本發(fā)明涉及一種平板熱管結(jié)構(gòu)及其制造方法。

背景技術(shù)：

隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，晶體管的集成度越來越高，芯片的發(fā)熱量與日俱增，尤其是局部發(fā)熱過大，熱流分布不均的問題，嚴(yán)重影響到電子產(chǎn)品的穩(wěn)定性，所以新型高效的電子散熱技術(shù)逐漸倍受關(guān)注。平板熱管是一項用于應(yīng)對局部熱流過高所產(chǎn)生的熱點(diǎn)問題的新型熱管技術(shù)，它具有與小熱源接觸，而熱擴(kuò)散面積大的特點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用。

目前制作平板熱管過程為了避免產(chǎn)生凹陷及膨脹問題，現(xiàn)有技術(shù)主要采用增強(qiáng)平板熱管內(nèi)部機(jī)械強(qiáng)度的辦法是外加支撐結(jié)構(gòu)，如加入絲網(wǎng)，金屬沖壓片，金屬柱等支撐柱焊接于上下兩金屬蓋板。其一是使用擴(kuò)散焊接設(shè)備及多次擴(kuò)散焊接制作成本很高。其二這些方案均存在無法平衡支撐結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和工作液體回流不暢工作性能不穩(wěn)定以及增加熱傳導(dǎo)阻抗從而降低了平板熱管的性能。其三，這些傳統(tǒng)方案在處理平板熱管內(nèi)部設(shè)置安裝孔工藝時，無法在安裝孔處布置支撐回水結(jié)構(gòu)，而這個部位往往影響部分傳熱性能。因此傳統(tǒng)平板熱管的方案存在不少缺陷，為此，提出一種新型冷凝端之蓋板與多孔毛細(xì)連同支撐回水結(jié)構(gòu)一次一體燒結(jié)成型的平板熱管可以有效解決傳統(tǒng)平板熱管性能不佳與制造成本居高不下難以兼顧的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種平板熱管結(jié)構(gòu)及其制造方法,大幅降低制造成本，并提升傳熱性能。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種平板熱管結(jié)構(gòu)，包括本體，所述本體包括蒸發(fā)端蓋板和冷凝端蓋板，所述蒸發(fā)端蓋板的周緣和所述冷凝端蓋板的周緣密封連接以在所述蒸發(fā)端蓋板和所述冷凝端蓋板之間形成一個密封腔體，所述密封腔體填充工作流體，所述蒸發(fā)端蓋板的內(nèi)側(cè)設(shè)置有第一多孔毛細(xì)結(jié)構(gòu)層，所述冷凝端蓋板的內(nèi)側(cè)設(shè)置有第二多孔毛細(xì)結(jié)構(gòu)層，所述第二多孔毛細(xì)結(jié)構(gòu)層上一體形成有多個朝所述蒸發(fā)端蓋板凸起并連接到所述第一多孔毛細(xì)結(jié)構(gòu)層的多孔毛細(xì)支撐回水結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步地：

所述多孔毛細(xì)支撐回水結(jié)構(gòu)為圓柱型、十字型或長條型。

所述多孔毛細(xì)支撐回水結(jié)構(gòu)與所述第二多孔毛細(xì)結(jié)構(gòu)層是一次性一體燒結(jié)而成的。

所述多孔毛細(xì)支撐回水結(jié)構(gòu)與所述第二多孔毛細(xì)結(jié)構(gòu)層是由銅粉、鋁粉、鎳粉及碳納米粉中的任一種粉料一體式燒結(jié)成型。

多個所述多孔毛細(xì)支撐回水結(jié)構(gòu)在所述第二多孔毛細(xì)結(jié)構(gòu)層上等間隔排布成陣列。

所述蒸發(fā)端蓋板在所述密封腔體內(nèi)的表面上具有一個向所述蒸發(fā)端蓋板外表面凸出的凹陷區(qū)域，所述第一多孔毛細(xì)結(jié)構(gòu)層至少部分附著在所述凹陷區(qū)域上。

一種制作所述的平板熱管結(jié)構(gòu)的制造方法，包括以下步驟：

S1、提供所述蒸發(fā)端蓋板與所述冷凝端蓋板；

S2、在所述蒸發(fā)端蓋板上一體燒結(jié)成型所述第一多孔毛細(xì)結(jié)構(gòu)層；

S3、在所述冷凝端蓋板上一次性一體燒結(jié)成型所述第二多孔毛細(xì)結(jié)構(gòu)層以及多孔毛細(xì)支撐回水結(jié)構(gòu)；

S4、將所述蒸發(fā)端蓋板與所述冷凝端蓋板組合成腔體，其中所述第一多孔毛細(xì)結(jié)構(gòu)層與所述多孔毛細(xì)支撐回水結(jié)構(gòu)的凸起前端經(jīng)燒結(jié)連接為一體；

S5、在所述腔體內(nèi)填充所述工作流體；

S6、對所述腔體作抽真空密封處理。

進(jìn)一步地：

步驟S3包括以下步驟：

提供具有多個用于形成所述多孔毛細(xì)支撐回水結(jié)構(gòu)的孔穴的燒結(jié)模具；

在所述燒結(jié)模具的所述孔穴內(nèi)填充用于燒結(jié)成型所述多孔毛細(xì)支撐回水結(jié)構(gòu)的材料；

在所述燒結(jié)模具上覆蓋用于燒結(jié)成型所述第二多孔毛細(xì)結(jié)構(gòu)層的材料，并在其上進(jìn)一步覆蓋所述冷凝端蓋板，然后進(jìn)行一次性一體燒結(jié)。

所述用于燒結(jié)成型所述多孔毛細(xì)支撐回水結(jié)構(gòu)的材料為銅粉、鋁粉、鎳粉及碳納米粉中的任一種粉料，所述用于燒結(jié)成型所述第二多孔毛細(xì)結(jié)構(gòu)層的材料為金屬編織網(wǎng)和/或銅粉、鋁粉、鎳粉及碳納米粉中的任一種粉料。

所述燒結(jié)模具為石墨燒結(jié)模具。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明提供一種高性能低成本的平板熱管結(jié)構(gòu)及其制造方法，將冷凝端蓋板上第二多孔毛細(xì)結(jié)構(gòu)層與多孔毛細(xì)支撐回水結(jié)構(gòu)一體成型,相比傳統(tǒng)方案，本發(fā)明大幅降低平板熱管結(jié)構(gòu)的制造成本，并提升傳熱性能。具體來說，所述冷凝端蓋板與多孔毛細(xì)結(jié)構(gòu)層連同支撐回水結(jié)構(gòu)是一體成型結(jié)構(gòu)，可一次性一體燒結(jié)而成，采用此方案，制作平板熱管結(jié)構(gòu)時，可將傳統(tǒng)的冷凝端蓋板及其毛細(xì)結(jié)構(gòu)燒結(jié)結(jié)合與放置支撐結(jié)構(gòu)及回水結(jié)構(gòu)的繁瑣低效率的兩個制程進(jìn)行合并，大幅度降低了生產(chǎn)成本及提高生產(chǎn)效率。由于本發(fā)明是將冷凝端蓋板、多孔毛細(xì)結(jié)構(gòu)層與支撐回水結(jié)構(gòu)一體成型，進(jìn)而大幅提升了工作流體的循環(huán)效率，解決了傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)回水不暢的問題。減少了傳熱阻抗同時也大幅提升了均溫板的傳熱性能。

附圖說明

圖1為本發(fā)明平板熱管結(jié)構(gòu)一種實施例的蒸發(fā)端蓋板與冷凝端蓋板的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明平板熱管結(jié)構(gòu)一種實施例的分解結(jié)構(gòu)圖；

圖3為本發(fā)明平板熱管結(jié)構(gòu)一種實施例的冷凝端蓋板的制作示意圖；

圖4為本發(fā)明平板熱管結(jié)構(gòu)一種實施例的冷凝端蓋板結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5a至圖5c分別為冷凝端蓋板上的三種形狀的支撐回水結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明平板熱管結(jié)構(gòu)一種實施例的制作方法流程圖。

具體實施方式

以下對本發(fā)明的實施方式作詳細(xì)說明。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，下述說明僅僅是示例性的，而不是為了限制本發(fā)明的范圍及其應(yīng)用。

參閱圖1至圖4，在一種實施例中，一種平板熱管結(jié)構(gòu)，包括本體，所述本體包括蒸發(fā)端蓋板1和冷凝端蓋板3，所述蒸發(fā)端蓋板1的周緣和所述冷凝端蓋板3的周緣密封連接以在所述蒸發(fā)端蓋板1和所述冷凝端蓋板3之間形成一個密封腔體，所述密封腔體填充工作流體，所述蒸發(fā)端蓋板1的內(nèi)側(cè)設(shè)置有第一多孔毛細(xì)結(jié)構(gòu)層2，所述冷凝端蓋板3的內(nèi)側(cè)設(shè)置有第二多孔毛細(xì)結(jié)構(gòu)層4，所述第二多孔毛細(xì)結(jié)構(gòu)層4上一體形成有多個朝所述蒸發(fā)端蓋板1凸起并連接到所述第一多孔毛細(xì)結(jié)構(gòu)層2的多孔毛細(xì)支撐回水結(jié)構(gòu)5。

如圖5a至圖5c所示，在各種實施例中，所述多孔毛細(xì)支撐回水結(jié)構(gòu)5可以為圓柱型、十字型或長條型等結(jié)構(gòu)。

在優(yōu)選的實施例中，所述多孔毛細(xì)支撐回水結(jié)構(gòu)5與所述第二多孔毛細(xì)結(jié)構(gòu)層4是一次性一體燒結(jié)而成的。

在優(yōu)選的實施例中，所述多孔毛細(xì)支撐回水結(jié)構(gòu)5與所述第二多孔毛細(xì)結(jié)構(gòu)層4是由銅粉、鋁粉、鎳粉及碳納米粉中的任一種粉料一體式燒結(jié)成型。

在優(yōu)選的實施例中，多個所述多孔毛細(xì)支撐回水結(jié)構(gòu)5在所述第二多孔毛細(xì)結(jié)構(gòu)層4上等間隔排布成陣列。

在優(yōu)選的實施例中，所述蒸發(fā)端蓋板1在所述密封腔體內(nèi)的表面上具有一個向所述蒸發(fā)端蓋板1外表面凸出的凹陷區(qū)域，所述第一多孔毛細(xì)結(jié)構(gòu)層2至少部分附著在所述凹陷區(qū)域上。

其中，工作流體可以是水、煤油、乙醇、甲醇或丙酮中的任一種。

參閱圖6，在另一種實施例中，一種制作前述任一實施例的平板熱管結(jié)構(gòu)的制造方法，包括以下步驟：

S1、提供所述蒸發(fā)端蓋板1與所述冷凝端蓋板3；

S2、在所述蒸發(fā)端蓋板1上一體燒結(jié)成型所述第一多孔毛細(xì)結(jié)構(gòu)層2；

S3、在所述冷凝端蓋板3上一次性一體燒結(jié)成型所述第二多孔毛細(xì)結(jié)構(gòu)層4以及多孔毛細(xì)支撐回水結(jié)構(gòu)5；

S4、將所述蒸發(fā)端蓋板1與所述冷凝端蓋板3組合成腔體，其中所述第一多孔毛細(xì)結(jié)構(gòu)層2與所述多孔毛細(xì)支撐回水結(jié)構(gòu)5的凸起前端經(jīng)燒結(jié)連接為一體；

S5、在所述腔體內(nèi)填充所述工作流體；

S6、對所述腔體作抽真空密封處理。

在優(yōu)選的實施例中，步驟S3包括以下步驟：

提供具有多個用于形成所述多孔毛細(xì)支撐回水結(jié)構(gòu)5的孔穴7的燒結(jié)模具6；

在所述燒結(jié)模具6的所述孔穴內(nèi)填充用于燒結(jié)成型所述多孔毛細(xì)支撐回水結(jié)構(gòu)5的材料；

在所述燒結(jié)模具6上覆蓋用于燒結(jié)成型所述第二多孔毛細(xì)結(jié)構(gòu)層4的材料，并在其上進(jìn)一步覆蓋所述冷凝端蓋板3，然后進(jìn)行一次性一體燒結(jié)。

在優(yōu)選的實施例中，所述用于燒結(jié)成型所述多孔毛細(xì)支撐回水結(jié)構(gòu)5的材料為銅粉、鋁粉、鎳粉及碳納米粉中的任一種粉料。

在優(yōu)選的實施例中，所述用于燒結(jié)成型所述第二多孔毛細(xì)結(jié)構(gòu)層4的材料為金屬編織網(wǎng)和/或銅粉、鋁粉、鎳粉及碳納米粉中的任一種粉料。

在優(yōu)選的實施例中，所述燒結(jié)模具為石墨燒結(jié)模具。

以下具體實例進(jìn)一步描述冷凝端蓋板3與第二多孔毛細(xì)結(jié)構(gòu)層4連同多孔毛細(xì)支撐回水結(jié)構(gòu)5一次一體燒結(jié)成型方法，流程如下：

1.根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，準(zhǔn)備用于燒結(jié)成型一體式第二多孔毛細(xì)結(jié)構(gòu)層4連同多孔毛細(xì)支撐回水結(jié)構(gòu)5的石墨燒結(jié)模具。

2.在石墨燒結(jié)模具的孔穴中填充金屬粉末，銅粉、鋁粉、鎳粉及碳納米粉中的任一種。

3.冷凝端蓋板3固定用于成型第二多孔毛細(xì)結(jié)構(gòu)層4的金屬編織網(wǎng)和/或金屬粉末。

4.將組合后的冷凝端蓋板3固定在填粉后的石墨燒結(jié)模具上。

5.使用多個石墨燒結(jié)模具，重復(fù)以上步驟進(jìn)行堆疊，利用下一個石墨燒結(jié)模具將上一個冷凝端蓋板3壓住。

6.堆疊完成后，整體翻轉(zhuǎn)倒置入爐中，同時燒結(jié)多組冷凝端蓋板3。

7.燒結(jié)完成，取出帶有一體式第二多孔毛細(xì)結(jié)構(gòu)層4連同多孔毛細(xì)支撐回水結(jié)構(gòu)5的冷凝端蓋板3。

本發(fā)明實施例的工作原理及優(yōu)點(diǎn)：

當(dāng)蒸發(fā)端蓋板與熱源接觸時，熱量通過蒸發(fā)端蓋板均勻地傳遞到多孔毛細(xì)結(jié)構(gòu)中，同時使吸附在多孔毛細(xì)結(jié)構(gòu)中的工作流體在真空的腔體內(nèi)蒸發(fā)，蒸汽迅速通過腔體內(nèi)部到達(dá)冷凝端蓋板釋放熱量，工作流體蒸汽重新冷凝為液態(tài)，通過多孔毛細(xì)結(jié)構(gòu)返回蒸發(fā)端蓋板，再一次吸收熱源的熱量，這樣的一個循環(huán)使蒸發(fā)端蓋板和冷凝端蓋板的熱量快速傳遞。在吸熱形成工作流體蒸汽的過程中，腔體承受蒸汽的膨脹壓力，需依靠多孔毛細(xì)結(jié)構(gòu)與支撐柱共同所形成的骨架結(jié)構(gòu)作為承托負(fù)荷，而本發(fā)明的多孔毛細(xì)支撐回水結(jié)構(gòu)既作為流道，又作為支撐柱提供腔體的承托負(fù)荷。將冷凝端蓋板、多孔毛細(xì)結(jié)構(gòu)層與支撐回水結(jié)構(gòu)一體成型，大幅提升了工作流體的循環(huán)效率，解決了傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)回水不暢的問題。并且，制作根據(jù)本發(fā)明的平板熱管結(jié)構(gòu)時，可將傳統(tǒng)的冷凝端蓋板及其毛細(xì)結(jié)構(gòu)燒結(jié)結(jié)合與放置支撐結(jié)構(gòu)及回水結(jié)構(gòu)的繁瑣低效率的兩個制程進(jìn)行合并，大幅度降低了生產(chǎn)成本及提高生產(chǎn)效率。

以上內(nèi)容是結(jié)合具體/優(yōu)選的實施方式對本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，其還可以對這些已描述的實施方式做出若干替代或變型，而這些替代或變型方式都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。