CN207040120U - 一种节能防胀爆散热装置 - Google Patents

Abstract

一种节能防胀爆散热装置，设置有上板、下板，上板、下板密封连接形成腔体，腔体内注有冷媒；上板、下板分别设置有多个支撑肋、柱体；上板或者下板中的至少一个的内表面附着有铜粉电镀层；铜粉电镀层至少包括打底层、附着于打底层上的雪花状金属层及紧固层。该节能防胀爆散热装置，上板、下板设置的铜粉金属镀层，的制备过程节能环保设置具有毛细力强，散热速度快，能够实现秒级散热速度。该节能防胀爆散热装置刚性良好，具有防胀爆的性能，其制备工艺时间短，耗能小，具有节能环保的特点。

Description

一种节能防胀爆散热装置

技术领域

本实用新型涉及散热装置技术领域，特别是涉及一种具有毛细力效果更强的铜粉金属镀层的节能防胀爆散热装置。

背景技术

随着电子产品逐渐朝着集成化、高速化的方向发展，电子产品的散热性能成为确保电子产品品质亟待解决的问题。

现有技术中，散热装置多采用散热鳍片进行散热，部分为了提高散热效率还会增加风扇以提高空气流动性。但是，这种散热方式仍然难以满足迅速散热的效率需求。如何实现在较短时间内吸收热量并迅速地将热量转移释放，成为散热领域的重要研究课题。

也有部分利用冷凝管的毛细原理进行散热的技术，但是截至目前为止，此技术仍然无法在工业领域实现产业化应用，现有技术中的金属镀层毛细力效果、蒸发速度快以及抗胀爆效果均不能达到要求。此外，现有技术中的金属镀层难以做到厚度在1毫米以下的技术要求，现有技术中手机热管最薄的只能做到0.6MM。

因此，针对现有技术不足，提供一种节能防胀爆散热装置以克服现有技术不足甚为必要。

实用新型内容

本实用新型的目的在于避免现有技术的不足之处而提供一种节能防胀爆散热装置，该节能防胀爆散热装置设置具有毛细力强，散热速度快，约秒级散热速度。刚性良好，具有防胀爆的性能，其制备工艺时间短，耗能小，具有节能环保的特点。

本实用新型的上述目的通过如下技术手段实现。

提供一种节能防胀爆散热装置，设置有上板、下板，所述上板、下板密封连接形成腔体，腔体内注有冷媒；

所述上板、所述下板分别设置有多个支撑肋，所述上板或者所述下板中的至少一个设置有与其固定连接的柱体；

所述上板或者所述下板中的至少一个的内表面附着有铜粉电镀层；

所述铜粉电镀层至少包括与上板或者下板内表面连接的打底层、附着于打底层上的雪花状金属层及附着于雪花状金属层上的紧固层；

打底层的金属粒子的粒径为0.1-1nm，打底层的厚度为 0.01-0.05mm；

雪花状金属层的金属粒子的粒径为1.5-10nm，雪花状金属层的厚度为0.1-2mm；

紧固层金属粒子的粒径为0.5-1.5nm，紧固层的厚度为1-5nm。

优选的，上述节能防胀爆散热装置，所述铜粉电镀层还设置有加强层，所述加强层附着于所述紧固层上方，加强层金属粒子的粒径为0.5-2.0nm，紧固层的厚度为1-5nm。

优选的，上述节能防胀爆散热装置，所述铜粉电镀层还设置有锁紧层，所述锁紧层附着于所述加强层上方，锁紧层金属粒子的粒径为0.8-1.5nm，紧固层的厚度为1-5nm。

优选的，上述支撑肋为压制成型的凹槽，凹槽的凸起的一侧对应位于所述上板、下板的内表面。

优选的，上述凹槽凸起的一面附着有铜粉电镀层。

优选的，上述上板的支撑肋与所述下板的支撑肋呈错开状态设置。

优选的，上述上板的内表面焊接有柱体，上板焊接的柱体的另一端与下板的内表面抵接，上板焊接的柱体的表面附着有铜粉电镀层；

所述下板的内表面焊接有柱体，下板焊接的柱体的另一端与上板的内表面抵接，下板焊接的柱体的表面附着有铜粉电镀层。

优选的，上板设置的柱体呈矩阵排列，下板设置的柱体呈矩阵排列。

另一优选的，上板设置的柱体呈直线矩阵排列，下板设置的柱体呈直线矩阵排列。

本实用新型的节能防胀爆散热装置，设置有上板、下板，所述上板、下板密封连接形成腔体，腔体内注有冷媒；所述上板、所述下板分别设置有多个支撑肋，所述上板或者所述下板中的至少一个设置有与其固定连接的柱体；所述上板或者所述下板中的至少一个的内表面附着有铜粉电镀层；所述铜粉电镀层至少包括与上板或者下板内表面连接的打底层、附着于打底层上的雪花状金属层及附着于雪花状金属层上的紧固层；打底层的金属粒子的粒径为0.1-1nm，打底层的厚度为0.01-0.05mm；雪花状金属层的金属粒子的粒径为1.5-10nm，雪花状金属层的厚度为0.1-2mm；紧固层金属粒子的粒径为0.5-1.5nm，紧固层的厚度为1-5nm。该节能防胀爆散热装置，上板、下板设置的铜粉金属镀层，毛细力强，散热速度快，能够实现秒级散热速度。该节能防胀爆散热装置刚性良好，具有防胀爆的性能，其制备工艺时间短，耗能小，具有节能环保的特点。

附图说明

利用附图对本实用新型作进一步的说明，但附图中的内容不构成对本实用新型的任何限制。

图1是本实用新型一种节能防胀爆散热装置的结构示意图。

图2是本实用新型一种节能防胀爆散热装置实施例2的上板的结构示意图。

图3是本实用新型一种节能防胀爆散热装置实施例2的下板的结构示意图。

图4是本实用新型一种节能防胀爆散热装置实施例1的工作原理示意图。

在图1至图4中，包括：

上板100、下板200、柱体300、支撑肋400、

铜粉金属镀层500、除气头600。

具体实施方式

结合以下实施例对本实用新型作进一步描述。

实施例1。

一种节能防胀爆散热装置，如图1所示，该防爆散热装置由上板100、下板200构成，上板100内表面附着有铜粉金属镀层 500。下板200内表面也均附着有铜粉金属镀层500。上下面板之间构成的腔体内填充有冷媒，冷媒可以为水或者酒精或者丙酮或者R12或者氟利昂或者其它成分，在此不一一列举。

铜粉电镀层至少包括与上板或者下板内表面连接的打底层、附着于打底层上的雪花状金属层及附着于雪花状金属层上的紧固层。打底层的金属粒子的粒径为0.1-1nm，打底层的厚度为 0.01-0.05mm。雪花状金属层的金属粒子的粒径为1.5-10nm，雪花状金属层的厚度为0.1-2mm。紧固层金属粒子的粒径为0.5-1.5nm，紧固层的厚度为1-5nm。

打底层为较小的粒子，以便与金属基板有效结合，雪花状金属层的颗粒较打底层的金属颗粒大，紧固层用于将雪花状金属层与金属基板有效结合，整体金属层的毛细力更好，本实用新型的铜粉金属镀层的一种显微结构。现有技术中的烧结工艺所制备的铜粉金属镀层的显微结构，本实用新型的铜粉金属镀层呈雪花状或者珊瑚状层状结构，呈多孔状结构。多层金属层的设置，铜粉金属镀层的牢固度得到大大改善，需要机械性破坏才会脱落。

需要说明的是，本实用新型所制备的铜粉金属镀层的显微结构，呈小颗粒多层堆积结构，整体展现雪花状或者珊瑚状态，本实用新型中以雪花状或者珊瑚状描述此结构，其具体名称可以对应调整描述。

需要说明的是，每层打底层、雪花状金属层及紧固层可以分别由多层构成，以实际中具体使用要求灵活决定。

该节能防胀爆散热装置，通常状态下未工作是，由于铜粉金属层吸水性好，上板100、下板200的铜粉金属层均吸附接近饱和状态的冷媒。工作时，当上板100或者下板200的其中一面接触热源时，以下板200接触热源为例进行说明，下板200受热，下板200内设置的铜粉金属镀层500内的冷媒开始蒸发升腾，蒸发的水蒸气到达上板100预冷凝结成液滴，由于上板100在先浸有冷媒，蒸发的水蒸气在不到1秒的时间内瞬间交换热量成为液滴，液滴再回到下板200。通过该节能防爆散热装置，能够实现秒级散热效率，散热效果非常迅速。

该节能防胀爆散热装置，上下板的铜粉金属镀层500可以薄到0.1mm左右，解决了现有技术中热板的厚度技术瓶颈，能够实现整体节能防胀爆散热装置0.3mm的技术要求，克服了现有几种中用于手机等的散热管最薄只能做到0.6mm的技术瓶颈，将大大提高散热装置用于高集成度电子器件的需求。

该防爆散热装置，上板100内设置有多根柱体300，上板100 的内表面还设置有多个冲压成型的支撑肋400，上板100的内表面、柱体300的表面及支撑肋400的表面均附着有铜粉金属镀层 500，如图2所示。下板200内表面也设置有多根柱体300、支撑肋400，下板200的内表面、柱体300的表面及支撑肋400的表面均附着有铜粉金属镀层500，如图3所示。

支撑肋为压制成型的凹槽，凹槽的凸起的一侧对应位于上板、下板的内表面。凹槽凸起的一面附着有铜粉电镀层。上板的支撑肋与下板的支撑肋呈错开状态设置。

上板100与下板200装配并通过激光或者摩擦焊焊接形成密封的腔体，腔体内上板100的柱体300另一端优选与下板200的内表面抵接，上下面板设置的柱体300呈错开状态，各自与对应的下板200或者上板100内表面抵接。上板焊接的柱体的表面附着有铜粉电镀层，下板焊接的柱体的表面也附着有铜粉电镀层。

支撑肋400的设置，也能够提高上、下板200之间的支撑强度，有效防止使用中上下板200之间出现的胀开爆裂现象。

增加柱体的设置，提供了散热装置上下板200之间腔体的支撑力度，能够更好使得整体散热装置的机械性能更佳，防止使用中上下板200之间出现胀开爆裂现象。

实践发现，仅设置支撑肋400，实际使用中出现胀爆的几率远远高于同时设置支撑肋400和柱体的结构。通过对同时设置有支撑肋400和柱体的产品的抗胀爆性能进行检测，在10000份样品中，出现胀爆的概率仅存在万分之一。

支撑肋400和柱体还提供了冷却液滴回流的引流途径，便于遇冷凝结的液滴顺着主体和支撑肋400流回。柱体可呈矩阵排列，也可呈直线排列。

在支撑肋400和柱体上附着铜粉金属镀层500，在蒸发过程中，部分蒸气遇到柱体上的铜粉金属镀层500时预冷顺着柱体回流，部分蒸气遇到支撑肋400上的铜粉金属镀层500时同样手冷聚集，通过柱体或者支撑肋400回流，如图4所示，支撑肋400、柱体及其上的铜粉金属镀层500，实现了辐射式的蒸发回流的循环过程，散热性能更佳。

该节能防胀爆散热装置，通过如下工艺制备而成，包括如下步骤，

(1)对作为上板、下板的金属基板分别通过实施例5的工艺制备铜粉电镀铜粉金属镀层；

(2)将电镀有铜粉金属镀层的上板、下板通过激光焊接使四周封闭；

(3)使用高周波焊接除气头600，得到均温板，再通过除气头朝均温板内注入冷媒；

(4)第一次抽真空，使腔体内部空气压力达到6.0^-1至8.0^-2帕；

(5)二次除气，将第一次抽真空的均温板加热至100-150摄氏度，优选120摄氏度，使步骤(4)未能抽完的气体集中在除气头顶端，再从除气头末端剪断除气头600；

(6)将剪断的端口封口焊接，优选通过激光焊接封口；

(7)进行外部整形得到成品散热装置，步骤(7)进行外部整形具体是去除边角毛刺，打磨光滑操作。

该节能防胀爆散热装置，其工作原理是这样的，在非受热状态时(即非工作状态下)，内部的冷媒液体浸于上板100、下板 200的铜粉金属镀层500中，基本呈饱和状态。当上板100或者下板200中任意一面处于热源时，以上板100靠近热源为例，当上板100受热时，其内部的铜粉金属镀层500受热蒸发，部分蒸气到达另一端的下板200遇冷，也有部分蒸气遇到柱体或者支撑肋 400表面的铜粉金属镀层500遇冷，凝结回流顺着柱体或者支撑肋 400流至上板100，如此不断循环实现热量从上板100到下板200 的散热循环。该节能防胀爆散热装置，散热所需的有效时间基本在几秒至十几秒内，如图4所示。本实用新型的防爆散热装置，通过在上下板200内表面均设置铜粉金属镀层500，便于上下板 200之间的蒸发散热快速切换，更好提高散热效果。

需要说明的是，金属基板可为铜板、铝板、锌板、锡板、钛板或不锈钢板等。

需要说明的是，节能防胀爆散热装置的结构不局限于本实施例中的形式，也可以选择仅在一面设置铜粉金属镀层500。上板 100、下板200设置的柱体、支撑肋400优选两层板均设置，也可以选择仅在其中一个上设置。

本实用新型的节能防胀爆散热装置，上板100、下板200的铜粉金属镀层500的制备过程节能环保，铜粉金属镀层500与金属基板附着力牢固，毛细力强，蒸发性能良好的特点，制备过程中不会对金属基板的刚性造成破坏，能够保持金属基板的硬度。所制备的散热装置具有导热、散热迅速，且抗胀爆性能良好。

实施例2。

一种节能防胀爆散热装置，其它结构与实施例1相同，不同之处在于，还具有如下技术特征：

铜粉电镀层还设置有加强层和锁紧层。加强层附着于紧固层上方，加强层金属粒子的粒径为0.5-2.0nm，紧固层的厚度为 1-5nm。锁紧层附着于加强层上方，锁紧层金属粒子的粒径为 0.8-1.5nm，紧固层的厚度为1-5nm。

通过增加加强层和锁紧层，能够大大提高铜粉电镀层与上板或下板的附着力，同时提高整体铜粉电镀层的毛细力。

将设有加强层和锁紧层的样品与未设置加强层和锁紧层的样品进行性能测试，发现导致设有加强层和锁紧层的样品铜粉电镀层脱落的外力导致比无加强层和锁紧层的样品脱落的外力要高出 60％以上。设有加强层和锁紧层的样品的毛细力也有大幅提高。

实施例3。

一种节能防胀爆散热装置，其它结构与实施例1或2相同，不同之处在于，该防爆散热装置，仅上板100内设置有多根柱体 300，上板100、下板200的内表面还设置有多个冲压成型的支撑肋400。该散热装置导热、散热迅速，且抗胀爆性能良好。

实施例4。

一种节能防胀爆散热装置，其它特征与实施例3相同，不同之处在于：该防爆散热装置，仅下板200内设置有多根柱体300，上板100、下板200的内表面还设置有多个冲压成型的支撑肋400。该散热装置导热、散热迅速，且抗胀爆性能良好。

实施例5。

如实施例1至4任意一种的节能防胀爆散热装置，其上板或者下板的铜粉金属镀层通过如下工艺制备，包括如下步骤，

a.金属基板的清洗，具体是使用5％-15％的稀硫酸清洗4-5分钟，再过至少三次纯水，将金属基板表面清洗干净，其中，金属基板可以为铜板、铝板、锌板、锡板、钛板或不锈钢板等；

b.将金属基板的其它面包裹，仅漏出需要附着金属层的工作面；

c.附着金属层；

通过治具将仅漏出工作面的金属基板浸入工作槽中，在附着工序中，保持工作槽中液体的温度为1-10摄氏度，液体温度是决定电镀效果的关键，温度高铜离子活性变强，不利于附着，而且大电流的时候容易过烧变黑和易氧化；

工作槽中液体保持如下成份配比：硫酸的浓度为70-85克/升、硫酸铜的浓度为250-260克/升、溶剂为纯净水；

附着金属层至少包括附着打底层、附着雪花状金属层及附着紧固层的工序，具体是：

先附着打底层，打底层的金属粒子的粒径为0.1-1nm，打底层的厚度为0.01-0.05mm，打底层实现与金属基板工作面的连接；

再附着雪花状金属层，雪花状金属层的金属粒子的粒径为 1.5-10nm，雪花状金属层的厚度为0.1-2mm；

最后再附着紧固层，紧固层金属粒子的粒径为0.5-1.5nm，紧固层的厚度为1-5nm；

d.对附着有金属层的金属板进行清洗，具体是将金属基板放入含有5wt％纯碱的清洗槽内，用超声波将清洗槽内液体加温至 40-60摄氏度，清洗10-15分钟，再用清水洗2-3次；

e.对步骤d清洗后的金属板进行液体吸出后烘干得到具有吸液毛细力的铜粉金属镀层，具体是将清洗后的金属板用吸水纸吸取金属层内的残留水分后，放入氮气保护箱中进行烘干，得到具有吸水毛细力的铜粉金属镀层，防止氧化。

铜粉金属镀层的制备工艺，步骤c.附着金属层最为关键，附着打底层工序中电流控制在0.8-1.1安，附着时间为10-15分钟；附着雪花状金属层的工序中，电流控制在2.0-8.0安，附着时间为2-10分钟；附着紧固层的工序中，电流先控制在1.0安附着1 小时，再将电流控制在0.5安附着1小时。

其中，打底层、雪花状金属层和紧固层可以根据需要分别设置为一层或者多层结构。

该铜粉金属镀层制备工艺，采用电镀方式将金属原子还原成一层层雪花状的金属层，金属层至少分3层沉积，优选4-5层沉积，打底层沉积较小的粒子，以便与金属基板有效结合，雪花状金属层的颗粒较打底层的金属颗粒大，紧固层用于将雪花状金属层与金属基板有效结合，整体金属层的毛细力更好。本实用新型所制备的铜粉金属镀层呈雪花状或者珊瑚状层状结构，多层金属层的设置，铜粉金属镀层的牢固度得到大大改善，需要机械性破坏才会脱落。

该铜粉金属镀层的制备工艺，整个过程中采用的是直流电镀方式，直流电压不高于10安，电镀液的温度不高于10摄氏度，温度高会导致铜离子活性变强不利于附着，也容易大电流高温过烧变成黑色和容易氧化。因此不会对金属基板造成硬度损伤，确保后续使用过程中金属基板的硬度。克服了现有技术中的金属基板由于在加工中通过高温烧结导致金属基板变软，使得后期使用中容易变形，抗爆和膨胀性能差。

传统的铜粉金属镀层制备，采用真空炉在800摄氏度以上的温度下烧结8个小时以上铜粉才能烧好，烧好后还需要950摄氏度焊接3-4小时，这种制备方式费电又费时，最重要的是经过高温铜材质本身硬度变软，在使用和制造上都容易变形。本实用新型的铜粉金属镀层制备工艺，采用直流电压，基本三个小时内就可以完成制备，一片金属基板电镀层的制备耗电仅1度左右，大大节约了制备时间，而且大大降低了能源消耗，具有节能环保的特点。

本实用新型铜粉金属镀层的制备工艺，电镀材料仅需要铜块、硫酸、硫酸铜溶液及纯净水，整个过程中消耗的只有铜块和铜离子，与传统技术不同的是，硫酸铜溶液不需要更换，仅需补充铜离子，并使用纯净水与硫酸铜溶液调节浓度比例，没有其它副产品产生，环保性能非常良好，制备成本也较低。

需要说明的是，为了获得不同厚度的铜粉金属镀层，可以选择不同的工艺，经过研究发现，如下工艺对获得相应厚度的铜粉金属镀层性能较佳。

如也可以选择调整电流为2.5安，附着2分钟，获得厚度为 0.15-0.2MM的铜粉金属镀层。

也可以选择调整电流为3.0安，附着2.5分钟，附着获得厚度为0.25-0.3MM的铜粉金属镀层。

也可以选择调整电流为4.0安，附着3分钟，附着获得厚度为0.35MM的铜粉金属镀层。

也可以选择调整电流为4.5-5.0安，附着3分钟，附着获得厚度为0.4MM的铜粉金属镀层。

也可以选择调整电流为5.5安，附着4分钟，附着获得厚度为0.5MM的铜粉金属镀层。

也可以选择调整电流为6安，附着5分钟，附着获得厚度为 0.6MM的铜粉金属镀层。

也可以选择调整电流为6.5安，附着5分钟，附着厚度为 0.7-0.8MM的铜粉金属镀层。

也可以选择调整电流为7安，附着6分钟，附着厚度为0.9MM 的铜粉金属镀层。

也可以选择调整电流为8安，附着6分钟，附着获得厚度为 1MM的铜粉金属镀层。

通过以上工序的控制，所制备的铜粉金属镀层毛细性能更加良好，1ml水滴可在0.01-0.05秒内吸附完毕。制备的电镀层在纤维镜下呈雪花状的多层结构，毛细力强，蒸发性能良好的特点，制备过程对金属基板的刚性无破坏，能够保持金属基板的硬度。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。

Claims (9)

1.一种节能防胀爆散热装置，其特征在于：设置有上板、下板，所述上板、下板密封连接形成腔体，腔体内注有冷媒；

所述上板、所述下板分别设置有多个支撑肋，所述上板或者所述下板中的至少一个设置有与其固定连接的柱体；

所述上板或者所述下板中的至少一个的内表面附着有铜粉电镀层；

所述铜粉电镀层至少包括与上板或者下板内表面连接的打底层、附着于打底层上的雪花状金属层及附着于雪花状金属层上的紧固层；

打底层的金属粒子的粒径为0.1-1nm，打底层的厚度为0.01-0.05mm；

雪花状金属层的金属粒子的粒径为1.5-10nm，雪花状金属层的厚度为0.1-2mm；

紧固层金属粒子的粒径为0.5-1.5nm，紧固层的厚度为1-5nm。

2.根据权利要求1所述的节能防胀爆散热装置，其特征在于：所述铜粉电镀层还设置有加强层，所述加强层附着于所述紧固层上方，加强层金属粒子的粒径为0.5-2.0nm，紧固层的厚度为1-5nm。

3.根据权利要求2所述的节能防胀爆散热装置，其特征在于：所述铜粉电镀层还设置有锁紧层，所述锁紧层附着于所述加强层上方，锁紧层金属粒子的粒径为0.8-1.5nm，紧固层的厚度为1-5nm。

4.根据权利要求3所述的节能防胀爆散热装置，其特征在于：

所述支撑肋为压制成型的凹槽，凹槽的凸起的一侧对应位于所述上板、下板的内表面。

5.根据权利要求4所述的节能防胀爆散热装置，其特征在于：所述凹槽凸起的一面附着有铜粉电镀层。

6.根据权利要求5所述的节能防胀爆散热装置，其特征在于：所述上板的支撑肋与所述下板的支撑肋呈错开状态设置。

7.根据权利要求6所述的节能防胀爆散热装置，其特征在于：

所述上板的内表面焊接有柱体，上板焊接的柱体的另一端与下板的内表面抵接，上板焊接的柱体的表面附着有铜粉电镀层；

所述下板的内表面焊接有柱体，下板焊接的柱体的另一端与上板的内表面抵接，下板焊接的柱体的表面附着有铜粉电镀层。

8.根据权利要求7所述的节能防胀爆散热装置，其特征在于：上板设置的柱体呈矩阵排列，下板设置的柱体呈矩阵排列。

9.根据权利要求8所述的节能防胀爆散热装置，其特征在于：上板设置的柱体呈直线矩阵排列，下板设置的柱体呈直线矩阵排列。