一种由交错犁切-挤压方法实现的垂直交错翅片结构的超薄均热板的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种由交错犁切?挤压方法实现的垂直交错翅片结构的超薄均热板，包括蒸发板、中间回形板、冷凝板、灌液管；冷凝板、中间回形板、蒸发板从上往下依次叠置并围成一个密闭的容腔，与容腔连通的灌液管安装在冷凝板上；冷凝板的下表面的中间部分和蒸发板的上表面的中间部分均设有垂直交错翅片结构及内凹阵列形式的微型孔?槽结构。本实用新型制作简单、成本低、散热效果好，增大比表面积且孔?槽结构大小可控，有利于成核和提高毛细力及孔隙率，强化沸腾传热，属于散热技术领域。
【专利说明】
一种由交错犁切-挤压方法实现的垂直交错翅片结构的超薄均热板
技术领域
[0001]本实用新型涉及散热技术，具体的说，涉及一种由交错犁切-挤压方法实现的垂直交错翅片结构的超薄均热板。【背景技术】
[0002]随着电子设备的广泛社会需求，电子芯片不断地向着高效率、高集成、微小型、复杂化的方向发展，电子产品也不断地向着超薄型和便携式的方向发展，与此同时，也带来了电子元器件散热空间狭小和热流密度较高等一系列的散热问题。在电子设备所运行的故障中，因温度而引起的故障站到了55%，电子元件的可靠性随着温度的上升而急剧下降，高温不但会导致系统运行不稳定，使寿命缩短，甚至有可能是某些元器件烧坏。
[0003]热管(Heat Pipe)广泛用于散热领域，在热管的内部，蒸汽的流动方式是近视一维的，其工作还会受重力的影响，近年来出现了一种新型的平板热管一一均热板(Vapor Chamber)，其蒸汽流动方式近视二维，为平面传热，它比热管的传热性能好。
[0004]电子设备除了对工作时的最高温度有要求外，对均温性也提出了要求，温度分布不均，过于集中，电子设备内部将产生热应力和热应变，造成电子设备的疲劳损坏或永久变形，因此均热板成为了代替传统热管的最佳散热解决方案。均热板可以在更大的面积上采用相变传热，从而解决传统热管的种种局限。【实用新型内容】
[0005]针对现有技术中存在的技术问题，本实用新型的目的是:提供一种具有很大比表面积的由交错犁切-挤压方法实现的垂直交错翅片结构的超薄均热板。
[0006]为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案:
[0007]—种由交错犁切-挤压方法实现的垂直交错翅片结构的超薄均热板，包括蒸发板、 中间回形板、冷凝板、灌液管;冷凝板、中间回形板、蒸发板从上往下依次叠置并围成一个密闭的容腔，与容腔连通的灌液管安装在冷凝板上;冷凝板的下表面的中间部分和蒸发板的上表面的中间部分均设有垂直交错翅片结构及内凹阵列形式的微型孔-槽结构。
[0008]垂直交错翅片结构包括大量交错的翅片，这些翅片围成了孔和槽，孔和槽组成孔-槽结构;孔呈矩阵阵列排列，每一行的孔或每一列的孔位于一条槽中。
[0009]中间回形板的中间空心部分与垂直交错翅片结构的区域面积一样大;冷凝板、中间回形板、蒸发板的外围尺寸相同，相互对齐。
[0010]冷凝板和蒸发板的未含翅片的厚度均为0.7mm，中间回形板的厚度为0.4mm，翅片高于冷凝板的下端平面或蒸发板的上端平面至多〇.15_。
[0011]灌液管的壁厚为0.3mm，灌液管的内径与冷凝板上开设的灌液口的尺寸大小相同。
[0012]冷凝板、中间回形板、蒸发板之间焊接连接，灌液管焊接在冷凝板上。
[0013]冷凝板、中间回形板、蒸发板的外围各开有一组通孔，每组通孔的数量相同，三组通孔的位置正对。
[0014]—种由交错犁切-挤压方法实现的垂直交错翅片结构的超薄均热板的加工方法， 加工超薄均热板，所述垂直交错翅片结构由如下步骤获得:步骤一:选取铝板作为冷凝板或蒸发板的基体;步骤二:在刨床上装夹犁切刀具，将铝板用夹具固定在刨床的虎钳上，然后用百分表对刀具的垂直方向以及铝板的表面进行校正;步骤三:调整刨床的工作行程，使其工作行程是在铝板的中间区域;然后对刀，调节切削深度与进给量，进行一次犁切-挤压，使其能够在铝板中间得到阵列翅片结构;步骤四:将铝板旋转90°，使得二次犁切-挤压方向与一次犁切-挤压形成的阵列翅片倾斜方向相反，再次用百分表对铝板平面进行校正，对刀后调节切削深度与进给量再进行二次犁切-挤压，二次犁切-挤压不但会在基体上切削，而且也会对一次犁切-挤压形成的翅片进行垂直二次犁切-挤压，得到孔-槽结构，通过改变两次犁切-挤压的切削深度与进给量可以得到不同大小的孔-槽结构;步骤五:去毛刺、清洗。
[0015]在步骤二之前，在铝板的外围钻出一组多个通孔;步骤五中，若铝板作为冷凝板， 需在铝板上钻孔得到灌液口，再去毛刺、清洗。
[0016]将冷凝板、中间回形板、蒸发板依次焊接，将灌液管焊接在灌液口上，通过灌液管对冷凝板、中间回形板、蒸发板围成的密闭的容腔抽真空灌工质；用螺钉通过通孔将超薄均热板与热源连接。
[0017]总的说来，本实用新型具有如下优点:
[0018](1)该垂直交错翅片结构的超薄均热板，是在铝板的基体上直接加工出翅片结构， 使得热阻相对较小，可以有效地增加传热性能。
[0019](2)交错翅片结构与内凹阵列形式的微型孔-槽结构特征跟一般的V形沟槽以及矩形沟槽相比，其比表面积显著增大，因而具有优良的沸腾强化性能，并且孔-槽结构大小是可控的，可以通过调节一次犁切-挤压与二次犁切-挤压的切深与进给量来改变交错翅片的孔-槽结构的大小。克服了现有V形沟槽式矩形沟槽式等均热板的毛细力不足、沸腾性能低下以及厚度过厚导致传热性能不佳等缺点。
[0020](3)二次犁切-挤压后有很多的倾斜V形槽道，有利于成核，且毛细性能也明显提高，交错翅片结构与孔-槽结构提高了均热板蒸发面的孔隙率，提供了更多的气泡成核条件，能够进一步起到强化沸腾和不易堵塞等多重作用，达到高速循环的散热效果。
[0021](4)形成的均热板可广泛用于各种散热领域，例如半导体发光二极管、半导体激光和热光电转换装置、计算机中央处理器、图形处理器芯片和计算机高频率临时存储器内存的冷却散热，应用范围广。
[0022](5)具有垂直交错翅片结构的蒸发板与冷凝板的加工过程仅需在普通的刨床就能够完成，具有技术手段简便易行，设备成本投入低、绿色环保等优点，具有广阔的应用前景。
[0023](6)该垂直交错翅片结构的超薄均热板只有1.8mm厚，更加有效地提高传热性能， 用外围的多颗螺钉使均热板与热源接触紧密，使传热更加充分。根据加工样品可知，翅片高度比切深高出〇.15_，也即比基体高0.15_，故翅片之间的空隙为0.1mm。[〇〇24](7)制作简单、成本低、散热效果好。【附图说明】
[0025]图1是本实用新型的超薄均热板的爆炸图。
[0026]图2是蒸发板的立体图。[〇〇27]图3是图2的局部放大图。
[0028]图4是中间回形板的立体图。[〇〇29]图5是冷凝板的立体图。[〇〇3〇]图6是图5的局部放大图。[〇〇31]图7是灌液管的立体图。[〇〇32]图8是犁切刀具的立体图。[〇〇33]图9是垂直交错翅片结构及内凹阵列形式的微型孔-槽结构的SEM图，A为一次犁切-挤压方向，B为二次犁切-挤压方向。
[0034]其中，1为蒸发板，2为中间回形板，3为冷凝板，4为灌液管，5为灌液口，6为通孔。 【具体实施方式】
[0035]下面来对本实用新型做进一步详细的说明。
[0036]如图1所示，该实用新型的超薄均热板由蒸发板、中间回形板、冷凝板以及灌液管构成。蒸发板、中间回形板、冷凝板的外围的相同的位置都有对应的6个相同大小的通孔，用于配合螺钉与热源紧密连接。在冷凝板的一角有钻一个灌液口。冷凝板、中间回形板、蒸发板从上往下依次叠置并围成一个密闭的容腔，与容腔连通的灌液管安装在冷凝板的灌液口上。冷凝板、中间回形板、蒸发板之间焊接连接，灌液管焊接在冷凝板上。中间回形板的中间空心部分与垂直交错翅片结构的区域面积一样大;冷凝板、中间回形板、蒸发板的外围尺寸相同，相互对齐。冷凝板和蒸发板的未含翅片的厚度均为〇.7mm，中间回形板的厚度为 0.4mm，翅片高于冷凝板的下端平面或蒸发板的上端平面至多0.15mm。灌液管的壁厚为 0.3mm，灌液管的内径与冷凝板上开设的灌液口的尺寸大小相同。
[0037]如图2、3、5、6所示，冷凝板的下表面的中间部分和蒸发板的上表面的中间部分均设有垂直交错翅片结构及内凹阵列形式的微型孔-槽结构。垂直交错翅片结构是由交错犁切-挤压方法获得，大量交错翅片形成孔-槽结构，增大比表面积，有利于成核和提高毛细力及孔隙率，强化沸腾传热，达到高速循环的散热效果，孔-槽结构大小可通过加工参数来控制。图9所示，垂直交错翅片结构包括大量交错的翅片，这些翅片围成了孔和槽，孔和槽组成孔-槽结构;孔呈矩阵阵列排列，每一行的孔或每一列的孔位于一条槽中。
[0038]上述蒸发板与冷凝板上的垂直交错翅片结构与孔-槽结构的制造方法可以通过下述步骤实现:
[0039]步骤一:选一块厚度为0.7mm的铝板做为基体，在其上面边缘部分钻出6个通孔；
[0040]步骤二:在刨床上装夹犁切刀具(见图8)，将铝板用夹具固定在刨床的虎钳上，然后用百分表对刀具的垂直方向以及铝板的表面进行校正；
[0041]步骤三:调整刨床的工作行程，使其工作行程是在铝板的中间区域;然后对刀，调节切削深度与进给量，进行一次犁切-挤压，使其能够在铝板中间得到阵列翅片结构；[〇〇42]步骤四:将铝板旋转90°，使得二次犁切-挤压方向与一次犁切-挤压形成的阵列翅片倾斜方向相反，再次用百分表对铝板平面进行校正，对刀后调节切削深度与进给量再进行二次犁切-挤压，二次犁切-挤压不但会在基体上切削，而且也会对一次犁切-挤压形成的翅片进行垂直二次犁切-挤压，得到孔-槽结构，通过改变两次犁切-挤压的切削深度与进给量可以得到不同大小的孔-槽结构；
[0043]步骤五:所得到的板作为蒸发板时直接去毛细、清洗;若作为冷凝板时，则需要再在一角钻孔得到灌液口，最后去毛刺、清洗。[〇〇44]如图8所示为实现该实用新型所用的成形刀具，其刀具参数:倾角为40°，挤压角为 60°，成形角为20°，后角为20°，刀柄宽为4mm，直线长为8mm，根据本领域普通技术人员熟知的磨削、线切割等惯用技术手段加工即可制得。
[0045]如图9所示，图中注明了本实用新型的一次与二次犁切-挤压方向以及交错翅片结构与孔-槽特征。
[0046]上述结构形成的超薄均热板可广泛用于各种散热领域，例如半导体发光二极管、 半导体激光和热光电转换装置、计算机中央处理器、图形处理器芯片和计算机高频率临时存储器内存的冷却散热。
[0047]上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种由交错犁切-挤压方法实现的垂直交错翅片结构的超薄均热板，其特征在于:包 括蒸发板、中间回形板、冷凝板、灌液管;冷凝板、中间回形板、蒸发板从上往下依次叠置并 围成一个密闭的容腔，与容腔连通的灌液管安装在冷凝板上;冷凝板的下表面的中间部分 和蒸发板的上表面的中间部分均设有垂直交错翅片结构及内凹阵列形式的孔-槽结构。2.按照权利要求1所述的一种由交错犁切-挤压方法实现的垂直交错翅片结构的超薄 均热板，其特征在于:所述垂直交错翅片结构包括大量交错的翅片，这些翅片围成了孔和 槽，孔和槽组成孔-槽结构;孔呈矩阵阵列排列，每一行的孔或每一列的孔位于一条槽中。3.按照权利要求1所述的一种由交错犁切-挤压方法实现的垂直交错翅片结构的超薄 均热板，其特征在于:所述中间回形板的中间空心部分与垂直交错翅片结构的区域面积一 样大;冷凝板、中间回形板、蒸发板的外围尺寸相同，相互对齐。4.按照权利要求2所述的一种由交错犁切-挤压方法实现的垂直交错翅片结构的超薄 均热板，其特征在于:所述冷凝板和蒸发板的未含翅片的厚度均为〇.7mm，中间回形板的厚 度为0.4_，翅片高于冷凝板的下端平面或蒸发板的上端平面至多0.15_。5.按照权利要求4所述的一种由交错犁切-挤压方法实现的垂直交错翅片结构的超薄 均热板，其特征在于:所述灌液管的壁厚为〇.3mm，灌液管的内径与冷凝板上开设的灌液口 的尺寸大小相同。6.按照权利要求3所述的一种由交错犁切-挤压方法实现的垂直交错翅片结构的超薄 均热板，其特征在于:所述冷凝板、中间回形板、蒸发板之间焊接连接，灌液管焊接在冷凝板上。7.按照权利要求6所述的一种由交错犁切-挤压方法实现的垂直交错翅片结构的超薄 均热板，其特征在于:所述冷凝板、中间回形板、蒸发板的外围各开有一组通孔，每组通孔的 数量相同，三组通孔的位置正对。
【文档编号】H05K7/20GK205623049SQ201620345695
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2016年4月22日
【发明人】林浪, 陈灿, 汤勇, 曾健, 陈杰淩, 张仕伟, 孙亚隆
【申请人】华南理工大学