CN115930645A - 一种超薄柔性均热板构造及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种超薄柔性均热板构造，包括依次布置的至少2个均热板，每个均热板内均设有密封腔体，密封腔体内设有吸液芯、液体通道和蒸汽通道并灌注有工质，相邻均热板之间设有柔性传热层，柔性传热层两端分别与相邻均热板连接。由于相邻均热板通过柔性传热层连接，均热板的热量能够通过柔性传热层互相传递，有效地提升了整体均温性能。柔性传热层具有柔性特点，使得超薄柔性均热板构造能够在柔性传热层处进行弯折，从而可以应用于需要弯折安装的场景；能够满足更复杂的散热要求。均热板为扁平状结构，满足现代工程对相变传热器件的薄化要求，有利于实现电子器件小型化。本发明还涉及一种超薄柔性均热板构造的制备方法。
Description
技术领域
本发明属于板状散热器技术领域，具体涉及一种超薄柔性均热板构造及其制备方法。
背景技术
随着现代技术的不断进步，人们对散热设备的要求越来越高。对于热流密度较大的设备，经常需要使用相变传热器件进行散热。从用户到研发人员都开始追求散热设备的柔性化。
传统的相变传热器件包括热管和均热板等。热管和均热板通常为刚性结构，难以满足柔性化的要求。
为了增加柔性化，现有技术设计了三段式柔性热管，将多个热管通过铰链连接。但由于热管多为圆柱形，受到形状的限制而无法应用于扁平化需求场合。
均热板通常为扁平状结构，能够应用于扁平化需求场合。其真空腔体内设有液体通道和蒸汽通道并灌注有工质。有些均热板采用聚合物材料制造以实现柔性化，但聚合物本身导热性能不佳，影响了均热板整体的性能效果。
还有部分均热板被预先加工设计成弯曲的形状，虽然能满足特定场合装配时的需要，但是由于不能改变其几何尺寸，应用范围受到限制。
由于现在电子器件往小型化方向发展，这对相变传热器件的厚度也提出了进一步的薄化要求。基于此，现代工程技术急需要研发一种具有柔性结构的超薄均热板构造，以满足扁平化应用场合且具有柔性可弯折的散热要求。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的之一是：提供一种超薄柔性均热板构造，整体传热性能好，能够满足扁平化和柔性可弯折的散热要求。
针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的之二是：提供一种超薄柔性均热板构造的制备方法。
本发明目的通过以下技术方案实现：
一种超薄柔性均热板构造，包括依次布置的至少2个均热板，每个均热板内均设有密封腔体，密封腔体内设有吸液芯、液体通道和蒸汽通道并灌注有工质，相邻均热板之间设有柔性传热层，柔性传热层两端分别与相邻均热板连接。
进一步，相邻均热板之间设有柔性结构，柔性结构两端分别固接于相邻均热板，每个柔性结构表面至少覆盖有一层柔性传热层。
进一步，柔性结构为镂空结构或薄板结构。
进一步，柔性传热层的材料包括石墨烯。
进一步，均热板内设有阵列布置的支撑柱，吸液芯一端固接于密封腔体一端，支撑柱两端分别抵接于吸液芯另一端和密封腔体另一端，蒸汽通道形成于阵列布置的支撑柱之间。
进一步，支撑柱包括条形支撑柱，其延伸方向平行于吸液芯延伸方向。
进一步，支撑柱之间设有辅助吸液芯。
进一步，液体通道和蒸汽通道相间分布。
一种超薄柔性均热板构造的制备方法，包括以下步骤，
制备至少2个均热板，在每个均热板的密封腔体内设置吸液芯、液体通道、蒸汽通道并灌注工质；
将相邻均热板通过柔性传热层连接，使均热板的热量通过柔性传热层互相传递。
进一步，包括以下步骤，
步骤一，制备至少2个均热板的上壳板和下壳板，在相邻下壳板之间加工出柔性结构；
步骤二，在上壳板或下壳板上烧结吸液芯；
步骤三，加工出上壳板和下壳板的注液口和点胶槽；
步骤四，沿点胶槽进行点胶并盖合上壳板和下壳板形成均热板；
步骤五，将均热板和柔性结构进行高温焊接；
步骤六，在柔性结构上设置柔性传热层，并使柔性传热层与相邻均热板连接；
步骤七，在负压环境下进行气密性检测；
步骤八，在均热板内注入工质并放入低温环境下使工质凝固；
步骤九，对均热板内部空间进行抽真空；
步骤十，将均热板压扁密封。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
由于相邻均热板通过柔性传热层连接，均热板的热量能够通过柔性传热层互相传递，相较于采用聚合物材料制造均热板存在的导热性能不佳，本发明更有效地提升了整体均温性能。柔性传热层具有柔性特点，使得超薄柔性均热板构造能够在柔性传热层处进行弯折，从而可以应用于需要弯折安装的场景；可以根据需要设置多个均热板并通过多个柔性传热层进行连接，从而可以获得多个弯折铰链，能够满足更复杂的散热要求。均热板为扁平状结构，满足现代工程对相变传热器件的薄化要求，有利于实现电子器件小型化，可应用于柔性电子设备和空间站柔性太阳翼等工作环境中。
附图说明
图1是本发明实施例1的分解结构示意图。
图2是本发明实施例1的下壳板和柔性结构的结构示意图。
图3是图2中H处放大示意图。
图4是本发明实施例1的上壳板的结构示意图。
图5是本发明实施例1的整体结构示意图。
图6是本发明实施例1的柔性传热层与柔性结构贴敷示意图。
图7是本发明实施例1的制造工艺流程图。
图8是本发明实施例2的分解结构示意图。
图9是本发明实施例2的截面示意图。
图10是本发明实施例3的分解结构示意图。
图11是本发明实施例4的制造工艺流程图。
图12是本发明实施例5的下壳板的结构示意图。
图13是本发明实施例6的结构示意图。
图14是本发明实施例7具有薄板结构柔性部分的结构示意图。
图中：
100-下壳板，101-辅助吸液芯，102-柔性结构，103-下点胶槽，104-支撑柱，105-下注液口；
200-上壳板，202-上点胶槽，203-上注液口；
300-主吸液芯；
400-共面吸液芯；
500-柔性传热层。
具体实施方式
下面对本发明作进一步详细的描述。
如图1所示，一种超薄柔性均热板构造，包括依次布置的至少2个均热板，每个均热板内均设有密封腔体，密封腔体内设有吸液芯、液体通道和蒸汽通道并灌注有工质，相邻均热板之间设有柔性传热层500，柔性传热层500两端分别与相邻均热板连接。
由于相邻均热板通过柔性传热层500连接，均热板的热量能够通过柔性传热层500互相传递，相较于采用聚合物材料制造均热板存在的导热性能不佳，本发明更有效地提升了整体均温性能。柔性传热层500具有柔性特点，使得超薄柔性均热板构造能够在柔性传热层500处进行弯折，从而可以应用于需要弯折安装的场景；可以根据需要设置多个均热板并通过多个柔性传热层500进行连接，从而可以获得多个弯折铰链，可以进行多处弯折，能够满足更复杂的散热要求。均热板为扁平状结构，满足现代工程对相变传热器件的薄化要求，有利于实现电子器件小型化，可应用于柔性电子设备和空间站柔性太阳翼等工作环境中。
具体地，相邻均热板之间设有由柔性结构102和柔性传热层500构成的柔性部分。优选地，均热板与柔性结构102为一体成型。热量由一端的均热板经由中间柔性传热层500传递至另一端的均热板，中间的柔性结构102可保证整体的柔性，以实现柔性散热。均热板包括上壳板200与下壳板100以及其中间所包夹的吸液芯。
均热板数量不少于2个，各均热板由柔性部分分隔。且各自尺寸可根据需要调整，分布可以柔性部分对称或不对称。
下壳板100与上壳板200的厚度在0.2-5.0mm之间，材料包括但不限于黄铜、紫铜和铝合金。
柔性传热层500厚度为0.2-3.0mm。柔性传热层500与柔性结构102的厚度之和与均热板上壳板200与下壳板100的厚度之和相等或相近。
均热板可为气液共面或气液异面结构，且各均热板类型可以相同或不同。
如图2、图3所示，气液异面的均热板，其下壳板100固设有多个间隔布置的支撑柱104。上壳板200设有主吸液芯300，支撑柱104上端顶抵接于主吸液芯300。
下壳板100设有多个辅助吸液芯101，间隔分布于支撑柱104之间，用于增强工质导向作用，提升工质流通速度。可根据实际需要决定是否增加辅助吸液芯101。
主吸液芯300和辅助吸液芯101的类型包括但不限于沟槽、粉末烧结、丝网和编织带类型的吸液芯。
辅助吸液芯101和主吸液芯300可进行亲水化处理，以增强液体流通速度。如图8、图9所示，气液共面的均热板，下壳板100与上壳板200之间设有共面吸液芯400，均热板的内部的蒸汽通道与液体通道在共面吸液芯400上相间分布。
柔性结构102包括但不限于镂空结构或薄板结构。
柔性传热层500的材料包括但不限于石墨烯。
一种超薄柔性均热板构造的制备方法，包括以下步骤，
制备至少2个均热板，在每个均热板的密封腔体内设置吸液芯、液体通道、蒸汽通道并灌注工质；
将相邻均热板通过柔性传热层500连接，使均热板的热量通过柔性传热层500互相传递。
实施例1
如图1所示，两个均热板均为气液异面结构，均热板的下壳板100与上壳板200焊接并合围形成密封腔体，密封腔体内烧结有主吸液芯300和辅助吸液芯101。均热板数量为2块，2块均热板中间具有柔性结构102，并贴敷有石墨烯作为柔性传热层500增强传热。
主吸液芯300为两层厚度为0.065mm，目数为330目的铜丝网。辅助吸液芯101为铜编织带。编织带由16根铜丝编织而成，每根铜丝丝径为0.03mm。
下壳板100厚度为0.25mm，其内部点胶槽103深度与支撑柱104高度均为0.2mm。上壳板200厚度为0.1mm，其内部腔体201与点胶槽202深度均为0.05mm。上述深度与高度方向公差为±0.01mm。其他方向公差为±0.1mm。下壳板100与上壳板200的具体结构分别如图2与图4所示。
主吸液芯300和辅助吸液芯101的灌液量为80％。
柔性结构102为镂空结构。均热板为气液异面结构。
如图6所示，柔性传热层500厚度为0.1mm，采用石墨烯胶粘工艺贴敷于柔性结构102表面。柔性结构102厚度分别为0.2mm。
如图7所示，制备步骤如下：
步骤一：刻蚀2个下壳板100与上壳板200，并在相邻下壳板100之间加工出镂空结构的柔性结构102；
步骤二：将主吸液芯300烧结到下壳板100上；
步骤三：冲压下壳板100与上壳板200，分别加工出下壳板100与上壳板200的下注液口105与上注液口203、下点胶槽103与上点胶槽202；
步骤四：沿下点胶槽103与上点胶槽202进行点胶，将下注液口105与上注液口203对应连接，将下壳板100与上壳板200对接；
步骤五：送入炉内进行高温焊接；
步骤六：将两个柔性传热层500分别覆盖于柔性结构102上下表面；
步骤七：在负压环境下进行气密性检测；
步骤八：注入工质并放入低温环境下使工质凝固；
步骤九：对均热板内部空间进行抽真空；
步骤十：压扁密封：
步骤十一：质量检测。
实施例2
如图8、图9所示，本实施例与实施例1的不同之处在于：两个均热板为气液共面结构，内部设有共面吸液芯400。
实施例3
如图10所示，本实施例与实施例1的不同之处在于：柔性传热层500两侧的均热板分别为气液异面和气液共面结构。
实施例4
如图11所示，本实施例的制备方法与实施例1的不同之处在于：在步骤二将主吸液芯300烧结到下壳板100上之前，先进行主吸液芯300亲水化的工艺步骤，以增强液体流通速度，提升均热板传热能力。
实施例5
如图12所示，本实施例与实施例1的不同之处在于：支撑柱104为条形，其延伸方向与主吸液芯300延伸方向平行，用于提供工质导向作用。
实施例6
如图13所示，本实施例与实施例1的不同之处在于：本实施例有三个均热板，且分布不对称。
实施例7
如图14所示，本实施例与实施例1的不同之处在于：柔性结构102为薄板结构。
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上述实施例的限制，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 (10)
1.一种超薄柔性均热板构造，其特征在于：包括依次布置的至少2个均热板，每个均热板内均设有密封腔体，密封腔体内设有吸液芯、液体通道和蒸汽通道并灌注有工质，相邻均热板之间设有柔性传热层，柔性传热层两端分别与相邻均热板连接。
2.按照权利要求1所述的一种超薄柔性均热板构造，其特征在于：相邻均热板之间设有柔性结构，柔性结构两端分别固接于相邻均热板，每个柔性结构表面至少覆盖有一层柔性传热层。
3.按照权利要求2所述的一种超薄柔性均热板构造，其特征在于：柔性结构为镂空结构或薄板结构。
4.按照权利要求1所述的一种超薄柔性均热板构造，其特征在于：柔性传热层的材料包括石墨烯。
5.按照权利要求1所述的一种超薄柔性均热板构造，其特征在于：均热板内设有阵列布置的支撑柱，吸液芯一端固接于密封腔体一端，支撑柱两端分别抵接于吸液芯另一端和密封腔体另一端，蒸汽通道形成于阵列布置的支撑柱之间。
6.按照权利要求5所述的一种超薄柔性均热板构造，其特征在于：支撑柱包括条形支撑柱，其延伸方向平行于吸液芯延伸方向。
7.按照权利要求5所述的一种超薄柔性均热板构造，其特征在于：支撑柱之间设有辅助吸液芯。
8.按照权利要求1所述的一种超薄柔性均热板构造，其特征在于：液体通道和蒸汽通道相间分布。
9.一种超薄柔性均热板构造的制备方法，其特征在于：包括以下步骤，
制备至少2个均热板，在每个均热板的密封腔体内设置吸液芯、液体通道、蒸汽通道并灌注工质；
将相邻均热板通过柔性传热层连接，使均热板的热量通过柔性传热层互相传递。
10.按照权利要求9所述的一种超薄柔性均热板构造的制备方法，其特征在于：包括以下步骤，
步骤一，制备至少2个均热板的上壳板和下壳板，在相邻下壳板之间加工出柔性结构；
步骤二，在上壳板或下壳板上烧结吸液芯；
步骤三，加工出上壳板和下壳板的注液口和点胶槽；
步骤四，沿点胶槽进行点胶并盖合上壳板和下壳板形成均热板；
步骤五，将均热板和柔性结构进行高温焊接；
步骤六，在柔性结构上设置柔性传热层，并使柔性传热层与相邻均热板连接；
步骤七，在负压环境下进行气密性检测；
步骤八，在均热板内注入工质并放入低温环境下使工质凝固；
步骤九，对均热板内部空间进行抽真空；
步骤十，将均热板压扁密封。
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