相变抑制传热板及其制造方法与流程

本发明属于传热技术领域，特别是涉及一种相变抑制传热板及其制造方法。

背景技术：

相变抑制(pci)传热技术，是一种通过控制密闭体系中传热介质微结构状态而实现高效传热的技术。具有高传热速率和高热流密度。可广泛应用于航空航天、电力电子、通讯、计算机、高铁、电动汽车、太阳能和风电等行业。

目前，相变抑制传热板均为两层或三层的复合板式结构，所述相变抑制传热板的热超导管路均通过吹胀工艺形成。但随着技术的发展，当所述超薄相变抑制传热板应用于在狭窄空间内热源散热的场合时，比如平板电脑热源用传热板，要求相变抑制传热板的热流密度小，要求相变抑制传热板每一层板材的厚度小于0.5mm，槽道宽度小于2.5毫米。现有技术中，一般使用石墨印刷工艺定义槽道的形状，按现有相变抑制传热板工艺，板材厚度小于等于0.5mm时，打毛工序报废率太高，较难保证质量；槽道宽度小于2.5毫米时，印刷工序容易出现断墨，槽道不通；生产成本较高。同时，当相变抑制传热板应用于要求较高热流密度时，比如cpu处理器用传热板，为增加相变抑制传热板的热流密度，相变抑制传热板需与散热翅片组配合使用，散热翅片通过焊接工艺焊接到所述相变抑制传热板的表面。散热翅片组与相变抑制传热板配合使用存在工艺较为复杂、成本较高、热阻损耗大等问题。限制了相变抑制传热板在很多领域产品上的应用。因此迫切需要开发一种低成本的相变抑制传热板。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种相变抑制传热板及其制造方法，用于解决现有技术中当相变抑制传热板厚度较小，槽道宽度较小时存在的打毛工序报废率高、印刷工序容易出现断墨、难以保证质量、生产成本较高的问题，以及为了增强热流密度，相变抑制传热板需与散热翅片组配合使用而导致的工艺复杂、成本较高、热阻损耗大的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种相变抑制传热板，所述相变抑制传热板为包括第一板材、第二板材及第三板材的复合板式结构；所述第一板材、所述第二板材及所述第三板材依次叠置；

所述第一板材与所述第二板材之间形成有具有特定结构形状的热超导管路，所述热超导管路包括位于所述第一板材表面的第一刻蚀槽道及位于所述第二板材表面的与所述第一槽道相对应的第二刻蚀槽道；所述热超导管路为封闭管路，所述热超导管路内填充有传热工质；

所述第二板材与所述第三板材之间形成有具有特定形状的强制散热通道。

作为本发明的相变抑制传热板的一种优选方案，所述第一刻蚀槽道及所述第二刻蚀槽道均通过刻蚀工艺形成。

作为本发明的相变抑制传热板的一种优选方案，所述强制散热通道通过冲压工艺形成，所述第三板材表面形成有与所述强制散热通道相对应的凸起结构。

作为本发明的相变抑制传热板的一种优选方案，所述第一板材与所述第二板材通过扩散焊工艺复合在一起；所述第二板材与所述第三板材通过扩散焊工艺复合在一起。

作为本发明的相变抑制传热板的一种优选方案，所述热超导管路的形状为六边形蜂窝状、圆形蜂窝状、四边形蜂窝状、首尾串联的多个u形、菱形、三角形、圆环形、纵横交错的网状或其中任一种以上的任意组合。

作为本发明的相变抑制传热板的一种优选方案，所述强制散热通道的横向尺寸大于所述热超导管路的横向尺寸。

作为本发明的相变抑制传热板的一种优选方案，所述强制散热通道一端设有强制散热通道进口，另一端设有强制散热通道出口，以将所述强制散热通道与外部相连通。

作为本发明的相变抑制传热板的一种优选方案，所述第一板材及所述第二板材内还设有通孔，位于所述第一板材内的所述通孔与位于所述第二板材内的所述通孔一一对应设置。

本发明还提供一种相变抑制传热板的制造方法，所述制造方法包括以下步骤：

提供第一板材，在所述第一板材一表面形成第一刻蚀槽道；

提供第二板材，在所述第二板材一表面形成与所述第一刻蚀槽道相对应的第二刻蚀槽道；

提供第三板材，将所述第三板材进行模具冲压工艺，在所述第三板材一表面形成强制散热通道的同时，在所述第三板材另一表面形成与所述强制散热通道相对应的凸起结构；

将所述第一板材、所述第二板材及所述第三板材依次叠置，其中，所述第一板材形成有所述第一刻蚀槽道的一面与所述第二板材形成有第二刻蚀槽道的一面贴合并对齐；

将所述第一板材、所述第二板材及所述第三板材复合以形成复合板式结构的相变抑制传热板，所述第一刻蚀槽道及所述第二刻蚀槽道共同构成所述相变抑制传热板内的热超导管路；

向所述热超导管路内充入传热工质并密封所述热超导管路。

作为本发明的相变抑制传热板的制造方法的一种优选方案，通过刻蚀工艺在所述第一板材的表面形成所述第一刻蚀槽道；通过刻蚀工艺在所述第二板材的表面形成所述第二刻蚀槽道。

作为本发明的相变抑制传热板的制造方法的一种优选方案，通过扩散焊工艺将所述第一板材、所述第二板材及所述第三板材复合以形成复合板式结构的相变抑制传热板。

如上所述，本发明的相变抑制传热板及其制造方法，具有以下有益效果：

本发明通过刻蚀形成构成所述热超导管路的刻蚀槽道，不涉及石墨印刷工艺，在所述相变抑制传热板及其内部的槽道尺寸较小时也不存在由于断墨而导致的槽道不通的问题，大大提高了相变抑制传热板的可靠性；同时本发明的制造方法大大降低了工艺成本；本发明的相变抑制传热板的尺寸较小，便于在自狭窄空间内的使用；

本发明通过在热超导管路的外侧设置强制散热通道，方便使用强制风冷或水冷散热，以提高所述相变抑制传热板的散热效果；本发明的相变抑制传热板相较于现有的相变抑制传热板与散热翅片结合的结构，在达到相同或更优的散热效果的前提下，不需要使用散热翅片，降低了材料成本及工艺成本；同时，现有的相变抑制传热板需与散热翅片通过焊接配合使用，而本发明的相变抑制传热板为一体化结构，热阻损耗较低，导热性能得到了较大提高，具有较好的可靠性。

附图说明

图1显示为本发明实施例一中提供的相变抑制传热板的截面局部结构示意图。

图2显示为本发明实施例一中提供的相变抑制传热板中具有第一刻蚀槽道的第一板材的结构示意图。

图3显示为本发明实施例一中提供的相变抑制传热板中具有第二刻蚀槽道的第二板材结构示意图。

图4显示为本发明实施例一中提供的相变抑制传热板中具有强制散热通孔的第三板材的结构示意图。

图5显示为本发明实施例二中提供的相变抑制传热板的制造方法的流程图。

元件标号说明

1第一板材

2第二板材

3第三板材

4热超导管路

41第一刻蚀槽道

42第二刻蚀槽道

5非管路部分

6工艺口

7强制散热通道

71强制散热通道进口

72强制散热通道出口

8凸起结构

9通孔

s1～s7步骤

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1至图5需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，虽图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

实施例一

请参阅图1至图3，本发明提供一种相变抑制传热板，所述相变抑制传热板为包括第一板材1、第二板材2及第三板材3的复合板式结构；所述第一板材1、所述第二板材2及所述第三板材3依次叠置，即所述第一板材1及所述第三板材3分别位于所述第二板材2的两侧；所述第一板材1与所述第二板材2之间形成有具有特定结构形状的热超导管路4，所述热超导管路4包括位于所述第一板材1表面的第一刻蚀槽道41及位于所述第二板材2表面的与所述第一槽道41相对应的第二刻蚀槽道42；所述热超导管路4为封闭管路，所述热超导管路4内填充有传热工质(未示出)；所述第二板材2与所述第三板材3之间形成有具有特定形状的强制散热通道7。

作为示例，所述传热工质为流体，优选地，所述传热工质可以为气体或液体或气体与液体的混合物，更为优选地，本实施例中，所述传热工质为液体与气体的混合物。

作为示例，通过刻蚀工艺在所述第一板材1的表面形成所述第一刻蚀槽道41；通过刻蚀工艺在所述第二板材2的表面形成所述第二刻蚀槽道42，即通过对所述第一板材1进行单面刻蚀以在所述第一板材1的表面形成所述第一刻蚀槽道41，通过对所述第二板材2进行单面刻蚀以在所述第二板材2的表面形成所述第二刻蚀槽道42。通过刻蚀形成构成所述热超导管路4的所述第一刻蚀槽道41及所述第二刻蚀槽道42，不涉及现有技术中的石墨印刷工艺，在所述相变抑制传热板及其内部的所述第一刻蚀槽道41及所述第二刻蚀槽道42尺寸较小时也不存在由于断墨而导致的所述第一刻蚀槽道41及所述第二刻蚀槽道42不通的问题，大大提高了相变抑制传热板的可靠性；同时，本发明的相变抑制传热板的尺寸可以做到很小，便于其在自狭窄空间内的使用。

作为示例，所述强制散热通道7通过冲压工艺形成，所述第三板材3表面形成有与所述强制散热通道7相对应的凸起结构8。

作为示例，所述第一板材1与所述第二板材2可以通过扩散焊工艺复合在一起。当然，在其他实施例中，所述第一板材1与所述第二板材2之间还可以通过其他的工艺复合在一起，譬如辊压工艺等等。

作为示例，所述第二板材2与所述第三板3材通过扩散焊工艺复合在一起。

作为示例，所述热超导管路4的形状为六边形蜂窝状、圆形蜂窝状、四边形蜂窝状、首尾串联的多个u形、菱形、三角形、圆环形、纵横交错的网状或其中任一种以上的任意组合。

图2为相变抑制传热板中具有第一刻蚀槽道41的第一板材1的结构示意图，图2中以所述热超导管路4的形状为纵横交错的网状作为示例，即图2中以所述第一刻蚀槽道41的形状为纵横交错的网状作为示例。如图2所示，所述第一板材1的边缘部分及所述纵横交错的所述第一刻蚀槽道41之间的部分均为非管路部分5。需要说明的是，由于所述热超导管路4形成之后需要向所述热超导管路4内充入传热工质，所以在形成所述热超导管路4之后，会在所述相变抑制传热板上形成工艺口6，即亦为充工质口。所述工艺口6可以形成在所述第一板材1上，也可以形成在所述第二板材2上，还可以同时形成在所述第一板材1及所述第二板材2上，本实施例中，以所述工艺口6形成在所述第一板材1上作为示例。所述工艺口6在所述热超导管路4的形状初步形成以后，所述工艺口6通过焊接方式密封，以实现所述热超导管路4的密封，使得所述热超导管路4不与外界导通。

图3为相变抑制传热板中具有第二刻蚀槽道42的第二板材2的结构示意图，图3中以所述热超导管路4的形状为纵横交错的网状作为示例，即图3中以所述第二刻蚀槽道42的形状为纵横交错的网状作为示例。如图3所示，所述第二板材2的边缘部分及所述纵横交错的所述第二刻蚀槽道42之间的部分均为非管路部分5。所述第二刻蚀槽道42与所述第一刻蚀槽道41的形状及位置完全对应，以确保在将所述第一板材1与所述第二板材2复合在一起后，所述第一刻蚀槽道41与所述第二刻蚀槽道42可以形成所述热超导管路4。

图4为相变抑制传热板中具有强制散热通道7的第三板材3的结构示意图，由图4可知，所述强制散热通道7的纵截面的形状可以为多个端部相连通的矩形，且所述强制散热通道7中的多个矩形均相互平行分布；其中，所述强制散热通道7的一端为强制散热通道进口71，另一端为强制散热通道出口72，可以将所述强制散热通道进口71及所述强制散热通道出口72与循环风或循环水装置相连接，经由所述强制散热通道进口71内充入冷水或冷风，所述冷水或冷风经过所述强制散热通道7之后经由所述强制散热通道出口72排出，以将所述热超导管路4传递的热量带走，增强所述热超导管路4的散热功能。

作为示例，所述强制散热通道7的横向尺寸大于所述热超导管路4的横向尺寸。

作为示例，所述相变抑制传热板的材料(即所述第一板材1、所述第二板材2及所述第三板材3的材料)应为导热性良好的材料；优选地，本实施例中，所述第一板材1、所述第二板材2及所述第三板材3的材料均可以为铜、铜合金、铝、铝合金、钛、钛合金、或任一种以上的任意组合。

作为示例，所述第一板材1、所述第二板材2内还均设有通孔9，位于所述第一板材1内的所述通孔9与位于所述第二板材2内的所述通孔9一一对应设置；所述通孔9可以作为所述第一板材1与所述第二板材2的固定孔。

作为示例，所述相变抑制传热板的表面还可以设有通风孔(未示出)或散热翅片(未示出)，以增强所述超薄复合材料相变抑制传热板的散热效果。

实施例二

请参阅图5，本发明还提供一种相变抑制传热板的制造方法，所述制造方法包括：

s1：提供第一板材，在所述第一板材一表面形成第一刻蚀槽道；

s2：提供第二板材，在所述第二板材一表面形成与所述第一刻蚀槽道相对应的第二刻蚀槽道；

s3：提供第三板材，将所述第三板材进行模具冲压工艺，在所述第三板材一表面形成强制散热通道的同时，在所述第三板材另一表面形成与所述强制散热通道相对应的凸起结构；

s4：将所述第一板材、所述第二板材及所述第三板材依次叠置，其中，所述第一板材形成有所述第一刻蚀槽道的一面与所述第二板材形成有第二刻蚀槽道的一面贴合并对齐；

s5：将所述第一板材、所述第二板材及所述第三板材复合以形成复合板式结构的相变抑制传热板，所述第一刻蚀槽道及所述第二刻蚀槽道共同构成所述相变抑制传热板内的热超导管路；

s6：向所述热超导管路内充入传热工质并密封所述热超导管路。

作为示例，步骤s1中，通过刻蚀工艺在所述第一板材的表面形成所述第一刻蚀槽道；步骤s2中，通过刻蚀工艺在所述第二板材的表面形成所述第二刻蚀槽道。

作为示例，步骤s5中，通过扩散焊工艺将所述第一板材、所述第二板材及所述第三板材复合以形成复合板式结构的相变抑制传热板。当然，在其他实施例中，所述第一板材、所述第二板材及所述第三板材之间还可以通过其他的工艺复合在一起，譬如辊压工艺等等。

作为示例，所述热超导管路的形状为六边形蜂窝状、圆形蜂窝状、四边形蜂窝状、首尾串联的多个u形、菱形、三角形、圆环形、纵横交错的网状或其中任一种以上的任意组合。

需要说明的是，除了上述示例步骤顺序之外，在一示例中，步骤s1、步骤s2及步骤s3的顺序可以任意互换。

本实施例中所述的相变抑制传热板的制造方法制造的相变抑制传热板的结构及特点与实施例一中所述的相变抑制传热板的结构及特点相同，具体可参阅实施例一，此处不再累述。

综上所述，本发明提供一种相变抑制传热板及其制造方法，所述相变抑制传热板为包括第一板材、第二板材及第三板材的复合板式结构；所述第一板材、所述第二板材及所述第三板材依次叠置；所述第一板材与所述第二板材之间形成有具有特定结构形状的热超导管路，所述热超导管路包括位于所述第一板材表面的第一刻蚀槽道及位于所述第二板材表面的与所述第一槽道相对应的第二刻蚀槽道；所述热超导管路为封闭管路，所述热超导管路内填充有传热工质；所述第二板材与所述第三板材之间形成有具有特定形状的强制散热通道。本发明通过刻蚀形成构成所述热超导管路的刻蚀槽道，不涉及石墨印刷工艺，在所述相变抑制传热板及其内部的槽道尺寸较小时也不存在由于断墨而导致的槽道不通的问题，大大提高了相变抑制传热板的可靠性；同时本发明的制造方法大大降低了工艺成本；本发明的相变抑制传热板的尺寸较小，便于在自狭窄空间内的使用；本发明通过在热超导管路的外侧设置强制散热通道，方便使用强制风冷或水冷散热，以提高所述相变抑制传热板的散热效果；本发明的相变抑制传热板相较于现有的相变抑制传热板与散热翅片结合的结构，在达到相同或更优的散热效果的前提下，不需要使用散热翅片，降低了材料成本及工艺成本；同时，现有的相变抑制传热板需与散热翅片通过焊接配合使用，而本发明的相变抑制传热板为一体化结构，热阻损耗较低，导热性能得到了较大提高，具有较好的可靠性。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。