CN1797754A - 气密性腔体成型方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种气密性腔体成型方法，其包括如下步骤：(1)模型制作步骤，即制作与该气密性腔体具有相对应表面形状的一模型；(2)金属沉积步骤，即在该模型的上述表面上进行金属沉积至形成一金属层，而得到金属层与模型的复合结构；(3)脱模步骤，即从上述复合结构中将模型与金属层分离而得到由金属层构成的一中空腔体；(4)后续处理步骤，即在该中空腔体内注入一定量的工作液体并进行密闭以得到气密性腔体结构。本发明通过金属沉积的方式一体成型气密性腔体，可提升产品品质且可制得适当复杂形状的产品。

Description

气密性腔体成型方法
【技术领域】
本发明与电子领域散热相关，特别是关于一种利用相变化原理进行散热的气密性腔体的成型方法。
【背景技术】
随着电子信息产业的飞速发展，各式电子产品如计算机等更新换代的速度明显加快，功能也越来越强大，但同时其内的电子元件如中央处理器等产生的热量也同步增多。为确保电子元件的正常运行，业界通常通过安装散热装置以对其进行辅助散热。
为解决高热密度的散热问题，业界发明了各种利用毛细原理的散热解决方案，如现有散热领域中使用的热管及气密性腔体(Vapor Chamber)等。气密性腔体是将一特定形状的腔体抽成真空后，注入适量工作液体如氨水、甲醇、水或丙酮等，使紧贴于腔体内壁的多孔毛细结构浸透工作液体后加以密封而成，当其与热源接触时，腔内靠近蒸发区的工作液体即吸收热量而蒸发汽化，蒸汽充满整个真空室，当蒸汽接触到任何一较冷的内壁(冷凝区)时，即释放热量凝结成液体，液体再沿多孔毛细结构通过毛细作用或重力作用流回蒸发区，如此循环不已，将热量由热源接触处传至气密性腔体的冷端表面。当然，就热管本身而言，其内的空腔亦构成一微型的气密性腔体，即气密性腔体与热管并无明显的区分界线。
目前，气密性腔体已被应用至电子散热领域，如美国专利第5,216,580号、第6,269,866B1号即为其中之揭示，但由于目前在制程上的不成熟，使得气密性腔体于航天领域之外的其它如电子散热领域中的应用还并不广泛。目前气密性腔体的制造方法主要有两种，即采用多件焊接形成或者通过圆形热管压扁之后形成。其中焊接制程当中，由于焊件的加工与焊接工序要求焊件壁厚有一定强度要求，造成加工后的成品较重，且由于焊接存在接点，使产品的气密可靠性降低，产品品质得不到保证。而压扁制程容易对热管内部原来的毛细结构造成破坏，尤其压扁后两侧的毛细结构基本完全被破坏而失去其应有的功能，亦降低成品品质。另外，上述两种制造方法基本不能做出复杂形状的气密性腔体结构。
【发明内容】
本发明所要解决的技术问题在于提供一种提升产品品质且可制得适当复杂形状产品的气密性腔体成型方法。
为解决上述技术问题，本发明气密性腔体成型方法包括如下步骤：(1)模型制作步骤，即制作与该气密性腔体具有相对应表面形状的一模型；(2)金属沉积步骤，即在该模型的上述表面上进行金属沉积至形成一金属层，而得到金属层与模型的复合结构；(3)脱模步骤，即从上述复合结构中将模型与金属层分离而得到由金属层构成的一中空腔体；(4)后续处理步骤，即在该中空腔体内注入一定量的工作液体并进行密闭以得到气密性腔体结构。
与现有技术相比较，本发明气密性腔体成型方法通过金属沉积的方式一体制成，省去现有制作过程中的焊接制程以及对圆形热管进行的压扁制程，从而降低由焊接造成的可靠性隐患以及由压扁制程造成的毛细结构破坏，通过控制金属沉积的时间则可以得到不同壁厚的成型产品，且该方法亦可根据需要制作出适当形状多变且更复杂的产品。
【附图说明】
下面参考附图，结合实施例对本发明作进一步描述。
图1是本发明气密性腔体成型方法的流程示意图。
图2是本发明第一实施例的模型制作示意图。
图3是由图2所制得的模型示意图。
图4是本发明第一实施例的金属沉积示意图。
图5是本发明第一实施例的脱模示意图。
图6是本发明第二实施例的所制得的模型示意图。
图7是本发明第二实施例的金属沉积示意图。
图8是图7金属沉积完成后的结构示意图。
图9是本发明第三实施例的所制得的模型示意图。
图10是本发明第三实施例的金属沉积示意图。
图11是根据本发明第三实施例所成型得到的产品示意图。
【具体实施方式】
图1为本发明气密性腔体成型方法第一个实施例的流程示意图，其包括如下四个主要步骤：模型制作→金属沉积→脱模→后续处理得到成品。
为简洁及叙述方便，本发明中以结构较简单的立体方形气密性腔体为代表进行成型方法介绍，如图2所示，在模型制作时，将由陶瓷浆或聚合材料等构成的基材10注入预制的中空模具20中，经成型得到图3所示的模型30，该模型30与所要成型得到的气密性腔体具有相对应的外表形状结构；然后进行金属沉积，将该模型30放入如图4所示充有电铸液42的电铸槽40中通电一定时间进行金属沉积(本发明中未将电极等其它结构示出)，在模型30的外表面上沉积一定厚度的金属层50，如图5所示；之后进行脱模，将该模型30与金属层50的复合结构从电铸槽40中取出并通过机械振动如敲打等或者通过热处理的方式将金属层内的基材10脱离掉，从而得到由金属层50构成的中空铸件，为保持铸件的清洁，还可对铸件内的空腔进行适当的清洗；最后，通过后续处理工序，如通过烧结金属粉末等方式在铸件的空腔内设置毛细结构，充入适量的工作液体之后抽真空并封口等，从而最终得到本发明的气密性腔体结构。
图6至图8揭示为本发明的另一实施例，其基本亦包括上述四个主要步骤，首先制作由上下两部分组合形成的一中空模型30a，如图6所示，该模型30a的内表面与所要成型得到的气密性腔体形状结构相对应；结合图7及图8所示，该模型30a一并用作电铸时的电铸槽40a，往该电铸槽40a中沿其开口44注入电铸液42并进行一定时间的电沉积，从而在模型30a的内壁面上沉积一定厚度的金属层50a，为保持电铸液42的浓度及提升电铸速度与品质，可对电解槽40a增加进出口管路(图未示)，让电铸液42以适当的方式循环。电铸完成后即可将电铸液42放出并将模型30a卸下而得到早期的中空铸件，最后该铸件经由上述第一实施例中的清洁及后续处理工序即得到本发明的气密性腔体结构。
图9至图11揭示为本发明的又一实施例，该实施例在成型过程中可一体在腔内形成毛细结构，其基本亦包括上述第一实施例中的四个主要步骤，即首先制作与所要成型得到的气密性腔体具有相对应的外表形状结构的一模型30b，如图9所示，该模型30b呈立体方型，其外表面上一并形成有用于成型毛细结构的若干平行的凸起32；然后，将该模型30b放入如图10所示充有电铸液42的电铸槽40b中通电一定时间进行电沉积，在模型30b的外表面上沉积一定厚度的金属层50b，如图11所示，电铸完成后将该模型30b从金属层50b中分离出去，从而得到由金属层50b构成的中空腔体，该中空腔体的内壁一并形成具有平行沟槽的毛细结构52；最后该中空腔体经由清洁、充液及密闭等工序后即得到本发明的气密性腔体结构。可以理解地，如果在上述模型30b的外表面上形成相互交错而非平行的凸起，则相应地可在成型产品内壁上形成相互交错的沟槽状毛细结构，进一步地，该相互交错的沟槽还可形成深浅不一的结构，以加强毛细作用效果；另外，如果将上述模型30b制作成圆形状，则可相应地用来成型内壁具有毛细结构的圆形热管。
本发明的气密性腔体制作过程中，通过电铸进行金属沉积的方式一体制成，省去现有制作过程中的焊接工序以及将圆形热管进行压扁的制程，从而降低由焊接造成的可靠性隐患以及由压扁制程造成的毛细结构破坏，提升产品品质，通过控制电铸的时间则可以得到不同壁厚的成型产品；虽然本发明仅针对形状较为简单的气密性腔体作成型方法介绍，然而当采用不同截面形状的立体模型如方形、圆形、三角形或多边形结构时，即可相应地制作出形状多变且更复杂的气密性腔体产品。
在使用时，气密性腔体的其中一表面或多个表面与热源接触，而其它表面上可设置若干散热鳍片以增大散热面积，热源的热量将气密性腔体内的工作液体蒸发，而蒸气在遭遇冷面时释放热量后被冷凝成液体后返回，如此往复循环以将热量从热源处带走。

Claims (10)

1.一种气密性腔体成型方法，包括如下步骤：
(1)模型制作步骤，即制作与该气密性腔体具有相对应表面形状的一模型；
(2)金属沉积步骤，即在该模型的上述表面上进行金属沉积至形成一金属层，而得到金属层与模型的复合结构；
(3)脱模步骤，即从上述复合结构中将模型与金属层分离而得到由金属层构成的一中空腔体；以及
(4)后续处理步骤，即在该中空腔体内注入一定量的工作液体并进行密闭以得到气密性腔体结构。
2.如权利要求1所述的气密性腔体成型方法，其特征在于：所述模型其横截面为方形、圆形、三角形或多边形结构。
3.如权利要求1所述的气密性腔体成型方法，其特征在于：模型制作步骤为在预制的中空模具中填入基材成型制成。
4.如权利要求3所述的气密性腔体成型方法，其特征在于：所述该基材为陶瓷浆或者聚合材料。
5.如权利要求4所述的气密性腔体成型方法，其特征在于：所述脱模步骤是通过进行机械振动或者热处理的方式而将上述陶瓷浆或者聚合材料从金属层中分离出去。
6.如权利要求3所述的气密性腔体成型方法，其特征在于：所述金属沉积步骤为以电铸方式沉积金属在该模型的外表面上。
7.如权利要求1所述的气密性腔体成型方法，其特征在于：所述制作的模型为由两部分组合形成的中空结构。
8.如权利要求7所述的气密性腔体成型方法，其特征在于：该金属沉积步骤为在该中空的模型中填入电铸液以电铸方式沉积金属在该中空的模型的内表面上。
9.如权利要求1所述的气密性腔体成型方法，其特征在于：制作的模型在外表面上形成有若干用于对应在中空腔体的内壁上形成毛细结构的凸起。
10.如权利要求9所述的气密性腔体成型方法，其特征在于：所述凸起相互平行排列或者形成交错排列状。
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