一种基于气液异面结构的超薄均热板

本技术属于相变传热，具体涉及一种基于气液异面结构的超薄均热板。

背景技术：

1、随着近年来5g技术的问世和发展，电子产品尤其是智能手机，新一代的笔记本电脑和平板电脑等产品，朝着性能更强，厚度更薄，重量更小的方向发展。电子产品不断更新迭代的同时也带来了不可忽视的弊端——产品的热流密度急剧增大，发热量也愈发提高。手机与平板电脑的芯片位置，笔记本电脑的cpu和gpu处发热严重，工作温度大幅提高，导致电子产品的性能降低，工作寿命减少，甚至会对产品造成无法逆转的损坏。

2、超薄均热板，通常指厚度小于2mm的均热板，多用于手机芯片，笔记本电脑内存等电子器件的传热，具有高热导率，高传热能力，高可靠性和响应速度快等优点。如今，新一代的电子产品正向着厚度更小，性能更好的方向发展，芯片的集成程度越来愈高，导致传统的超薄均热板无法同时满足散热性能良好和厚度小的两个要求。

3、现有技术中，适用于平板电脑，手机尤其是超薄手机的超薄均热板为了更大的毛细力而采用多层丝网吸液芯的结构。

4、其存在以下技术问题：

5、多层吸液芯的结构增大了超薄均热板的厚度，使得均热板的厚度难以突破0.5mm，如果进一步降低均热板的厚度会使其工作腔体内的气阻急剧增加，导致均热板传热能力的减弱，从而无法满足电子产品的散热需求。而若不减少均热板的厚度，就难以制造更加轻薄的电子产品，无法满足用户的需求。

6、因此，设计一款厚度远小于现有的产品，同时也能保持高的热导率和导热能力的一体式吸液芯结构的超薄均热板便具有重要意义。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的技术问题，本实用新型的目的是：提供一种基于气液异面结构的超薄均热板，具有较小的厚度以及较高的热导率和导热能力，能够同时满足电子产品轻薄化和保持良好散热能力的需求。

2、本实用新型目的通过以下技术方案实现：

3、一种基于气液异面结构的超薄均热板，包括密封连接形成腔体的上盖板和下盖板，腔体内灌注有液体工质，腔体内设有多个粉末烧结微柱和微槽蚀刻区域；

4、多个粉末烧结微柱阵列排布于上盖板形成蒸汽通道和支撑结构，每个粉末烧结微柱均含有能够辅助液体工质回流的微小孔洞；

5、微槽蚀刻区域设于下盖板，用于汇集液体工质以及形成液体工质流动通道。

6、进一步，微槽蚀刻区域占对应的下盖板表面的总面积的95～98％。

7、进一步，微槽蚀刻区域包括多个微槽单元，每个微槽单元宽为0.05～0.3mm，深为0.05～0.5mm，微槽单元之间的距离为0.01～0.2mm。

8、进一步，粉末烧结微柱的孔隙率为30～80％，形状为圆形、矩形、三角形或菱形，粉末烧结微柱的直径或边长为0.05～0.2mm，烧结高度为0.05～0.3mm。

9、进一步，粉末烧结微柱采用300～400目的粉末烧结形成，粉末包括铜粉、合金铜粉、铁粉、铝粉、镁粉或合金镁粉，相邻的粉末烧结微柱之间，长度方向上间隔0.5～3mm，宽度方向上间隔0.5～3mm。

10、进一步，上盖板和下盖板所用材料均与粉末烧结微柱烧结所用粉末的材料一致。

11、一种基于气液异面结构的超薄均热板的制备方法，包括以下步骤，

12、在上盖板上烧结得到阵列排布形成蒸汽通道和支撑结构的多个粉末烧结微柱，每个粉末烧结微柱均含有能够辅助液体工质回流的微小孔洞；

13、在下盖板上蚀刻出用于汇集液体工质以及形成液体工质流动通道的微槽蚀刻区域；

14、上盖板和下盖板对应密封连接，在上盖板和下盖板之间形成腔体，在包含多个粉末烧结微柱和微槽蚀刻区域的腔体内灌注液体工质。

15、进一步，在上盖板上烧结得到多个粉末烧结微柱的实现方式为，在厚度0.1～1mm的上盖板金属片上蚀刻出深度为0.05～0.9mm的工作腔作为上盖板的粉末烧结微柱阵列区域，将上盖板金属片放于凹凸模中，加入300～400目的金属粉末，合模后放于900～950℃的还原性气体中高温烧结1～2小时，得到含有粉末烧结微柱阵列结构的上盖板。

16、进一步，在下盖板上蚀刻出微槽蚀刻区域的实现方式为，在厚度0.1～1mm的下盖板金属片上蚀刻出深度为0.02～0.7mm的工作腔作为下盖板的微槽蚀刻预留区域，在蚀刻出微槽预留区域的下盖板涂上蓝油并且曝光后，经两分钟的稀盐酸酸洗后，放于30～70℃的蚀刻剂混合溶液中蚀刻出下盖板含微槽结构的微槽蚀刻区域。

17、进一步，上盖板和下盖板对应密封连接的实现方式为，在下盖板的焊边进行点胶，将上盖板进行合模后，压实模具并进行600～650℃，1～2个小时的高温烧结。

18、与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

19、上盖板的粉末烧结微柱抵接于下盖板，不仅起到支撑超薄均热板和形成蒸汽通道的作用，其烧结形成的微小孔洞还可以提供毛细力，能够辅助液体工质回流，提升了热导率；下盖板的微槽蚀刻区域具有良好的亲水性，能够提供大部分毛细力，因此无需在腔体内额外设置吸液芯结构，在维持良好性能条件下能够进一步薄化均热板厚度。由于具有较小的厚度以及较高的热导率和导热能力，因此能够同时满足电子产品轻薄化和保持良好散热能力的需求。

技术特征：

1.一种基于气液异面结构的超薄均热板，包括密封连接形成腔体的上盖板和下盖板，腔体内灌注有液体工质，其特征在于：腔体内设有多个粉末烧结微柱和微槽蚀刻区域；

2.按照权利要求1所述的一种基于气液异面结构的超薄均热板，其特征在于：微槽蚀刻区域占下盖板总面积的95～98％。

3.按照权利要求1所述的一种基于气液异面结构的超薄均热板，其特征在于：微槽蚀刻区域包括多个微槽单元，每个微槽单元宽为0.05～0.3mm，深为0.05～0.5mm，微槽单元之间的距离为0.01～0.2mm。

4.按照权利要求1所述的一种基于气液异面结构的超薄均热板，其特征在于：粉末烧结微柱的孔隙率为30～80％，形状为圆形、矩形、三角形或菱形，粉末烧结微柱的直径或边长为0.05～0.2mm，烧结高度为0.05～0.3mm。

5.按照权利要求1所述的一种基于气液异面结构的超薄均热板，其特征在于：粉末烧结微柱采用300～400目的粉末烧结形成，粉末包括铜粉、合金铜粉、铁粉、铝粉、镁粉或合金镁粉，相邻的粉末烧结微柱之间，长度方向上间隔0.5～3mm，宽度方向上间隔0.5～3mm。

6.按照权利要求5所述的一种基于气液异面结构的超薄均热板，其特征在于：上盖板和下盖板所用材料均与粉末烧结微柱烧结所用粉末的材料一致。

技术总结
本技术涉及一种基于气液异面结构的超薄均热板，包括上盖板和下盖板，腔体内灌注有液体工质，腔体内设有多个粉末烧结微柱和微槽蚀刻区域；多个粉末烧结微柱阵列排布于上盖板形成蒸汽通道和支撑结构，每个粉末烧结微柱均含有微小孔洞；微槽蚀刻区域设于下盖板，用于汇集液体工质以及形成液体工质流动通道。上盖板的粉末烧结微柱起到支撑和蒸汽通道的作用，其烧结形成的微小孔洞能够辅助液体工质汇集回流，提升了热导率；下盖板的微槽蚀刻区域能够提供大部分毛细力，无需在腔体内额外设置吸液芯结构，能够进一步薄化均热板厚度。能够同时满足电子产品轻薄化和保持良好散热能力的需求。

技术研发人员：汪俊翔,汤勇,张仕伟,黎洪铭,黄皓熠,颜才满,梁浩伟
受保护的技术使用者：华南理工大学
技术研发日：20221018
技术公布日：2024/1/12