專利名稱：一種輻射狀漸寬式翅結(jié)構(gòu)溝槽平板熱管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及平板熱管及制造工藝，尤其涉及一種輻射狀漸寬式翅結(jié)構(gòu)溝槽平板熱管。
背景技術(shù)：
隨著電子產(chǎn)品的集成度提高及系統(tǒng)越來越復(fù)雜，同時電子芯片的封裝空間日益狹小，導(dǎo)致微電子領(lǐng)域芯片熱流密度增加但有效散熱面積減少。電子元器件的可靠性隨溫度上升而急劇下降，在電子設(shè)備所有的運行故障中，因溫度而引起的故障占到55%以上。電子芯片內(nèi)高熱量聚積產(chǎn)生熱點，也嚴(yán)重影響其性能和壽命。傳統(tǒng)的靠帶翅片的鋁材散熱器與芯片表面貼合傳熱，再通過空氣對流將熱量帶走的方法，已經(jīng)不能滿足小體積高熱流密度的散熱要求。平板熱管具有很高的比表面積(表面積/體積)，利用相變傳熱的原理能最大限度的使熱流趨于均勻，具有高的熱導(dǎo)率和良好的均溫性，可以有效的解決電腦芯片“熱點”問題、集成電路三維一體封裝問題以及分散熱源的散熱問題，目前已成為熱管研究與開發(fā)的熱點技術(shù)。北京工業(yè)大學(xué)200710064698. 3號專利公布了一種溝槽式均熱板，其溝槽沿徑向的深度與寬度均保持不變，橫截面積為矩形。由于溝槽等寬度，相鄰溝槽的不能干涉，當(dāng)圓形均熱板的內(nèi)圓周上布滿溝槽時，外圓周的溝槽卻相鄰間距大，排布稀疏。銅基板上，未被加工溝槽的區(qū)域稱為脊，表面形貌光滑的脊將降低平板熱管的毛細(xì)吸力和沸騰性能。而輻射狀等寬溝槽平板熱管不可避免地存在一定面積的脊，使整體比表面積不能達(dá)到理想的范圍。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點和不足，提供一種輻射狀漸寬式翅結(jié)構(gòu)溝槽平板熱管，克服現(xiàn)有輻射狀溝槽式平板熱管的等距溝槽排布不緊密，導(dǎo)致毛細(xì)力不足，沸騰換熱性能不佳的缺點，本實用新型通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)一種輻射狀漸寬式翅結(jié)構(gòu)溝槽平板熱管，包括下底座、上蓋板、支撐環(huán)，所述下底座與上蓋板周圍密封連接，所述下底座包括一個圓形基底，圓形基底上具有一個圓形凸臺，圓形凸臺的頂面呈中間低、外緣高的內(nèi)錐形結(jié)構(gòu)的斜面，圓形凸臺的頂面由中心向外呈輻射狀徑向分布有V形溝槽和脊，所述支撐環(huán)置于圓形凸臺的頂面的中部；所述支撐環(huán)與脊接觸的一面為平面，支撐環(huán)與上蓋板接觸的面為凹凸接觸面；所述圓形凸臺頂面的中部設(shè)置有一毛細(xì)芯，所述V形溝槽的寬度及深度沿著圓形凸臺中心向外逐漸增加；所述上蓋板的邊緣開設(shè)有充液口。所述內(nèi)錐形結(jié)構(gòu)的斜面與水平面夾角a為5. 5 8度。所述脊的頂部開設(shè)有翅結(jié)構(gòu)，所述翅結(jié)構(gòu)為U形溝槽。所述V形溝槽的數(shù)目為72 85槽，V形溝槽的寬度及深度沿著圓形凸臺中心向外逐漸增加，即V形溝槽的寬度從O. 3mm遞增到1. 8mm, V形溝槽的深度從O. 4mm遞增到2. 4mm。[0009]一種輻射狀漸寬式翅結(jié)構(gòu)溝槽平板熱管的加工方法，包括如下步驟(I)用車削工藝在紫銅棒上加工出下底座的毛胚，即先后加工出外徑為82 105mm的圓形基底及圓形凸臺，圓形凸臺的外徑比圓形基底小2 4mm,基底厚度I 1.5mm,圓形凸臺的高度為2. 5 3. 5mm,在圓形凸臺的的頂面加工出中間低、夕卜緣高的內(nèi)錐形結(jié)構(gòu)的斜面，在圓形凸臺的中心處加工出圓形平底，圓形平底的直徑8 12mm ；(2)用車床加工出下底座的上蓋板，上蓋板的周圍為下垂邊緣，在下垂邊緣鉆孔，作為充液口；(3)將下底座的毛胚，安裝在水平旋轉(zhuǎn)分度頭上，分度頭上具有可調(diào)角度的水平旋轉(zhuǎn)平面，水平旋轉(zhuǎn)平面上凹陷的圓坑剛好嵌入圓形基底，然后把分度頭水平安裝在刨床上，做好加工前的準(zhǔn)備；(4)將犁削刀具裝夾在刨床上，調(diào)整刨床工作行程，工作行程大于圓形凸臺的徑向尺寸，設(shè)定V形溝槽的犁削深度與圓形凸臺的高度相同，啟動刨床，犁削刀具在圓形凸臺的頂面犁削出一道V形溝槽，V形溝槽犁削完畢后，再用犁削刀具沿著脊的頂端軸向方向依次犁削出翅結(jié)構(gòu)，即U形溝槽；(5)根據(jù)圓形凸臺所設(shè)計的V形溝槽的槽道數(shù)目，計算出相鄰V形溝槽的夾角，按照該夾角旋轉(zhuǎn)分度頭，保持步驟(3)相同的犁削參數(shù)，依次犁削出剩余的V形溝槽和翅結(jié)構(gòu)，得到下底座；(6)將犁削完成的下底座卸下，對其進(jìn)行去油污和氧化層處理，之后在圓形凸臺的圓形平底內(nèi)放置一個圓柱型銅粉；準(zhǔn)備一個一面為平面、另一面為凹凸面的圓環(huán)形支撐環(huán)，將支撐環(huán)置于圓形凸臺的中部，支撐環(huán)的凹凸面接觸上蓋板，蓋上上蓋板，然后將轉(zhuǎn)配好的下底座與上蓋板整體放入燒結(jié)爐內(nèi)燒結(jié)，通過擴(kuò)散焊方法密封連接后，圓柱型銅粉燒結(jié)后得到毛細(xì)芯，下底座、支撐環(huán)、毛細(xì)芯、上蓋板燒結(jié)后成為為一體，然后通過充液孔完成抽真空、灌注工質(zhì)，最后得到輻射狀漸寬式翅結(jié)構(gòu)溝槽平板熱管。本實用新型相對于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下的優(yōu)點及效果(I)下底座包括一個圓形基底，圓形基底上具有一個圓形凸臺，圓形凸臺的頂面呈中間低、外緣高的內(nèi)錐形結(jié)構(gòu)的斜面，圓形凸臺的頂面由中心向外呈輻射狀徑向分布有V形溝槽和脊，這種結(jié)構(gòu)使V形溝槽沿徑向在深度和寬度尺寸上都逐漸增加，與一般的等距矩形溝槽相比，更加緊密，V形溝槽間隔更小，增大了比表面積，具有優(yōu)良的沸騰強化性能。(2)V形溝槽沿圓形凸臺徑向在深度和寬度尺寸上都逐漸增加，使V形溝槽排布更緊密，這種設(shè)計減少了表面形貌光滑的脊的面積，提高了表面具有粗糙形貌的溝槽的面積比例，使毛細(xì)作用得到強化，大大提高了平板熱管的毛細(xì)極限。(3)犁削加工，使溝槽頂端連續(xù)均勻地排布著翅結(jié)構(gòu)，加大了溝槽的深度，可以提供更高的毛細(xì)力，同時擴(kuò)大了沸騰換熱的表面積。(4) V形溝槽與脊和翅結(jié)構(gòu)的形成，均是在普通刨床上通過犁削加工完成，對加工設(shè)備要求低。 本專利技術(shù)手段簡便易行，成本低廉，具有廣闊的應(yīng)用前景。

圖1為本實用新型下底座結(jié)構(gòu)示意圖；[0023]圖2為本實用新型上蓋板結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實用新型支撐環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本實用新型脊、翅結(jié)構(gòu)、V形溝槽結(jié)構(gòu)示意圖；圖5a為本實用新型下底座的毛胚示意圖；圖5b為圖5截面剖視示意圖；圖6為本實用新型V形溝槽加工流程示意圖；圖7a為本實用新型犁切刀具示意圖，圖7b為犁切刀具形角示意圖；圖8為本實用新型輻射狀漸寬式翅結(jié)構(gòu)溝槽平板熱管裝配示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施例對本實用新型作進(jìn)一步具體詳細(xì)描述。實施例如圖l、2、3、4、5a、5b所示，本實用新型輻射狀漸寬式翅結(jié)構(gòu)溝槽平板熱管，包括下底座1、上蓋板2、支撐環(huán)3，所述下底座I與上蓋板2周圍密封連接，所述下底座I包括一個圓形基底1-1，圓形基底1-1上具有一個圓形凸臺1-2,圓形凸臺1-2的頂面呈中間低、夕卜緣高的內(nèi)錐形結(jié)構(gòu)的斜面51，圓形凸臺1-2的頂面由中心向外呈輻射狀徑向分布有V形溝槽11和脊12，所述支撐環(huán)3置于圓形凸臺1-2的頂面的中部；所述支撐環(huán)3與脊12接觸的一面為平面，支撐環(huán)3與上蓋板2接觸的面為凹凸接觸面；所述圓形凸臺1-2頂面的中部設(shè)置有一毛細(xì)芯13，所述V形溝槽11的寬度及深度沿著圓形凸臺1-2中心向外逐漸增加；所述上蓋板2的邊緣開設(shè)有充液口 21。如圖4，所述脊12的頂部開設(shè)有翅結(jié)構(gòu)4，翅結(jié)構(gòu)4為U形溝槽。所述V形溝槽11的數(shù)目為72 85槽，V形溝槽11的寬度及深度沿著圓形凸臺1-2中心向外逐漸增加，即V形溝槽11的寬度從O. 3mm遞增到1. 8mm, V形溝槽11的深度從O. 4mm遞增到2. 4mm。相鄰的V形溝槽11之間夾角是4 5度左右。所述內(nèi)錐形結(jié)構(gòu)的斜面51與水平面夾角α為5. 5 8度。一種輻射狀漸寬式翅結(jié)構(gòu)溝槽平板熱管的加工方法，包括如下步驟(I)、如圖5a、5b所示。用車削工藝在紫銅棒上加工出下底座I的毛胚，即先后加工出外徑為82 105mm的圓形基底1_1及圓形凸臺1_2，圓形凸臺1_2的外徑比圓形基底1-1小2 4mm,基底厚度I 1. 5謹(jǐn),圓形凸臺1-2的高度為2. 5 3. 5謹(jǐn),在圓形凸臺1-2的的頂面加工出中間低、外緣高的內(nèi)錐形結(jié)構(gòu)的斜面51，在圓形凸臺1-2的中心處加工出圓形平底52，圓形平底52的直徑8 12mm ;(2)、如圖2所示。用車床加工出下底座I的上蓋板2，上蓋板2的周圍為下垂邊緣，在下垂邊緣鉆孔，作為充液口 21 ；(3)、如圖6所示，將下底座I的毛胚，安裝在水平旋轉(zhuǎn)分度頭6上，分度頭6上具有可調(diào)角度的水平旋轉(zhuǎn)平面61，水平旋轉(zhuǎn)平面61上凹陷的圓坑剛好嵌入圓形基底1-1，然后把分度頭6水平安裝在刨床上，做好加工前的準(zhǔn)備；安裝下底座I毛胚時注意毛胚底面與分度頭6旋轉(zhuǎn)平面良好接觸，保證所要求的水平度。(4)如圖4、圖7a、7b所示。將犁削刀具7 (成形角β為35 45度)裝夾在刨床上，調(diào)整刨床工作行程(為120mm)，一般工作行程應(yīng)大于圓形凸臺1-2的徑向尺寸，設(shè)定V形溝槽11的犁削深度(設(shè)定犁削深度為2. 5mm,以每分鐘往復(fù)14次的頻率進(jìn)行犁削)，一般犁削深度等于圓形凸臺1-2的高度，啟動刨床，犁削刀具7在圓形凸臺1-2的頂面犁削出一道V形溝槽11，V形溝槽11犁削完畢后，再用犁削刀具沿著脊12的頂端軸向方向依次犁削出翅結(jié)構(gòu)4，即U形溝槽；V形溝槽11犁削時，寬度從O. 3mm遞增到1. 8mm，深度從O. 4mm遞增到2. 4mm,由圓形凸臺1-2的中心至圓形凸臺1-2的邊緣，溝槽尺寸逐漸擴(kuò)大了 6倍左右，其倍數(shù)是由犁削刀具7的成形角β和圓形凸臺1-2的斜面51的傾斜角α共同決定的。(5)、圖7a、7b根據(jù)圓形凸臺1_2所設(shè)計的V形溝槽11的槽道數(shù)目，計算出相鄰V形溝槽11的夾角，按照該夾角旋轉(zhuǎn)分度頭，保持步驟(3)相同的犁削參數(shù)，依次犁削出剩余的V形溝槽11和翅結(jié)構(gòu)4，得到下底座I ;(6)如圖8所示。將犁削完成的下底座I卸下，對其進(jìn)行去油污和氧化層處理，之后在圓形凸臺1-2的圓形平底52內(nèi)放置一個圓柱型銅粉；準(zhǔn)備一個一面為平面、另一面為凹凸面的圓環(huán)形支撐環(huán)3，將支撐環(huán)3置于圓形凸臺1-2的中部，支撐環(huán)3的凹凸面接觸上蓋板2，蓋上上蓋板2，然后將轉(zhuǎn)配好的下底座I與上蓋板2整體放入燒結(jié)爐內(nèi)燒結(jié)，通過擴(kuò)散焊方法密封連接后，圓柱型銅粉燒結(jié)后得到毛細(xì)芯13，下底座1、支撐環(huán)3、毛細(xì)芯13、上蓋板2燒結(jié)后成為為一體，然后通過充液孔21完成抽真空、灌注工質(zhì)(離子水)，最后得到輻射狀漸寬式翅結(jié)構(gòu)溝槽平板熱管。下底座I外徑為104mm,圓形基底1_1厚度為Imm,圓形凸臺1_2外徑100mm,高度
2.5mm ；圓形平底52的直徑為10mm。
上蓋板2厚度1mm，外徑103mm，內(nèi)徑100. 5mm，所述下底座1、上蓋板2和支撐環(huán)3材料是紫銅。如上所述，便可較好地實現(xiàn)本實用新型。
權(quán)利要求1.一種輻射狀漸寬式翅結(jié)構(gòu)溝槽平板熱管，其特征在于包括下底座、上蓋板、支撐環(huán)，所述下底座與上蓋板周圍密封連接，所述下底座包括一個圓形基底，圓形基底上具有一個圓形凸臺，圓形凸臺的頂面呈中間低、外緣高的內(nèi)錐形結(jié)構(gòu)的斜面，圓形凸臺的頂面由中心向外呈輻射狀徑向分布有V形溝槽和脊，所述支撐環(huán)置于圓形凸臺的頂面的中部；所述支撐環(huán)與脊接觸的一面為平面，支撐環(huán)與上蓋板接觸的面為凹凸接觸面；所述圓形凸臺頂面的中部設(shè)置有一毛細(xì)芯，所述V形溝槽的寬度及深度沿著圓形凸臺中心向外逐漸增加；所述上蓋板的邊緣開設(shè)有充液口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輻射狀漸寬式翅結(jié)構(gòu)溝槽平板熱管，其特征在于所述脊的頂部開設(shè)有翅結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輻射狀漸寬式翅結(jié)構(gòu)溝槽平板熱管，其特征在于所述翅結(jié)構(gòu)為U形溝槽。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輻射狀漸寬式翅結(jié)構(gòu)溝槽平板熱管，其特征在于所述V形溝槽的數(shù)目為72 85槽，V形溝槽的寬度及深度沿著圓形凸臺中心向外逐漸增加，即V形溝槽的寬度從O. 3mm遞增到1. 8mm, V形溝槽的深度從O. 4mm遞增到2. 4mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輻射狀漸寬式翅結(jié)構(gòu)溝槽平板熱管，其特征在于所述內(nèi)錐形結(jié)構(gòu)的斜面與水平面夾角α為5. 5 8度。
專利摘要本實用新型公開了一種輻射狀漸寬式翅結(jié)構(gòu)溝槽平板熱管，包括下底座、上蓋板、支撐環(huán)，下底座包括一個圓形基底，圓形基底上具有一個圓形凸臺，圓形凸臺的頂面呈中間低、外緣高的內(nèi)錐形結(jié)構(gòu)的斜面，圓形凸臺的頂面由中心向外呈輻射狀徑向分布有V形溝槽和脊，支撐環(huán)置于圓形凸臺的頂面的中部；支撐環(huán)與脊接觸的一面為平面，支撐環(huán)與上蓋板接觸的面為凹凸接觸面；圓形凸臺頂面的中部設(shè)置有一毛細(xì)芯，V形溝槽的寬度及深度沿著圓形凸臺中心向外逐漸增加；這種結(jié)構(gòu)使毛細(xì)作用得到強化，大大提高了平板熱管的毛細(xì)極限，提供更高的毛細(xì)力，同時擴(kuò)大了沸騰換熱的表面積。本專利技術(shù)手段簡便易行，成本低廉，具有廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號F28D15/04GK202885616SQ20122031086
公開日2013年4月17日 申請日期2012年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月28日
發(fā)明者黃光漢, 廖火生, 沈玉琴, 唐洪亮, 簡漳智 申請人:華南理工大學(xué)