一種超薄均熱板及其制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種超薄均熱板及其制作方法，包括于周緣密封連接的蓋板和底板，在蓋板的內表面上設有凹槽，使得蓋板與底板之間形成處于真空狀態的空腔，在空腔中且位于凹槽的底面上分布有若干個呈陣列排布的突起，突起為壓制而成的空心柱，突起連接蓋板與底板以支撐在蓋板與底板之間并用于蓋板與底板之間的熱量傳遞，且突起的外壁作為工作流體蒸發遇冷凝結由蓋板向底板流動的介質。本發明蓋板上的突起與底板接觸，可支撐蓋板和底板構成的空腔并用于底板與蓋板之間的熱量傳遞，突起外壁作為工作流體蒸發遇冷凝結由蓋板向底板流動的介質。本發明可使均熱板的厚度減小，且突起采用簡單的沖壓工藝壓制而成，簡化了制造工藝，成本低廉，適宜大規模生產。
【專利說明】
一種超薄均熱板及其制作方法
技術領域
[0001]本發明涉及一種均熱板，尤其涉及一種超薄均熱板，還涉及該超薄均熱板的制作方法。
【背景技術】
[0002]現今電子產品的運算速度越來越快，而同時又要求產品的尺寸盡可能小。尤其是智能手機，其厚度越來越薄，不斷挑戰著厚度極限，這就需要在手機內有限的空間中將大量的熱散發出去。
[0003]目前，傳熱效率最好的材料是液體相變傳熱的熱管或均熱板。液體相變傳熱熱管的熱阻比金屬銅或鋁材料的熱阻低幾十甚至上百倍，是當今電子產品中最佳的散熱組件。而均熱板比熱管的散熱效率更高，因此，均熱板正逐步取代熱管成為高端CPU和GPU的必選散熱組件。
[0004]現有的均熱板為一平面板狀物，上下各有一蓋(蓋板與底板)相互密合。均熱板是一個內部具有微細結構的真空腔體，其內有銅柱支撐。均熱板上下兩板狀體通常以無氧銅為材質，以純水為工作流體，毛細結構以銅粉燒結或銅網之工藝制作。均熱板在實際應用時，在平板上任兩點所測得溫度差可小于10°C以內，較熱管對熱源的傳導效果更均勻，均熱板之名亦因此而來。均熱板工作時，熱源熱量由底板外部傳導至內部腔體，腔體底面為多孔結構，吸附有工作液體，工作液體受熱汽化，蒸汽迅速布滿整個腔體，蓋板的上表面一般安裝有散熱熱沉，散熱熱沉可將熱量迅速散發到周圍環境，因此，蓋板的溫度低于相變溫度，腔體中的蒸汽在蓋板內表面冷卻凝結為液體，又通過連接蓋板與底板的結構回流到腔體底面的多孔結構中，從而完成整個循環。
[0005]但是，傳統均熱板的蓋板和底板的內表面均需燒結銅粉多孔結構，同時要保留中部空腔作為蒸汽擴散的通道，為了連接蓋板和底板，以及促進液體由冷凝面回流到蒸發面還需要設置專門的支撐結構和毛細柱，這樣，不但制作工藝復雜，而且由于設置了專門的支撐結構和毛細柱，使得均熱板較厚，制造工藝復雜。因此，常規的均熱板結構和制造方式決定了難以進一步降低均熱板厚度，現有的均熱板所能達到的最小厚度是0.6mm。
[0006]當前，智能手機等輕薄、高性能電子產品對厚度尺寸的要求最高，因此迫切需要研發厚度更薄、性能更好的均熱板，然而如何將均熱板的厚度進一步減小，這是本領域目前亟待解決的技術難題。
【發明內容】
[0007]本發明的第一個目的在于提供一種結構簡單、可大大簡化制作工藝、能夠彎曲形變且不影響傳熱性能、散熱效率高、制作成本低并適宜大規模生產的超薄均熱板。
[0008]本發明的第一個目的通過以下的技術措施來實現:一種超薄均熱板，包括于周緣密封連接的蓋板和底板，其特征在于:在所述蓋板的內表面上設有凹槽，使得蓋板與底板之間形成處于真空狀態的空腔，在所述空腔中且位于凹槽的底面上分布有若干個呈陣列排布的突起，所述突起為壓制而成的空心柱，所述突起連接蓋板與底板以支撐在蓋板與底板之間并用于蓋板與底板之間的熱量傳遞，且突起的外壁作為工作流體蒸發遇冷凝結由蓋板向底板流動的介質。
[0009]本發明在一塊平板金屬片上直接壓制出蓋板凹槽以及大量的微小突起，增加了蓋板的表面積，使受熱、換熱面積增大。蓋板的突起與底板接觸，作用之一是支撐蓋板和底板構成的空腔，起到控制均熱板厚度并加強結構的作用，無需在腔體內專門設置加強筋，作用之二是用于底板與蓋板之間的熱量傳遞，作用之三是突起的外壁作為工作流體蒸發遇冷凝結由蓋板向底板流動的介質。因此，本發明不但可使均熱板的厚度在現有均熱板厚度基礎上減小，而且突起采用簡單的沖壓工藝壓制而成，簡化了制造工藝，成本低廉，適宜大規模生產。另外，由于本發明厚度較薄，即使彎曲形變也不會破壞毛細芯結構，因此，對傳熱性能并無影響，使得本發明能夠廣泛應用于智能手機等輕薄、高性能電子產品。
[0010]作為本發明的一種優選實施方式，所述突起為倒置的空心錐臺，突起頂面的直徑為0.1?2mm，所述突起的高度是0.1?0.6mm。
[0011]作為本發明的一種改進，在所述底板的內表面上鋪設有毛細結構，所述突起下壓毛細結構并與毛細結構及底板熔接在一起。毛細結構增加了底板的表面積，使受熱、換熱面積增大，進一步提高了散熱效率。
[0012]作為本發明的進一步改進，在空腔的內表面上涂覆有親水涂層，以增加空腔內表面的親水性。
[0013]本發明還可以做以下改進，3?6個突起相互靠近合圍成一個中部具有孔道的局部空隙單元，相鄰的突起之間具有間隙，各局部空隙單元呈陣列分布。工作流體蒸發遇冷凝結后可以沿著局部空隙單元中部的孔道向下流動，因此，能夠促進工作流體流動，以提高散熱效率。
[0014]作為本發明的一種優選實施方式，所述底板為平板，所述蓋板的邊緣外翻成折邊，突起的底面與折邊的下表面相平齊，所述底板的周緣焊接在所述蓋板的折邊上以連接蓋板和底板。
[0015]本發明所述超薄均熱板的厚度大于或等于0.2mm且小于0.6mm。
[0016]本發明的第二個目的在于提供一種上述超薄均熱板的制作方法。
[0017]本發明的第二個目的通過以下的技術措施來實現:一種上述超薄均熱板的制作方法，其特征在于包括以下步驟:
[0018]⑴分別制作底板和具有凹槽及突起的蓋板，同時預留除氣口，其中，所述蓋板的凹槽和突起是在平板狀的金屬薄板上壓制而成的；
[0019]⑵將蓋板扣合在底板上使得突起與底板的內表面接觸；
[0020]⑶將蓋板與底板及突起熔接在一起，形成一具有除氣口的腔體；
[0021]⑷通過除氣口向腔體內填充工作流體；
[0022](5)從除氣口抽取腔體中的空氣使腔體處于真空狀態；
[0023](6)封堵除氣口并焊接密封制成超薄均熱板。
[0024]作為本發明的一種改進，在所述步驟⑴中，在底板的內表面上鋪設毛細結構;在所述步驟⑶中，所述毛細結構與突起及底板恪接在一起。
[0025]作為本發明的進一步改進，完成步驟⑶后，通過除氣口向腔體內灌注用于形成親水涂層的溶液，在腔體內表面附著親水涂層后將溶液倒出，并烘干腔體，轉入步驟⑷。
[0026]與現有技術相比，本發明具有如下顯著的效果:
[0027]⑴本發明在蓋板上設置突起，增加了蓋板的表面積，使受熱、換熱面積增大。突起與蓋板接觸，作用之一是支撐蓋板和底板，起到控制均熱板厚度并加強結構的作用，作用之二是用于底板與蓋板之間的熱量傳遞，作用之三是突起的外壁作為工作流體蒸發遇冷凝結由蓋板向底板流動的介質，因此，本發明不但可使均熱板的厚度在現有均熱板厚度基礎上減小，而且突起采用簡單的沖壓工藝壓制而成，簡化了制造工藝，成本低廉，適宜大規模生產。
[0028]⑵本發明3?6個突起相互靠近合圍成一個中部具有孔道的局部空隙單元，蒸發遇冷凝結的工作流體可以沿著局部空隙單元中部的孔道向下流動，即沿著突起用于合圍成孔道的側壁流動，能夠促進工作流體流動，以提高散熱效率。
[0029]⑶本發明在空腔的內表面上涂有親水涂層，可以增加空腔內表面的親水性。
[0030]⑷本發明在底板的內表面上鋪設有毛細結構，毛細結構增加了底板的表面積，使受熱、換熱面積增大，進一步提高了散熱效率。
[0031](5)由于本發明厚度較薄，即使彎曲形變也不會破壞毛細芯結構，因此，對傳熱性能并無影響。
[0032](6)本發明結構簡單、實用性強，使得本發明能夠廣泛應用于智能手機等輕薄、高性會^%〒廣1(? O
【附圖說明】
[0033]下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步的詳細說明。
[0034]圖1是本發明實施例1的整體結構示意圖；
[0035]圖2是本發明實施例1相鄰兩個突起的俯視圖；
[0036]圖3是圖2中相鄰兩個突起的縱剖示意圖；
[0037]圖4是本發明實施例1的縱剖示意圖；
[0038]圖5是本發明實施例1的結構爆炸圖(打開蓋板)；
[0039]圖6是本發明實施例2的結構爆炸圖(打開蓋板)；
[0040]圖7是本發明實施例3的結構爆炸圖(打開蓋板)。
【具體實施方式】
[0041 ] 實施例1
[0042]如圖1?5所示，是本發明一種超薄均熱板，包括于周緣密封連接的蓋板I和底板2，在蓋板I的內表面上設有凹槽12，使蓋板I和底板2之間形成處于真空狀態的空腔8，在本實施例中，底板2為平板，蓋板I的邊緣外翻成折邊11，在空腔8中且位于凹槽12的底面上分布有若干個呈陣列排布的突起3，突起3為壓制而成的空心柱，突起3的底面與折邊11的下表面相平齊，底板I的周緣焊接在蓋板2的折邊上以連接蓋板I和底板2，突起3連接蓋板I與底板2以支撐在蓋板I與底板2之間并用于蓋板與底板之間的熱量傳遞，且突起3的外壁作為工作流體蒸發遇冷凝結由蓋板I向底板2流動的介質。在空腔的內表面上涂覆有親水涂層，增加空腔內表面的親水性。親水涂層是納米二氧化硅或者二氧化鈦或者二者相混合形成的涂層。
[0043]在本實施例中，突起3為倒置的空心錐臺，突起3頂面的直徑為0.1mm，突起3的高度是0.1_。超薄均熱板的厚度大于或等于0.2mm且小于0.6_。
[0044]本發明在實際使用時，熱源芯片優選與底板2緊密接觸，散熱熱沉優選與蓋板I緊密接觸，底板2和蓋板I由導熱性能好的銅、鋁、鎳等金屬材料制成，并優選銅材料制成。
[0045]參見圖4，本發明的工作原理是:超薄均熱板工作時，底板2底面為受熱端，其直接與熱源芯片接觸，蓋板I為冷卻端，其上面與散熱熱沉之類的冷卻裝備接觸。當熱量Ql由熱源傳導至受熱端時，底板2內壁面上的液態的工作流體A會在低真空度的環境中發生液相汽化的現象，轉變成氣體B，工作流體因相變現象可攜帶大量潛熱并且體積迅速膨脹充滿整個腔體，當氣體B接觸到蓋板I時遇冷時產生凝結現象成為液態的工作流體C，凝結過程中會釋放出氣態的工作流體所攜帶的全部熱量Q2。工作流體凝結后形成液態的形式沿著突起的外壁再流回到蒸發熱源處，此循環將在超薄均熱板腔體內周而復始的進行。
[0046]—種上述超薄均熱板的制作方法，包括以下步驟:
[0047]⑴分別制作底板2和具有凹槽及突起3的蓋板I，同時預留除氣口4，其中，蓋板I的盤狀凹槽和突起3是沖壓模具在平板狀的金屬薄板上壓制而成的，底板2采用平板狀的金屬薄片；
[0048]⑵將蓋板I扣合在底板2上使得突起3與底板2的內表面接觸；
[0049]⑶將蓋板I與底板2及突起3熔接在一起，具體采用擴散焊接工藝實現熔接，形成一具有除氣口 4的腔體；
[0050]完成步驟⑶后，通過除氣口4向腔體內灌注用于形成親水涂層的溶液，在腔體內表面附著親水涂層后將溶液倒出，并烘干腔體，轉入步驟⑷。
[0051 ]⑷通過除氣口 4向腔體內填充工作流體，工作流體的高度占空腔高度的1/3左右；
[0052](5)從除氣口 4抽取腔體中的空氣使腔體處于真空狀態；
[0053](6)封堵除氣口 4并焊接密封制成超薄均熱板。
[0054]實施例2
[0055]如圖6所示，本實施例的超薄均熱板與實施例1的超薄均熱板不同之處在于:3個或4個突起3相互靠近合圍成一個中部具有孔道7的局部空隙單元6，相鄰的突起3之間具有間隙，各局部空隙單元6呈陣列分布。局部空隙單元的直徑是0.1?1_。
[0056]本實施例的制作工藝與實施例1的制作工藝不同之處在于:突起3在金屬薄板上的具體位置不同，以便形成3個或4個突起3相互靠近合圍成一個中部具有孔道7的局部空隙單元6，且各局部空隙單元6呈陣列分布的形式。
[0057]實施例3
[0058]如圖7所示，本實施例的超薄均熱板與實施例2的超薄均熱板不同之處在于:在底板2的內表面上鋪設有毛細結構，毛細結構可以采用銅粉或銅網5，在其它實施例中，也可以采用其它毛細結構，突起3下壓毛細結構并與毛細結構及底板2熔接在一起。在空腔的內表面上涂覆有親水涂層，即是在突起的外壁和空腔的頂面以及銅網5上涂覆有親水涂層，銅網吸附工作流體，具有虹吸現象，可使受熱、換熱面積增大，增加散熱效率。
[0059]本實施例的制作工藝與實施例1的制作工藝不同之處在于:在步驟⑴中，在底板2的內表面上鋪設毛細結構，毛細結構采用銅網，即鋪設一層銅網5;在步驟⑶中，銅網5與突起3及底板2熔接在一起。
[0060]本發明的實施方式不限于此，根據本發明的上述內容，按照本領域的普通技術知識和慣用手段，在不脫離本發明上述基本技術思想前提下，本發明突起為倒置的空心錐臺，突起頂面的直徑為0.1?2mm，突起的高度是0.1?0.6mm;3?6個突起相互靠近合圍成一個中部具有孔道的局部空隙單元;毛細結構還具有除了銅粉和銅網之外的其它實施方式；因此，本發明還可以做出其它多種形式的修改、替換或變更，均落在本發明權利保護范圍之內。
【主權項】
1.一種超薄均熱板，包括于周緣密封連接的蓋板和底板，其特征在于:在所述蓋板的內表面上設有凹槽，使得蓋板與底板之間形成處于真空狀態的空腔，在所述空腔中且位于凹槽的底面上分布有若干個呈陣列排布的突起，所述突起為壓制而成的空心柱，所述突起連接蓋板與底板以支撐在蓋板與底板之間并用于蓋板與底板之間的熱量傳遞，且突起的外壁作為工作流體蒸發遇冷凝結由蓋板向底板流動的介質。2.根據權利要求1所述的超薄均熱板，其特征在于:所述突起為倒置的空心錐臺，突起頂面的直徑為0.1?2mm，所述突起的高度是0.1?0.6mm。3.根據權利要求2所述的超薄均熱板，其特征在于:在所述底板的內表面上鋪設有毛細結構，所述突起下壓毛細結構并與毛細結構及底板恪接在一起。4.根據權利要求1或3所述的超薄均熱板，其特征在于:在空腔的內表面上涂覆有親水涂層。5.根據權利要求4所述的超薄均熱板，其特征在于:3?6個突起相互靠近合圍成一個中部具有孔道的局部空隙單元，相鄰的突起之間具有間隙，各局部空隙單元呈陣列分布。6.根據權利要求5所述的超薄均熱板，其特征在于:所述底板為平板，所述蓋板的邊緣外翻成折邊，突起的底面與折邊的下表面相平齊，所述底板的周緣焊接在所述蓋板的折邊上以連接蓋板和底板。7.根據權利要求6所述的超薄均熱板，其特征在于:所述超薄均熱板的厚度大于或等于0.2mm 且小于 0.6mm。8.—種權利要求1所述的超薄均熱板的制作方法，其特征在于包括以下步驟: ⑴分別制作底板和具有凹槽及突起的蓋板，同時預留除氣口，其中，所述蓋板的凹槽和突起是在平板狀的金屬薄板上壓制而成的； ⑵將蓋板扣合在底板上使得突起與底板的內表面接觸； (3)將蓋板與底板及突起熔接在一起，形成一具有除氣口的腔體； ⑷通過除氣口向腔體內填充工作流體； (5)從除氣口抽取腔體中的空氣使腔體處于真空狀態； (6)封堵除氣口并焊接密封制成超薄均熱板。9.根據權利要求8所述的超薄均熱板的制作方法，其特征在于:在所述步驟⑴中，在底板的內表面上鋪設毛細結構;在所述步驟⑶中，所述毛細結構與突起及底板熔接在一起。10.根據權利要求9所述的超薄均熱板的制作方法，其特征在于:完成步驟⑶后，通過除氣口向腔體內灌注用于形成親水涂層的溶液，在腔體內表面附著親水涂層后將溶液倒出，并烘干腔體，轉入步驟⑷。
【文檔編號】F28D15/04GK105865241SQ201610223708
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月11日
【發明人】白鵬飛, 陳平
【申請人】廣州華鉆電子科技有限公司