一种均温板及其制备方法与流程

本发明涉及均温板技术领域，尤其公开了一种均温板及其制备方法。

背景技术：

均温板(vaporchamber)为一种板状热管，于内部真空的环境内注入工作液体，藉由工作流体的液气相变化执行热交换的功能。现有的均温板具有板状外形，其一般由两相盖合的盖板所组成，利用大表面积的两板面分别作为受热端和散热端，传导效率更高。均温板的腔室内通常设有毛细结构。然而，现有均温板的毛细结构常采用现焊接铜网毛细结构，然而其结构复杂、厚度较厚、容易变形，其制备工艺比较复杂，散热性能有待进一步提高。因此提供一种结构简单、厚度薄、不易变形、具有良好散热性能的均温板及具有十分重要的意义。

技术实现要素：

为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种均温板板，该均温板结构简单、厚度薄、不易变形、具有良好散热性能的均温板。

本发明的另一目的在于提供一种均温板的制备方法，该制备方法操作控制方便，生产效率高，生产成本低，适合大规模工业化生产，使制得的产品质量稳定、结构简单、厚度薄、不易变形、具有良好的散热性，使用寿命长。

为实现上述目的，本发明的目的通过下述技术方案实现：一种均温板，包括上盖板以及与上盖板连接的下盖板，所述上盖板和下盖板围设形成中空腔室，所述中空腔室用于容设工作流体，腔室内设置有毛细结构。

本发明使用时，工作流体在真空超低压环境下受热快速蒸发为热气体，热气体在毛细结构微状环境流通更迅速；热气体气受热上升，遇均温板一侧的盖板接触冷源后散热，并重新凝结成液体；凝结后的冷却液通过毛细结构回流入均温板的另一侧盖板，即蒸发源处，回流的冷却液通过蒸发源受热后再次气化并通过毛细结构吸热、导热和散热，如此反复作用。中空腔室和毛细结构提供工作流体的场所，毛细结构能够使得本发明具有较高的导热率，本发明的均温板的结构简单，散热效果好、安装使用方便。

进一步的，所述下盖板包括基板以及围设于基板四周边缘的边框，所述基板、边框围设形成中空腔室。

进一步的，所述毛细结构设置于上盖板，所述毛细结构贴合于上盖板的内表面。进一步的，所述毛细结构设置于下盖板，所述毛细结构贴合于基板的内表面。毛细结构可设置于上盖板和下盖板至少其中之一。毛细结构可分成设置于上盖板的第一毛细结构以及设置于下盖板的第二毛细结构。

进一步的，所述毛细结构包括基层和凸伸出基层的凸起部，所述基层贴合于上盖板的内表面或者下盖板的内表面。毛细结构形成贴附于上盖板的内表面或者下盖板的内表面的基层，能够使得本发明具有较高导热率，散热均匀性好。

进一步的，所述腔室内设有多个支撑凸柱，多个所述支撑凸柱的两端分别抵接于上盖板和下盖板。多个支撑凸柱设置于上盖板和下盖板之间，可以起到支撑作用，使均温板不易变形。

进一步的，所述均温板还设置有散热翅片，所述散热翅片连接于上盖板或者下盖板。进一步的，所述散热翅片与上盖板或者下盖板一体成型。

由于散热翅片的设置，进一步增大均温板的散热面积，增强了均温板性的散热性能，从而提高电子产品的散热功能。散热翅片与上盖板或者下盖板一体成型设置，工艺更为简单，使用寿命更长。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种上述均温板的制备方法，包括如下步骤：

(1)取金属板材，根据上盖板和下盖板的规格加工成所需形状；

(2)对上盖板和下盖板至少其中之一的盖板进行电镀或者烧结毛细结构；

(3)将上盖板和下盖板进行焊剂，预留工作流体的进液口；

(4)通过进液口进行抽真空处理，注入工作流体；

(5)对进液口进行密封，得到均温板。

进一步的，所述上盖板和/或下盖板设置有支撑凸柱，所述支撑凸柱在上盖板和/或下盖板蚀刻形成。

进一步的，所述步骤(2)中，对上盖板和下盖板至少其中之一的盖板进行电镀毛细结构，包括如下步骤：

s1、将盖板酸洗后，第一电镀液中进行电镀，电镀一段电流密度为30-40a/dm²，二段电流密度为15-20a/dm²；电镀时间为5-10min，温度为30-45℃；重复上述步骤2次；

s2、将经过s1处理后的盖板用水清洗后，在第二电镀液中进行电镀，电镀一段电流密度为30-40a/dm²，二段电流密度为10-15a/dm²，电镀时间为5-10min，温度为30-45℃；

s3、将经过s2处理后的盖板用水清洗后，在第三电镀液中进行电镀，第电镀一段电流密度为30-40a/dm²，二段电流密度为15-20a/dm²，电镀时间为6-12min，温度为30-45℃，得到具有毛细结构的盖板。

本发明可对盖板进行双面电镀毛细结构或者单面电镀毛细结构。单面电镀毛细结构时，将不需电镀的一面进行遮蔽。

进一步的，第一电镀液包括以下浓度的原料：40-70g/lcuso4、160-180g/lh2so4、0.03-0.06g/lhcl、0.02-0.05g/l钨酸钠、0.02-0.05g/l硫酸钴、4-7g/l酒石酸钾。通过采用上述工艺和第一电镀液，有利于铜沉积，提高了镀铜效率，减少了电镀时间。

进一步的，第二电镀液包括以下浓度的原料：80-120g/lcuso4、60-80g/lh2so4。通过采用上述工艺和第二电镀液，有利于铜沉积，提高了镀铜效率，减少了电镀时间。

进一步的，第三电镀液包括以下浓度的原料：40-60g/lcuso4、170-190g/lh2so4、0.03-0.06g/lhcl、0.02-0.05g/l钨酸钠、0.02-0.05g/l硫酸钴、4-7g/l酒石酸钾。通过采用上述工艺和第三电镀液，有利于铜沉积，提高了镀铜效率和毛细结构的表面粗糙度，减少了电镀时间。

本发明通过在电镀过程中设定铜离子浓度和硫酸浓度、较高的电解液温度和，通过采用较大的电流密度和多次电镀，增强极化，改变镀铜层的结晶状态增加其毛面粗糙度，生成的18μm铜镀层毛面粗糙度rz≥7μm，有利于形成凹凸不平的毛细结构。

本发明可通过电镀将毛细结构吸附于盖板，相对于现有技术中的均温板采用现焊接铜网毛细结构，本发明制得的均温板结构更为简单、厚度更薄，且散热性能更好，使用寿命更长。

进一步的，所述步骤s3后还包括步骤s4、将上盖板和下盖板用氧等离子体进行轰击8-15s，使得表面羟基化；放入处理液中处理，反应10-15min，先后用乙醇、去离子水清洗并烘干，得到具有毛细结构的盖板。进一步的，所述处理液包括如下重量份的原料：乙醇50-60份、十七氟癸基三甲氧基硅烷1-2份、乙烯基三氯硅烷0.5-1份。

本发明通过处理液的沿晶腐蚀作用，进一步提高了毛细结构粗糙度，并增加盖板外表面的固-液界面的空气含量，从而提高了表面接触角，水、油、有机溶剂的接触角不小于155°，可具有良好的疏水和疏油效果，提高均温板的自清洁性能和使用寿命。

本发明的有益效果：本发明的均温板的制备方法操作控制方便，生产效率高，生产成本低，适合大规模工业化生产，使制得的产品质量稳定、结构简单、厚度薄、不易变形、具有良好的散热性，耐腐蚀性好，使用寿命长，相对于现有技术中的均温板采用现焊接铜网毛细结构，本发明制得的均温板结构更为简单、厚度更薄，且散热性能更好，使用寿命更长。

附图说明

图1为本发明实施例1的下盖板的仰视图。

图2为本发明实施例1的均温板的部分剖视图。

附图标记包括：

11—边框；12—凸起部；13—上盖板；14—下盖板；15—支撑凸柱；16—散热翅片。

具体实施方式

下面结合实施例及附图1-2对本发明作进一步的说明。

实施例1

一种均温板，包括上盖板13以及与上盖板13连接的下盖板14，所述上盖板13和下盖板14围设形成中空腔室，所述中空腔室用于容设工作流体，腔室内设置有毛细结构。

进一步的，所述下盖板14包括基板以及围设于基板四周边缘的边框11，所述基板、边框11和上盖板围设形成中空腔室。

进一步的，所述毛细结构设置于下盖板14，所述毛细结构贴合于基板的内表面。所述毛细结构包括基层和凸伸出基层的凸起部12，所述基层贴合于下盖板14的内表面。

进一步的，所述腔室内设有多个支撑凸柱15，多个所述支撑凸柱15的两端分别抵接于上盖板13和下盖板14。

进一步的，所述均温板还设置有散热翅片16，所述散热翅片16连接于上盖板13或者下盖板14。所述散热翅片16与上盖板13或者下盖板14一体成型。

一种上述均温板的制备方法，包括如下步骤：

(1)取金属板材，根据上盖板13和下盖板14的规格加工成所需形状；

(2)对下盖板14进行电镀或者烧结毛细结构；

(3)将上盖板13和下盖板14进行焊剂，预留工作流体的进液口；

(4)通过进液口进行抽真空处理，注入工作流体；

(5)对进液口进行密封，得到均温板。

进一步的，所述上盖板13设置有支撑凸柱15，所述支撑凸柱15在上盖板13蚀刻形成。

进一步的，所述步骤(2)中，对下盖板14进行电镀毛细结构，包括如下步骤：

s1、将盖板酸洗后，第一电镀液中进行电镀，电镀一段电流密度为30a/dm²，二段电流密度为18a/dm²；电镀时间为7min，温度为35℃；重复上述步骤2次；

s2、将经过s1处理后的盖板用水清洗后，在第二电镀液中进行电镀，电镀一段电流密度为30a/dm²，二段电流密度为12a/dm²，电镀时间为6min，温度为35℃；

s3、将经过s2处理后的盖板用水清洗后，在第三电镀液中进行电镀，第电镀一段电流密度为30a/dm²，二段电流密度为18a/dm²，电镀时间为8min，温度为35℃，得到具有毛细结构的盖板。

本实施例可对盖板进行双面电镀毛细结构或者单面电镀毛细结构。单面电镀毛细结构时，将不需电镀的一面进行遮蔽。

进一步的，第一电镀液包括以下浓度的原料：60g/lcuso4、170g/lh2so4、0.04g/lhcl、0.03g/l钨酸钠、0.03g/l硫酸钴、5g/l酒石酸钾。

进一步的，第二电镀液包括以下浓度的原料：80-120g/lcuso4、60-80g/lh2so4。

进一步的，第三电镀液包括以下浓度的原料：40g/lcuso4、180g/lh2so4、0.04g/lhcl、0.03g/l钨酸钠、0.04g/l硫酸钴、6g/l酒石酸钾。

本实施例生成的18μm铜镀层毛面粗糙度rz≥8μm，有利于形成凹凸不平的毛细结构。

进一步的，所述步骤s3后还包括步骤s4、将上盖板13和下盖板14用氧等离子体进行轰击10s，使得表面羟基化；放入处理液中处理，反应12min，先后用乙醇、去离子水清洗并吹干，得到具有毛细结构的盖板。所述处理液包括如下重量份的原料：乙醇55份、十七氟癸基三甲氧基硅烷1.5份、乙烯基三氯硅烷0.7份。

本发明通过处理液的沿晶腐蚀作用，进一步提高了毛细结构粗糙度，并增加盖板外表面的固-液界面的空气含量，从而提高了表面接触角，水、油、有机溶剂如二碘甲烷、丙三醇的接触角不小于155°，可达到良好的疏水、疏油效果，提高均温板的自清洁性能和使用寿命。

实施例2

一种均温板，包括上盖板13以及与上盖板13连接的下盖板14，所述上盖板13和下盖板14围设形成中空腔室，所述中空腔室用于容设工作流体，腔室内设置有毛细结构。

进一步的，所述下盖板14包括基板以及围设于基板四周边缘的边框11，所述基板、边框11和上盖板围设形成中空腔室。

进一步的，毛细结构分成设置于上盖板13的第一毛细结构以及设置于下盖板14的第二毛细结构。第一毛细结构贴合于上盖板13的内表面。第二毛细结构贴合于基板的内表面。

进一步的，所述毛细结构包括基层和凸伸出基层的凸起部12，所述基层贴合于上盖板13的内表面或者下盖板14的内表面。所述腔室内设有多个支撑凸柱15，多个所述支撑凸柱15的两端分别抵接于上盖板13和下盖板14。多个支撑凸柱15设置于上盖板13和下盖板14之间，可以起到支撑的作用，使均温板不易变形。

进一步的，所述均温板还设置有散热翅片16，所述散热翅片16连接于上盖板13或者下盖板14。所述散热翅片16与上盖板13或者下盖板14一体成型。

一种上述均温板的制备方法，包括如下步骤：

(1)取金属板材，根据上盖板13和下盖板14的规格加工成所需形状；

(2)对上盖板13和下盖板14进行电镀或者烧结毛细结构；

(3)将上盖板13和下盖板14进行焊剂，预留工作流体的进液口；

(4)通过进液口进行抽真空处理，注入工作流体；

(5)对进液口进行密封，得到均温板。

进一步的，所述上盖板13和下盖板14均设置有支撑凸柱15。

进一步的，所述步骤(2)中，对上盖板13和下盖板14进行电镀毛细结构，包括如下步骤：

s1、将盖板酸洗后，第一电镀液中进行电镀，电镀一段电流密度为25a/dm²，二段电流密度为15a/dm²；电镀时间为10min，温度为30℃；重复上述步骤2次；

s2、将经过s1处理后的盖板用水清洗后，在第二电镀液中进行电镀，电镀一段电流密度为40a/dm²，二段电流密度为10a/dm²，电镀时间为5min，温度为30℃；

s3、将经过s2处理后的盖板用水清洗后，在第三电镀液中进行电镀，第电镀一段电流密度为30a/dm²，二段电流密度为15a/dm²，电镀时间为6min，温度为30℃，得到具有毛细结构的盖板。

本实施例对盖板进行单面电镀毛细结构，单面电镀毛细结构时，将不需电镀的一面进行遮蔽。

进一步的，第一电镀液包括以下浓度的原料：40g/lcuso4、160g/lh2so4、0.03g/lhcl、0.02g/l钨酸钠、0.05g/l硫酸钴、4g/l酒石酸钾。

进一步的，第二电镀液包括以下浓度的原料：80g/lcuso4、60g/lh2so4。

进一步的，第三电镀液包括以下浓度的原料：40g/lcuso4、170g/lh2so4、0.03g/lhcl、0.02g/l钨酸钠、0.05g/l硫酸钴、4g/l酒石酸钾。

进一步的，所述步骤s3后还包括步骤s4、将上盖板13和下盖板14用氧等离子体进行轰击8s，使得表面羟基化；放入处理液中处理，反应15min，先后用乙醇、去离子水清洗并吹干，得到具有毛细结构的盖板。进一步的，所述处理液包括如下重量份的原料：乙醇50份、十七氟癸基三甲氧基硅烷1份、乙烯基三氯硅烷0.5份。

实施例3

本实施例与实施例1的不同之处在于：本实施例中，毛细结构设置于上盖板13。

一种上述均温板的制备方法，包括如下步骤：

(1)取金属板材，根据上盖板13和下盖板14的规格加工成所需形状；

(2)对上盖板13和下盖板14进行电镀或者烧结毛细结构；

(3)将上盖板13和下盖板14进行焊剂，预留工作流体的进液口；

(4)通过进液口进行抽真空处理，注入工作流体；

(5)对进液口进行密封，得到均温板。

进一步的，所述上盖板13和下盖板14均设置有支撑凸柱15。

进一步的，所述步骤(2)中，对上盖板13进行电镀毛细结构，包括如下步骤：

s1、将盖板酸洗后，第一电镀液中进行电镀，电镀一段电流密度为40a/dm²，二段电流密度为20a/dm²；电镀时间为5min，温度为45℃；重复上述步骤2次；

s2、将经过s1处理后的盖板用水清洗后，在第二电镀液中进行电镀，电镀一段电流密度为30a/dm²，二段电流密度为15a/dm²，电镀时间为10min，温度为45℃；

s3、将经过s2处理后的盖板用水清洗后，在第三电镀液中进行电镀，第电镀一段电流密度为40a/dm²，二段电流密度为20a/dm²，电镀时间为6-12min，温度为45℃，得到具有毛细结构的盖板。

本实施例对盖板进行单面电镀毛细结构，单面电镀毛细结构时，将不需电镀的一面进行遮蔽。

进一步的，第一电镀液包括以下浓度的原料：70g/lcuso4、180g/lh2so4、0.06g/lhcl、0.05g/l钨酸钠、0.02g/l硫酸钴、7g/l酒石酸钾。

进一步的，第二电镀液包括以下浓度的原料：120g/lcuso4、80g/lh2so4。

进一步的，第三电镀液包括以下浓度的原料：60g/lcuso4、1190g/lh2so4、0.06g/lhcl、0.05g/l钨酸钠、0.05g/l硫酸钴、7g/l酒石酸钾。

进一步的，所述步骤s3后还包括步骤s4、将上盖板13和下盖板14用氧等离子体进行轰击15s，使得表面羟基化；放入处理液中处理，反应15min，先后用乙醇、去离子水清洗并吹干，得到具有毛细结构的盖板。进一步的，所述处理液包括如下重量份的原料：乙醇60份、十七氟癸基三甲氧基硅烷2份、乙烯基三氯硅烷01份。

本实施例的其余内容与实施例1相同，这里不再赘述。

实施例4

本实施例与实施例1的不同之处在于：

本实施例中，所述步骤(2)中，对上盖板13进行电镀毛细结构，包括如下步骤：

s1、将盖板酸洗后，第一电镀液中进行电镀，电镀一段电流密度为32a/dm²，二段电流密度为16a/dm²；电镀时间为7min，温度为40℃；重复上述步骤2次；

s2、将经过s1处理后的盖板用水清洗后，在第二电镀液中进行电镀，电镀一段电流密度为32a/dm²，二段电流密度为14a/dm²，电镀时间为7min，温度为40℃；

s3、将经过s2处理后的盖板用水清洗后，在第三电镀液中进行电镀，第电镀一段电流密度为38a/dm²，二段电流密度为17a/dm²，电镀时间为9min，温度为35℃，得到具有毛细结构的盖板。

本实施例对盖板进行单面电镀毛细结构。单面电镀毛细结构时，将不需电镀的一面进行遮蔽。

进一步的，第一电镀液包括以下浓度的原料：50g/lcuso4、165g/lh2so4、0.05g/lhcl、0.04g/l钨酸钠、0.03g/l硫酸钴、5g/l酒石酸钾。

进一步的，第二电镀液包括以下浓度的原料：90g/lcuso4、75g/lh2so4。

进一步的，第三电镀液包括以下浓度的原料：55g/lcuso4、185g/lh2so4、0.05g/lhcl、0.03g/l钨酸钠、0.04g/l硫酸钴、6g/l酒石酸钾。

进一步的，所述步骤s3后还包括步骤s4、将上盖板13和下盖板14用氧等离子体进行轰击12s，使得表面羟基化；放入处理液中处理，反应11min，先后用乙醇、去离子水清洗并吹干，得到具有毛细结构的盖板。进一步的，所述处理液包括如下重量份的原料：乙醇56份、十七氟癸基三甲氧基硅烷1.8份、乙烯基三氯硅烷0.8份。

本实施例的其余内容与实施例1相同，这里不再赘述。

实施例5

本实施例与实施例1的不同之处在于：本实施例不包括步骤s4。本实施例的其余内容与实施例1相同，这里不再赘述。

实施例6

本实施例与实施例1的不同之处在于：所述步骤(2)中，对下盖板14进行烧结毛细结构，采用烧结工艺，在下盖板14上烧结毛细结构。

对比例1

本对比例与实施例1的不同之处在于：所述步骤(2)中，对下盖板14进行电镀毛细结构，包括如下步骤：s1、将盖板酸洗后，第一电镀液中进行电镀，电镀一段电流密度为30a/dm²，二段电流密度为18a/dm²；电镀时间为28min，温度为35℃；s2、将上盖板13和下盖板14用氧等离子体进行轰击8s，使得表面羟基化；放入处理液中处理，反应15min，先后用乙醇、去离子水清洗并吹干，得到具有毛细结构的盖板。进一步的，所述处理液包括如下重量份的原料：乙醇50份、十七氟癸基三甲氧基硅烷1份、乙烯基三氯硅烷0.5份。

对比例2

本对比例与实施例1的不同之处在于：所述步骤(2)中，对下盖板14进行电镀毛细结构，包括如下步骤：s1、将盖板酸洗后，第一电镀液中进行电镀，电镀一段电流密度为30a/dm²，二段电流密度为18a/dm²；电镀时间为7min，温度为35℃；重复上述步骤2次；s2、将经过s1处理后的盖板用水清洗后，在第二电镀液中进行电镀，电镀一段电流密度为30a/dm²，二段电流密度为12a/dm²，电镀时间为6min，温度为35℃；重复上述步骤2次；进一步的，所述处理液包括如下重量份的原料：乙醇50份、十七氟癸基三甲氧基硅烷1份、乙烯基三氯硅烷0.5份。

对实施例1-5以及对比例1-2的均温板进行性能测试：

采用中性盐雾试验中性对实施例1-5的均温板进行测试，48小时无锈点。

用百格刀刻划10×10个(1mm×1mm)网格，按照astmd3359，对不锈钢镀铜进行测试，实施例1-5和对比例2的等级为5b，对比例1的等级为4b。

本发明实施例1-4生成的18μm铜镀层毛面粗糙度rz≥8μm，实施例5和对比例1的粗糙度rz为7-8μm，有利于提供形成凹凸不平的毛细结构。对比例2的18μm铜镀层毛面粗糙度rz≤6μm。

对本发明实施例1-5和对比例1-2进行接触角试验(5μl水、二碘甲烷和丙三醇)，测得的实施例1-4和对比例1的水、二碘甲烷和丙三醇接触角均不小于155°；对比例2的水接触角为120-140°，二碘甲烷和丙三醇接触角为110-130°；实施例5的水接触角为小于120°，二碘甲烷和丙三醇接触角为小于100°

本发明的均温板的制备方法操作控制方便，生产效率高，生产成本低，适合大规模工业化生产，使制得的均温板结构简单、厚度薄、不易变形、具有良好散热性能，可有效提高电子产品的散热效果；产品质量稳定、使用寿命长。毛细结构的厚度可为30-600μm，相对于现有技术在不锈钢表面直接焊接具有毛细微孔结构的铜网相比，本发明制得的均温板结构更为简单、厚度更薄且散热吸性能更好。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。