一種平板熱管的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提出了一種平板熱管，包括上板和下板，上板、下板相對而置，緊密扣合燒結(jié)在一起，一端再配一充液管抽真空罐裝工質(zhì)，形成一完整的平板熱管。上板、下板上面都燒結(jié)有相同或不同結(jié)構(gòu)毛細(xì)結(jié)構(gòu)，此毛細(xì)結(jié)構(gòu)同時(shí)也是支撐結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單、制作工藝簡易、機(jī)械強(qiáng)度高、成本低廉，同時(shí)可靠性高、均溫性好、傳熱能力強(qiáng)，能很好地滿足電子元器件的散熱需求。
【專利說明】一種平板熱管

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及一種散熱裝置，具體涉及一種用于電子元器件散熱的平板熱管。

【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著微制造技術(shù)和封裝技術(shù)的不斷革新，電子芯片的集成度按照摩爾定律呈兩年翻一倍的速度增長，電子器件及設(shè)備正向著小型化、緊湊化的、高性能的方向飛速發(fā)展。自1950年小型集成電路(SSI)問世以來，經(jīng)過了中規(guī)模集成電路(MSI)和大型集成電路(VLSI)，發(fā)展到目前的超大型集成電路(ULSI)，每一晶片上由數(shù)十個(gè)電子元件已經(jīng)增加到了數(shù)百萬個(gè)，甚至上億個(gè)。雖然單個(gè)電子元件所產(chǎn)生的熱量密度比較小，但是上百萬個(gè)、上億個(gè)電子元件所能產(chǎn)生的熱量密度就相當(dāng)可觀了。例如計(jì)算機(jī)的主機(jī)芯片所產(chǎn)生的熱流密度，在20世紀(jì)70年代約為10w/cm2，在20世紀(jì)80年代增加到20_30w/cm2，而在20世紀(jì)90年代末則已經(jīng)超過了 lOOw/cm2。就目前來看，一些高功率密度的電子器件所產(chǎn)生的熱流密度正向著lOOOw/cm2或者更高的方向發(fā)展。如此高的熱流密度會(huì)使電子器件局部或整體處于較高溫度下，進(jìn)而對裝置的安全有效運(yùn)行產(chǎn)生極大的威脅。據(jù)統(tǒng)計(jì)，約55%的電子器件的失效都是由溫度過高引起的。電子器件的正常工作溫度范圍一般為-5?65°C，超過這個(gè)范圍，電子元件的性能就會(huì)顯著下降。研究表明，單個(gè)半導(dǎo)體元件的溫度每超過額定工作溫度10°C，系統(tǒng)的可靠性就會(huì)降低約50%。另外，電子設(shè)備對溫度均勻性也有很高的要求，不均勻的溫度分布可能會(huì)使電子器件的內(nèi)部產(chǎn)生熱變形，造成電子器件疲勞損壞或永久變形。常規(guī)散熱措施，如銅或鋁翅片和風(fēng)扇組合的強(qiáng)迫對流換熱，已經(jīng)難以滿足此類電子器件的散熱需求，我們必須開發(fā)更加高效的熱控制技術(shù)來提高電子器件的工作壽命和可靠性。電子芯片的散熱問題已經(jīng)成為制約電子器件及設(shè)備進(jìn)一步發(fā)展的重要因素之一。
[0003]就目前情況而言，熱管技術(shù)具有緊湊性、等溫性、可靠性、高效性、靈活性以及無需輔助動(dòng)力等特點(diǎn)，是最能滿足電子芯片散熱要求的手段之一。尤其對于高熱流密度、遠(yuǎn)距離散熱的情況，熱管技術(shù)具有其他散熱方式無可比擬的優(yōu)越性。除了以上優(yōu)勢以外，平板熱管體積小質(zhì)量輕，而且擁有扁平的蒸發(fā)部分，明顯增大熱管與電子芯片的接觸面積，進(jìn)而有效消除電子芯片所產(chǎn)生的“熱點(diǎn)”問題，從而能使整個(gè)芯片的溫度分布更加均勻。所以，平板熱管已經(jīng)成為熱管技術(shù)在電子器件及設(shè)備散熱領(lǐng)域的熱點(diǎn)技術(shù)。
[0004]傳統(tǒng)平板熱管一般尺寸比較大，在設(shè)計(jì)制作時(shí)需要內(nèi)置支撐結(jié)構(gòu)，其會(huì)擾亂熱管內(nèi)工質(zhì)的流動(dòng)，還容易導(dǎo)致熱管殼體變形等問題。另外在傳熱性能方面也不是很理想，容易出現(xiàn)干燒現(xiàn)象。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]為了克服傳統(tǒng)平板熱管存在各種缺陷，本實(shí)用新型提出了一種新型平板熱管。其采用燒結(jié)銅粉結(jié)構(gòu)作為毛細(xì)結(jié)構(gòu)，同時(shí)也是支撐結(jié)構(gòu)。燒結(jié)的毛細(xì)結(jié)構(gòu)一端采用凸臺式毛細(xì)結(jié)構(gòu)，另一端采用條狀結(jié)構(gòu)而形成工質(zhì)流動(dòng)通道，可以顯著改善其傳熱性能，延緩干燒現(xiàn)象的發(fā)生。另外，此平板熱管還可以根據(jù)不同的散熱需求采用不同的冷卻方式，非常適合于微小型電子器件的散熱。
[0006]本實(shí)用新型的平板熱管所采用的技術(shù)方案如下:
[0007]一種平板熱管，包括上板和下板，上板、下板相對而置，緊密扣合在一起，兩板之間還設(shè)有充液管，上板、下板邊縫焊接，所述平板熱管內(nèi)部空腔部分充以工質(zhì)，充液管一端密封。
[0008]所述上板、下板和充液管由硬質(zhì)材料制成，并且上板、下板上均有相同或不同的燒結(jié)粉末結(jié)構(gòu)作為所述平板熱管毛細(xì)結(jié)構(gòu)。
[0009]所述上板、下板上的燒結(jié)粉末結(jié)構(gòu)由金屬粉末在一定條件下燒結(jié)而成，并且此結(jié)構(gòu)由兩部分組成，第一部分是等間距排列的若干條狀結(jié)構(gòu)，第二部分是凸臺狀結(jié)構(gòu)，所述第一部分和第二部分燒結(jié)后固定連接。
[0010]所述燒結(jié)條狀結(jié)構(gòu)橫截面為矩形、梯形三角形、或圓形，所述燒結(jié)條狀結(jié)構(gòu)是起支撐殼體作用的結(jié)構(gòu)。
[0011]所述燒結(jié)條狀結(jié)構(gòu)和上板、下板之間設(shè)有若干條狀通道，所述條狀通道為所述平板熱管內(nèi)部工質(zhì)流通的通道。
[0012]所述上板、下板的緊密扣合方式為二次燒結(jié)，在一定條件下將上板、下板燒結(jié)在一起。
[0013]所述上板、下板上的燒結(jié)條狀結(jié)構(gòu)在二次燒結(jié)扣合時(shí)，其排列方式為等間距相間扣合或非等間距相間扣合。
[0014]所述充液管焊接在所述平板熱管的一端，所述端設(shè)有條狀燒結(jié)結(jié)構(gòu)。
[0015]所述焊接為分子焊、釬焊、壓焊、氬弧焊或氣焊。
[0016]本實(shí)用新型的有益效果:
[0017]本實(shí)用新型由兩塊表面帶有相同或不同燒結(jié)粉末結(jié)構(gòu)的上板、下板緊密扣合而成，具有結(jié)構(gòu)簡易、制作工藝簡單、成本低廉等特點(diǎn)。
[0018]上板、下板的扣合方式采用二次燒結(jié)，可使上板、下板貼合緊密，機(jī)械強(qiáng)度高，上板、下板均可作為受熱面，操作方便。
[0019]毛細(xì)結(jié)構(gòu)一端采用凸臺結(jié)構(gòu)，一端采用條狀結(jié)構(gòu)，條狀結(jié)構(gòu)相間或相鄰排列而形成熱管內(nèi)部工質(zhì)流動(dòng)的通道，這樣的結(jié)構(gòu)既能增強(qiáng)毛細(xì)抽吸力，又能減少工質(zhì)流動(dòng)的阻力，可顯著提高傳熱性能，延緩干燒現(xiàn)象的發(fā)生。
[0020]毛細(xì)結(jié)構(gòu)同時(shí)也是支撐結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)了平板熱管的機(jī)械強(qiáng)度，可有效地防止熱管殼體發(fā)生變形。同時(shí)也使得平板熱管結(jié)構(gòu)緊湊，其最小整體厚度可以做到1mm，能夠滿足高熱流密度微小型電子元器件的散熱需求。
[0021]本實(shí)用新型可以根據(jù)不用的散熱需要而采用不同的冷卻方式，具有很強(qiáng)的實(shí)用性。
[0022]本實(shí)用新型具有很好的抗重力特性，可在任意傾斜角度下工作，易于安裝。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]此處所說明的附圖用來提供對本申請的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本申請的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本申請，并不構(gòu)成對本申請的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0024]圖1是本實(shí)用新型一實(shí)施例的整體外觀圖；
[0025]圖2是本實(shí)用新型的扣合方式圖；
[0026]圖3是本實(shí)用新型上板、下板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖4是本實(shí)用新型上板或下板的側(cè)視圖；
[0028]圖5是上板、下板不同方式扣合的側(cè)視圖和截面圖；
[0029]圖6是上板、下板不同扣合方式后外觀效果圖。
[0030]圖中:1.上板；2.下板；3.充液管；4.燒結(jié)凸臺結(jié)構(gòu)；5.燒結(jié)條狀結(jié)構(gòu)；6.上板或下板上燒結(jié)條狀結(jié)構(gòu)所形成的槽道；7.上板、下板扣合后條狀燒結(jié)結(jié)構(gòu)所形成的供工質(zhì)流動(dòng)的槽道。

【具體實(shí)施方式】
[0031]本實(shí)用新型所述的平板熱管包括上板I和下板2，上板、下板相對而置，緊密扣合在一起，兩板之間再配一充液管3，而后將邊縫焊接起來再充以工質(zhì)，最后將充液管封死而形成一個(gè)平板熱管。下面以一具體實(shí)施例闡述其實(shí)施方式。此實(shí)施例內(nèi)部條狀燒結(jié)結(jié)構(gòu)的橫截面為矩形，本實(shí)用新型所述平板熱管內(nèi)部條狀燒結(jié)結(jié)構(gòu)的橫截面可為矩形而不僅限于矩形，還可以為三角形、梯形、半圓形等。
[0032]圖1為本實(shí)施例的整體外觀圖。上板1、下板2、充液管3均由硬質(zhì)材料制成，或銅或鋁或不銹鋼等。圖2是本實(shí)用新型的扣合方式示意圖。將上板I和下板2緊密貼合并進(jìn)行二次燒結(jié)，而后在一端插入充液管3。
[0033]上板、下板上均有相同或不同的燒結(jié)粉末結(jié)構(gòu)作為所述平板熱管毛細(xì)結(jié)構(gòu)。如圖3所示，本實(shí)用新型之平板熱管毛細(xì)結(jié)構(gòu)由兩部分組成，一端是凸結(jié)構(gòu)4 一端是條狀結(jié)構(gòu)5，其側(cè)面視圖如圖4。圖3(a)和(b)分別是上板、下板上燒結(jié)結(jié)構(gòu)有差異時(shí)的一種情況。圖3(c)所示為上板、下板完全一樣時(shí)的情況。
[0034]圖5 (a)所示為上板I和下板2扣合之后的側(cè)面視圖。圖5 (b)為條狀燒結(jié)結(jié)構(gòu)相間排列而得到截面圖，即圖3(a)所示上板I和(b)所示下板2扣合后的截面圖。圖5 (c)為條狀燒結(jié)結(jié)構(gòu)相鄰排列而到的截面圖，即圖3(c)所示通用板扣合后的截面圖。如圖中所示，燒結(jié)條狀結(jié)構(gòu)在扣合之后會(huì)形成工質(zhì)流動(dòng)的槽道7。
[0035]毛細(xì)結(jié)構(gòu)同時(shí)也是支撐結(jié)構(gòu)。
[0036]圖6 (a)和(b)分別是采用相間和相鄰方式扣合所得到的效果圖。由圖6 (a)可知，相間排列時(shí)，上板I和下板2的邊緣是對齊的。由圖6(b)可知，相鄰排列時(shí)，上板I和下板2的邊緣是錯(cuò)開的。
[0037]本實(shí)用新型使用于電子元器件的冷卻，包括計(jì)算機(jī)芯片、發(fā)光二極管照明設(shè)備(LED)、無線通訊或有線通訊行業(yè)的電子芯片或者光電芯片或者射頻芯片的冷卻，同時(shí)本實(shí)用新型還可以用于雷達(dá)、激光設(shè)備、醫(yī)療器械、航空航天設(shè)備內(nèi)部發(fā)熱部件的冷卻。
[0038]上述說明示出并描述了本申請的優(yōu)選實(shí)施例，但如前所述，應(yīng)當(dāng)理解本申請并非局限于本文所披露的形式，不應(yīng)看作是對其他實(shí)施例的排除，而可用于各種其他組合、修改和環(huán)境，并能夠在本文所述實(shí)用新型構(gòu)想范圍內(nèi)，通過上述教導(dǎo)或相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)或知識進(jìn)行改動(dòng)。而本領(lǐng)域人員所進(jìn)行的改動(dòng)和變化不脫離本申請的精神和范圍，則都應(yīng)在本申請所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種平板熱管，其特征在于:所述平板熱管包括上板和下板，上板、下板相對而置，緊密扣合在一起，兩板之間還設(shè)有充液管，上板、下板邊縫焊接，所述平板熱管內(nèi)部空腔部分充以工質(zhì)，充液管一端密封。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平板熱管，其特征在于:所述上板、下板和充液管由硬質(zhì)材料制成，并且上板、下板上均有相同或不同的燒結(jié)粉末結(jié)構(gòu)作為所述平板熱管毛細(xì)結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的平板熱管，其特征在于:所述上板、下板上的燒結(jié)粉末結(jié)構(gòu)由金屬粉末在一定條件下燒結(jié)而成，并且此結(jié)構(gòu)由兩部分組成，第一部分是等間距排列的若干條狀結(jié)構(gòu)，第二部分是凸臺狀結(jié)構(gòu)，所述第一部分和第二部分燒結(jié)后固定連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的平板熱管，其特征在于:所述燒結(jié)條狀結(jié)構(gòu)橫截面為矩形、梯形三角形、或圓形，所述燒結(jié)條狀結(jié)構(gòu)是起支撐殼體作用的結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的平板熱管，其特征在于:所述燒結(jié)條狀結(jié)構(gòu)和上板、下板之間設(shè)有若干條狀通道，所述條狀通道為所述平板熱管內(nèi)部工質(zhì)流通的通道。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的平板熱管，其特征在于:所述上板、下板的緊密扣合方式為二次燒結(jié)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的平板熱管，其特征在于:所述上板、下板上的燒結(jié)條狀結(jié)構(gòu)在二次燒結(jié)扣合時(shí)，其排列方式為等間距相間扣合或非等間距相間扣合。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的平板熱管，其特征在于:所述充液管焊接在所述平板熱管的一端，所述端設(shè)有條狀燒結(jié)結(jié)構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的平板熱管，其特征在于:所述焊接為分子焊、釬焊、壓焊、氬弧焊或氣焊。
【文檔編號】F28D15/02GK203949540SQ201420407215
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年7月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月23日
【發(fā)明者】李驥, 呂魯倉 申請人:中國科學(xué)院大學(xué)