在于提供所述可弯折防塌陷型柔性平板热管的制备方法，如图5所示，包括如下步骤：

1)S1：通过冲压方法，采用厚度0.8mm的紫铜薄板作为基材，制备出冷凝端上下两块壳体、蒸发端上下两块壳体，形成凹腔。

2)S1：选取长方体橡胶毛坯和金属毛坯，通过激光切割技术制造出金属三通孔方块、橡胶三通孔方块；切割金属时，激光功率优选为1000W，扫描速度优选为20mm/s；切割橡胶时，激光功率优选为400W，扫描速度优选为40mm/s。

3)S3：将金属三通孔方块与橡胶三通孔方块沿轴向交错阵列排布，通过胶粘实现牢固连接、形成绝热单元。并在绝热单元三通孔方块的上部、下部空腔221中穿插放置丝网吸液芯结构4，丝网吸液芯结构4伸出绝热段的长度与左端冷凝端壳体、右端蒸发端壳体内表面长度一致，在阵列的金属三通孔方块与橡胶三通孔方块最外层包裹橡胶壳体21形成所述绝热段。

4)S4：将两端伸出的丝网吸液芯结构末端部分与蒸发端、冷凝端壳体底面烧结连接为一体,并通过填充粘接层后热压密封方式对蒸发端上、下壳体、冷凝端上、下壳体进行密封。并将蒸发端、冷凝端与绝热段橡胶外壳通过环氧树脂密封连接。

5)S5：在蒸发端一侧边设置一充液管，利用真空设备对柔性平板热管进行抽真空。抽真空完成后，对液体工质进行除气，然后向柔性平板热管内部灌注工质，并封口，从而得到可弯折防塌陷型柔性平板热管。

本发明的柔性平板热管工作原理：将该柔性平板热管的蒸发端置于柔性电子器件热源处，热管内部工质受热蒸发后在蒸汽压力作用下，沿绝热段中部空腔气体流道快速向冷凝端移动，遇冷释放热量、并被外部散热器快速散失。同时，蒸汽工质凝结成液态，冷凝后的液体工质沿绝热单元上部、下部空腔内丝网吸液芯4回流到左侧蒸发端，参与下一轮气液相变循环，从而实现热源热量的快速散失。

当柔性电子器件需要弯折时，该柔性平板热管的蒸发端也处于弯折状态，由于该柔性平板热管绝热段由相同结构的金属三通孔方块与橡胶三通孔方块沿轴向交错排列、粘接而成，依靠橡胶三通孔块体良好的弹性变形，实现绝热段的弯折和回复，在弯折情况下也可保持良好的散热能力；此外，本发明具有由三通孔块体组成的绝热段，三通孔块体中部空腔为对称的拱形形状，具有良好的抗压性能，无论是在热管抽真空还是弯折时，都可以有效防止塌陷；另外，本发明绝热段上部、中部、下部三个空腔的分开设计，实现了平板热管气液流道的分离，大大降低了平板热管腔体内气液对向流动时的阻力，有效避免了气体通道的阻塞。因此，上述特点的综合作用，显著地提升了所述柔性平板热管的传热极限和使用性能。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (10)

1.一种可弯折防塌陷柔性平板热管，其特征在于：包括蒸发端壳体、绝热段、冷凝端壳体和丝网吸液芯；

所述蒸发端壳体和冷凝端壳体对称设置在绝热段轴向的两侧，并且所述蒸发端壳体、绝热段、冷凝端壳体之间通过密封连接形成密闭腔体，在腔体内部填充有液体工质；

所述绝热段由橡胶外壳包裹的多个绝热单元组成，所述绝热单元由相同结构的金属三通孔方块与橡胶三通孔方块沿轴向交错排列、粘接而成；所述金属三通孔方块、橡胶三通孔方块分别具有上部、中部、下部三个空腔，上部、下部空腔为液体流道，中部空腔为气体流道；所述金属三通孔方块、橡胶三通孔方块的上部、下部空腔中均填充有丝网吸液芯结构，所述丝网吸液芯结构两端与蒸发端、冷凝端底面烧结为一体。

2.如权利要求1所述的一种可弯折防塌陷型柔性平板热管，其特征在于：所述绝热单元的横截面为矩形。

3.如权利要求1所述的一种可弯折防塌陷柔性平板热管，其特征在于：所述中部空腔为对称的拱形形状，所述上部、下部空腔为矩形。

4.如权利要求1所述的一种可弯折防塌陷柔性平板热管，其特征在于：所述金属三通孔方块的材料为铜或铝，所述橡胶三通孔方块的材料为天然橡胶。

5.如权利要求1所述的一种可弯折防塌陷柔性平板热管，其特征在于：所述丝网吸液芯为50-300目的紫铜丝网。

6.一种可弯折防塌陷型柔性平板热管的制造方法，用于制造权利要求1所述的可弯折防塌陷型柔性平板热管，其特征在于，包括如下步骤：

1)通过冲压制备冷凝端上下两块壳体、蒸发端上下两块壳体；

2)选取长方体橡胶毛坯和金属毛坯，通过激光切割技术制造出金属三通孔方块、橡胶三通孔方块；

3)将金属三通孔方块与橡胶三通孔方块沿轴向交错、阵列排布，粘接形成绝热单元；在绝热单元的上部、下部空腔中穿插放置一层丝网吸液芯结构，并在绝热单元最外层包裹一带方孔的橡胶壳体，形成绝热段；

4)将两端伸出的丝网吸液芯结构末端部分与蒸发端、冷凝端壳体底面连接为一体，分别将蒸发端、冷凝端与绝热段两端的绝热单元、橡胶外壳进行密封连接，并对蒸发端上下壳体、冷凝端上下壳体进行密封，形成密闭腔体；

5)在蒸发端一侧边设置充液管，对密闭腔体抽真空与灌注工质，最后对充液管封口，得到所述可弯折防塌陷型柔性平板热管。

7.如权利要求6所述的一种可弯折防塌陷型柔性平板热管的制造方法，其特征在于：所述绝热单元的横截面为矩形。

8.如权利要求1所述的一种可弯折防塌陷型柔性平板热管的制造方法，其特征在于：所述中部空腔为对称的拱形形状，所述上部、下部空腔为矩形。

9.如权利要求1所述的一种可弯折防塌陷型柔性平板热管的制造方法，其特征在于：所述金属三通孔方块的材料为铜或铝，所述橡胶三通孔方块的材料为天然橡胶。

10.如权利要求1所述的一种可弯折防塌陷型柔性平板热管的制造方法，其特征在于：所述丝网吸液芯为50-300目的紫铜丝网。

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