CN114543572A - 一种仿蜂巢结构复合吸液芯的均热板、散热器及电子设备 - Google Patents

一种仿蜂巢结构复合吸液芯的均热板、散热器及电子设备 Download PDF

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李锦峰
刘林华
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Abstract

本发明涉及一种仿蜂巢结构复合吸液芯的均热板、散热器及电子设备，属于均热板散热技术领域。该均热板包括由蒸发端吸液芯和冷凝端吸液芯对接形成的蒸汽腔，蒸汽腔内设有液体工质，其特征在于，蒸发端吸液芯的中心设有空腔区，以空腔区为中心、在空腔区的圆周方向设有N个用于支撑冷凝端吸液芯的凸台，N个凸台呈蜂巢状分布，凸台为多孔结构、且能够冷凝板上的液体引流至蒸发板上，N个凸台之间形成蒸汽通道，蒸发端产生的蒸汽能够通过蒸汽通道扩散到冷凝端进行冷凝。该加热板提高了均热板内部工质的流动和换热性能，延迟了均热板加热位置的烧干现象，具有良好的传热性能和温度均匀性能。

Description

一种仿蜂巢结构复合吸液芯的均热板、散热器及电子设备
技术领域
本发明属于均热板散热技术领域，具体是涉及一种仿蜂巢结构复合吸液芯的均热板、散热器及电子设备。
背景技术
随着电子领域的高速发展，电子产品的小型化和高度集成化严重加剧了设备的散热问题。
蒸汽室(VC)是近年来受到极大关注的两相流热管理系统，与单相系统相比，VC均热板两相冷却系统具有更优越的热性能。VC均热板在将工质从冷凝端运送到蒸发端过程中其吸液芯发挥着至关重要的作用。在过去的几年中，国内外研究人员不断尝试设计各种新颖的吸液芯结构，以获得更好的流动和传热性能来满足更高的散热需求。像如将叶脉、树状等分形通道与传统VC均热板相结合，有效提高了均热板吸液芯的渗透率。但叶脉、树状等分形通道分布均匀性差，可能造成局部散热不佳；且部分仿生通道中气液混合流动，两种状态的工质会在流动过程中相互阻碍，流通性能较差；且从加工方面考虑，叶脉、树状分形通道分形级数较多，尺寸较小的情况下，均热板不易加工。
发明内容
针对现有技术存在的技术问题，本发明提供了一种仿蜂巢结构复合吸液芯的均热板、散热器及电子设备，该加热板提高了均热板内部工质的流动和换热性能，延迟了均热板加热位置的烧干现象，具有良好的传热性能和温度均匀性能。
本发明实施例提供了一种仿蜂巢结构复合吸液芯的均热板，包括由蒸发端吸液芯和冷凝端吸液芯对接形成的蒸汽腔，蒸汽腔内设有液体工质，蒸发端吸液芯的中心设有空腔区，以空腔区为中心、在该空腔区的的圆周方向设有N个用于支撑冷凝端吸液芯的凸台，N个凸台呈蜂巢状分布，凸台为多孔结构、且能够将冷凝端的液体引流至蒸发端，N个凸台之间形成蒸汽通道，蒸发端产生的蒸汽能够通过蒸汽通道扩散到冷凝端吸液芯进行冷凝。
进一步地，蒸汽腔的边缘开口、且连接环形通道，蒸汽通道与环形通道相连通。
进一步地，还包括上壳板和下壳板，上壳板和下壳板对接形成封闭腔，蒸汽腔安装在封闭腔的中心，且蒸发端吸液芯和冷凝端吸液芯与封闭腔的侧壁之间设有间隙，所述间隙形成环形通道。
进一步地，上壳板和下壳板均为铜板。
进一步地，N个凸台呈多环状分布，且远离空腔区的凸台数量逐渐增加。
进一步地，相邻两个凸台之间的距离相同。
进一步地，蒸发端吸液芯和冷凝端吸液芯以及凸台是由铜粉颗粒烧结而成多孔结构。
进一步地，所述空腔区为圆柱空腔区。
本发明实施例提供了一种散热器，该散热器包括上述任一项所述的一种仿蜂巢结构复合吸液芯的均热板。
本发明实施例提供了一种电子设备，该电子设备包括上述任一项所述的一种仿蜂巢结构复合吸液芯的均热板。
本发明的有益效果如下：
(1)、本发明提供的均热板在蒸发端吸液芯的中心设置空腔区，工作时发热电子元件是贴在蒸发端外壳表面底部的中间位置，蒸发端吸液芯中的液体介质吸收热源产生的热量后发生相变，由液态蒸发为蒸汽，其中产生的蒸汽部分会从中心空腔区逸出扩散到整个蒸汽通道，最后到达冷凝端吸液芯表面，冷凝成液体，液体又在多孔介质吸液芯的毛细力的作用下，通过柱状凸台，回流到蒸发端，进行下一次循环。由于凸台呈蜂巢状分布，凸台均匀分布，这样可以使得蒸汽向多个方向扩散到整个蒸汽腔，避免蒸汽集中。这样可以为液体工质的回流以及蒸汽的流动提供多通道，提高了均热板内部工质的流动和换热性能，延迟了均热板加热位置的烧干现象，具有良好的传热性能和温度均匀性能。
(2)、相比于目前的叶脉、树状等分形通道，本发明提供的均热板结构中蜂巢状凸台，分布均匀性好，有利于液体工质的回流，凸台之间形成的蒸汽通道便于蒸汽的流通，且易加工。
附图说明
图1为本发明实施例提供了一种基于仿蜂巢结构复合吸液芯均热板的爆炸示意图；
图2为本发明实施例提供了一种基于仿蜂巢结构复合吸液芯均热板去掉上壳板和冷凝端吸液芯后的俯视图；
图3为本发明实施例提供了一种基于仿蜂巢结构复合吸液芯均热板的局部单元示意图；
图4为本发明实施例提供了一种基于仿蜂巢结构复合吸液芯均热板的局部剖截面示意图。
图中：1-冷凝端上壳板、2-冷凝端吸液芯、3-蒸发端吸液芯、4-蒸发端下壳板、5-圆柱空腔区、6-蒸汽通道、7-柱状凸台、8-环形通道、9-主蒸汽通道。
具体实施方式
参见图1和图2所示，本发明实施例提供一种仿蜂巢结构的均热板，该均热板包括通过冷凝端吸液芯2和蒸发端吸液芯3上下对接形成的蒸汽腔，该蒸汽腔内部抽真空后注入液体工质。
在蒸发端吸液芯3中心设有空腔区，同时以该空腔区为中心，在该空腔区的圆周方向设有N个柱状凸台7，所述N个柱状凸台7呈蜂巢状分布，该柱状凸台7的底部与蒸发端吸液芯3相连接，顶部与冷凝端吸液芯2相对接，这样通过柱状凸台7来实现支撑。
该柱状凸台7内部为多孔结构，冷凝端吸液芯2上冷凝后的液体可以通过柱状凸台7内部回流至蒸发端吸液芯3上。
所以，本发明提供的均热板在蒸发端吸液芯的中心设置空腔区，工作时发热电子元件贴在蒸发端外壳表面底部的中间位置，蒸发端吸液芯中的液体介质吸收热源产生的热量后发生相变，由液态蒸发为蒸汽，其中产生的蒸汽部分会从中心空腔区逸出扩散到整个蒸汽通道，最后到达冷凝端吸液芯表面，冷凝成液体，液体又在多孔介质吸液芯的毛细力的作用下，通过柱状凸台，回流到蒸发端，进行下一次循环。由于凸台呈蜂巢状分布，凸台均匀分布，这样可以使得蒸汽向多个方向扩散到整个蒸汽腔，避免蒸汽集中，这样可以为液体工质的回流以及蒸汽的流动提供多通道，提高了均热板内部工质的流动和换热性能，延迟了均热板加热位置的烧干现象，具有良好的传热性能和温度均匀性能。
参见图1所示，本实施例中N个柱状凸台7在均热板的中心区圆周方向上呈蜂窝状分布，在远离空腔区的外圈上的六边形仿蜂巢凸台7数量逐渐增加，且都是均匀分布。
本实施例中的N个六边形仿蜂巢凸台7之间的距离都相同，N个柱状凸台7之间构成了若干对称的仿蜂巢结构的分型通道，以此作为蒸汽通道6，这样可以使得空腔区产生的蒸汽扩散到这些蒸汽通道6内，保证扩散面更广泛，扩散速度更快，有效提高了均匀板的传热性能。
本实施例中N个柱状凸台7之间形成的蒸汽通道6宽度都相同，且宽度≤
5mm，这样可以保证整体的扩散的均匀度，避免蒸汽产生集中现象。
本实施例的空腔区在圆周方向上设有一圈柱状凸台7，这样可以将空腔区围成一个圆柱空腔区5，其中与圆柱空腔区5相连的第一级通道作为主蒸汽通道9，N个柱状凸台7之间形成的蒸汽通道6与圆柱空腔区5相连通，参见图3所示。
本实施例中的柱状凸台7主要是由铜粉颗粒烧结而成的多孔结构，这样构成一条液态工质从冷凝端吸液芯2回流到蒸发端吸液芯3的路径，为冷凝端液体工质的回流提供了多通道，有利于液体工质的回流，提高了均热板的均温性能。
不仅如此，所述冷凝端吸液芯2和蒸发端吸液芯3也可以由铜粉颗粒烧结而成的多孔结构。
柱状凸台7的形状为正六边形，在密铺相同面积的前提下，正六边形网格周长是最小的，这样可以在一定程度上减小其占用面积，同时正六边形结构的柱状凸台7的存在为工质回流提供多路径的，同时也为均热板内部提供了强有力的支撑。
当然，本发明提供的柱状凸台7不仅仅限于本实施例中的正六边形，还可以是圆形或者其它正多边形。
参见图1、图2以及图4所示，在本发明实施例的基础上均热板还包括冷凝端上壳板1和蒸发端下壳板4，冷凝端上壳板1和蒸发端下壳板4的直径相同，且蒸发端下壳板4的边缘设有一个环形凸台，环形凸台的围成的区域的直径要大于蒸发板下壳体4和冷凝板上壳板1围成的腔体结构直径。
上壳板和下壳板对接形成一个密闭的腔体，其中冷凝端吸液芯2和蒸发端吸液芯3对接形成的腔体边缘为开口，将冷凝端吸液芯2和蒸发端吸液芯3对接形成的腔体放置在上壳板和下壳板的中心，这样可以在冷凝端吸液芯2和蒸发端吸液芯3的边缘形成一个环形通道8，使得蒸汽通道6与环形通道8相连通，这样通过该环形通道可以在边缘将各蒸汽通道6连接起来，保证柱状凸台7之间的蒸汽通道6相同性，便于蒸汽均匀扩散到圆周方向上的蒸汽通道6内，提高了蒸汽的冷凝效果。
当然，在另外一些实施例中的冷凝端吸液芯2和蒸发端吸液芯3的边缘也可以延长对接环形通道，该环形通道将N个柱状凸台之间的蒸汽通道连通起来。
本发明实施例还提供了一种散热器，该散热器包括上述实施例提供的均热板，可以在该均热板的上方安装散热板和散热扇。
本发明实施例还提供了一种电子设备，该电子器件内部设有上述实施例提供的一种均热板，通过安装上述均热板可以提高电子器件的散热效果。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种仿蜂巢结构复合吸液芯的均热板，包括由蒸发端吸液芯和冷凝端吸液芯对接形成的蒸汽腔，蒸汽腔内设有液体工质，其特征在于，蒸发端吸液芯的中心设有空腔区，以空腔区为中心、在空腔区的圆周方向设有N个用于支撑冷凝端吸液芯的凸台，N个凸台呈蜂巢状分布，凸台为多孔结构、且能够将冷凝端的的液体引流至蒸发端，N个凸台之间形成蒸汽通道，蒸发端产生的蒸汽能够通过蒸汽通道扩散到蒸发板的边缘进行冷凝。
2.如权利要求1所述的一种仿蜂巢结构复合吸液芯的均热板，其特征在于，蒸汽腔的边缘开口、且连接环形通道，蒸汽通道与环形通道相连通。
3.如权利要求2所述的一种仿蜂巢结构复合吸液芯的均热板，其特征在于，还包括上壳板和下壳板，上壳板和下壳板对接形成封闭腔，蒸汽腔安装在封闭腔的中心，且蒸发端吸液芯和冷凝端吸液芯与封闭腔的侧壁之间设有间隙，所述间隙形成环形通道。
4.如权利要求3所述的一种仿蜂巢结构复合吸液芯的均热板，其特征在于，上壳板和下壳板均为铜板。
5.如权利要求1所述的一种仿蜂巢结构复合吸液芯的均热板，其特征在于，N个凸台呈多环状分布，且远离空腔区的凸台数量逐渐增加。
6.如权利要求5所述的一种仿蜂巢结构复合吸液芯的均热板，其特征在于，相邻两个凸台之间的距离相同。
7.如权利要求1所述的一种仿蜂巢结构复合吸液芯的均热板，其特征在于，蒸发端吸液芯和冷凝端吸液芯以及凸台是由铜粉颗粒烧结而成多孔结构。
8.如权利要求1所述的一种仿蜂巢结构复合吸液芯的均热板，其特征在于，所述空腔区为圆柱空腔区。
9.一种散热器，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的一种仿蜂巢结构复合吸液芯的均热板。
10.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的一种仿蜂巢结构复合吸液芯的均热板。
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