CN216282942U - 均温板 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种均温板，用于发热面与水平面成夹角的电子器件的散热，所述均温板包括相向设置的第一侧板和第二侧板，所述第一侧板和所述第二侧板之间连接有支撑柱，所述第一侧板和所述第二侧板之间密封形成腔体，所述腔体包括上下分布的蒸发区和冷凝区，所述蒸发区填充有工质，使用时所述工质的液面不低于电子器件的发热面的顶端，本实用新型均温板可以直接适用于非水平安装的电子器件的散热，成本低且效果好。
Description
技术领域
本实用新型涉及散热技术领域，特别是涉及一种均温板。
背景技术
随着电子技术的快速发展，电子元器件的尺寸越来越小、单位面积的发热量越来越大，散热的需求也就与日俱增。风冷散热受到空气自身性质的限制，难以满足现今电子元器件的散热需求。均温板(vaporchamber)利用可相变工质发生沸腾时的潜热，可以达到更高的散热热流密度和换热效率，被认为是风冷散热的有效替代方案。
均温板通常是扁平的真空腔体，使用时与电子器件相贴，电子器件运行时产生的热量首先通过热传导传递至均温板的沸腾区，沸腾区的液态工质受热相变成气态工质；之后，气态工质扩散至均温板的冷凝区并放热冷凝，冷凝后的液态工质回流至沸腾区以再次吸热蒸发，如此不断循环实现对电子元器件的散热。但是，现有均热板在使用时只能水平安装，用于非水平安装的电子器件时需要设置中间元件来进行热传导，这不仅增加了元器件的数量、增加了成本，更主要的是在一定程度上降低了散热效果。
发明内容
有鉴于此，提供一种可以直接用于非水平安装的电子器件散热的均温板。
一种均温板，用于发热面与水平面成夹角的电子器件的散热，所述均温板包括相向设置的第一侧板和第二侧板，所述第一侧板和所述第二侧板之间连接有支撑柱，所述第一侧板和所述第二侧板之间密封形成腔体，所述腔体包括上下分布的蒸发区和冷凝区，所述蒸发区填充有工质，使用时所述工质的液面不低于电子器件的发热面的顶端。
进一步地，所述蒸发区的内壁面设置有蒸发微结构，所述蒸发微结构包括沟槽、金属织网、高导热多孔介质或烧结金属粉末。
进一步地，所述蒸发微结构的表面设置有亲水纳米层。
进一步地，所述冷凝区的内壁面设置有冷凝微结构，所述冷凝微结构包括直沟槽、螺旋沟槽、挂丝或微尺度凸起。
进一步地，所述冷凝微结构的表面设置有疏水纳米层。
进一步地，所述支撑柱包括多个，沿所述腔体的高度方向间隔排布。
进一步地，所述支撑柱包括位于所述蒸发区内的第一支撑柱，所述第一支撑柱的表面设置有第一微结构。
进一步地，所述支撑柱包括位于所述冷凝区内的第二支撑柱，所述第二支撑柱的表面设置有第二微结构。
进一步地，所述第一侧板和/或第二侧板的外表面正对所述蒸发区的部分作为所述均温板的吸热面，在使用时与所述电子器件的发热面相贴合。
进一步地，所述第一侧板和/或所述第二侧板形成有注液口。
相较于现有技术，本实用新型均温板至少包括如下效果：
冷凝区和蒸发区上下布置，可以直接与非水平安装的电子器件连接进行散热，从而可以减少散热所需元器件的数量，降低成本；
冷凝后的工质能够借助重力回流，有效提升了工质的循环效率，使得液态工质的用量更少，整体结构简单、成本低廉、散热效果好。
附图说明
图1为本实用新型均温板一实施例的结构示意图。
具体实施方式
为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中示例性地给出了本实用新型的一个或多个实施例，以使得本实用新型所公开的技术方案的理解更为准确、透彻。但是，应当理解的是，本实用新型可以以多种不同的形式来实现，并不限于以下所描述的实施例。
本实用新型附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
本实用新型提供一种均温板，用于给电子器件散热，特别是竖立的电子器件的散热。图1所示为本实用新型均温板的一具体实施例，所述均温板包括腔体10和密封于腔体10内的工质20，其中腔体10为纵长结构，分为上方的冷凝区12和下方的蒸发区14，液态工质20位于蒸发区14内。本实用新型均温板在使用时，蒸发区14与竖立或大致竖立的电子器件100的发热面相贴，液态工质20在蒸发区14内吸热沸腾并蒸发为气蒸汽，蒸汽自动上浮至冷凝区12并在冷凝区12放热冷凝，冷凝后的液体在自身重力的作用下自动向下回流至蒸发区14，如此不断循环实现对电子器件100的热量的转移和散发。一实施方式中，蒸发区14的长度小于冷凝区12的长度，如此冷凝区12内部能够形成足够的空间来容纳气态工质20。
腔体10由相向设置的第一侧板10a和第二侧板10b构成，第一侧板10a、第二侧板10b均可以由高导热特性材料，如铜、铝、铜合金、铝合金、塑料合金等制成，能够快速吸收与之接触的电子器件100的热量。按图示方向，第一侧板10a和第二侧板10b竖直设置，使用时第一侧板10a或者第二侧板10b的外壁面正对蒸发区14的部分作为吸热面，均可以和竖直设置的电子器件100的发热面相贴。图1所示的实施方式中，其中仅第二侧板10b的外壁面作为吸热面与竖直设置的电子器件100的发热面相贴。第一侧板10a的边缘折弯形成第一折边16a，第二侧板10b的边缘折弯形成第二折边16b。第一折边16a、第二折边16b的末端可以通过焊接，如真空焊接、钎焊、氩弧焊、电阻焊、激光焊、摩擦焊等连接为一体，使得第一侧板10a和第二侧板10b间隔出适当空间以容纳工质20。在一些实施例中，第一折边16a、第二折边16b也可以通过密封胶粘接为一体或者通过紧固件连接为一体。
在一实施方式中，第一侧板10a上可以形成有注液口(图未示出)，在将第一侧板10a和第二侧板10b密封连接构成腔体10后通过注液口可以将腔体10抽真空并填充预定量的工质20；在完成工质20的填充与抽真空之后，将注液口密封以避免漏液影响电子器件100的安全。腔体10内所填充的工质20可以为低沸点工质，如去离子水、乙醇、乙二醇、乙二醇水溶液、氟化液等；工质20的液面大致与腔体10的蒸发区14、冷凝区12的分界面相平齐。应当理解地，根据不同的应用环境，腔体10内工质20的量可以稍有不同，但工质20的液面以不低于电子器件100的顶面为宜，以确保腔体10与电子器件100相接触的区域都在液态工质20的覆盖范围内，使得电子器件100的热量可以通过腔体10向腔体10内的工质20快速转移。
腔体10的蒸发区14的内壁面形成有蒸发微结构18，可以起到蒸发气化核心、增强沸腾相变的作用。蒸发微结构18可以是形成于蒸发区14的内壁面的沟槽，也可以是设置于蒸发区14的内壁面上的金属织网、高导热多孔介质和烧结金属粉末，一方面增加蒸发区14的内壁面与液态工质20的接触面积，另一方面增大了蒸发区14域的比表面积，进而达到增大换热面积的效果，使得工质20可以快速吸热沸腾。在一实施方式中，蒸发微结构18的表面形成有亲水纳米层来减小液态工质20与蒸发微结构18的表面的接触角，使得液态工质20更加容易在蒸发微结构18的表面铺展，有利于液态工质20沸腾相变的启动和发生，防止蒸发区14表面过热现象的发生。
腔体10的冷凝区12的内壁面形成有冷凝微结构19，冷凝微结构19可以是直沟槽、螺旋沟槽、挂丝、微尺度凸起等，一方面可以起到增大气态工质20与冷凝区12的换热面积、提高换热效率的作用；另一方面还可以起到“引流破膜”的作用，防止工质20冷凝后液滴形成液膜而滞留在冷凝微结构19表面，进而增大气态工质20与冷凝区12的内壁面的传热热阻，加速热量由工质20通过腔体10向外界的转移。在一实施方式中，腔体10的冷凝区12的外壁面设置有散热翅片，加速热量向外界空气的散发。在一实施方式中，冷凝微结构19的表面形成有疏水纳米层，减小冷凝后液态工质20与冷凝微结构19的表面的粘滞力，加速冷凝后液态工质20的回流下落。
腔体10的第一侧板10a和第二侧板10b之间连接有支撑柱30，增大腔体10的整体强度以避免腔体10变形。在一实施方式中，支撑柱30为多个且沿腔体10的高度方向间隔排布，支撑柱30的形状可以多种多样，横截面可以是圆形、椭圆形、方形、三角形、多边形等；支撑柱30在腔体10内可以是均匀排布也可以是非均匀排布，在蒸发区14和冷凝区12的排布方式、疏密程度可以不同也可以相同，可以根据散热需求等具体设计。图示实施例中，部分支撑柱30位于蒸发区14内，以下称第一支撑柱30a，在增加强度的同时还可以加强液态工质20的换热效果；在一实施例中，第一支撑柱30a可以是完全浸没于工质中；在另一实施例中，第一支撑柱30a可以是部分浸没于工质中；部分支撑柱30位于冷凝区12内，以下称第二支撑柱30b，在增加强度的同时还可以加强气态工质20的换热效果；在一实施例中，第二支撑柱30b可以是完全露出工质之外。
在一实施方式中，第一支撑柱30a的表面设置有第一微结构32，第一微结构32与蒸发微结构18可以相同，可以是沟槽、金属织网、高导热多孔介质和烧结金属粉末等。在一实施方式中，第二支撑柱30b的表面设置有第二微结构34，第二微结构34与冷凝微结构19可以相同，可以是直沟槽、螺旋沟槽、挂丝、微尺度凸起等。当然，第一微结构32与蒸发微结构18也可以不同，第二微结构34与冷凝微结构19也可以不同。
本实用新型均温板在使用时，主要应用于竖立的电子器件100，应当理解地电子器件100也可以倾斜有小的角度，不限定为绝对的竖立状态；均温板的第一侧板10a、第二侧板10b竖直设置而使得冷凝区12位于蒸发区14的上方。蒸发区14的外壁面与电子器件100相贴，蒸发区14内的液态工质20吸热沸腾，在蒸发微结构18的表面形成气泡，气泡在液态工质20中受浮力的作用向上运动并逐渐变大，最终气泡越过液面并继续向冷凝区12运动，运动过程中蒸汽温度逐渐降低且在冷凝微结构19处释放潜热变成液滴，液滴在自身重力作用和冷凝微结构19的作用下迅速滴落或回流至蒸发区14。如此，工质20在蒸发区14和冷凝区12之间循环往复，将电子器件100的热量传递到冷凝区12进行散发，确保电子器件100的安全运行。
本实用新型均温板将冷凝区12和蒸发区14上下布置，气态工质自下向上浮动、液态工质自上向下低落，使得工质在腔体10内的循环移动顺应气液本身移动的方向，相对于现有均温板内工质横向扩散来说，工质的移动更为顺畅也更为迅速，有效提升工质的循环效率，也就提升了整体的散热效率；另外，冷凝区12和蒸发区14上下布置也使得液态工质更加集中在蒸发区14，工质的使用量实现最小化；冷凝后的液态工质能够借助于自身的重力向下回流，如此通过重力与毛细力的双重作用可以确保冷凝后的液态工质及时回流，避免蒸发区14干烧，如此本实用新型均温板结构简单、成本低廉、散热效果好。
需要说明的是，本实用新型并不局限于上述实施方式，根据本实用新型的创造精神，本领域技术人员还可以做出其他变化，这些依据本实用新型的创造精神所做的变化，都应包含在本实用新型所要求保护的范围之内。
Claims (10)
1.一种均温板，用于发热面与水平面成夹角的电子器件的散热，其特征在于，所述均温板包括相向设置的第一侧板和第二侧板，所述第一侧板和所述第二侧板之间连接有支撑柱，所述第一侧板和所述第二侧板之间密封形成腔体，所述腔体包括上下分布的蒸发区和冷凝区，所述蒸发区填充有工质，使用时所述工质的液面不低于电子器件的发热面的顶端。
2.如权利要求1所述的均温板，其特征在于，所述蒸发区的内壁面设置有蒸发微结构，所述蒸发微结构包括沟槽、金属织网、高导热多孔介质或烧结金属粉末。
3.如权利要求2所述的均温板，其特征在于，所述蒸发微结构的表面设置有亲水纳米层。
4.如权利要求1所述的均温板，其特征在于，所述冷凝区的内壁面设置有冷凝微结构，所述冷凝微结构包括直沟槽、螺旋沟槽、挂丝或微尺度凸起。
5.如权利要求4所述的均温板，其特征在于，所述冷凝微结构的表面设置有疏水纳米层。
6.如权利要求1所述的均温板，其特征在于，所述支撑柱包括多个，沿所述腔体的高度方向间隔排布。
7.如权利要求6所述的均温板，其特征在于，所述支撑柱包括位于所述蒸发区内的第一支撑柱，所述第一支撑柱的表面设置有第一微结构。
8.如权利要求6所述的均温板，其特征在于，所述支撑柱包括位于所述冷凝区内的第二支撑柱，所述第二支撑柱的表面设置有第二微结构。
9.如权利要求1所述的均温板，其特征在于，所述第一侧板和/或第二侧板的外表面正对所述蒸发区的部分作为所述均温板的吸热面，在使用时与所述电子器件的发热面相贴合。
10.如权利要求1-9任一项所述的均温板，其特征在于，所述第一侧板和/或所述第二侧板形成有注液口。
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