CN202885616U - 一种辐射状渐宽式翅结构沟槽平板热管 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种辐射状渐宽式翅结构沟槽平板热管,包括下底座、上盖板、支撑环,下底座包括一个圆形基底,圆形基底上具有一个圆形凸台,圆形凸台的顶面呈中间低、外缘高的内锥形结构的斜面,圆形凸台的顶面由中心向外呈辐射状径向分布有V形沟槽和脊,支撑环置于圆形凸台的顶面的中部;支撑环与脊接触的一面为平面,支撑环与上盖板接触的面为凹凸接触面;圆形凸台顶面的中部设置有一毛细芯,V形沟槽的宽度及深度沿着圆形凸台中心向外逐渐增加;这种结构使毛细作用得到强化,大大提高了平板热管的毛细极限,提供更高的毛细力,同时扩大了沸腾换热的表面积。本专利技术手段简便易行,成本低廉,具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本实用新型涉及平板热管及制造工艺,尤其涉及一种辐射状渐宽式翅结构沟槽平板热管。
背景技术
随着电子产品的集成度提高及系统越来越复杂,同时电子芯片的封装空间日益狭小,导致微电子领域芯片热流密度增加但有效散热面积减少。电子元器件的可靠性随温度上升而急剧下降,在电子设备所有的运行故障中,因温度而引起的故障占到55%以上。电子芯片内高热量聚积产生热点,也严重影响其性能和寿命。传统的靠带翅片的铝材散热器与芯片表面贴合传热,再通过空气对流将热量带走的方法,已经不能满足小体积高热流密度的散热要求。平板热管具有很高的比表面积(表面积/体积),利用相变传热的原理能最大限度的使热流趋于均匀,具有高的热导率和良好的均温性,可以有效的解决电脑芯片“热点”问题、集成电路三维一体封装问题以及分散热源的散热问题,目前已成为热管研究与开发的热点技术。
北京工业大学200710064698.3号专利公布了一种沟槽式均热板,其沟槽沿径向的深度与宽度均保持不变,横截面积为矩形。由于沟槽等宽度,相邻沟槽的不能干涉,当圆形均热板的内圆周上布满沟槽时,外圆周的沟槽却相邻间距大,排布稀疏。铜基板上,未被加工沟槽的区域称为脊,表面形貌光滑的脊将降低平板热管的毛细吸力和沸腾性能。而辐射状等宽沟槽平板热管不可避免地存在一定面积的脊,使整体比表面积不能达到理想的范围。
发明内容
本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足,提供一种辐射状渐宽式翅结构沟槽平板热管,克服现有辐射状沟槽式平板热管的等距沟槽排布不紧密,导致毛细力不足,沸腾换热性能不佳的缺点,
本实用新型通过下述技术方案实现:
一种辐射状渐宽式翅结构沟槽平板热管,包括下底座、上盖板、支撑环,所述下底座与上盖板周围密封连接,所述下底座包括一个圆形基底,圆形基底上具有一个圆形凸台,圆形凸台的顶面呈中间低、外缘高的内锥形结构的斜面,圆形凸台的顶面由中心向外呈辐射状径向分布有V形沟槽和脊,所述支撑环置于圆形凸台的顶面的中部;所述支撑环与脊接触的一面为平面,支撑环与上盖板接触的面为凹凸接触面;所述圆形凸台顶面的中部设置有一毛细芯,所述V形沟槽的宽度及深度沿着圆形凸台中心向外逐渐增加;所述上盖板的边缘开设有充液口。所述内锥形结构的斜面与水平面夹角α为5.5~8度。
所述脊的顶部开设有翅结构,所述翅结构为U形沟槽。
所述V形沟槽的数目为72~85槽,V形沟槽的宽度及深度沿着圆形凸台中心向外逐渐增加,即V形沟槽的宽度从0.3mm递增到1.8mm,V形沟槽的深度从0.4mm递增到2.4mm。
一种辐射状渐宽式翅结构沟槽平板热管的加工方法,包括如下步骤:
(1)用车削工艺在紫铜棒上加工出下底座的毛胚,即先后加工出外径为82~105mm的圆形基底及圆形凸台,圆形凸台的外径比圆形基底小2~4mm,基底厚度1~1.5mm,圆形凸台的高度为2.5~3.5mm,在圆形凸台的的顶面加工出中间低、外缘高的内锥形结构的斜面,在圆形凸台的中心处加工出圆形平底,圆形平底的直径8~12mm;
(2)用车床加工出下底座的上盖板,上盖板的周围为下垂边缘,在下垂边缘钻孔,作为充液口;
(3)将下底座的毛胚,安装在水平旋转分度头上,分度头上具有可调角度的水平旋转平面,水平旋转平面上凹陷的圆坑刚好嵌入圆形基底,然后把分度头水平安装在刨床上,做好加工前的准备;
(4)将犁削刀具装夹在刨床上,调整刨床工作行程,工作行程大于圆形凸台的径向尺寸,设定V形沟槽的犁削深度与圆形凸台的高度相同,启动刨床,犁削刀具在圆形凸台的顶面犁削出一道V形沟槽,V形沟槽犁削完毕后,再用犁削刀具沿着脊的顶端轴向方向依次犁削出翅结构,即U形沟槽;
(5)根据圆形凸台所设计的V形沟槽的槽道数目,计算出相邻V形沟槽的夹角,按照该夹角旋转分度头,保持步骤(3)相同的犁削参数,依次犁削出剩余的V形沟槽和翅结构,得到下底座;
(6)将犁削完成的下底座卸下,对其进行去油污和氧化层处理,之后在圆形凸台的圆形平底内放置一个圆柱型铜粉;准备一个一面为平面、另一面为凹凸面的圆环形支撑环,将支撑环置于圆形凸台的中部,支撑环的凹凸面接触上盖板,盖上上盖板,然后将转配好的下底座与上盖板整体放入烧结炉内烧结,通过扩散焊方法密封连接后,圆柱型铜粉烧结后得到毛细芯,下底座、支撑环、毛细芯、上盖板烧结后成为为一体,然后通过充液孔完成抽真空、灌注工质,最后得到辐射状渐宽式翅结构沟槽平板热管。
本实用新型相对于现有技术,具有如下的优点及效果:
(1)下底座包括一个圆形基底,圆形基底上具有一个圆形凸台,圆形凸台的顶面呈中间低、外缘高的内锥形结构的斜面,圆形凸台的顶面由中心向外呈辐射状径向分布有V形沟槽和脊,这种结构使V形沟槽沿径向在深度和宽度尺寸上都逐渐增加,与一般的等距矩形沟槽相比,更加紧密,V形沟槽间隔更小,增大了比表面积,具有优良的沸腾强化性能。
(2)V形沟槽沿圆形凸台径向在深度和宽度尺寸上都逐渐增加,使V形沟槽排布更紧密,这种设计减少了表面形貌光滑的脊的面积,提高了表面具有粗糙形貌的沟槽的面积比例,使毛细作用得到强化,大大提高了平板热管的毛细极限。
(3)犁削加工,使沟槽顶端连续均匀地排布着翅结构,加大了沟槽的深度,可以提供更高的毛细力,同时扩大了沸腾换热的表面积。
(4)V形沟槽与脊和翅结构的形成,均是在普通刨床上通过犁削加工完成,对加工设备要求低。
本专利技术手段简便易行,成本低廉,具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为本实用新型下底座结构示意图;
图2为本实用新型上盖板结构示意图;
图3为本实用新型支撑环结构示意图;
图4为本实用新型脊、翅结构、V形沟槽结构示意图;
图5a为本实用新型下底座的毛胚示意图;
图5b为图5截面剖视示意图;
图6为本实用新型V形沟槽加工流程示意图;
图7a为本实用新型犁切刀具示意图,图7b为犁切刀具形角示意图;
图8为本实用新型辐射状渐宽式翅结构沟槽平板热管装配示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本实用新型作进一步具体详细描述。
实施例
如图1、2、3、4、5a、5b所示,本实用新型辐射状渐宽式翅结构沟槽平板热管,包括下底座1、上盖板2、支撑环3,所述下底座1与上盖板2周围密封连接,所述下底座1包括一个圆形基底1-1,圆形基底1-1上具有一个圆形凸台1-2,圆形凸台1-2的顶面呈中间低、外缘高的内锥形结构的斜面51,圆形凸台1-2的顶面由中心向外呈辐射状径向分布有V形沟槽11和脊12,所述支撑环3置于圆形凸台1-2的顶面的中部;所述支撑环3与脊12接触的一面为平面,支撑环3与上盖板2接触的面为凹凸接触面;所述圆形凸台1-2顶面的中部设置有一毛细芯13,所述V形沟槽11的宽度及深度沿着圆形凸台1-2中心向外逐渐增加;所述上盖板2的边缘开设有充液口21。
如图4,所述脊12的顶部开设有翅结构4,翅结构4为U形沟槽。
所述V形沟槽11的数目为72~85槽,V形沟槽11的宽度及深度沿着圆形凸台1-2中心向外逐渐增加,即V形沟槽11的宽度从0.3mm递增到1.8mm,V形沟槽11的深度从0.4mm递增到2.4mm。相邻的V形沟槽11之间夹角是4~5度左右。
所述内锥形结构的斜面51与水平面夹角α为5.5~8度。
一种辐射状渐宽式翅结构沟槽平板热管的加工方法,包括如下步骤:
(1)、如图5a、5b所示。用车削工艺在紫铜棒上加工出下底座1的毛胚,即先后加工出外径为82~105mm的圆形基底1-1及圆形凸台1-2,圆形凸台1-2的外径比圆形基底1-1小2~4mm,基底厚度1~1.5mm,圆形凸台1-2的高度为2.5~3.5mm,在圆形凸台1-2的的顶面加工出中间低、外缘高的内锥形结构的斜面51,在圆形凸台1-2的中心处加工出圆形平底52,圆形平底52的直径8~12mm;
(2)、如图2所示。用车床加工出下底座1的上盖板2,上盖板2的周围为下垂边缘,在下垂边缘钻孔,作为充液口21;
(3)、如图6所示,将下底座1的毛胚,安装在水平旋转分度头6上,分度头6上具有可调角度的水平旋转平面61,水平旋转平面61上凹陷的圆坑刚好嵌入圆形基底1-1,然后把分度头6水平安装在刨床上,做好加工前的准备;安装下底座1毛胚时注意毛胚底面与分度头6旋转平面良好接触,保证所要求的水平度。
(4)如图4、图7a、7b所示。将犁削刀具7(成形角β为35~45度)装夹在刨床上,调整刨床工作行程(为120mm),一般工作行程应大于圆形凸台1-2的径向尺寸,设定V形沟槽11的犁削深度(设定犁削深度为2.5mm,以每分钟往复14次的频率进行犁削),一般犁削深度等于圆形凸台1-2的高度,启动刨床,犁削刀具7在圆形凸台1-2的顶面犁削出一道V形沟槽11,V形沟槽11犁削完毕后,再用犁削刀具沿着脊12的顶端轴向方向依次犁削出翅结构4,即U形沟槽;
V形沟槽11犁削时,宽度从0.3mm递增到1.8mm,深度从0.4mm递增到2.4mm,由圆形凸台1-2的中心至圆形凸台1-2的边缘,沟槽尺寸逐渐扩大了6倍左右,其倍数是由犁削刀具7的成形角β和圆形凸台1-2的斜面51的倾斜角α共同决定的。
(5)、图7a、7b根据圆形凸台1-2所设计的V形沟槽11的槽道数目,计算出相邻V形沟槽11的夹角,按照该夹角旋转分度头,保持步骤(3)相同的犁削参数,依次犁削出剩余的V形沟槽11和翅结构4,得到下底座1;
(6)如图8所示。将犁削完成的下底座1卸下,对其进行去油污和氧化层处理,之后在圆形凸台1-2的圆形平底52内放置一个圆柱型铜粉;准备一个一面为平面、另一面为凹凸面的圆环形支撑环3,将支撑环3置于圆形凸台1-2的中部,支撑环3的凹凸面接触上盖板2,盖上上盖板2,然后将转配好的下底座1与上盖板2整体放入烧结炉内烧结,通过扩散焊方法密封连接后,圆柱型铜粉烧结后得到毛细芯13,下底座1、支撑环3、毛细芯13、上盖板2烧结后成为为一体,然后通过充液孔21完成抽真空、灌注工质(离子水),最后得到辐射状渐宽式翅结构沟槽平板热管。
下底座1外径为104mm,圆形基底1-1厚度为1mm,圆形凸台1-2外径100mm,高度2.5mm;
圆形平底52的直径为10mm。
上盖板2厚度1mm,外径103mm,内径100.5mm,所述下底座1、上盖板2和支撑环3材料是紫铜。
如上所述,便可较好地实现本实用新型。
Claims (5)
1.一种辐射状渐宽式翅结构沟槽平板热管,其特征在于:包括下底座、上盖板、支撑环,所述下底座与上盖板周围密封连接,所述下底座包括一个圆形基底,圆形基底上具有一个圆形凸台,圆形凸台的顶面呈中间低、外缘高的内锥形结构的斜面,圆形凸台的顶面由中心向外呈辐射状径向分布有V形沟槽和脊,所述支撑环置于圆形凸台的顶面的中部;所述支撑环与脊接触的一面为平面,支撑环与上盖板接触的面为凹凸接触面;所述圆形凸台顶面的中部设置有一毛细芯,所述V形沟槽的宽度及深度沿着圆形凸台中心向外逐渐增加;所述上盖板的边缘开设有充液口。
2.根据权利要求1所述的辐射状渐宽式翅结构沟槽平板热管,其特征在于:所述脊的顶部开设有翅结构。
3.根据权利要求1所述的辐射状渐宽式翅结构沟槽平板热管,其特征在于:所述翅结构为U形沟槽。
4.根据权利要求1所述的辐射状渐宽式翅结构沟槽平板热管,其特征在于:所述V形沟槽的数目为72~85槽,V形沟槽的宽度及深度沿着圆形凸台中心向外逐渐增加,即V形沟槽的宽度从0.3mm递增到1.8mm,V形沟槽的深度从0.4mm递增到2.4mm。
5.根据权利要求1所述的辐射状渐宽式翅结构沟槽平板热管,其特征在于:所述内锥形结构的斜面与水平面夹角α为5.5~8度。
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