一种平面方向梯度多孔毛细芯的均温板及制造方法技术

本发明专利技术公开了一种平面方向梯度多孔毛细芯的均温板及制造方法，该均温板包括吸收热源的第二板材和用于散热的第一板材，所述第一板材上安装有第一梯度多孔毛细芯，第二板材上安装有第二梯度多孔毛细芯，第一梯度多孔毛细芯与第二梯度多孔毛细芯固定连接，所述第二梯度多孔毛细芯面向第一梯度多孔毛细芯的一侧设有空腔，第二梯度多孔毛细芯侧面设有与空腔导通的充注管，所述第一梯度多孔毛细芯和第二梯度多孔毛细芯均为梯度孔隙结构，第一梯度多孔毛细芯和第二梯度多孔毛细芯中均充注有流体工质。本发明专利技术克服传统均温板流动阻力和毛细力之间的矛盾，该板具有毛细压力大、流动阻力小、均温性好、散热性能高、避免局部干涸等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种平面方向梯度多孔毛细芯的均温板及制造方法，属于散热领域。
技术介绍
随着电子芯片和功率器件的集成度不断增加，造成热流密度的不断上升，并造成电子领域常见的“热点”问题。传统的空冷方式已经达到了工业上的应运极限；而水冷方式，具有安静、降温温度、对环境依赖小等优点，但同时也具有成本较高、体积庞大等缺点，并需消耗额外的能耗。近年来，更为有效的散热方案，比如细长扁平热管等已广泛应用于笔记本电脑中。但采用扁平热管处理“热点”问题，因其一维散热的固有特点，仍然难以进一步满足未来的要求。近年来，均温板的应用受到极大的关注，因其有效将热源二维快速扩散，成为解决相关领域散热问题的重要方法。均温板主要由蒸发端、冷凝端、吸液芯和工作流体构成，主要工作原理是：热源处热量首先通过蒸发端基板传给工作流体，工作流体受热产生蒸发相变，然后在冷凝面冷凝，释放出的热量可直接通过冷凝端外表面散发至环境；同时，冷凝液通过毛细芯的吸力重新返回到蒸发端，然后重新蒸发，构成不断进行的蒸发—冷凝循环。均温板的散热性能的提高，与毛细芯性能的提高有重要关联，以保证足够的液态工质回液流量。但毛细芯的选择会面临一基本矛盾：毛细力和流动阻力之间的矛盾。当采用小孔径的毛细芯时，毛细力会增大，而流动阻力会讯速上升；反之，当采用大孔径的毛细芯时，流动阻力会减小，而毛细力却会下降。为提高均温板的散热性能，大小孔径复合毛细芯结构被采纳，即在蒸发端中心处烧结叠合一小孔径毛细芯，而其他区域的毛细芯均采用大孔径毛细芯。中国专利号[201510114972.8]，公开了一种梯度金属泡沫散热装置，包括：冷却液流动通道和密闭蒸发腔。其中：冷却液流动通道和密闭蒸发腔的内壁均设有梯度金属泡沫。梯度金属泡沫孔密度变化范围为3PPI～130PPI，孔隙率变化范围为0.5～0.98，材质为紫铜、不锈钢、铝或镍。该专利提出了将梯度泡沫金属应用于散热装置的考虑，但是其泡沫金属梯度多孔结构特征是自上而下，或自下而上梯度分布，这与通常均温板的回液输送的要求不符，难以解决均温板毛细芯所特有的高毛细力和低流动阻力之间的矛盾。蒸发端和冷凝端毛细芯也呈上下分离，冷凝液回液通道无法形成整体连续的通道结构，而且垂直梯度多孔芯结构难以做到超薄，难以满足当前超薄均温板的市场需求。
技术实现思路
专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种平面方向梯度多孔毛细芯的均温板及制造方法，克服传统均温板流动阻力和毛细力之间的矛盾，该板具有毛细压力大、流动阻力小、均温性好、散热性能高、避免局部干涸的优点。技术方案：为实现上述目的，本专利技术的一种平面方向梯度多孔毛细芯的均温板，包括吸收热源的第二板材和用于散热的第一板材，所述第一板材上安装有第一梯度多孔毛细芯，第二板材上安装有第二梯度多孔毛细芯，第一梯度多孔毛细芯与第二梯度多孔毛细芯固定连接，所述第二梯度多孔毛细芯面向第一梯度多孔毛细芯的一侧设有空腔，第二梯度多孔毛细芯侧面设有与空腔导通的充注管，所述第一梯度多孔毛细芯和第二梯度多孔毛细芯均为梯度孔隙结构，第一梯度多孔毛细芯和第二梯度多孔毛细芯中均充注有流体工质。作为优选，所述第一梯度多孔毛细芯孔径自中心向四周孔径不断变小，第二梯度多孔毛细芯孔径自四周向中心孔径不断变小，第一梯度多孔毛细芯的孔径和孔隙率均小于第二梯度多孔毛细芯的孔径和孔隙率。作为优选，所述第一梯度多孔毛细芯为泡沫金属，孔数为60PPI～100PPI，孔隙率变化范围为0.9～0.97；第一梯度多孔毛细芯孔径为泡沫金属，孔数为100PPI～300PPI，孔隙率变化范围为0.6～0.9。作为优选，所述空腔的中心延伸有凸台，凸台的上表面与第二梯度多孔毛细芯表面平齐。作为优选，所述空腔内安装有若干个支撑结构，支撑结构两端分别与第一梯度多孔毛细芯和第二梯度多孔毛细芯连接。作为优选，所述流体工质为经过脱气去离子化处理的去离子水、乙醇、丙酮和氟里昂的中的任意一种。作为优选，所述脱气去离子化处理为先对流体工质加热后冷凝，然后去离子纯净处理，保证均温板的性能长期使用不至退化。一种上述的平面方向梯度多孔毛细芯的均温板的制造方法，包括以下步骤：1)通过冲压形成第一板材和第二板材，其中一板材带有多个均匀分布的实心柱体，另一板材在相应位置设有卡槽；2)分别制作第一梯度多孔毛细芯和第二梯度多孔毛细芯，通过真空高温烧结方法，将第一梯度多孔毛细芯紧密附着于第一板材内表面，第二梯度多孔毛细芯紧密附着于第二板材内表面；3)将第一板材和第二板材沿四周边缘密封连接，并在一侧面连接充注管，形成一内部具有空腔的均温板本体；4)通过充注管对铜均温板进行充注、抽真空，最后密封而成。作为优选，所述空腔内的真空度为10-2～10-1Pa，以避免不凝气体造成均温板性能的下降。本专利技术的一体化梯度多孔毛细芯结构，使得毛细力和流动阻力之间的矛盾得以更好的平衡。梯度多孔毛细芯一方面避免了小孔径毛细芯流动阻力过大的缺点，另一方面避免了大孔径毛细芯毛细力过小的缺点，可进一步提高工质循环流量，进一步突破传统均温板的毛细极限和干涸极限瓶颈。从而为研发更薄、性能更好的均温板提供了新的方案。有益效果：本专利技术的平面方向梯度多孔毛细芯的均温板，利用梯度孔径和孔隙率的多孔芯产生的毛细力回液作用实现自循环，由于多孔毛细芯为在水平方向程梯度变化，使得毛细力和流动阻力之间的矛盾得以平衡，梯度多孔毛细芯一方面避免了小孔径毛细芯流动阻力过大的缺点，另一方面避免了大孔径毛细芯毛细力过小的缺点，提高工质循环流量，可进一步突破传统均温板的干涸极限瓶颈，一定加热功率下，轴向热阻和扩散热阻也会相应减小。附图说明图1为本专利技术的立体分解示意图。图2为本专利技术中第一梯度多孔毛细芯二维示意图。图3为本专利技术中第二梯度多孔毛细芯二维示意图。图4为本专利技术的剖视结构示意图。图5为本专利技术工作原理示意图。图6为本专利技术制作工序图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作更进一步的说明。如图1至图5所示，本专利技术的一种平面方向梯度多孔毛细芯的均温板，包括吸收热源1的第二板材4和用于散热的第一板材2，第一板材2和第二板材4采用紫铜冲压形成，所述第一板材2上安装有第一梯度多孔毛细芯3，第二板材4上安装有第二梯度多孔毛细芯5，第一梯度多孔毛细芯3与第二梯度多孔毛细芯5固定连接，所述第二梯度多孔毛细芯5面向第一梯度多孔毛细芯3的一侧设有空腔10，第二梯度多孔毛细芯5侧面设有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种平面方向梯度多孔毛细芯的均温板，其特征在于：包括吸收热源的第二板材和用于散热的第一板材，所述第一板材上安装有第一梯度多孔毛细芯，第二板材上安装有第二梯度多孔毛细芯，第一梯度多孔毛细芯与第二梯度多孔毛细芯固定连接，所述第二梯度多孔毛细芯面向第一梯度多孔毛细芯的一侧设有空腔，第二梯度多孔毛细芯侧面设有与空腔导通的充注管，所述第一梯度多孔毛细芯和第二梯度多孔毛细芯均为梯度孔隙结构，第一梯度多孔毛细芯和第二梯度多孔毛细芯中均充注有流体工质。

【技术特征摘要】
1.一种平面方向梯度多孔毛细芯的均温板，其特征在于：包括吸收热源的第二板
材和用于散热的第一板材，所述第一板材上安装有第一梯度多孔毛细芯，第二板材上安
装有第二梯度多孔毛细芯，第一梯度多孔毛细芯与第二梯度多孔毛细芯固定连接，所述
第二梯度多孔毛细芯面向第一梯度多孔毛细芯的一侧设有空腔，第二梯度多孔毛细芯侧
面设有与空腔导通的充注管，所述第一梯度多孔毛细芯和第二梯度多孔毛细芯均为梯度
孔隙结构，第一梯度多孔毛细芯和第二梯度多孔毛细芯中均充注有流体工质。
2.根据权利要求1所述的平面方向梯度多孔毛细芯的均温板，其特征在于：所述
第一梯度多孔毛细芯孔径自中心向四周孔径不断变小，第二梯度多孔毛细芯孔径自四周
向中心孔径不断变小，第一梯度多孔毛细芯的孔径和孔隙率均小于第二梯度多孔毛细芯
的孔径和孔隙率。
3.根据权利要求2所述的平面方向梯度多孔毛细芯的均温板，其特征在于：所述
第一梯度多孔毛细芯为泡沫金属，孔数为60PPI～100PPI，孔隙率变化范围为0.9～0.97；
第一梯度多孔毛细芯孔径为泡沫金属，孔数为100PPI～300PPII，孔隙率变化范围为0.6～
0.9。
4.根据权利要求3所述的平面方向梯度多孔毛细芯的均温板，其特征在于：所述
空腔的中心延伸有凸台，凸台的上表面与第二梯...

【专利技术属性】
技术研发人员：张东辉，吴明发，张凤梅，史国进，杨珊珊，丁玉鑫，王剑桥，周丽，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32