一種由交錯(cuò)犁切-擠壓方法實(shí)現(xiàn)的垂直交錯(cuò)翅片結(jié)構(gòu)的超薄均熱板的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種由交錯(cuò)犁切?擠壓方法實(shí)現(xiàn)的垂直交錯(cuò)翅片結(jié)構(gòu)的超薄均熱板，包括蒸發(fā)板、中間回形板、冷凝板、灌液管；冷凝板、中間回形板、蒸發(fā)板從上往下依次疊置并圍成一個(gè)密閉的容腔，與容腔連通的灌液管安裝在冷凝板上；冷凝板的下表面的中間部分和蒸發(fā)板的上表面的中間部分均設(shè)有垂直交錯(cuò)翅片結(jié)構(gòu)及內(nèi)凹陣列形式的微型孔?槽結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型制作簡(jiǎn)單、成本低、散熱效果好，增大比表面積且孔?槽結(jié)構(gòu)大小可控，有利于成核和提高毛細(xì)力及孔隙率，強(qiáng)化沸騰傳熱，屬于散熱技術(shù)領(lǐng)域。
【專利說(shuō)明】
一種由交錯(cuò)犁切-擠壓方法實(shí)現(xiàn)的垂直交錯(cuò)翅片結(jié)構(gòu)的超薄均熱板
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及散熱技術(shù)，具體的說(shuō)，涉及一種由交錯(cuò)犁切-擠壓方法實(shí)現(xiàn)的垂直交錯(cuò)翅片結(jié)構(gòu)的超薄均熱板。【背景技術(shù)】
[0002]隨著電子設(shè)備的廣泛社會(huì)需求，電子芯片不斷地向著高效率、高集成、微小型、復(fù)雜化的方向發(fā)展，電子產(chǎn)品也不斷地向著超薄型和便攜式的方向發(fā)展，與此同時(shí)，也帶來(lái)了電子元器件散熱空間狹小和熱流密度較高等一系列的散熱問(wèn)題。在電子設(shè)備所運(yùn)行的故障中，因溫度而引起的故障站到了55%，電子元件的可靠性隨著溫度的上升而急劇下降，高溫不但會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定，使壽命縮短，甚至有可能是某些元器件燒壞。
[0003]熱管(Heat Pipe)廣泛用于散熱領(lǐng)域，在熱管的內(nèi)部，蒸汽的流動(dòng)方式是近視一維的，其工作還會(huì)受重力的影響，近年來(lái)出現(xiàn)了一種新型的平板熱管一一均熱板(Vapor Chamber)，其蒸汽流動(dòng)方式近視二維，為平面?zhèn)鳠?，它比熱管的傳熱性能好?br>[0004]電子設(shè)備除了對(duì)工作時(shí)的最高溫度有要求外，對(duì)均溫性也提出了要求，溫度分布不均，過(guò)于集中，電子設(shè)備內(nèi)部將產(chǎn)生熱應(yīng)力和熱應(yīng)變，造成電子設(shè)備的疲勞損壞或永久變形，因此均熱板成為了代替?zhèn)鹘y(tǒng)熱管的最佳散熱解決方案。均熱板可以在更大的面積上采用相變傳熱，從而解決傳統(tǒng)熱管的種種局限。【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的是:提供一種具有很大比表面積的由交錯(cuò)犁切-擠壓方法實(shí)現(xiàn)的垂直交錯(cuò)翅片結(jié)構(gòu)的超薄均熱板。
[0006]為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:
[0007]—種由交錯(cuò)犁切-擠壓方法實(shí)現(xiàn)的垂直交錯(cuò)翅片結(jié)構(gòu)的超薄均熱板，包括蒸發(fā)板、 中間回形板、冷凝板、灌液管;冷凝板、中間回形板、蒸發(fā)板從上往下依次疊置并圍成一個(gè)密閉的容腔，與容腔連通的灌液管安裝在冷凝板上;冷凝板的下表面的中間部分和蒸發(fā)板的上表面的中間部分均設(shè)有垂直交錯(cuò)翅片結(jié)構(gòu)及內(nèi)凹陣列形式的微型孔-槽結(jié)構(gòu)。
[0008]垂直交錯(cuò)翅片結(jié)構(gòu)包括大量交錯(cuò)的翅片，這些翅片圍成了孔和槽，孔和槽組成孔-槽結(jié)構(gòu);孔呈矩陣陣列排列，每一行的孔或每一列的孔位于一條槽中。
[0009]中間回形板的中間空心部分與垂直交錯(cuò)翅片結(jié)構(gòu)的區(qū)域面積一樣大;冷凝板、中間回形板、蒸發(fā)板的外圍尺寸相同，相互對(duì)齊。
[0010]冷凝板和蒸發(fā)板的未含翅片的厚度均為0.7mm，中間回形板的厚度為0.4mm，翅片高于冷凝板的下端平面或蒸發(fā)板的上端平面至多〇.15_。
[0011]灌液管的壁厚為0.3mm，灌液管的內(nèi)徑與冷凝板上開(kāi)設(shè)的灌液口的尺寸大小相同。
[0012]冷凝板、中間回形板、蒸發(fā)板之間焊接連接，灌液管焊接在冷凝板上。
[0013]冷凝板、中間回形板、蒸發(fā)板的外圍各開(kāi)有一組通孔，每組通孔的數(shù)量相同，三組通孔的位置正對(duì)。
[0014]—種由交錯(cuò)犁切-擠壓方法實(shí)現(xiàn)的垂直交錯(cuò)翅片結(jié)構(gòu)的超薄均熱板的加工方法， 加工超薄均熱板，所述垂直交錯(cuò)翅片結(jié)構(gòu)由如下步驟獲得:步驟一:選取鋁板作為冷凝板或蒸發(fā)板的基體;步驟二:在刨床上裝夾犁切刀具，將鋁板用夾具固定在刨床的虎鉗上，然后用百分表對(duì)刀具的垂直方向以及鋁板的表面進(jìn)行校正;步驟三:調(diào)整刨床的工作行程，使其工作行程是在鋁板的中間區(qū)域;然后對(duì)刀，調(diào)節(jié)切削深度與進(jìn)給量，進(jìn)行一次犁切-擠壓，使其能夠在鋁板中間得到陣列翅片結(jié)構(gòu);步驟四:將鋁板旋轉(zhuǎn)90°，使得二次犁切-擠壓方向與一次犁切-擠壓形成的陣列翅片傾斜方向相反，再次用百分表對(duì)鋁板平面進(jìn)行校正，對(duì)刀后調(diào)節(jié)切削深度與進(jìn)給量再進(jìn)行二次犁切-擠壓，二次犁切-擠壓不但會(huì)在基體上切削，而且也會(huì)對(duì)一次犁切-擠壓形成的翅片進(jìn)行垂直二次犁切-擠壓，得到孔-槽結(jié)構(gòu)，通過(guò)改變兩次犁切-擠壓的切削深度與進(jìn)給量可以得到不同大小的孔-槽結(jié)構(gòu);步驟五:去毛刺、清洗。
[0015]在步驟二之前，在鋁板的外圍鉆出一組多個(gè)通孔;步驟五中，若鋁板作為冷凝板， 需在鋁板上鉆孔得到灌液口，再去毛刺、清洗。
[0016]將冷凝板、中間回形板、蒸發(fā)板依次焊接，將灌液管焊接在灌液口上，通過(guò)灌液管對(duì)冷凝板、中間回形板、蒸發(fā)板圍成的密閉的容腔抽真空灌工質(zhì)；用螺釘通過(guò)通孔將超薄均熱板與熱源連接。
[0017]總的說(shuō)來(lái)，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0018](1)該垂直交錯(cuò)翅片結(jié)構(gòu)的超薄均熱板，是在鋁板的基體上直接加工出翅片結(jié)構(gòu)， 使得熱阻相對(duì)較小，可以有效地增加傳熱性能。
[0019](2)交錯(cuò)翅片結(jié)構(gòu)與內(nèi)凹陣列形式的微型孔-槽結(jié)構(gòu)特征跟一般的V形溝槽以及矩形溝槽相比，其比表面積顯著增大，因而具有優(yōu)良的沸騰強(qiáng)化性能，并且孔-槽結(jié)構(gòu)大小是可控的，可以通過(guò)調(diào)節(jié)一次犁切-擠壓與二次犁切-擠壓的切深與進(jìn)給量來(lái)改變交錯(cuò)翅片的孔-槽結(jié)構(gòu)的大小。克服了現(xiàn)有V形溝槽式矩形溝槽式等均熱板的毛細(xì)力不足、沸騰性能低下以及厚度過(guò)厚導(dǎo)致傳熱性能不佳等缺點(diǎn)。
[0020](3)二次犁切-擠壓后有很多的傾斜V形槽道，有利于成核，且毛細(xì)性能也明顯提高，交錯(cuò)翅片結(jié)構(gòu)與孔-槽結(jié)構(gòu)提高了均熱板蒸發(fā)面的孔隙率，提供了更多的氣泡成核條件，能夠進(jìn)一步起到強(qiáng)化沸騰和不易堵塞等多重作用，達(dá)到高速循環(huán)的散熱效果。
[0021](4)形成的均熱板可廣泛用于各種散熱領(lǐng)域，例如半導(dǎo)體發(fā)光二極管、半導(dǎo)體激光和熱光電轉(zhuǎn)換裝置、計(jì)算機(jī)中央處理器、圖形處理器芯片和計(jì)算機(jī)高頻率臨時(shí)存儲(chǔ)器內(nèi)存的冷卻散熱，應(yīng)用范圍廣。
[0022](5)具有垂直交錯(cuò)翅片結(jié)構(gòu)的蒸發(fā)板與冷凝板的加工過(guò)程僅需在普通的刨床就能夠完成，具有技術(shù)手段簡(jiǎn)便易行，設(shè)備成本投入低、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，具有廣闊的應(yīng)用前景。
[0023](6)該垂直交錯(cuò)翅片結(jié)構(gòu)的超薄均熱板只有1.8mm厚，更加有效地提高傳熱性能， 用外圍的多顆螺釘使均熱板與熱源接觸緊密，使傳熱更加充分。根據(jù)加工樣品可知，翅片高度比切深高出〇.15_，也即比基體高0.15_，故翅片之間的空隙為0.1mm。[〇〇24](7)制作簡(jiǎn)單、成本低、散熱效果好?！靖綀D說(shuō)明】
[0025]圖1是本實(shí)用新型的超薄均熱板的爆炸圖。
[0026]圖2是蒸發(fā)板的立體圖。[〇〇27]圖3是圖2的局部放大圖。
[0028]圖4是中間回形板的立體圖。[〇〇29]圖5是冷凝板的立體圖。[〇〇3〇]圖6是圖5的局部放大圖。[〇〇31]圖7是灌液管的立體圖。[〇〇32]圖8是犁切刀具的立體圖。[〇〇33]圖9是垂直交錯(cuò)翅片結(jié)構(gòu)及內(nèi)凹陣列形式的微型孔-槽結(jié)構(gòu)的SEM圖，A為一次犁切-擠壓方向，B為二次犁切-擠壓方向。
[0034]其中，1為蒸發(fā)板，2為中間回形板，3為冷凝板，4為灌液管，5為灌液口，6為通孔。 【具體實(shí)施方式】
[0035]下面來(lái)對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0036]如圖1所示，該實(shí)用新型的超薄均熱板由蒸發(fā)板、中間回形板、冷凝板以及灌液管構(gòu)成。蒸發(fā)板、中間回形板、冷凝板的外圍的相同的位置都有對(duì)應(yīng)的6個(gè)相同大小的通孔，用于配合螺釘與熱源緊密連接。在冷凝板的一角有鉆一個(gè)灌液口。冷凝板、中間回形板、蒸發(fā)板從上往下依次疊置并圍成一個(gè)密閉的容腔，與容腔連通的灌液管安裝在冷凝板的灌液口上。冷凝板、中間回形板、蒸發(fā)板之間焊接連接，灌液管焊接在冷凝板上。中間回形板的中間空心部分與垂直交錯(cuò)翅片結(jié)構(gòu)的區(qū)域面積一樣大;冷凝板、中間回形板、蒸發(fā)板的外圍尺寸相同，相互對(duì)齊。冷凝板和蒸發(fā)板的未含翅片的厚度均為〇.7mm，中間回形板的厚度為 0.4mm，翅片高于冷凝板的下端平面或蒸發(fā)板的上端平面至多0.15mm。灌液管的壁厚為 0.3mm，灌液管的內(nèi)徑與冷凝板上開(kāi)設(shè)的灌液口的尺寸大小相同。
[0037]如圖2、3、5、6所示，冷凝板的下表面的中間部分和蒸發(fā)板的上表面的中間部分均設(shè)有垂直交錯(cuò)翅片結(jié)構(gòu)及內(nèi)凹陣列形式的微型孔-槽結(jié)構(gòu)。垂直交錯(cuò)翅片結(jié)構(gòu)是由交錯(cuò)犁切-擠壓方法獲得，大量交錯(cuò)翅片形成孔-槽結(jié)構(gòu)，增大比表面積，有利于成核和提高毛細(xì)力及孔隙率，強(qiáng)化沸騰傳熱，達(dá)到高速循環(huán)的散熱效果，孔-槽結(jié)構(gòu)大小可通過(guò)加工參數(shù)來(lái)控制。圖9所示，垂直交錯(cuò)翅片結(jié)構(gòu)包括大量交錯(cuò)的翅片，這些翅片圍成了孔和槽，孔和槽組成孔-槽結(jié)構(gòu);孔呈矩陣陣列排列，每一行的孔或每一列的孔位于一條槽中。
[0038]上述蒸發(fā)板與冷凝板上的垂直交錯(cuò)翅片結(jié)構(gòu)與孔-槽結(jié)構(gòu)的制造方法可以通過(guò)下述步驟實(shí)現(xiàn):
[0039]步驟一:選一塊厚度為0.7mm的鋁板做為基體，在其上面邊緣部分鉆出6個(gè)通孔；
[0040]步驟二:在刨床上裝夾犁切刀具(見(jiàn)圖8)，將鋁板用夾具固定在刨床的虎鉗上，然后用百分表對(duì)刀具的垂直方向以及鋁板的表面進(jìn)行校正；
[0041]步驟三:調(diào)整刨床的工作行程，使其工作行程是在鋁板的中間區(qū)域;然后對(duì)刀，調(diào)節(jié)切削深度與進(jìn)給量，進(jìn)行一次犁切-擠壓，使其能夠在鋁板中間得到陣列翅片結(jié)構(gòu)；[〇〇42]步驟四:將鋁板旋轉(zhuǎn)90°，使得二次犁切-擠壓方向與一次犁切-擠壓形成的陣列翅片傾斜方向相反，再次用百分表對(duì)鋁板平面進(jìn)行校正，對(duì)刀后調(diào)節(jié)切削深度與進(jìn)給量再進(jìn)行二次犁切-擠壓，二次犁切-擠壓不但會(huì)在基體上切削，而且也會(huì)對(duì)一次犁切-擠壓形成的翅片進(jìn)行垂直二次犁切-擠壓，得到孔-槽結(jié)構(gòu)，通過(guò)改變兩次犁切-擠壓的切削深度與進(jìn)給量可以得到不同大小的孔-槽結(jié)構(gòu)；
[0043]步驟五:所得到的板作為蒸發(fā)板時(shí)直接去毛細(xì)、清洗;若作為冷凝板時(shí)，則需要再在一角鉆孔得到灌液口，最后去毛刺、清洗。[〇〇44]如圖8所示為實(shí)現(xiàn)該實(shí)用新型所用的成形刀具，其刀具參數(shù):傾角為40°，擠壓角為 60°，成形角為20°，后角為20°，刀柄寬為4mm，直線長(zhǎng)為8mm，根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員熟知的磨削、線切割等慣用技術(shù)手段加工即可制得。
[0045]如圖9所示，圖中注明了本實(shí)用新型的一次與二次犁切-擠壓方向以及交錯(cuò)翅片結(jié)構(gòu)與孔-槽特征。
[0046]上述結(jié)構(gòu)形成的超薄均熱板可廣泛用于各種散熱領(lǐng)域，例如半導(dǎo)體發(fā)光二極管、 半導(dǎo)體激光和熱光電轉(zhuǎn)換裝置、計(jì)算機(jī)中央處理器、圖形處理器芯片和計(jì)算機(jī)高頻率臨時(shí)存儲(chǔ)器內(nèi)存的冷卻散熱。
[0047]上述實(shí)施例為本實(shí)用新型較佳的實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本實(shí)用新型的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種由交錯(cuò)犁切-擠壓方法實(shí)現(xiàn)的垂直交錯(cuò)翅片結(jié)構(gòu)的超薄均熱板，其特征在于:包 括蒸發(fā)板、中間回形板、冷凝板、灌液管;冷凝板、中間回形板、蒸發(fā)板從上往下依次疊置并 圍成一個(gè)密閉的容腔，與容腔連通的灌液管安裝在冷凝板上;冷凝板的下表面的中間部分 和蒸發(fā)板的上表面的中間部分均設(shè)有垂直交錯(cuò)翅片結(jié)構(gòu)及內(nèi)凹陣列形式的孔-槽結(jié)構(gòu)。2.按照權(quán)利要求1所述的一種由交錯(cuò)犁切-擠壓方法實(shí)現(xiàn)的垂直交錯(cuò)翅片結(jié)構(gòu)的超薄 均熱板，其特征在于:所述垂直交錯(cuò)翅片結(jié)構(gòu)包括大量交錯(cuò)的翅片，這些翅片圍成了孔和 槽，孔和槽組成孔-槽結(jié)構(gòu);孔呈矩陣陣列排列，每一行的孔或每一列的孔位于一條槽中。3.按照權(quán)利要求1所述的一種由交錯(cuò)犁切-擠壓方法實(shí)現(xiàn)的垂直交錯(cuò)翅片結(jié)構(gòu)的超薄 均熱板，其特征在于:所述中間回形板的中間空心部分與垂直交錯(cuò)翅片結(jié)構(gòu)的區(qū)域面積一 樣大;冷凝板、中間回形板、蒸發(fā)板的外圍尺寸相同，相互對(duì)齊。4.按照權(quán)利要求2所述的一種由交錯(cuò)犁切-擠壓方法實(shí)現(xiàn)的垂直交錯(cuò)翅片結(jié)構(gòu)的超薄 均熱板，其特征在于:所述冷凝板和蒸發(fā)板的未含翅片的厚度均為〇.7mm，中間回形板的厚 度為0.4_，翅片高于冷凝板的下端平面或蒸發(fā)板的上端平面至多0.15_。5.按照權(quán)利要求4所述的一種由交錯(cuò)犁切-擠壓方法實(shí)現(xiàn)的垂直交錯(cuò)翅片結(jié)構(gòu)的超薄 均熱板，其特征在于:所述灌液管的壁厚為〇.3mm，灌液管的內(nèi)徑與冷凝板上開(kāi)設(shè)的灌液口 的尺寸大小相同。6.按照權(quán)利要求3所述的一種由交錯(cuò)犁切-擠壓方法實(shí)現(xiàn)的垂直交錯(cuò)翅片結(jié)構(gòu)的超薄 均熱板，其特征在于:所述冷凝板、中間回形板、蒸發(fā)板之間焊接連接，灌液管焊接在冷凝板上。7.按照權(quán)利要求6所述的一種由交錯(cuò)犁切-擠壓方法實(shí)現(xiàn)的垂直交錯(cuò)翅片結(jié)構(gòu)的超薄 均熱板，其特征在于:所述冷凝板、中間回形板、蒸發(fā)板的外圍各開(kāi)有一組通孔，每組通孔的 數(shù)量相同，三組通孔的位置正對(duì)。
【文檔編號(hào)】H05K7/20GK205623049SQ201620345695
【公開(kāi)日】2016年10月5日
【申請(qǐng)日】2016年4月22日
【發(fā)明人】林浪, 陳燦, 湯勇, 曾健, 陳杰淩, 張仕偉, 孫亞隆
【申請(qǐng)人】華南理工大學(xué)