專利名稱：一種多腔體相變均溫板的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及ー種均溫板。
背景技術：
隨著電子、IT、通訊、LED、太陽能等行業(yè)的飛速發(fā)展，其中所用電子元氣件的發(fā)熱功率也在不斷提高，熱流密度大幅提升，利用傳統(tǒng)的散熱組件已很難很好的解決相關的熱傳問題，特別是在IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor,絕緣柵雙極型晶體管)、通訊功率放大器、大功率LED路燈等散熱領域。傳統(tǒng)的散熱多以熱源加散熱片的散熱模式，通過熱散熱片與空氣的熱交換將熱量散失掉，但由于其結構空間、材料傳熱特性及散熱模組重量、結構強度及可靠性等限制，在遇到大功率、高熱流密度時傳統(tǒng)的散熱模式無法滿足散熱需求。同時，對于IGBT、通訊及軍 エ電子高功耗散熱領域，散熱器的可靠性及冗余性是必須考慮的重點。傳統(tǒng)相變均溫板(Vapor Chamber)的工作原理如圖I所示,典型設計都是由密閉的殼體I、吸液芯和工作液組成單一密封腔體，將管內抽成I. 3X (10_2 IO3)Pa的負壓后充以適量的工作液體，使緊貼腔體內壁的吸液芯毛細芯中充滿液體后加以密封。腔體的一端為蒸發(fā)段(加熱段)，另一端為冷凝段(冷卻段)。腔體的一端受熱時毛細芯中的液體蒸發(fā)汽化，蒸汽在微小的壓差下在蒸汽通道3內流向另一端放出熱量凝結成液體，液體靠毛細力或重力的作用在流體通道4內流回蒸發(fā)段。如此循環(huán)不已,熱量由Vapor Chamber的一端傳至另一端。傳統(tǒng)Vapor Chamber的熱流密度可以達到200W/cm2 300W/cm2,其熱阻為
O.03W/で O. 08W/°C，相對熱管具有更大的熱傳輸量，而且能滿足多點熱源的散熱需求。但是，傳統(tǒng)均溫板一般只有ー個密封腔體，如果均溫板局部損壞或失效，將造成與均溫板接觸的所有電子元件(熱源)無法正常散熱的問題，尤其在軍エ電子、通訊等設備中，往往為保證設備的正常運行，一套系統(tǒng)中要増加相應的冗余保護措施，當其中一個功放在電路，或IGBT出現(xiàn)問題時，冗余設計的電路或電源就要替代已出現(xiàn)問題的部件，以保證通訊或電源系統(tǒng)的正常使用。如果所有這些發(fā)熱元件共用一個單腔體均溫板，就無法達到可靠性冗余的目的，為此，急需研發(fā)ー種新型的冗余多腔體相變均溫板。

實用新型內容本實用新型的目的在于提供一種多腔體相變均溫板，能更好地解決ー套系統(tǒng)中所有發(fā)熱元件共用單腔體均溫板無法達到可靠性冗余的問題。根據(jù)本實用新型的ー個方面，提供的一種多腔體相變均溫板包括具有多個腔體的鋁合金下殼體；安裝到鋁合金下殼體內的多個腔體中以形成多個鋁泡沫腔體的多個鋁泡沫板；扣合并密封所述鋁合金下殼體上的鋁合金上殼體。[0012]進ー步地，所述鋁合金下殼體包括基板；位于所述基板邊緣且高于所述基板的側壁；固定在所述基板上并位于側壁之內的用來形成所述多個腔體的支撐結構。進ー步地，所述側壁加工有密封臺階。進ー步地,所述密封臺階與所述支撐結構等高。進ー步地，所述鋁合金上殼體具有與所述支撐結構相配的焊接溝槽，以及與所述 密封臺階相配的具有傾角的焊接側邊。進ー步地，所述支撐結構為蛇形支撐結構，也可以是其它形狀的支撐結構。進ー步地，所述多個鋁泡沫腔體內注有用于相變傳熱的エ質。與現(xiàn)有技術相比較，本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明通過在均溫板內部形成多個完全獨立密封的腔體，實現(xiàn)了可靠性冗余，并且能夠滿足多個熱源的傳熱需求。

圖I是現(xiàn)有技術提供的傳統(tǒng)相變均溫板工作原理圖；圖2是本發(fā)明實施例提供的鋁合金下殼體結構圖；圖3是本發(fā)明實施例提供的鋁合金上殼體結構圖；圖4是本發(fā)明實施例提供的切割出的鋁泡沫板結構圖；圖5是本發(fā)明實施例提供的壓制后的鋁泡沫板結構圖；圖6是本發(fā)明實施例提供的鋁合金下殼體組件結構圖；圖7是本發(fā)明實施例提供的鋁合金殼體焊接結構圖；圖8是本發(fā)明實施例提供的多腔體相變均溫板的應用示意圖。附圖標記說明1-殼體；2_毛細結構；3_蒸汽通道；4_流體通道；51a_第一腔體；51b-第二腔體；51c-第三腔體；51d-第四腔體；52a-第一鋁泡沫板；52b_第二鋁泡沫板；52c-第三鋁泡沫板；52d-第四鋁泡沫板；53a-第一鋁泡沫腔體；53b_第二鋁泡沫腔體；53c-第三鋁泡沫腔體；53d-第四鋁泡沫腔體；6_側壁；7_支撐結構；8_密封臺階；9_焊接側邊；10-焊接溝槽；11-エ藝孔；12-邊縫溝槽；13a-第一熱源；13-第二熱源；13c_第三熱源。
具體實施方式
以下結合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細說明，應當理解，以下所說明的優(yōu)選實施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。下面以四個腔體為例，結合如圖2至圖7，對所述多腔體相變均溫板的結構進行詳細描述。通過鋁壓鑄エ藝或利用CNC加工技術，用鋁合金板制作出多腔體相變均溫板的鋁合金下殼體，所述鋁合金下殼體包括基板、位于所述基板邊緣且高于所述基板的側壁、固定在所述基板上并位于側壁之內的用來形成所述多個腔體的支撐結構。以四腔體為例，如圖2所示，所述鋁合金下殼體以其中的三個蛇形的支撐結構7將所述鋁合金下殼體分為四個空腔，形成具有第一腔體51a、第二腔體51b、第三腔體51c和第四腔體51d的鋁合金下殼體。其中，所述支撐結構7不僅可以使相變均溫板結構加強，而且，也是四個腔體51a-51c焊接密封的臺階。所述鋁合金下殼體的四周側壁6加工密封臺階8，所述密封臺階8與所述支撐結構7同高。依照多腔體相變均溫板的鋁合金下殼體的密封臺階8的尺寸，將鋁合金板切削加エ出扣合并密封所述鋁合金下殼體上的鋁合金上殼體，如圖3所示，其表面加工有焊接溝槽10和帶有傾角的焊接側邊9。也就是說，制作出的所述鋁合金上殼體要與所述鋁合金下殼體相配，具有分別與所述密封臺階8和所述支撐結構7相配的焊接側邊9和焊接溝槽10。進ー步地，在鋁合金上殼體的四個角部開有四個エ藝孔11，所述エ藝孔11用于焊接為各個腔體排氣和充注エ質的エ藝管。根據(jù)不同產(chǎn)品的設計需求，選用不同網(wǎng)孔的泡沫鋁(80 120目)，并根據(jù)產(chǎn)品熱傳需求，利用不同切模分別切割出如圖4所示的第一鋁泡沫板52a(l#腔體泡沫板)、第二鋁 泡沫板52b (2#腔體泡沫板)、第三招泡沫板52c (3#腔體泡沫板)、第四招泡沫板52d (4#腔體泡沫板)，以配合多腔體相變均溫板鋁合金下殼體各腔體51a-51d的尺寸。對切割得到的所述鋁泡沫板52a_52d，利用壓模分別加工制作出如圖5的對應多個腔體51a-51d的鋁泡沫腔體形狀，之后利用超聲波進行去污、脫脂清洗，之后烘干。將清洗、烘干完成的鋁泡沫板52a_52d和鋁合金下殼體組裝在一起，如圖6所示，并將釬焊芯模鎖合(保持一定壓力，10kg/cm2)至對應的鋁泡沫腔體53a-53d中，并保護好エ藝孔11。通過鋁釬焊技術將鋁合金下殼體與鋁泡沫板一次性密封焊接在一起。將エ藝管(真空管和注料管)和鋁合金上殼體的四個エ藝孔11組裝在一起，在組裝過程中控制好殼體與殼體焊接縫隙之間的配合間隙，所述配合間隙一般小于O. 08_，然后，利用氬弧焊接將エ藝管與鋁合金上殼體焊接在一起。采用攪拌摩擦焊(Friction Stir Welding,簡稱FSW)技術,將所述焊接溝槽10和邊縫溝槽12密封焊接。然后，通過エ藝管抽真空，井根據(jù)產(chǎn)品設計需求，在每個鋁泡沫腔體注入エ質，之后利用氬孤焊，密封各個鋁泡沫腔體的エ藝管，使得每個鋁泡沫腔體達到完全獨立密封，從而形成具有四個獨立密封的相變腔體的均溫板。圖8顯示了本發(fā)明實施例提供的多腔體相變均溫板的應用示意圖，如圖8所示，在ー個電源模塊中，同時有三個發(fā)熱源，分別是第一熱源13a、第二熱源13b、第三熱源13c，所述三個熱源位于多腔相變均溫板的下方，并與均溫板平面緊密接觸。為了能保證所述三個熱源模塊產(chǎn)生的熱量能夠安全可靠的被多腔相變均溫板傳輸至冷卻端，采用了冗余設計，即每個熱源同時與兩個獨立密封均溫板腔體接觸，如圖8所示，所述第一熱源13a位于第一鋁泡沫腔體53a和第二鋁泡沫腔體53b下方，所述第二熱源13b位于第二鋁泡沫腔體53b和第三鋁泡沫腔體53c下方，所述第三熱源13c位于第三鋁泡沫腔體53c和第四鋁泡沫腔體53d下方，即第一熱源13a產(chǎn)生的熱量可以被第一鋁泡沫腔體53a和第二鋁泡沫腔體53b兩個獨立密封腔內的エ質(工作液)傳輸至冷卻端。同樣，第二熱源13b產(chǎn)生的熱量可以被第二鋁泡沫腔體53b和第三鋁泡沫腔體53c兩個獨立密封腔內的工作液傳輸至冷卻端；所述第三熱源13c產(chǎn)生的熱量可以被第三鋁泡沫腔體53c和第四鋁泡沫腔體53d兩個獨立密封腔內的工作液傳輸至冷卻端。其可靠性表現(xiàn)在，當其中ー個獨立密封腔，例如第一鋁泡沫腔體53a，發(fā)生泄露或其它損壞時，第二鋁泡沫腔體53b內的エ質仍能將第一熱源13a所產(chǎn)生的熱量帶走，從而保證了第一熱源14a能夠正常應用，增強了電源模塊的可靠性和安全性。綜上所述，本發(fā)明具有以下技術效果I.可以同時滿足多熱源傳熱需求；2.可以利用多個鋁泡沫腔體達到冗余可靠性的設計需求；3.多腔體相變均溫板具有更好的結構強度；4.制作エ藝簡單，相對銅均溫成本可大幅降低；
5.可以有效降低散熱器重量。盡管上文對本發(fā)明進行了詳細說明，但是本發(fā)明不限于此，本技術領域技術人員可以根據(jù)本發(fā)明的原理進行各種修改。因此，凡按照本發(fā)明原理所作的修改，都應當理解為落入本發(fā)明的保護范圍。
權利要求1.一種多腔體相變均溫板，其特征在于，包括 具有多個腔體的鋁合金下殼體； 安裝到鋁合金下殼體內的多個腔體中以形成多個鋁泡沫腔體的多個鋁泡沫板； 扣合并密封所述鋁合金下殼體的鋁合金上殼體。
2.根據(jù)權利要求I所述的均溫板，其特征在于，所述鋁合金下殼體包括 基板； 位于所述基板邊緣且高于所述基板的側壁； 固定在所述基板上并位于側壁之內的用來形成所述多個腔體的支撐結構。
3.根據(jù)權利要求2所述的均溫板，其特征在于，所述側壁加工有密封臺階。
4.根據(jù)權利要求3所述的均溫板，其特征在于，所述密封臺階與所述支撐結構等高。
5.根據(jù)權利要求1-4任意一項所述的均溫板，其特征在于，所述鋁合金上殼體具有與所述支撐結構相配的焊接溝槽，以及與所述密封臺階相配的具有傾角的焊接側邊。
6.根據(jù)權利要求5所述的均溫板，其特征在于，所述支撐結構為蛇形支撐結構。
7.根據(jù)權利要求I所述的均溫板，其特征在于，所述多個鋁泡沫腔體內注有用于相變傳熱的工質。
專利摘要本實用新型公開了一種多腔體相變均溫板，包括具有多個腔體的鋁合金下殼體；安裝到鋁合金下殼體內的多個腔體中以形成多個鋁泡沫腔體的多個鋁泡沫板；扣合并密封所述鋁合金下殼體的鋁合金上殼體。本實用新型通過在均溫板內部形成多個完全獨立密封的腔體，實現(xiàn)了可靠性冗余，并且能夠滿足多個熱源的傳熱需求。
文檔編號H05K7/20GK202403584SQ201220012130
公開日2012年8月29日 申請日期2012年1月12日 優(yōu)先權日2012年1月12日
發(fā)明者劉曉東, 王子杰 申請人:國研高能(北京)穩(wěn)態(tài)傳熱傳質技術研究院有限公司