一种均热板的制作方法

本公开涉及传热装置技术领域，尤其涉及一种均热板。

背景技术：

超薄均热板(ultra-thinvaporchamber)通过内部工质相变传热，热导率高出常规的纯铜传热装置一个数量级以上，能有效地避免在电子器件局部形成热点，以保证核心元件长时间在高负载状态下稳定运行，已成为5g手机“标配”。

当前，手机用超薄vc(均热板)的封装以金属盖板钎焊或者扩散焊接为主，受限于金属冷轧板自身厚度及蚀刻工艺所限，均热板在厚度方向进一步减薄(≤0.4mm)在工艺上较难实现，难以迎合市场对于移动终端整机轻薄化的发展趋势。

技术实现要素：

为克服相关技术中存在的问题，本公开提供一种均热板。

根据本公开实施例的第一方面，提供一种均热板，所述均热板包括固定连接的第一壳体和第二壳体，所述第一壳体与所述第二壳体之间形成容置腔，所述第一壳体和所述第二壳体均由高分子薄膜材料加工成型；

所述第一壳体的内侧壁上设置有多个支撑部，所述均热板还包括安装在所述容置腔中的毛细结构，所述毛细结构与所述支撑部紧固连接，在所述支撑部作用下，所述毛细结构与所述第二壳体的内侧壁抵接连接。

其中，所述高分子薄膜材料包括pet、pbt、pe、pp和eva。

其中，所述第一壳体的边缘和所述第二壳体的边缘通过激光焊接方式固定连接。

其中，所述支撑部通过uv转印方式形成于所述第一壳体的内侧壁，所述支撑部通过uv胶固化形成。

其中，所述均热板包括弯折区域，位于所述弯折区域的所述支撑部构造为预设截面为长条形的条状支撑柱；其中，所述预设截面为与所述条状支撑柱的延伸方向垂直的截面。

其中，所述第一壳体的内侧壁上通过喷涂方式设置底涂剂层；和/或，

所述第二壳体的内侧壁形成有plasma等离子处理层。

其中，所述毛细结构包括金属网。

其中，所述金属网为平纹编织铜网。

其中，所述第一壳体和所述第二壳体之间还设置有注液口，所述注液口用于安装注液管，所述注液管与所述注液口通过热熔胶封装连接。

其中，所述注液管上设置有定位部，环状的所述热熔胶装于所述注液管上，所述定位部用于对所述热熔胶进行定位。

其中，所述第一壳体和所述第二壳体与所述注液管粘接连接密封。

本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：该均热板的壳体由高分子薄膜材料加工成型，可进一步减小均热板厚度方向尺寸，迎合市场对于均热板超薄化的追求，并且，高分子薄膜材料制作的壳体使得均热板具有较好的柔性，大大拓展了均热板的适用范围，为未来在极致形态电子产品(例如可弯折手机)上的应用提供了工艺基础，以更好的满足市场需求。

另外，由于高分子薄膜材料在生产过程中洁净度较高，只需做简单分裁就可以形成第一壳体和第二壳体，不增加额外清洗工作，降低了生产成本，且提高了加工效率。

支撑部与毛细结构的配合还可以保证抽真空过程中，均热板不会因大气压而导致溃缩。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本实用新型的实施例，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。

图1是根据一示例性实施例示出的均热板的爆炸图(图中不包括毛细结构)。

图2是根据一示例性实施例示出的焊接装置的结构示意图(图中包括第一壳体和第二壳体)。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本实用新型相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本实用新型的一些方面相一致的装置和方法的例子。

说明：本公开描述过程中涉及到的内、外等方位描述，均以均热板作为参照，即均热板的内部即代表方位内，均热板的外部即代表方位外。

相关技术中，为了进一步减小均热板在厚度方向的尺寸，使得均热板更加轻薄，迎合市场的需求，通常需将厚度对0.15mm～0.20mm的金属盖板进行局部蚀刻减薄，使蚀刻区域减薄至0.05mm～0.07mm，以避让出均热板的内部腔体，由于蚀刻工艺较复杂，造成均热板整体成本较高，并且，在输运或生产过程中一旦出现外力挤压，容易造成均热板出现局部塌陷的问题，出现塌陷的均热板只能报废，废品率高。

经过申请人的研究发现，对于超薄均热板，当均热板的盖板厚度小于0.10mm时，用于制造均热板的盖板的材质自身的导热率不会对均热板整体的均温散热性能造成明显的影响。因此，可以使用厚度更薄、质量更轻的高分子薄膜替代常规金属，以制造出超薄均温板，满足市场对于厚度更小的均温板的需求。

鉴于此，本公开提供了一种均热板，该均热板的壳体由高分子薄膜材料加工成型，可进一步减小均热板厚度方向尺寸，迎合市场对于均热板超薄化的追求，并且，高分子薄膜材料制作的壳体使得均热板具有较好的柔性，大大拓展了均热板的适用范围，为未来在极致形态电子产品(例如可弯折手机)上的应用提供了工艺基础，以更好的满足市场需求。

另外，由于高分子薄膜材料在生产过程中洁净度较高，只需做简单分裁就可以形成第一壳体和第二壳体，不增加额外清洗工作，降低了生产成本，且提高了加工效率。

支撑部与毛细结构的配合还可以保证抽真空过程中，均热板不会因大气压而导致溃缩，进而挤压甚至堵塞相变流道。该均热板中，通过支撑部和毛细结构的配合，可以保证较好的空腔结构，该均热板在使用时，相变后的水蒸气带走热量并依靠局部蒸气压传递到冷端。

在一个示例性实施例中，提供了一种均热板，参考图1所示，该均热板包括固定连接的第一壳体1和第二壳体2，其中，可以对第一壳体1和第二壳体2的边缘进行焊接，增强连接可靠性，形成密封的容置腔，保证后续抽真空处理时不出现漏气。第一壳体1和第二壳体2均由高分子薄膜材料加工成型，方便第一壳体1和第二壳体2的轻薄化处理，为均热板的整体减薄提供了条件。并且，高分子薄膜材料制作的壳体具有良好的柔韧性，便于弯折，扩大了均热板的适用范围，便于均热板布置在更多地形态的空间内。

其中，从激光可焊性出发，要求高分子薄膜为热塑性高分子材料。并且，为了更好地保证焊接效果，原则上来说第一壳体1和第二壳体2为同一种材料。本实施例中的高分子薄膜材料主要以热塑性高分子材料为主，比如，高分子薄膜材料包括pet(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、pbt(聚对苯二甲酸丁二醇酯)、pe(聚乙烯)、pp(聚丙烯)和eva(乙烯-醋酸乙烯共聚物)，即，高分子薄膜材料可以是上述材料中的任一种。当然，可以理解的是，本实施例中的高分子薄膜材料除了上述列举的具体材料之外，其余能够满足本实施例使用需求、方便加工的高分子材料均可以用于加工形成第一壳体1和第二壳体2。高分子薄膜材料可以通过双向拉伸或热压成型等方式进行加工，加工工艺简单，加工成本低。并且，由于材料来源丰富，厂商可以根据实际情况的需求在0.025mm至0.1mm的尺寸范围内，选择适合自身的原材料进行制造，不仅方便采购而且价格不高，有效降低了超薄均热板的制造成本。另外，由于高分子薄膜材料在生产过程中洁净度较高，只需做简单分裁就可以形成第一壳体1和第二壳体2，不增加额外清洗工作，降低了生产成本，且提高了加工效率。

本实施例中，第一壳体1与第二壳体2之间形成容置腔，第一壳体1的内侧壁上设置有多个支撑部3，支撑部3例如为支撑柱，以方便加工制作。其中，支撑部3的设置，主要保证抽真空后，均热板的容置腔内保证具有一定的流道结构，方便均热板在使用时，相变工质吸热相变后的气体流通，例如，当相变工质为高纯度的水时，支撑部3的设置，方便水吸热相变后的蒸汽流通。其中，多个支撑部3可以采用多排多列的方式均布设置，形状规则，方便技工。均热板还包括安装在容置腔中的毛细结构(图中未示出)，毛细结构一方面存储相变工质(例如高纯水)，另一方面通过毛细力将冷端水拉回到热端参与相变，形成循环，以帮助终端设备中的发热元件快速散热。毛细结构与支撑部3紧固连接，在支撑部3作用下，毛细结构与第二壳体2的内侧壁抵接连接，比如，支撑部3将毛细结构压紧在第二壳体2的内侧壁上，以保证容置腔在抽真空后不至于在大气压作用下出现溃缩，堵塞蒸气流道，提高该均热板的传热效率。

在一个示例中，毛细结构例如包括金属网，具体地，金属网可以为平纹编织铜网，以提高均热板的传热效率。平纹编织铜网主要为相变工质提供毛细力，将冷端液态工质拉会到热端进行相变，按照工质表面张力大小差异，需要针对性的选择铜网目数。例如200目，240目，300目等，根据目数可以计算出孔隙率。其中，根据均热板的整体厚度及极限热功率需求，确定平纹编织铜网的厚度及目数(即铜网孔隙率)。铜网包括网孔，支撑部的端面与铜网抵接，并将铜网压紧于第二壳体2上，以提高铜网与支撑柱之间的连接的可靠性，并且，更加便于支撑部3可将铜网压紧于第二壳体2上，更好地降低该均热板沿支撑部3的延伸方向的热阻。

举例说明，在均热板的厚度方向上，支撑部3的尺寸为0.13mm、铜网的尺寸为0.08mm、容置腔的尺寸为0.2mm，通过上述尺寸设计，可以确保支撑部3将铜网压紧于第二壳体2的内侧壁，提高铜网与支撑柱之间的连接的可靠性，更好地降低该均热板沿支撑部3的延伸方向的热阻。

在另一个示例中，毛细结构例如还可以是比如具有多条纵横排列的呈网格结构的通过表面电铸方式成型的铜网(高分子薄膜电极化→电镀→光刻)。支撑部3压在网格结构的交叉位置，以将铜网压紧在第二壳体2的内侧壁上。

根据一个示例性实施例，依旧参照图1，本实施例中的均热板包括第一壳体1和第二壳体2，第一壳体1与第二壳体2形成容置腔，容置腔中安装有根据实际情况确定的具有一定厚度、一定数目的平纹编织铜网。在对平纹编织铜网的厚度进行选择时，要根据第一壳体1上的支撑部3的高度，以及通过设置支撑柱形成在第一壳体1和第二壳体2之间的空腔流道结构对铜网的厚度进行选择，以确保在后续抽真空(后面有详细介绍)加工后，避免铜网在支撑部3的作用下被压紧在第二壳体2的内侧壁上出现间隙，以增大支撑部3轴向方向的热阻。

第一壳体1的边缘和第二壳体2的边缘通过激光焊接方式固定连接，并在第一壳体1和第二壳体2之间形成容置腔，激光焊接的效率更高，焊接效果更好，可一定程度提高均热板的制造效率，并降低制造成本。

在焊接过程中，首先对平纹编织铜网进行离子清洗，而后用水润湿在第二壳体2的内表面，第二壳体2呈板形结构，将平纹编织铜网在第二壳体2的内表面依靠水的张力铺展在高分子表面进行定位铺展。并将第一壳体1和铺展了铜网的第二壳体2放置在如图2所示的焊接装置7上进行焊接。在焊接过程中，将第一壳体1和第二壳体2的边缘压合在焊接装置7上，焊接装置7包括上层盖板71，上层盖板71的可选用能够透过800nm至1000nm激光的有机玻璃或石英玻璃。焊接装置7的下部设置有气压驱动装置72，以提供向上推力，使第一壳体1和第二壳体2的边缘压紧，方便进行焊接。第一壳体1和第二壳体2的边缘通过脉冲或连续激光器发射出的激光束8进行焊接，其中，激光器发出的激光的波长为800nm至980nm。在焊接过程中，可以根据焊接的实际情况调整焊接功率和焊接速度。

另外，在焊接过程中，为了提升焊接效果，根据焊接过程中使用的焊接设备的类型不同，可以在第一壳体1和第二壳体2的边缘位置处，适当加入炭黑等填料9，以保证焊接界面上能够达到较好的激光吸收率，帮助焊接位置处熔接。在加入填料9时，应当将填料9放置在第一壳体1和第二壳体2中处于下方的壳体上，确保激光束能够穿过位于上层的壳体，提升焊接可靠性。如图2所示，第二壳体2位于下方，因此将填料9放置在第二壳体2上。

另外，本实施例中，均热板上可以形成弯折区域，位于所述弯折区域的支撑部3构造为预设截面为长条形的条状支撑柱31；其中，预设截面为与条状支撑柱31的延伸方向垂直的截面，以方便均热板的弯折，进一步为未来在极致形态电子产品(例如可弯折手机)上的应用提供了工艺基础。

在一个示例性实施例中，提供了一种均热板，依旧参照图1，本实施例中的均热板包括第一壳体1和第二壳体2，第一壳体1与第二壳体2形成容置腔，容置腔中安装有根据实际情况确定的毛细结构，比如金属网，金属的导热系数较高即可。在第一壳体1的内侧壁上设置有多个支撑部3，支撑部3为柱状结构。本实施例中，支撑部3通过uv转印方式形成于第一壳体1的内侧壁，支撑部3通过uv胶固化形成。

根据支撑部3的结构尺寸参数等设计参数，通过机加工或黄光过程制作金属模具，以利用技术模具在第一壳体1的内侧壁上形成支撑部3。其中，上述加工金属模具过程中涉及到的机加工与常规cnc加工大致相同，黄光过程也为常规工艺路线相同，即依次经过喷涂光刻胶、掩模对位、曝光、脱胶、蚀刻等工艺步骤，上述加工对象都是金属，以完成金属模具加工制作。

在完成上述金属模具加工后，通过uv翻模工艺制作透明的pc模具，为提高pc模具的表面耐磨性，会在pc模具的表面喷涂或者以pvd方式沉积一层金属，例如100nm左右厚的镍，该厚度的镍可使pc模具仍保持透光性，以保证后续uv转印过程中，uv胶能被充分激活胶联固化。

在制备支撑部3时，将一定粘度的uv胶涂在pc模具表面，例如旋涂在pc模具的表面。之后，将特定尺寸规格(根据均热板的尺寸确定)的高分子薄膜材料制作的片材自然铺覆在pc模具上，然后将整体经过一定uv条件光固化后脱模，得到带有支撑部3的高分子薄膜材料的片材。

对于支撑部3，需要根据具体的uv胶的类型定义高宽比，并设置一定的拔模角度。将带有支撑部3的片材利用co2激光器(二氧化碳激光器，激光波长通常为10.64μm)进行分切，即可获得带有支撑部3的第一壳体1。

需要说明的是，为了进一步提高用于加工第一壳体1的高分子薄膜材料的片材与支撑部3之间的附着力，防止后续加工中出现支撑部3脱落的情况，可在uv转印前，在片材的需要制作支撑部3的一面喷涂一定底涂剂形成底涂剂层和/或通过plasma等离子处理形成plasma等离子处理层，提高表面粗糙度。关于对片材的分切尺寸，本领域技术人员可知，可根据后续第一壳体1与第二壳体2的激光焊接的条件做必要预留。

在一个示例性实施例中，提供了一种均热板，参考图1所示，本实施例中的均热板的结构与上述实施例中的均热板的结构大致相同，在此不再赘述。除此之外，本实施例中的均热板，在第一壳体1和第二壳体2之间还设置有注液口5，注液口5用于安装注液管4，注液管4与注液口5通过热熔胶6封装连接。均热板通过上述注液口5实现对均热板内部的抽真空处理，以提高均热板的导热效果。

参考图1所示，注液管4上设置有定位部41，环状的热熔胶6装于注液管4上，定位部41用于对热熔胶6进行定位，以避免热熔胶6融化后溢出，堵塞注液管4的管口。例如，定位部41构造为环状凸起，环状凸起由注水管的外侧壁沿注水管的径向向外凸出，以起到更好的防止热熔胶6融化后的胶水溢出的效果。

第一壳体1和第二壳体2与注液管4粘接连接密封，以确保均热板的密封性，保证均热板的正常使用。在一个示例中，注液管4上设置有两个环状凸起，两个环状凸起的位置分别设置一个热熔胶6，通过两个热熔胶6实现均热板的热压封接，以提高注液管4与第一壳体1和第二壳体2之间的连接的可靠性，另外，两个环状凸起分别用于防止相应的热熔胶6融化后的胶水溢出。

关于注液管4的安装以及抽真空处理的方法例如：

第一壳体1和第二壳体2焊接连接后，在一端形成注液口5，在注液口5的位置插入一定直径的(通常为φ2mm)pp或pe管作为注液管4，注液管4设计有环状凸起，用于定位环状的热熔胶6，方便后续的热压封接。注液管4与第一壳体1和第二壳体2用ab胶或uv胶密封，环状凸起可防止胶水溢出堵塞注液口5。

将安装好注液管4的均热板安装到专用除气机台进行抽真空处理。需要说明的是，不同于金属壳体的均热板，此处抽真空速度需要针对性调整，一般会比金属壳体的均热板的抽真空的速度小，通常采用低速抽真空，以免出现变形或者表面塌陷。抽真空后，在放有热熔胶6的位置热压密封，并进入二次除气工站，进而二次除气处理。二次除气时，以一定温度加热均热板，迫使残余的非凝结性气体集聚在注液管4的端部，随着切除部分注液管4，一并将非凝结性气体去除，而后热压封尾。封尾时注意验证热压封接间隙的控制，保证成品无效端(无效端指残留有部分注液管4的区域)厚度不超要求。

在一个示例中，参考图1所示，以厚度为50μm的聚四氟乙烯薄膜材料制作第一壳体1和第二壳体2，整体均热板的厚度为0.3mm。该均热板中设置有一个螺丝空位，用于均热板的安装。该均热板的中间区域设置有条状支撑柱31，该中间区域形成均热板的弯折区域，以便于均热板的弯折。均热板的容置腔内设置有厚度为0.12mm的空腔流道以及厚度为0.08mm毛细结构。用于形成支撑柱的uv胶的粘度为2500cps(brookfliedthermsol，测量温度25℃)，对应的光固化条件为100mj/cm2(325nm)12分钟，支撑柱高度为0.12mm。毛细结构为240目平纹编织铜网，单丝直径0.04mm，厚度为0.082mm，理论孔隙率为67.4％。

该均热板中，第一壳体1和第二壳体2由波长808nm微秒的激光器焊接，平均功率为12w。焊接后注液口5的位置插入直径为2.75mmpe注液管4(长度为60mm)，最后用uv胶封口固化。根据面积算得均热板的饱和水量(100％填充毛细铜网)为0.22g，插入注液管4后，进行抽真空，抽至15pa左右。抽真空过程中，均热板整体浸泡水浴(7℃)。抽真空完成后，通过c形热压钳热压封口。然后对均热板进行热性能及可靠性的测试。

该均热板，为均热板的超薄化提供了新思路，可在现有制程工艺基础上，利用有限成本，将均热板的厚度压缩到0.4mm以下，大大拓展了整机堆叠设计的空间，在保证有效均热控制整机温升的前提下，极大地配合了整机轻薄化的趋势。高分子薄膜材料制作的壳体的厚度大范围可调，比金属更加容易控制，来料丰富。

该均热板的制造，系统性地对现有的工艺路线做了针对性梳理，利用激光焊接对壳体的边缘做封接，不引入新的杂质成分，避免常规金属材质可能出现的原电池反应，更好地防止性能下降或失效。注液管4及均热板的封尾都依靠热熔胶6完成，相比常规金属氩弧焊或电阻焊，节省能耗。

该均热板，由于高分子薄膜材料自身的特性，使得均热板可在一定角度弯折，甚至实现多次反复弯折(金属壳体制作的均热板弯折容易出现疲劳失效)，为未来在折叠屏或其他极致形态电子设备(例如手机)里的应用提供了工艺基础。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的实用新型后，将容易想到本实用新型的其它实施方案。本申请旨在涵盖本实用新型的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本实用新型的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本实用新型的真正范围和精神由权利要求指出。

应当理解的是，本实用新型并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本实用新型的范围仅由所附的权利要求来限制。