專利名稱：一種平板均熱板的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于微型電子器件的散熱裝置，特別涉及一種平板均熱板，用于功率 模塊的熱擴散。
背景技術：
近年來，隨著信息產業(yè)的迅速發(fā)展，晶體管集成度大大提高，現(xiàn)有的電子器件向著 更小、更高速、更大功率密度方向發(fā)展，這些都意味著更大的熱流密度，如絕緣柵雙極晶體 管(IGBT)的熱流密度可高達400W/cm2，電子器件的散熱問題如果沒有解決好，其工作溫度 將非常高，高溫將直接導致系統(tǒng)效率下降，工作失穩(wěn)，壽命下降，材料熱損壞甚至燒毀等等 諸多問題；因而電子元器件的散熱問題已經(jīng)成為制約相關產業(yè)發(fā)展的瓶頸。解決高熱流密 度熱源散熱問題首先是要將集中熱源擴散至大面積上，只有先將集中熱源的熱流密度進行 擴散，才能保證散熱器(風冷、水冷等)的充分利用。平板均熱板，或稱平板熱管，其結構是將金屬中心部分加工成空腔，空腔內壁面加 工有毛細芯結構，空腔內部抽成真空，注入一定量的液體工作介質，然后完全密封。熱源產 生的熱量使與熱源接觸的平板均熱板的壁面處的液體工作介質氣化蒸發(fā)，帶走熱量，蒸汽 在對面的冷卻壁面上凝結成液體放出熱量，熱量傳遞到外部散熱裝置上帶走。凝結下來的 液體工作介質通過內壁面上的毛細芯結構回流到熱源部分，繼續(xù)氣化蒸發(fā)，進行下一輪循 環(huán)。如此工作循環(huán)使得高密度熱流擴散到大面積的外部散熱裝置上。平板均熱板由于其優(yōu)良的工作特性，自出現(xiàn)之初就得到了極大的關注，但是由于 平板均熱板內部抽成了真空，而工作的環(huán)境是在大氣中，其表面由于大氣壓力會發(fā)生變形， 而且由于平板均熱板的受熱不均勻，也會產生熱變形。平板均熱板的表面變形，會導致平板 均熱板與熱源或散熱翅片接觸不緊密，造成接觸界面存在氣體，當平板均熱板工作時，會極 大的增加接觸熱阻，惡化了傳熱過程，大大影響高熱流密度的熱源的散熱。201010170205. 6 中國專利申請(一種燒結式平板熱管及其制作方法)和US2009/0025910A1美國專利(VAPOR CHAMBER STRUCTURE WITH IMPROVED WICK AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME)以 及 US6997245B2 美國專利(VAPOR CHAMBER WITH SINTERED GROOVED WICK)所提供的平板 均熱板，包括散熱翅片和金屬腔體，金屬腔體由盒體和蓋板構成，金屬腔體內部抽成真空， 注有液體工作介質，盒體與散熱翅片緊密接觸或制成一體，盒體內壁面上具有毛細芯，盒體 和蓋板之間具有金屬加工或燒結金屬顆粒制作的支撐體；但是由于支撐體之間有一定的距 離，其表面還是存在大量的微變形，特別是與熱源接觸面上的微變形，這些微變形會大大影 響與熱源接觸的緊密程度，增加接觸熱阻，惡化傳熱過程。
發(fā)明內容本實用新型提供一種平板均熱板，解決現(xiàn)有平板均熱板與熱源接觸面的表面變形 問題，以進一步減小與熱源部分接觸面的接觸熱阻。本實用新型的一種平板均熱板，包括散熱翅片和金屬腔體，所述金屬腔體由盒體和蓋板構成，金屬腔體內部抽成真空，注有液體工作介質，盒體與散熱翅片緊密接觸或連為 一體，盒體內壁面上具有毛細芯，盒體和蓋板之間具有支撐體；其特征在于所述蓋板內壁面中心部分具有凸臺，凸臺厚度為0. 2 2. Omm ；凸臺截面積大于或 等于熱源的接觸面積；包括凸臺的蓋板內壁面上具有毛細芯。所述的平板均熱板，其特征在于所述毛細芯為燒結金屬粉末、金屬絲網(wǎng)、導熱纖 維、納米纖維或者微槽道結構；所述毛細芯為微槽道結構時，所述凸臺部分的微槽道的底面與蓋板其他部分微槽 道的底面處于同一水平面；所述毛細芯為燒結金屬粉末時，所述凸臺與蓋板內壁面連接部位采用燒結金屬粉 末堆積成三角形過渡。所述液體工作介質可以為去離子水、丙酮或乙醇；所述散熱翅片和金屬腔體可以 采用銅、鋁或不銹鋼材料制成；所述支撐體可以采用金屬加工或金屬粉末燒結制成。所述凸臺的截面可以為矩形或橢圓形；所述散熱翅片可以為圓柱形翅柱、方柱形 翅柱或矩形翅片；所述支撐體可以為圓柱形或矩形柱形。本實用新型在與熱源接觸面對應的金屬腔體的蓋板內壁面上加工一個凸臺，由于 蓋板的面積較熱源面積大，因此只需要減小與熱源接觸這部分的表面變形就可以減小接觸 熱阻，凸臺可以大大增加蓋板這一部分的機械強度，減小與熱源接觸部分的表面變形；而采 用金屬粉末燒結的支撐體既可以起到防止平板均熱板表面塌陷和表面變形，還可以減小凝 結液體的回流路程，增加液體工作介質的回流效率，提高平板均熱板的工作性能。為防止平板均熱板上表面的變形，可以將平板均熱板集成到散熱翅片上。將散熱 翅片與金屬腔體的盒體加工成一體，然后再在蓋板上加工一個凸臺，這樣由于散熱翅片上 面部分的機械強度，消除了上表面的表面變形，蓋板內表面與熱源接觸部分對應的位置加 工有凸臺，可以減小與熱源接觸部分的表面變形，減小接觸熱阻。采用這樣的裝置，平板均 熱板盒體表面的接觸熱阻會完全消除，而蓋板的接觸熱阻由于凸臺的作用而降低，總之平 板均熱板的接觸熱阻將大大減小。本實用新型結構簡單，制造加工方便，可有效減小平板均熱板的表面變形，減小其 接觸熱阻，液體工作介質回流效率高，具有較高的工作效率。

圖1是本實用新型的結構示意圖；圖2是本實用新型的工作原理示意圖；圖3是本實用新型采用微槽道結構的毛細芯時，凸臺部分結構示意圖；圖4是本實用新型采用燒結金屬粉末充當毛細芯時，凸臺部分結構示意圖；圖5是采用燒結金屬粉末制成的支撐體示意圖；圖6是本實用新型的盒體與散熱翅片制成一體的結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的結構原理和工作原理做進一步詳細說明。如圖1所示，本實用新型的一個實施例包括散熱翅片1和金屬腔體，所述金屬腔體由盒體2和蓋板3構成，金屬腔體內部抽成真空，注有液體工作介質7，盒體2與散熱翅片1 緊密接觸，盒體2內壁面上具有毛細芯5，盒體和蓋板之間具有支撐體6 ；所述蓋板3內壁面中心部分具有凸臺4，凸臺厚度為0. 2mm ；凸臺截面積等于熱源 的接觸面積；包括凸臺的蓋板3內壁面上具有毛細芯5，毛細芯5為燒結金屬粉末。液體工作介質7為去離子水，散熱翅片1和金屬腔體采用銅材料制成；支撐體6采 用金屬粉末燒結制成。凸臺6的截面為矩形，散熱翅片1為矩形翅片，支撐體6為圓柱形。如圖2所示，本實用新型的工作原理如下熱源8產生的熱量使與熱源接觸的蓋板 3的壁面處的液體工作介質7氣化蒸發(fā)，帶走熱量，蒸汽在盒體2的冷卻壁面上凝結成液體 放出熱量，熱量傳遞到散熱翅片1上帶走。凝結下來的液體工作介質通過盒體和蓋板內壁 面上的毛細芯5結構回流到熱源8加熱區(qū)域，繼續(xù)氣化蒸發(fā)，進行下一輪循環(huán)。如此工作循 環(huán)使得高密度熱流擴散到大面積的散熱翅片1上。如圖3所示，本實用新型采用微槽道結構的毛細芯5時，凸臺4部分的微槽道的底 面9與蓋板其他部分微槽道的底面10處于同一水平面；這樣有利于液體工作介質7回流到 熱源8加熱區(qū)域進行氣化蒸發(fā)。如圖4所示，本實用新型采用燒結金屬粉末充當毛細芯5時，凸臺4與蓋板內壁面 連接部位采用燒結金屬粉末堆積成三角形過渡；可以有利于液體工作介質7回流到凸臺4 表面進行氣化蒸發(fā)。如圖5所示，本實用新型在凸臺以外區(qū)域采用金屬粉末燒結而成的支撐體6，防止 金屬腔體的盒體2和蓋板3表面塌陷和變形。由于支撐體6是采用金屬粉末燒結而成，內 部有空隙，也具有毛細力，因此凝結液體工作介質7可以沿著支撐體回流到蒸發(fā)區(qū)域，這樣 可以大大減小回流路程和時間，增加回流效率，進而提高平板均熱板的工作性能。圖6所示為本實用新型另一個實施例，盒體2與散熱翅片1制成一體將散熱翅片 1加工成金屬腔體的盒體2，然后再在蓋板3上加工一個凸臺4，這樣由于散熱翅片1上面部 分的機械強度，消除了盒體2的表面變形。該實施例中，凸臺4厚度為1. Omm ；凸臺截面積大于熱源的接觸面積；毛細芯為微 槽道結構；液體工作介質為乙醇，散熱翅片1和蓋板3采用不銹鋼材料制成，支撐體6采用 金屬加工制成；凸臺4的截面為橢圓形，散熱翅片1為圓柱形翅柱，支撐體6為矩形柱形。
權利要求1.一種平板均熱板，包括散熱翅片(1)和金屬腔體，所述金屬腔體由盒體(2)和蓋板 (3 )構成，金屬腔體內部抽成真空，注有液體工作介質(7 )，盒體(2 )與散熱翅片(1)緊密接 觸或連為一體，盒體(2)內壁面上具有毛細芯(5)，盒體和蓋板之間具有支撐體(6)；其特征 在于所述蓋板(3)內壁面中心部分具有凸臺(4)，凸臺厚度為0. 2 2. Omm ；凸臺截面積大 于或等于熱源的接觸面積；包括凸臺的蓋板(3)內壁面上具有毛細芯(5)。
2.如權利要求1所述的平板均熱板，其特征在于所述毛細芯(5)為燒結金屬粉末、金 屬絲網(wǎng)、導熱纖維、納米纖維或者微槽道結構；所述毛細芯(5)為微槽道結構時，所述凸臺(4)部分的微槽道的底面與蓋板其他部分 微槽道的底面處于同一水平面；所述毛細芯(5)為燒結金屬粉末時，所述凸臺(4)與蓋板內壁面連接部位采用燒結金 屬粉末堆積成三角形過渡。
3.如權利要求1所述的平板均熱板，其特征在于所述液體工作介質(7)為去離子水、丙酮或乙醇；所述散熱翅片(1)和金屬腔體(2)采用銅、鋁或不銹鋼材料制成；所述支撐體(6)采用金屬加工或者金屬粉末燒結制成。
4.如權利要求1所述的平板均熱板，其特征在于所述凸臺(4)的截面為矩形或橢圓形；所述散熱翅片(1)為圓柱形翅柱、方柱形翅柱或矩形翅片；所述支撐體(6)為圓柱形或矩形柱形。
專利摘要一種平板均熱板，屬于微型電子器件的散熱裝置，用于功率模塊的熱擴散，解決現(xiàn)有平板均熱板與熱源接觸面的表面變形問題，以進一步減小與熱源部分接觸面的變形。本實用新型包括散熱翅片和金屬腔體，金屬腔體由盒體和蓋板構成，金屬腔體內部抽成真空，注有液體工作介質，盒體與散熱翅片緊密接觸或連為一體，盒體內壁面上具有毛細芯，盒體和蓋板之間具有支撐體；所述蓋板內壁面中心部分具有凸臺，凸臺厚度為0.2～2.0mm；凸臺截面積大于或等于熱源的接觸面積；包括凸臺的蓋板內壁面上具有毛細芯。本實用新型結構簡單，制造加工方便，可有效減小平板均熱板的表面變形，減小其接觸熱阻，液體工作介質回流效率高，具有較高的工作效率。
文檔編號F28D15/02GK201844724SQ20102059210
公開日2011年5月25日 申請日期2010年11月4日 優(yōu)先權日2010年11月4日
發(fā)明者劉勝, 羅小兵, 胡潤 申請人:華中科技大學