專利名稱：一種均熱板的吸液芯結構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及均熱板，具體涉及均熱板的吸液芯結構。
背景技術：
隨著高性能電子技術的不斷進步，實際應用中要求電子器件運行高速化和結構尺度微型化。在電子器件的運行高速化和結構尺度微型化的同時，高度集成的電子器件必然導致更高的熱流密度。因此，散熱問題已經(jīng)成為制約電子技術發(fā)展的瓶頸。目前均熱板作為一種高效的散熱裝置已廣泛應用于電子器件的散熱當中，相比于傳統(tǒng)的散熱技術，均熱板散熱效率高，均溫性好。均熱板主要包括蒸發(fā)部和冷凝部以及散熱工質(zhì)，液態(tài)工質(zhì)在蒸發(fā)部吸熱后蒸發(fā)，到達冷凝部后冷凝放熱，并由外部散熱設備將熱量帶走；冷凝后的工質(zhì)通過吸液芯結構輸送回蒸發(fā)部。其中，吸液芯結構為毛細結構，通過毛細 吸力將冷凝液輸送回蒸發(fā)部。現(xiàn)有技術中吸液芯結構分為粉末燒結和絲網(wǎng)燒結類吸液芯和槽道類吸芯，其中，粉末燒結和絲網(wǎng)燒結類吸液芯通過粉末燒結或絲網(wǎng)燒結形成，其內(nèi)的毛細孔連接成毛細流動通道；槽道類吸芯通過在基體上設置平行的槽道形成；現(xiàn)有技術存在以下的不足I、粉末燒結和絲網(wǎng)燒結類吸液芯，由于毛細孔半徑小，毛細壓力大，因此流動阻力大，滲透率小，散熱效率不高。2、槽道類吸液芯，滲透率大，但是毛細壓力小，不能給工質(zhì)提供足夠的回流動力，將會降低均熱板的散熱效率。3、槽道類吸液芯由于槽道為相互獨立平行設置，局部堵塞后造成局部高溫，均溫性能較差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種毛細吸力大、流動阻力小且均溫性能好的均熱板的吸液芯結構。本發(fā)明的目的通過以下的技術方案實現(xiàn)一種均熱板的吸液芯結構，包括多個由中心向外輻射的冷凝區(qū)，每一冷凝區(qū)由位于中心的起端槽道向外逐級分叉形成的多級槽道結構構成，每一級包括至少兩條細槽道，各級中細槽道的數(shù)量由中心向外逐級增多；每一級中的細槽道之間以及各級的細槽道之間相互連通使每一冷凝區(qū)形成網(wǎng)絡狀槽道結構；所述后一級的細槽道的寬度小于前一級的細槽道的寬度，后一級的細槽道的長度小于或等于前一級的細槽道的長度。本發(fā)明的均熱板的吸液芯結構的一個優(yōu)選方案，其中，所述相鄰兩冷凝區(qū)之間設有由中心向外延伸的直通道，該直通道的寬度大于冷凝區(qū)中各條細槽道的寬度；所述直通道的兩側(cè)設有連接通道將所述相鄰兩冷凝區(qū)中各級細槽道連接到直通道上，所述連接通道的寬度小于直通道的寬度。
采用上述優(yōu)選方案的目的在于，如果相鄰兩冷凝區(qū)的各級細槽道之間沒有連通，那么兩者的毗連區(qū)域的液態(tài)工質(zhì)無法流動從而導致局部高溫，影響均溫性能，而采用上述的技術方案后，由于直通道的寬度大于細槽道和連接通道的寬度，因此兩側(cè)細槽道內(nèi)的液態(tài)工質(zhì)會在毛細吸力作用下流動至直通道內(nèi)，直通道由于寬度大，流動阻力小，起到加速運輸工質(zhì)的作用，從而對相鄰兩冷凝區(qū)的毗連區(qū)域進行散熱，防止局部高溫，提高均溫性和散熱效率。本發(fā)明的均熱板的吸液芯結構的另一個優(yōu)選方案，其中，后一級的細槽道的寬度與前一級細槽道的寬度的比大于0小于1，優(yōu)選的范圍為0. 6 0. 8 ;后一級的細槽道的長度與前一級細槽道的長度的比大于0小于等于1，優(yōu)選的范圍為0. 6 0. 8。采用上述優(yōu)選參數(shù)，更有利于在增大毛細壓力的同時能有效降低流體阻力。本發(fā)明的均熱板的吸液芯結構的再一個優(yōu)選方案，其中，所述槽道的分叉角為0° 120°，優(yōu)選45°。采用上述角度值能降低流體阻力，有利于流體流動。 本發(fā)明的均熱板的吸液芯結構的再一個優(yōu)選方案，其中，從所述的起端槽道起，每一級的每一細槽道均一分為二，分叉后的細槽道彎折成平行狀態(tài)向外延伸；同一級相鄰兩細槽道分出的四條細槽道中，位于中間的兩條相交后合并成一條，使得后一級的細槽道的數(shù)量比前一級的細槽道的數(shù)量多一個；各級相鄰的細槽道首尾相連通形成多邊形網(wǎng)絡狀槽道結構。本發(fā)明的均熱板的吸液芯結構的再一個優(yōu)選方案，其中，各級槽道結構之間由同心的圓弧形通道分隔；從所述的起端槽道起，每一級的每一細槽道均一分為二，上一級的細槽道向外延伸至和該級與下一級之間的圓弧形槽道相交，每個交點分叉成兩條細槽道形成下一級槽道結構；所述各級的細槽道以及圓弧形通道相互連通形成網(wǎng)絡狀槽道結構。本發(fā)明的均熱板的吸液芯結構的再一個優(yōu)選方案，其中，從所述的起端槽道起，每一級的每一細槽道均一分為二，分叉后的細槽道彎折成平行狀態(tài)向外延伸；同一級相鄰兩細槽道分出的四條細槽道中，位于中間的兩條通過水平通道連接在一起；所述各級的細槽道以及水平通道相互連通形成網(wǎng)絡狀槽道結構。本發(fā)明的均熱板的吸液芯結構的再一個優(yōu)選方案，其中，所述多個冷凝區(qū)的外圍設有環(huán)形通道，每一冷凝區(qū)的最后一級的細槽道與該環(huán)形通道連通。采用該技術方案的目的在于，各個冷凝區(qū)中的液態(tài)工質(zhì)在多級細槽道的毛細吸力作用下匯集到環(huán)形通道內(nèi)，便于集中后再回流至蒸發(fā)部。本發(fā)明的均熱板的吸液芯結構的再一個優(yōu)選方案，其中，所述的網(wǎng)絡狀槽道結構通過在銅板或鋁板上利用化學腐蝕的方法制成。一種應用上述的均熱板的吸液芯結構制成的均熱板，包括蒸發(fā)部和冷凝部，其中，冷凝部由所述的吸液芯結構制成，蒸發(fā)部內(nèi)設有吸熱芯，所述吸液芯結構中的由網(wǎng)絡狀槽道結構圍成的部分形成支撐柱，該支撐柱支撐在蒸發(fā)部的吸熱芯上。上述吸熱芯通常由粉末燒結或燒結絲網(wǎng)形成。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有以下的有益效果I、毛細吸力大。本發(fā)明中，由于所述的冷凝區(qū)由從中心向外分布的多級槽道結構構成，后一級的細槽道數(shù)量逐級多于上一級的細槽道的數(shù)量，各級細槽道之間以及同一級細槽道之間相互連通形成具有植物葉脈分形特點的網(wǎng)絡回路結構，并且后一級的細槽道的寬度小于前一級的細槽道的寬度，亦即細槽道從中心向外側(cè)數(shù)量逐漸增多且寬度逐漸減小，形成有利于增大毛細吸力的葉脈形結構，從而大大提高了毛細吸力，提高散熱效率。2、流動阻力小。本發(fā)明中，冷凝區(qū)的網(wǎng)絡狀槽道結構所形成的網(wǎng)絡回路是一種并聯(lián)加串聯(lián)的結構，其中并聯(lián)結構能夠減小流動阻力；此外，一般來說，細槽道從寬度大的始端到寬度小的末端，流動阻力會逐漸增大，影響流動阻力的因素包括細槽道的寬度和長度，寬度越小、長度越長，流動阻力就越大，而在本發(fā)明中，細槽道分成多級，只要將后一級的細槽道的長度設置成小于上一級的細槽道的長度，就能進一步減少了流動阻力，使得整個吸液芯結構的流動阻力小。3、不容易堵塞。本發(fā)明中，各級的細槽道相互連接形成網(wǎng)絡狀槽道結構，因此即使某個局部位置堵塞，冷凝液也可以通過其他通道回流，因此不會因堵塞而出現(xiàn)局部高溫。4、均溫性能好。本發(fā)明中，由于吸液芯結構中布滿了相互連通的網(wǎng)絡狀細槽道，各部分均勻散熱，并且即使局部堵塞也不會出現(xiàn)局部高溫，因此均溫性能大大提升，使電子元件免于因散熱不均勻而造成損害。 5、本發(fā)明的吸液芯結構由于吸液芯為槽道的形式，其豎向截面也相當于毛細管流動截面，冷凝液可以在槽道內(nèi)作豎向的回流，亦即冷凝液可以直接從冷凝部沿著槽道的側(cè)壁向下回流至蒸發(fā)部。現(xiàn)有的槽道形式的吸液芯，其中的槽道平行設置且不相互連通，長度方向壓力相對于本發(fā)明較小，雖然也可以在高度方向回流，但是回流量較?。欢F(xiàn)有的絲網(wǎng)和粉末燒結類型的吸液芯，是將吸液芯鋪設于均熱板腔體壁殼上，而并不是整個均熱板空間，因此冷卻液必須作徑向的回流聚集后才能回流至蒸發(fā)部；因此本發(fā)明的工質(zhì)回流速度更快，散熱效率更高。6、由本發(fā)明的吸液芯結構制成的均熱板的強度大。現(xiàn)有的均熱板的冷凝部與蒸發(fā)部之間通常只設置幾根支撐柱進行支撐，而本發(fā)明中，均熱板的吸液芯結構中由網(wǎng)絡狀槽道結構圍成的部分形成的支撐柱數(shù)量很多，這些支撐柱支撐在蒸發(fā)部的吸熱芯上，使得整個均熱板的強度大大提升。需要強調(diào)的是，本發(fā)明的構思來自于植物葉脈多邊形網(wǎng)絡回路結構的啟示，植物葉脈多邊形網(wǎng)絡回路結構作為自然界經(jīng)過億萬年優(yōu)勝劣汰的選擇，已進化成適應自然環(huán)境的最優(yōu)結構，是傳熱傳質(zhì)的最優(yōu)通道，并且可以防止因為局部葉脈堵塞而造成對植物葉片的傷害。本發(fā)明的均熱板的吸液芯結構與植物葉脈多邊形網(wǎng)絡回路結構相似，其毛細吸力大、流動阻力小、局部堵塞不會造成局部高溫的有益效果可以從植物葉脈多邊形網(wǎng)絡回路結構的生理作用中得到驗證。


圖I為本發(fā)明的均熱板的吸液芯結構的實施例I的結構示意圖。圖2為圖I的局部結構示意圖。圖3為本發(fā)明的細槽道的立體結構示意圖。圖4為本發(fā)明的細槽道的分叉結構示意圖。圖5為本發(fā)明的均熱板的吸液芯結構中冷凝液的流動示意圖。圖6為應用本發(fā)明的吸液芯結構制成的均熱板的結構示意圖。圖7為本發(fā)明的實施例2中網(wǎng)絡狀槽道結構的結構示意圖。
圖8為本發(fā)明的實施例3中網(wǎng)絡狀槽道結構的結構示意圖。
具體實施例方式實施例I參見圖I 圖4，本實施例的均熱板的吸液芯結構設置于一個由銅制成的圓盤形的均熱板壁殼8上，該吸液芯結構包括15個由均熱板壁殼8中心向邊沿輻射的扇形冷凝區(qū)7。每一冷凝區(qū)7由位于中心的起端槽道9向外逐級分叉形成的12級槽道結構構成。其中，起端槽道9為零級，零級分叉點I 一分為二，使得第一級具有兩條細槽道3，兩分叉的細槽道3之間的夾角為45°，即分叉角，兩分叉的細槽道3彎折成平行狀態(tài)向外延伸；第一級的兩細槽道3的分叉點II分別一分為二，分叉角02也為45°，分叉后的四條細槽道3中，位于中間的兩條相交后合并成一條，使得第二級具有三條細槽道3，這三條細槽道3彎折成平行狀態(tài)向外延伸；第二級的三條細槽道3的分叉點III也是一分為二，分叉 角03也為45°，分叉后形成六條細槽道3，位于中間的四條中，兩兩相交，且相交的兩條合并成一條，使得第三級具有四條細槽道3，這四條細槽道3彎折成平行狀態(tài)向外延伸；類似地，往后的各級中的細槽道3的分叉點均一分為二，同一級相鄰兩細槽道3分出的四條細槽道3中，位于中間的兩條相交后合并成一條，并與其他細槽道3平行向外延伸，分叉角均為45°，使得每一級的細槽道3的數(shù)量比前一級的數(shù)量多一個(參見圖4)。由于每一級的細槽道3由上一級分叉而成，而本級的細槽道3分叉后相交的兩條又合并成一條，因此每一級的細槽道3均構成相互連通的六邊形，使得整個冷凝區(qū)7形成由多個六邊形相互連通形成的網(wǎng)絡狀槽道結構。參見圖I和圖2，在上述相鄰兩冷凝區(qū)7之間設有由中心向外延伸的直通道2，該直通道2的寬度大于冷凝區(qū)7中各個細槽道3的寬度，該直通道2的兩側(cè)設有連接通道4將所述相鄰兩冷凝區(qū)7中各級細槽道3連接到直通道2上；所述連接通道4的寬度小于直通道2的寬度。參見I和圖2，上述12個冷凝區(qū)7的外圍(即圓形均熱板壁殼8的邊沿)設有環(huán)形通道5，各個冷凝區(qū)7的最后一級的細槽道3與該環(huán)形通道5連通。所述多條起端槽道9在均熱板壁殼8中心相交形成一圓柱形的凹槽6。參見圖2和圖3，上述各種槽道的尺寸如下起端槽道9的寬度為0. 8mm ;直通道2的寬度為I. 2mm ;連接通道4的寬度等于前一級細槽道3的寬度；第一級的細槽道3的寬度為0. 8mm,長度為2mm,高度為0. 5mm ;從第一級開始,后一級的細槽道3的寬度與前一級細槽道3的寬度的比為0. 74，后一級的細槽道3的長度與前一級細槽道3的長度的比為0. 74，后一級的細槽道3的高度與前一級細槽道3的高度相同。上述的網(wǎng)絡狀槽道結構利用化學腐蝕的方法制成。參見圖6，應用上述的吸液芯結構制成的均熱板包括蒸發(fā)部和冷凝部，其中，冷凝部由所述的吸液芯結構制成，蒸發(fā)部內(nèi)設有吸熱芯10，所述吸液芯結構中的由網(wǎng)絡狀槽道結構圍成的部分形成支撐柱1，該支撐柱I支撐在蒸發(fā)部的吸熱芯上10 ;上述吸熱芯10由粉末燒結形成。參見圖5，工作時，氣態(tài)工質(zhì)由蒸發(fā)部上升到由本發(fā)明的吸液芯結構制成的冷凝部后，冷凝成液態(tài)工質(zhì)，這些液態(tài)工質(zhì)一部分直接從槽道中(包括細槽道3、直通道2和連接通道4等)沿豎直方向回流至蒸發(fā)部(圖中大箭頭所示)，另一部分在槽道中沿徑向向外流動(圖中小箭頭所示)，并匯集到環(huán)形通道5后再回流至蒸發(fā)部。實施例2參見圖7，本實施例中，每個冷凝區(qū)7由中心向外分為多級槽道結構，各級之間由同心的圓弧形通道11分隔，第一級由起端槽道9分叉形成的兩細槽道3構成，分叉角0為60° ;第一級的兩細槽道3向外延伸并與第一級和第二級之間的圓弧形通道11相交，每個交點處分叉成兩細槽道3，構成第二級，分叉角P為50° ;第二級的細槽道3向外延伸并與第二級和第三級之間的圓弧形通道11相交，每個交 點處分叉成兩細槽道3，構成第三級，分叉角Y為40° ;第三級的細槽道3向外延伸并與第三級和第四級之間的圓弧形通道11相交，每個交點處分叉成兩細槽道3，構成第四級，分叉角a為30° ;依次類推，上一級的細槽道3向外延伸至和該級與下一級之間的圓弧形槽道11相交，每個交點分叉成兩條細槽道3形成下一級槽道結構，并且后一級的分叉角比前一級的分叉角角度小10°。上述各級的細槽道3以及圓弧形通道11相互連通形成網(wǎng)絡狀槽道結構。本實施例中，后一級的細槽道3的寬度與前一級細槽道3的寬度的比為0.6，后一級的細槽道3的長度與前一級細槽道3的長度的比為0. 6。本實施例上述以外的其他實施方式與實施例I相同。實施例3參見圖8，本實施例的網(wǎng)絡狀槽道結構與實施例I的不同之處在于，本實施例中，同一級相鄰兩細槽道3分出的四條細槽道3不相交，位于中間的兩條細槽道3通過水平通道12連通，上述各級的細槽道3以及水平通道12相互連通形成網(wǎng)絡狀槽道結構。本實施例各級細槽道3的分叉角0均為45°，后一級的細槽道3的寬度與前一級細槽道3的寬度的比為0.8，后一級的細槽道3的長度與前一級細槽道3的長度的比為0. 8。本實施例上述以外的其他實施方式與實施例I相同。上述為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述內(nèi)容的限制，例如前一級的細槽道3的寬度與后一級細槽道3的寬度的比可以在大于0小于I之間選擇，前一級的細槽道3的長度與后一級細槽道3的長度的比可以在大于0小于等于I之間選擇；細槽道3的分叉角為在0° 120°之間選擇，各級細槽道3之間的分叉角可以相同，也可以不同；冷凝區(qū)的結構也可以是其他形式，只要能形成細槽道3數(shù)量逐級增多且構成相互連通的網(wǎng)狀結構即可?？傊?，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權利要求
1.一種均熱板的吸液芯結構，其特征在于，包括多個由中心向外輻射的冷凝區(qū)，每一冷凝區(qū)由位于中心的起端槽道向外逐級分叉形成的多級槽道結構構成，每一級包括至少兩條細槽道，各級中細槽道的數(shù)量由中心向外逐級增多；每一級中的細槽道之間以及各級的細槽道之間相互連通使每一冷凝區(qū)形成網(wǎng)絡狀槽道結構； 所述后一級的細槽道的寬度小于前一級的細槽道的寬度，后一級的細槽道的長度小于等于前一級的細槽道的長度。
2.根據(jù)權利要求I所述的均熱板的吸液芯結構，其特征在于，所述相鄰兩冷凝區(qū)之間設有由中心向外延伸的直通道，該直通道的寬度大于冷凝區(qū)中各條細槽道的寬度；所述直通道的兩側(cè)設有連接通道將所述相鄰兩冷凝區(qū)中各級細槽道連接到直通道上，所述連接通道的寬度小于直通道的寬度。
3.根據(jù)權利要求2所述的均熱板的吸液芯結構，其特征在于，后一級的細槽道的寬度與前一級細槽道的寬度的比為0. 6 0. 8，后一級的細槽道的長度與前一級細槽道的長度的比為0. 6 0. 8。
4.根據(jù)權利要求2所述的均熱板的吸液芯結構，其特征在于，所述槽道的分叉角為O。 120。。
5.根據(jù)權利要求I所述的均熱板的吸液芯結構，其特征在于，從所述的起端槽道起，每一級的每一細槽道均一分為二，分叉后的細槽道彎折成平行狀態(tài)向外延伸；同一級相鄰兩細槽道分出的四條細槽道中，位于中間的兩條相交后合并成一條，使得后一級的細槽道的數(shù)量比前一級的細槽道的數(shù)量多一個；各級相鄰的細槽道首尾相連通形成多邊形網(wǎng)絡狀槽道結構。
6.根據(jù)權利要求I所述的均熱板的吸液芯結構，其特征在于，各級槽道結構之間由同心的圓弧形通道分隔；從所述的起端槽道起，每一級的每一細槽道均一分為二，上一級的細槽道向外延伸至和該級與下一級之間的圓弧形槽道相交，每個交點分叉成兩條細槽道形成下一級槽道結構；所述各級的細槽道以及圓弧形通道相互連通形成網(wǎng)絡狀槽道結構。
7.根據(jù)權利要求I所述的均熱板的吸液芯結構，其特征在于，從所述的起端槽道起，每 一級的每一細槽道均一分為二，分叉后的細槽道彎折成平行狀態(tài)向外延伸；同一級相鄰兩細槽道分出的四條細槽道中，位于中間的兩條通過水平通道連接在一起；所述各級的細槽道以及水平通道相互連通形成網(wǎng)絡狀槽道結構。
8.根據(jù)權利要求I所述的均熱板的吸液芯結構，其特征在于，所述多個冷凝區(qū)的外圍設有環(huán)形通道，每一冷凝區(qū)的最后一級的細槽道與該環(huán)形通道連通。
9.根據(jù)權利要求I所述的均熱板的吸液芯結構，其特征在于，所述的網(wǎng)絡狀槽道結構通過在銅板或鋁板上利用化學腐蝕的方法制成。
10.一種應用權利要求I 9任一項所述的均熱板的吸液芯結構制成的均熱板，其特征在于，包括蒸發(fā)部和冷凝部，其中，冷凝部由所述的吸液芯結構制成，蒸發(fā)部內(nèi)設有吸熱芯，所述吸液芯結構中的由邊網(wǎng)絡狀槽道結構圍成的部分形成支撐柱，該支撐柱支撐在蒸發(fā)部的吸熱芯上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種均熱板的吸液芯結構，包括多個由中心向外輻射的冷凝區(qū)，每一冷凝區(qū)由位于中心的起端槽道向外逐級分叉形成的多級槽道結構構成，每一級包括至少兩條細槽道，各級中細槽道的數(shù)量由中心向外逐級增多；每一級中的細槽道之間以及各級的細槽道之間相互連通使每一冷凝區(qū)形成網(wǎng)絡狀槽道結構；所述后一級的細槽道的寬度小于前一級的細槽道的寬度，后一級的細槽道的長度小于等于前一級的細槽道的長度。本發(fā)明的吸液芯結構具有毛細吸力大、流動阻力小、均溫性能、散熱效率高的優(yōu)點。
文檔編號F28D15/02GK102811590SQ201210271598
公開日2012年12月5日 申請日期2012年7月31日 優(yōu)先權日2012年7月31日
發(fā)明者劉旺玉, 彭毅, 田玉福 申請人:華南理工大學