一种平板热管的制作方法
【专利摘要】本实用新型提出了一种平板热管，包括上板和下板，上板、下板相对而置，紧密扣合烧结在一起，一端再配一充液管抽真空罐装工质，形成一完整的平板热管。上板、下板上面都烧结有相同或不同结构毛细结构，此毛细结构同时也是支撑结构。本实用新型结构简单、制作工艺简易、机械强度高、成本低廉，同时可靠性高、均温性好、传热能力强，能很好地满足电子元器件的散热需求。
【专利说明】一种平板热管
【技术领域】
[0001 ] 本实用新型涉及一种散热装置，具体涉及一种用于电子元器件散热的平板热管。
【背景技术】
[0002]近年来，随着微制造技术和封装技术的不断革新，电子芯片的集成度按照摩尔定律呈两年翻一倍的速度增长，电子器件及设备正向着小型化、紧凑化的、高性能的方向飞速发展。自1950年小型集成电路(SSI)问世以来，经过了中规模集成电路(MSI)和大型集成电路(VLSI)，发展到目前的超大型集成电路(ULSI)，每一晶片上由数十个电子元件已经增加到了数百万个，甚至上亿个。虽然单个电子元件所产生的热量密度比较小，但是上百万个、上亿个电子元件所能产生的热量密度就相当可观了。例如计算机的主机芯片所产生的热流密度，在20世纪70年代约为10w/cm2，在20世纪80年代增加到20_30w/cm2，而在20世纪90年代末则已经超过了 lOOw/cm2。就目前来看，一些高功率密度的电子器件所产生的热流密度正向着lOOOw/cm2或者更高的方向发展。如此高的热流密度会使电子器件局部或整体处于较高温度下，进而对装置的安全有效运行产生极大的威胁。据统计，约55%的电子器件的失效都是由温度过高引起的。电子器件的正常工作温度范围一般为-5?65°C，超过这个范围，电子元件的性能就会显著下降。研究表明，单个半导体元件的温度每超过额定工作温度10°C，系统的可靠性就会降低约50%。另外，电子设备对温度均匀性也有很高的要求，不均匀的温度分布可能会使电子器件的内部产生热变形，造成电子器件疲劳损坏或永久变形。常规散热措施，如铜或铝翅片和风扇组合的强迫对流换热，已经难以满足此类电子器件的散热需求，我们必须开发更加高效的热控制技术来提高电子器件的工作寿命和可靠性。电子芯片的散热问题已经成为制约电子器件及设备进一步发展的重要因素之一。
[0003]就目前情况而言，热管技术具有紧凑性、等温性、可靠性、高效性、灵活性以及无需辅助动力等特点，是最能满足电子芯片散热要求的手段之一。尤其对于高热流密度、远距离散热的情况，热管技术具有其他散热方式无可比拟的优越性。除了以上优势以外，平板热管体积小质量轻，而且拥有扁平的蒸发部分，明显增大热管与电子芯片的接触面积，进而有效消除电子芯片所产生的“热点”问题，从而能使整个芯片的温度分布更加均匀。所以，平板热管已经成为热管技术在电子器件及设备散热领域的热点技术。
[0004]传统平板热管一般尺寸比较大，在设计制作时需要内置支撑结构，其会扰乱热管内工质的流动，还容易导致热管壳体变形等问题。另外在传热性能方面也不是很理想，容易出现干烧现象。
实用新型内容
[0005]为了克服传统平板热管存在各种缺陷，本实用新型提出了一种新型平板热管。其采用烧结铜粉结构作为毛细结构，同时也是支撑结构。烧结的毛细结构一端采用凸台式毛细结构，另一端采用条状结构而形成工质流动通道，可以显著改善其传热性能，延缓干烧现象的发生。另外，此平板热管还可以根据不同的散热需求采用不同的冷却方式，非常适合于微小型电子器件的散热。
[0006]本实用新型的平板热管所采用的技术方案如下:
[0007]一种平板热管，包括上板和下板，上板、下板相对而置，紧密扣合在一起，两板之间还设有充液管，上板、下板边缝焊接，所述平板热管内部空腔部分充以工质，充液管一端密封。
[0008]所述上板、下板和充液管由硬质材料制成，并且上板、下板上均有相同或不同的烧结粉末结构作为所述平板热管毛细结构。
[0009]所述上板、下板上的烧结粉末结构由金属粉末在一定条件下烧结而成，并且此结构由两部分组成，第一部分是等间距排列的若干条状结构，第二部分是凸台状结构，所述第一部分和第二部分烧结后固定连接。
[0010]所述烧结条状结构横截面为矩形、梯形三角形、或圆形，所述烧结条状结构是起支撑壳体作用的结构。
[0011]所述烧结条状结构和上板、下板之间设有若干条状通道，所述条状通道为所述平板热管内部工质流通的通道。
[0012]所述上板、下板的紧密扣合方式为二次烧结，在一定条件下将上板、下板烧结在一起。
[0013]所述上板、下板上的烧结条状结构在二次烧结扣合时，其排列方式为等间距相间扣合或非等间距相间扣合。
[0014]所述充液管焊接在所述平板热管的一端，所述端设有条状烧结结构。
[0015]所述焊接为分子焊、钎焊、压焊、氩弧焊或气焊。
[0016]本实用新型的有益效果:
[0017]本实用新型由两块表面带有相同或不同烧结粉末结构的上板、下板紧密扣合而成，具有结构简易、制作工艺简单、成本低廉等特点。
[0018]上板、下板的扣合方式采用二次烧结，可使上板、下板贴合紧密，机械强度高，上板、下板均可作为受热面，操作方便。
[0019]毛细结构一端采用凸台结构，一端采用条状结构，条状结构相间或相邻排列而形成热管内部工质流动的通道，这样的结构既能增强毛细抽吸力，又能减少工质流动的阻力，可显著提高传热性能，延缓干烧现象的发生。
[0020]毛细结构同时也是支撑结构，增强了平板热管的机械强度，可有效地防止热管壳体发生变形。同时也使得平板热管结构紧凑，其最小整体厚度可以做到1mm，能够满足高热流密度微小型电子元器件的散热需求。
[0021]本实用新型可以根据不用的散热需要而采用不同的冷却方式，具有很强的实用性。
[0022]本实用新型具有很好的抗重力特性，可在任意倾斜角度下工作，易于安装。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中:
[0024]图1是本实用新型一实施例的整体外观图；
[0025]图2是本实用新型的扣合方式图；
[0026]图3是本实用新型上板、下板的结构示意图；
[0027]图4是本实用新型上板或下板的侧视图；
[0028]图5是上板、下板不同方式扣合的侧视图和截面图；
[0029]图6是上板、下板不同扣合方式后外观效果图。
[0030]图中:1.上板；2.下板；3.充液管；4.烧结凸台结构；5.烧结条状结构；6.上板或下板上烧结条状结构所形成的槽道；7.上板、下板扣合后条状烧结结构所形成的供工质流动的槽道。
【具体实施方式】
[0031]本实用新型所述的平板热管包括上板I和下板2，上板、下板相对而置，紧密扣合在一起，两板之间再配一充液管3，而后将边缝焊接起来再充以工质，最后将充液管封死而形成一个平板热管。下面以一具体实施例阐述其实施方式。此实施例内部条状烧结结构的横截面为矩形，本实用新型所述平板热管内部条状烧结结构的横截面可为矩形而不仅限于矩形，还可以为三角形、梯形、半圆形等。
[0032]图1为本实施例的整体外观图。上板1、下板2、充液管3均由硬质材料制成，或铜或铝或不锈钢等。图2是本实用新型的扣合方式示意图。将上板I和下板2紧密贴合并进行二次烧结，而后在一端插入充液管3。
[0033]上板、下板上均有相同或不同的烧结粉末结构作为所述平板热管毛细结构。如图3所示，本实用新型之平板热管毛细结构由两部分组成，一端是凸结构4 一端是条状结构5，其侧面视图如图4。图3(a)和(b)分别是上板、下板上烧结结构有差异时的一种情况。图3(c)所示为上板、下板完全一样时的情况。
[0034]图5 (a)所示为上板I和下板2扣合之后的侧面视图。图5 (b)为条状烧结结构相间排列而得到截面图，即图3(a)所示上板I和(b)所示下板2扣合后的截面图。图5 (c)为条状烧结结构相邻排列而到的截面图，即图3(c)所示通用板扣合后的截面图。如图中所示，烧结条状结构在扣合之后会形成工质流动的槽道7。
[0035]毛细结构同时也是支撑结构。
[0036]图6 (a)和(b)分别是采用相间和相邻方式扣合所得到的效果图。由图6 (a)可知，相间排列时，上板I和下板2的边缘是对齐的。由图6(b)可知，相邻排列时，上板I和下板2的边缘是错开的。
[0037]本实用新型使用于电子元器件的冷却，包括计算机芯片、发光二极管照明设备(LED)、无线通讯或有线通讯行业的电子芯片或者光电芯片或者射频芯片的冷却，同时本实用新型还可以用于雷达、激光设备、医疗器械、航空航天设备内部发热部件的冷却。
[0038]上述说明示出并描述了本申请的优选实施例，但如前所述，应当理解本申请并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述实用新型构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围，则都应在本申请所附权利要求的保护范围内。
【权利要求】
1.一种平板热管，其特征在于:所述平板热管包括上板和下板，上板、下板相对而置，紧密扣合在一起，两板之间还设有充液管，上板、下板边缝焊接，所述平板热管内部空腔部分充以工质，充液管一端密封。
2.根据权利要求1所述的平板热管，其特征在于:所述上板、下板和充液管由硬质材料制成，并且上板、下板上均有相同或不同的烧结粉末结构作为所述平板热管毛细结构。
3.根据权利要求1或2所述的平板热管，其特征在于:所述上板、下板上的烧结粉末结构由金属粉末在一定条件下烧结而成，并且此结构由两部分组成，第一部分是等间距排列的若干条状结构，第二部分是凸台状结构，所述第一部分和第二部分烧结后固定连接。
4.根据权利要求3所述的平板热管，其特征在于:所述烧结条状结构横截面为矩形、梯形三角形、或圆形，所述烧结条状结构是起支撑壳体作用的结构。
5.根据权利要求4所述的平板热管，其特征在于:所述烧结条状结构和上板、下板之间设有若干条状通道，所述条状通道为所述平板热管内部工质流通的通道。
6.根据权利要求5所述的平板热管，其特征在于:所述上板、下板的紧密扣合方式为二次烧结。
7.根据权利要求6所述的平板热管，其特征在于:所述上板、下板上的烧结条状结构在二次烧结扣合时，其排列方式为等间距相间扣合或非等间距相间扣合。
8.根据权利要求7所述的平板热管，其特征在于:所述充液管焊接在所述平板热管的一端，所述端设有条状烧结结构。
9.根据权利要求8所述的平板热管，其特征在于:所述焊接为分子焊、钎焊、压焊、氩弧焊或气焊。
【文档编号】F28D15/02GK203949540SQ201420407215
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年7月23日 优先权日:2014年7月23日
【发明者】李骥, 吕鲁仓 申请人:中国科学院大学