CN211297499U - 一种具有复合吸液芯结构的超薄均热板 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种具有复合吸液芯结构的超薄均热板，包括蒸发板和冷凝板，在蒸发板的内表面上设置有凹腔，凹腔内设置有第一毛细结构和第二毛细结构；所述第一毛细结构是与蒸发板一体加工的微通道槽道结构，第二毛细结构为通过烧结成型的多孔金属结构；在冷凝板的内表面上设置有第三毛细结构，第三毛细结构是具有发射状的圆周阵列微通道；本实用新型的具有复合吸液芯结构的均热板具有厚度薄，渗透率大，支撑强度大，散热效率高，可逆重力的特点。
Description
技术领域
本实用新型涉及微电子器件散热技术领域，特别涉及一种具有复合吸液芯结构的超薄均热板。
背景技术
随着电子器件的集成化、功能复杂化，电子设备的单位面积发热量也越来越高，如何实现高热流密度电子设备的高效散热成为电子设备技术发展的关键所在。均热板，通过相变传热原理实现将集中热量迅速扩散到一个更大的冷凝面，从而有效降低电子设备的的热流密度。正因为这个原因，均热板技术备受电子设备散热领域研究人员的青睐。
现有的均热板一般为平板状，由蒸发板、冷凝板及相应的吸液芯组成。工作时，热源热量通过蒸发面的壁壳和吸液芯传递到液态工质中，促使液态工质因温升而沸腾、气化；转为气态的工质传递到冷凝面，释放出热量后重新凝结为液体，液态工质依靠重力或者蒸发槽的毛细力返回蒸发端，完成了一个工作循环，如此反复，从而实现热量由一个集中的区域迅速扩散到整个冷凝面。但是现有的均热板技术还存在以下的不足：
1.现有的均热板一般保留蒸汽腔作为蒸汽扩散通道，这种结构强度低，容易变形导致接触不良，致使均热板散热性能急剧下降。另一方面，蒸汽腔结构的存在使均热板超薄化变得更加困难，加工更加复杂，成本更高。
2.现有的均热板吸液芯大部分采用多孔金属烧结成型。这种吸液芯流动阻力大、渗透率小，散热效率不高。
3.现有部分均热板采用槽道型吸液芯，渗透率大，流动阻力小，但是毛细吸力小，不能给工质提供足够的回流动力，将会导致均热板散热效率降低。另一方面，现有的槽道型吸液芯均热板逆重力效果差，只能水平安装。
4.现有的均热板厚度大，减薄厚度或者出现微小的应力变形会出现热阻急剧增加的现象。
实用新型内容
为了克服现有技术存在的缺点与不足，本实用新型提供一种具有复合吸液芯结构的超薄均热板，本实用新型厚度薄，渗透率大，流动阻力小，支撑强度大，散热效率高，可逆重力的具有复合吸液芯结构的超薄均热板。
本实用新型采用如下技术方案：
一种具有复合吸液芯结构的超薄均热板，包括蒸发板和冷凝板，热源设置在蒸发板的下方，蒸发板的内表面上设置有凹腔，凹腔内设置有第一毛细结构和第二毛细结构；在冷凝板的内表面上设置有第三毛细结构。
优选地，所述第一毛细结构是与蒸发板一体加工的微通道槽道结构，所述第二毛细结构为通过烧结成型的多孔金属结构。
优选地，所述第一毛细结构为圆环形分布于凹腔内，其包括第一微通道结构和第二微通道结构。
优选地，所述第一微通道结构是从凹腔圆心向边缘发散的直通道，通道宽度从凹腔中心向边缘逐渐变大。
优选地，所述第二微通道结构呈网状分布，将圆环形第一毛细结构分割成微针肋结构，且所述第二微通道的宽度小于第一微通道宽度。
优选地，所述第二毛细结构放置于第一毛细结构的圆环中心，高度与第一毛细结构的高度相等。
优选地，所述第三毛细结构为具有发射状的圆周阵列微通道，所述发射状的圆周阵列微通道是由从圆心向边缘逐级发散的微通道构成。
优选地，所述微通道包括多级三叉树微通道，每一级三叉树微通道包括一条主通道和两条次通道，相邻级的次通道通过连接通道连接，所述两条次通道向主通道两侧发散。
优选地，后一级主通道的宽度和长度小于等于前一级主通道的宽度和长度。
优选地，所述两条次通道关于主通道对称，两条次通道的夹角为锐角。
本实用新型的有益效果：
(1)本实用新型中的蒸发板吸液芯结构采用复合毛细结构构成，既具有多孔金属烧结吸液芯的大毛细力的特点，又具有沟槽型吸液芯的换热面积大，流动阻力小，渗透率大的优点。
(2)本实用新型第一毛细结构采用复合微通道结构，其中第一微通道结构为从凹腔中心向边缘的渐扩通道。这种结构设计能在保证大渗透率、小流动阻力的前提下，为冷凝液体工质回流提供一定的回流毛细力，避免蒸发板烧干现象。工作时，电子芯片一般位于蒸发板的中心部位，中心部位蒸发沸腾气化作用强，容易出现烧干，而这种复合微通道结构能一定程度上缓解这一问题。
(3)本实用新型的均热板冷凝端采用发射状微通道结构设计，具有流动阻力小，毛细吸力大，冷凝面积大，冷凝回流路径短，散热效率高的优点。
(4)本实用新型的均热板吸液芯主要为微通道结构，避免了支撑柱结构，支撑强度大，抗压抗热能力强，可以实现超薄均热板设计而不影响其强度，微通道结构可以一定程度上实现柔性而不影响其散热性能。
(5)本实用新型均热板吸液芯结构具有层级作用，逆重力效果好，对安装位置要求低，可实现水平、垂直以及翻转的安装要求，适应性广。
(6)本实用新型的复合吸液芯结构均热板制作方法，简单便于操作，适合规模化生产。
附图说明
图1为本实用新型具有复合吸液芯结构的超薄均热板的结构示意图；
图2为图1的剖视图；
图3为图1中蒸发板及其局部放大示意图；
图4为图1冷凝板结构示意图；
图5为图4中其中一个冷凝区结构示意图。
附图示出：1-蒸发板；11-第一毛细结构；111-第一微通道结构；112-第二微通道结构；12-第二毛细结构；2-冷凝板；21-第三毛细结构；211-主通道；212-次通道；213-连接通道；3-热源。
具体实施方式
下面结合实施例及附图，对本实用新型作进一步地详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。
实施例1
如图1-图5所示，一种具有复合吸液芯结构的超薄均热板，形状为圆形，总体高度为0.6mm，包括蒸发板1和冷凝板2，热源3设置在蒸发板的下方，在蒸发板1的内表面上设置有凹腔，凹腔内设置有第一毛细结构11和第二毛细结构12；所述第一毛细结构11是与蒸发板1一体加工的微通道结构，所述的第二毛细结构12是通过烧结成型的多孔金属结构；在冷凝板2的内表面上设置有第三毛细结构21，所述的第三毛细结构21具有发射状结构的圆周阵列微通道结构，本实施例中冷凝板的下表面也就是与蒸发板相对的一面为内表面，内表面为凸起。
本实施例中，多孔金属结构可以为多孔泡沫金属、铜粉烧结和丝网烧结。
本实施例中，第一毛细结构11为微通道结构，具体呈圆环形分布于凹腔内，包括第一微通道结构111和第二微通道结构112，第一微通道是从凹腔圆心向边缘发散的直通道，通道宽度从凹腔中心向边缘逐渐变大；第二微通道结构112呈网状分布，将圆环形第一毛细结构11分割成微针肋结构，如图3中局部放大示意图所示，所述的第二微通道宽度小于第一微通道宽度。
本实施例中，凹腔深度为0.4mm，凹腔内加工有第一微通道结构111和第二微通道结构112，第一微通道111的起端宽度W0为0.2mm，第二微通道112为等间距微针肋结构，间距为0.05mm，所有微通道深度一样都为0.2mm。
本实施例中，所述的蒸发板凹腔中心加工有第二毛细结构12，所述的第二毛细结构12为多孔泡沫铜烧结而成，孔隙率为0.8，放置于第一毛细结构11的圆环中心，高度与第一毛细结构11高度相等。
本实施例中，所述的冷凝板2加工有第三毛细结构21，其为发射状微通道阵列，本实施例中第三毛细结构21包括12组呈圆周阵列的微通道，每一个微通道为一个冷凝区，每组冷凝区由4级三叉树微通道结构组成；所述的三叉树微通道结构包含一条中间的主通道211和两条向两侧发散的次通道212；发散的次通道212通过冷凝区两边的连接通道213连接为一体，两条次通道可以关于主通道对称，后一级主通道的宽度和长度小于等于前一级主通道通道的宽度和长度，后一级次通道的宽度小于等于前一级次通道的宽度，如图5所示；本实施例中，每级主通道长度相等，0级主通道宽度为0.6mm，然后逐级以0.7的比例递减，次通道宽度是相应级数主通道宽度的一半；主通道211和次通道212之间的夹角为30°；连接通道宽度为0.15mm；所有通道深度相等，都为0.2mm。
下面对上述的具有复合吸液芯结构的超薄均热板的制作方法做详细描述，以进一步展示该超薄均热板的结构特点以及优点，主要包括以下步骤：
(1)蒸发板凹腔及第一毛细结构11一体加工：通过激光雕刻技术加工出蒸发板凹腔及第一毛细结构11；
(2)第二毛细结构12烧结：通过真空烧结技术将多孔金属板烧结于第一毛细结构11的圆环中心，控制其高度与第一毛细结构相同。
(3)冷凝板2加工：通过激光雕刻技术在冷凝板2上加工出第三毛细结构21；
(4)清洗及密封焊接：对蒸发板和冷凝板进行表面清洗，清洗后通过扩散焊的方式，将蒸发板和冷凝板以及其毛细结构熔接在一起，形成密封的封装腔体；
(5)抽真空注液：对封装腔体的内部抽真空，注入工质后进行密封处理。
上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型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，都包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种具有复合吸液芯结构的超薄均热板，其特征在于：包括蒸发板和冷凝板，热源设置在蒸发板的下方，蒸发板的内表面上设置有凹腔，凹腔内设置有第一毛细结构和第二毛细结构；在冷凝板的内表面上设置有第三毛细结构。
2.根据权利要求1所述的超薄均热板，其特征在于：所述第一毛细结构是与蒸发板一体加工的微通道槽道结构，所述第二毛细结构为通过烧结成型的多孔金属结构。
3.根据权利要求2所述的超薄均热板，其特征在于：所述第一毛细结构为圆环形分布于凹腔内，其包括第一微通道结构和第二微通道结构。
4.根据权利要求3所述的超薄均热板，其特征在于：所述第一微通道结构是从凹腔圆心向边缘发散的直通道，通道宽度从凹腔中心向边缘逐渐变大。
5.根据权利要求3所述的超薄均热板，其特征在于：所述第二微通道结构呈网状分布，将圆环形第一毛细结构分割成微针肋结构，且所述第二微通道的宽度小于第一微通道宽度。
6.根据权利要求3所述的超薄均热板，其特征在于：所述第二毛细结构放置于第一毛细结构的圆环中心，高度与第一毛细结构的高度相等。
7.根据权利要求1所述的超薄均热板，其特征在于：所述第三毛细结构为具有发射状的圆周阵列微通道，所述发射状的圆周阵列微通道是由从圆心向边缘逐级发散的微通道构成。
8.根据权利要求7所述的超薄均热板，其特征在于：所述微通道包括多级三叉树微通道，每一级三叉树微通道包括一条主通道和两条次通道，相邻级的次通道通过连接通道连接，所述两条次通道向主通道两侧发散。
9.根据权利要求8所述的超薄均热板，其特征在于，后一级主通道的宽度和长度小于等于前一级主通道的宽度和长度。
10.根据权利要求8所述的超薄均热板，其特征在于，所述两条次通道关于主通道对称，两条次通道的夹角为锐角。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN113316355A (zh) * | 2021-04-20 | 2021-08-27 | 江西展耀微电子有限公司 | 均热结构及电子设备 |
| CN114258249A (zh) * | 2021-12-13 | 2022-03-29 | 哈尔滨工业大学 | 一种仿生微纳自驱动蒸汽腔及成形方法 |
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