一种超薄平板热管及其制造工艺制造技术

本发明专利技术涉及散热装置的技术领域，更具体地，涉及一种超薄平板热管及其制造工艺，包括扣合封装的底板和盖板，所述底板设有内置有若干平行设置的毛细结构的凹腔，相邻的毛细结构之间形成有用于热管工质流动的气体流动槽道，所述毛细结构包括若干平行设置的液体流动槽道。气体工质在气体流动槽道中流动，液体工质在毛细结构中流动，实现工质的气液分离，减小流动的阻力，提高热管的传热极限；且本发明专利技术结构简单、制作简单，可实现工业流水线生产，同时具有较强的传热能力，热管的厚度小，能够满足狭窄空间的电子器件的散热，满足电子元器件集成化、微型化的需求，具有较好的实用性和适用性。

A Ultra-thin Flat Heat Pipe and Its Manufacturing Technology

The invention relates to the technical field of heat dissipation devices, and more specifically to an ultra-thin flat heat pipe and its manufacturing process, including a clasped and encapsulated bottom plate and a cover plate. The bottom plate is provided with concave cavities with several parallel capillary structures. A gas flow channel is formed between adjacent capillary structures for the flow of working substances in the heat pipe. The capillary structure includes several parallel configurations. The liquid flow channel. The gas working substance flows in the gas flow channel and the liquid working substance flows in the capillary structure, realizing the gas-liquid separation of working substance, reducing the flow resistance and improving the heat transfer limit of the heat pipe; moreover, the present invention has simple structure and simple fabrication, can realize industrial pipeline production, and has strong heat transfer capacity, and the heat pipe has small thickness, and can meet the heat dissipation of electronic devices in narrow space. It meets the needs of integration and miniaturization of electronic components, and has good practicability and applicability.

【技术实现步骤摘要】
一种超薄平板热管及其制造工艺
本专利技术涉及散热装置的
，更具体地，涉及一种超薄平板热管及其制造工艺。
技术介绍
进入21世纪来，电子技术和信息产业快速发展，电子器件的微型化、集成化已经成为当今电子技术发展的趋势，电子芯片的高集成、高封装密度以及高工作频率使得芯片的温度快速升高。有研究表明，电子元件的损坏率与工作温度呈正相关，当电子器件长时间处于高温工作状态，其可靠性会出现明显下降。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℃，超过这个范围，电子元件的性能就会显著下降。有研究表明，单个半导体元件的温度每超过额定工作温度10℃，系统可靠性就会降低约50%。可见，电子设备的使用寿命和电子设备的散热效果紧密相关。传统的散热方式包括工程塑料散热、外加金属翅片散热、风冷以及水冷散热，但是常规的散热方式存在散热能力差、体积大的缺点，水冷散热还存在毁坏设备的风险。热管作为一种高效的相变传热工具，由于其具有高导热性、优异的均温性能、运行可靠性等特点，被广泛应用在能源、航空、电子元件等领域的散热。在热管的发展上出现了各种不同形式的热管如平板热管、圆柱热管、脉动热管、环路热管等等。然而，圆柱热管、脉动热管、环路热管占据体积较大，无法满足电子器件集成化、微型化的需要；平板热管在实际生产工艺中一般分为圆柱热管压扁和上下板焊接两种形式，前者的应用由于压扁宽度而受到限制，后者虽可根据实际应用条件灵活设计和制作，但是其相对厚度较大，厚度小的结构难以实现产业化。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种超薄平板热管及其制造工艺，以毛细芯为核心部件，采用烧结多孔槽道配合烧结丝网，实现工质的气液分离，有效提高热管的性能。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：提供一种超薄平板热管，包括扣合封装的底板和盖板，所述底板设有内置有若干平行设置的毛细结构的凹腔，相邻的毛细结构之间形成有用于热管工质流动的气体流动槽道，所述毛细结构包括若干平行设置的液体流动槽道。本专利技术的超薄平板热管，毛细结构的设置一方面能够提供较大的毛细力，一方面能够作为平板热管的内部支撑结构，防止热管出现塌陷和变形；将毛细结构置于凹腔内的设置能够减小平板热管的厚度；气体工质在气体流动槽道中流动，液体工质在毛细结构中流动，实现工质的气液分离，减小流动的阻力，提高热管的传热极限；且本专利技术结构简单、制作简单，可实现工业流水线生产，同时具有较强的传热能力，热管的厚度小，能够满足狭窄空间的电子器件的散热，满足电子元器件集成化、微型化的需求，具有较好的实用性和适用性。进一步地，若干液体流动槽道流通设有用于抽真空和填充工质的充液口，所述充液口连通设有充液管，所述充液管的尾部密封设置。通过充液口和充液管的设置易于进行抽真空和填充工质的操作。进一步地，所述充液口突出于平板热管的端部设置。这样设置有利于充液管的防止以及后续的焊接封装操作。进一步地，所述毛细结构包括丝网结构以及多孔结构，所述丝网结构烧结于凹腔底面，所述多孔结构烧结于丝网结构上。进一步地，所述多孔结构包括若干由金属材料烧结得到的条状结构，所述金属材料选自铜粉、镍粉中的一种或其组合；所述条状结构的上表面与盖板的下表面贴紧设置，相邻的条状结构之间形成有液体流动槽道。采用丝网复合多孔槽道结构实现工质的气液分流，减少流动的阻力，实现工质在径向的流动；相比于单一结构，复合结构的毛细结构在轴向能够提供更大的毛细力，提高热管的传热极限。进一步地，所述盖板、底板、充液管为由硬质金属材料加工制成的金属结构，所述硬质金属材料选自铜、铝、不锈钢中的一种或多种的合金。金属结构的设置一方面赋予平板热管较好的导热散热性能，一方面赋予平板热管较好的延展性和加工性能，易于实现工业生产。本专利技术还提供了一种超薄平板热管的制造工艺，包括以下步骤：S10.在底板上蚀刻凹腔；S20.将丝网放置在底板的凹腔内，并在喷射酒精后用石墨板压紧使丝网与底板紧密贴合，并将其置于充满惰性气体的烧结炉中进行一次烧结；S30.将步骤S20中烧结的底板自然冷却后进行烧结粉末填充，并将其置于充满惰性气体的烧结炉中进行二次烧结形成气体流动槽道和液体流动槽道；S40.将盖板与底板相对而置并进行封装；S50.将热管抽真空并填充工质，并对充液管的尾部进行密封。本专利技术的超薄平板热管的制造工艺，经两次烧结获得的毛细结构一方面能够提供较大的毛细力，一方面能够作为平板热管的内部支撑结构，防止热管出现塌陷和变形；且设置有气体流动槽道和液体流动槽道，实现工质的气液分离，减小流动的阻力，提高热管的传热极限。优选地，步骤S10中，所述凹腔的深度为0.8mm~1.5mm，所述蚀刻工艺包括以下步骤：S11.对底板表面进行预处理，除去金属蚀刻表面的油污及氧化膜；S12.对步骤S11预处理后的底板表面丝网印刷得到蚀刻图案；S13.通过化学蚀刻溶液的化学作用对步骤S12的刻蚀图案部位进行腐蚀，所述化学蚀刻溶液为百分含量为30%~40%的三氯化铁溶液，蚀刻溶液的温度为40℃~50℃，所述蚀刻时间根据需要的蚀刻深度确定，一般调整到蚀刻速度为0.03mm/min~0.05mm/min；为提高蚀刻速率，可在三氯化铁溶液中加入百分含量为2%~8%的盐酸以抑制三氯化铁的水解。S14.对底板进行后处理以去除丝印油墨。采用蚀刻的方式在底板上获得凹腔，并将毛细结构置于凹腔内，能够减小的平板热管的厚度，实现平板热管的超薄化，满足狭窄空间的电子器件的散热，满足电子元器件集成化、微型化的需要。优选地，步骤S30中，借助模具进行烧结粉末填充，所述模具设有用于充入烧结粉末的进料孔以及用于形成多个粉末通道的凸棱，利用高压气体将烧结粉末充入相邻凸棱之间形成的粉末通道中，粉末通道内的烧结粉末经二次烧结后形成槽状结构，相邻的槽状结构之间即形成气体流动槽道。利用模具能够在底板上形成排列规整的多孔结构以及流动槽道结构，可实现快速填粉，提高生产效率；且操作简单，易于实现工业流水线生产。优选地，步骤S40中，所述封装包括：采用锡膏高温焊接方式将底板与盖板焊接，利用高周波高温焊接填充充液管和充液口之间的间隙，将充液管的尾部夹扁采用点焊的方式进行密封。采用焊接或烧结实现平板热管的封装，制作工艺简单，制作成本低廉，易于实现工业产线的量产。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：（1）本专利技术毛细结构的设置一方面能够提供较大的毛细力，提高热管的传热极限；一方面能够作为平板热管的内部支撑结构，防止热管出现塌陷和变形；将毛细结构置于凹腔内的设置能够减小平板热管的厚度，易于实现超薄平板热管的超薄化；（2）本专利技术的气体工质在气体流动槽道中流动，液体工质在毛细结构中流动，实现工质的气液分离，减小流动的阻力，提高热管的传热极限；（3）本专利技术结构简单、制作简单，可实现工业流水线生产，同时具有较强的传热能力，热管的厚度小，能够满足狭窄空间的电子器件的散热，满足电子元器件集成化、微型化的需求，具有较好的实用性和适用性。附图说明图1为本专利技术的超薄平板热管的结构示意图。图2为本专利技术的超薄平板热管的底板和盖板的结构示意图。图3为超薄平板热管填充烧结粉末所用模具和扣合方式的结构示意图。图4为本专利技术的超薄平板热管的轴向结构示意本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超薄平板热管，其特征在于，包括扣合封装的底板和盖板，所述底板设有内置有若干平行设置的毛细结构的凹腔，相邻的毛细结构之间形成有用于气态工质流动的气体流动槽道，所述毛细结构包括若干平行设置的液体流动槽道。

【技术特征摘要】
1.一种超薄平板热管，其特征在于，包括扣合封装的底板和盖板，所述底板设有内置有若干平行设置的毛细结构的凹腔，相邻的毛细结构之间形成有用于气态工质流动的气体流动槽道，所述毛细结构包括若干平行设置的液体流动槽道。2.根据权利要求1所述的超薄平板热管，其特征在于，若干液体流动槽道流通设有用于抽真空和填充工质的充液口，所述充液口连通设有充液管，所述充液管的尾部密封设置。3.根据权利要求2所述的超薄平板热管，其特征在于，所述充液口突出于平板热管的端部设置。4.根据权利要求2所述的超薄平板热管，其特征在于，所述毛细结构包括丝网结构以及多孔结构，所述丝网结构烧结于凹腔底面，所述多孔结构烧结于丝网结构上。5.根据权利要求4所述的超薄平板热管，其特征在于，所述多孔结构包括若干由金属材料烧结得到的条状结构，所述金属材料选自铜粉、镍粉中的一种或其组合；所述条状结构的上表面与盖板的下表面贴紧设置，所述液体流动槽道设于相邻的条状结构之间。6.根据权利要求2至5任一项所述的超薄平板热管，其特征在于，所述盖板、底板、充液管为由硬质金属材料加工制成的金属结构，所述硬质金属材料选自铜、铝、不锈钢中的一种或多种的合金。7.一种超薄平板热管的制造工艺，其特征在于，包括以下步骤：S10.在底板上蚀刻凹腔；S20.将丝网放置在底板的凹腔内，并在喷射酒精后用石墨板压紧使丝网与底板紧密贴合，并将其置于充满惰性气体的烧结炉中进行一次烧结；S30.将步骤S20中烧结的底板自...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱明汉，黄金，胡艳鑫，陈木生，王婷，陈永贵，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44