一种塑料平板均热板及其制造方法技术

本发明专利技术属于热交换技术领域，具体公开了一种塑料平板均热板，包括腔体和封装部，所述腔体与封装部相配合密封腔体，所述腔体内部抽真空并填充有工质，所述腔体内表面设有毛细结构；所述工质可以通过相变吸热和传热；所述腔体的材质为导热系数3～50W/(m·K)的导热塑料。与现有技术相比，本发明专利技术所述的塑料平板均热板，腔体的材质为导热系数3～50W/(m·K)的导热塑料，具有质轻、制造工艺简单，制造成本低、制造精度可控的优势。本发明专利技术所述的腔体可采用挤出成型，封装部为注塑成型，能够大大提高生产效率，多规格均热板生产时，可后续简单切割处理即可，相较于金属材质的生产工艺，大大减少模具数量和成本，整体上节约能源和生产成本效果明显。

【技术实现步骤摘要】
一种塑料平板均热板及其制造方法
本专利技术属于热交换
，具体涉及一种均热板及其制造方法。
技术介绍
随着信息技术的发展，半导体元器件的尺寸越来越小，而功率越来越大，同时发热量越来越高，单位面积的热流密度越来越大。为了使元器件在许可温度下良好运行，电子元器件上结合各种不同样式的散热器用以散热作用。在照明领域，大功率发光二极管(LED)有着比传统白炽灯、日光灯等灯具更高效节能长寿的优点，因此获得越来越广泛的应用。但LED灯具的发光组件的发光效率仅为15～25％，这意味着有75％以上的电能被转化为热能需要散发出去。由于LED本身的结构特点，二极管结温Tj一般为150℃，在超过150℃下工作时LED二极管的寿命将急剧下降。因此LED灯具需要配备散热装置以保证其工作温度在结温以下。目前半导体元器件和LED灯具一般采用铝型材散热器以及空气自然对流换热的方式解决散热问题。但随着发热功率的上升，热流密度加大，当前的散热解决方案遇到瓶颈，因此越来越多的方案引入了热管技术。自1963年在美国阿拉莫斯国家实验室被专利技术后，热管技术被广泛应用于航天、军工领域，从而改变了传统散热器的设计思路。热管技术利用热传导及工质相变热传递原理，透过热管将发热物体的热量迅速传递到热源外部。热管是一个内壁具有毛细结构的真空腔体，当热量由热源通过热管中的热量输入端传导至热管的蒸发区时，腔体里面的工质会在低真空度的环境中开始产生液相汽化现象，气相工质会很快充满整个腔体，当气相工质接触到一个比较冷的区域时便会产生凝结的现象，借由凝结的现象通过热管中的热量输出段释放出在蒸发时累积的热量，凝结后的液相工质会借由热管内的毛细微结构产生毛细抽吸力而再回到蒸发热源处。这种工质的循环运行在封闭腔体内周而复始进行，可以使热管排除重力的影响达到很高的整体导热效率。从热管技术发展而来的均热板与普通热管不同，其内部蒸汽流动是沿二维平面的方向进行，所以可以在更大面积上采用相变传热，从而突破传统热管的种种限制。现有均热板以铝、铜等高导热金属为主体材料，存在以下问题：1)金属材质决定了现有均热板的结构限制以及高制造成本。目前已有的均热板结构多采取上下拼接焊接的方法制造，生产工艺复杂，且这种制造方法必须要专门的模具加工出固定大小的部件，从而导致制造成本高。2)金属材质的均热板生产过程中对高精度结构的控制较难且控制成本高。3)金属材质的密度较高使得均热板重量较大，从而限制了其在特殊场景如电子、汽车、LED、航天航空散热产品中的应用。4)散热能力有局限，目前均热板的热源和冷凝区其实并不是在同一平面内，这就导致了冷凝回流的工质实质上是回流到热源的对面区域，这会导致均热板整体传热效率的降低。5)金属材料的均热板，其与金属的工质灌装接口通过冷压等工艺密封连接时，金属工质灌装接口的材质对其连接效果和效率影响较大，若材质较硬，则冷压连接处密封效果受影响，若材质较软，容易被压扁，影响抽真空和灌装。如公开号为CN206909017U的中国技术专利公开了一种整体式型材均热板散热器封装腔体；位于封装腔体内部的多孔毛细芯和工质；以及一端与封装腔体内部连通，另一端位于封装腔体外部并密封的抽真空及工质灌装接口。其制作方法包括：封装腔体的挤压或铸造成型；多孔毛细芯的烧结或编织成型；将多孔毛细芯插入封装腔体中，并将抽真空及工质灌装接口一端放置在封装腔体内；利用冷压模具挤压封装腔体；移走冷压模具，将封装腔体前后端闭合面处焊接密封；对封装腔体抽真空，并灌装工质；夹断抽真空及工质灌装接口，并焊接密封。其采用金属型材密度高，多空毛细芯和封装腔体装配结构复杂，制造工艺复杂，且其为了节省开模而成本将散热翅片焊接于热管上，热管和翅片焊接处会产生热阻，散热效果降低。公开号为CN109099737A的中国专利技术专利公开了一种均温板，包括基板，基板内设有供制冷剂流通的通道，基板的一侧设有若干个散热翅片；所述通道包括第一通道、第二通道以及若干个用于连通第一通道和第二通道的连通通道。在第一通道和第二通道之间设有多个连通通道，提高制冷剂在通道内的流动性，并在连通通道内设置多个散热槽，增大散热面积，提高散热效率。然而，一方面，此专利技术方案适用于第一通道、第二通道具有高度差的场合，工质在第一通道或第二通道中被蒸发，经中间连通通道冷凝后依靠重力回流至第一通道或第二通道，散热方式导致散热效果受限，另一方面，实施例中各通道的结构设计，较为复杂，实际使用时仅能采用金属注塑工艺，模具复杂度高，精度要求高，金属材质控制较困难。此外，此专利中均温板的材质选用金属材质，也存在前述缺陷。由此可见，上述现有的均热板显然存在着不便与缺陷，亟需进一步改进。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的前述问题：本专利技术提供了一种质轻、制造工艺简单，制造成本低、制造精度高且可控的平板均热板，为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种塑料平板均热板，包括腔体和封装部，所述腔体与封装部相配合密封腔体，所述腔体内部抽真空并填充有工质，所述腔体内表面设有毛细结构；所述工质可以通过相变吸热和传热；所述腔体的材质为导热系数3～50W/(m·K)的导热塑料。可选的，所述封装部为一个或两个，所述封装部设有凹槽结构的联通腔，所述封装部中的至少一个还设有与联通腔连接的填充管，所述填充管用于将腔体和封装部抽真空及灌装工质后密封。可选的，所述腔体为挤出成型，所述封装部为注塑成型，所述腔体两端配合两个封装部密封。可选的，两个所述封装部均设有填充管，其中一端填充管用于抽真空，另一端的填充管用于灌装工质。可选的，所述腔体内设有支撑结构，所述腔体通过支撑结构分成若干散热通道，所述散热通道表面设有毛细结构，所述支撑结构表面的毛细结构为平行于散热通道方向的微沟槽；所述联通腔将若干散热通道相互联通。所述微沟槽的形状的设置，为挤出成型特定产生的结构，而采用注塑成型无法实现，因为如果微沟槽形状如此设计，则难以取出注塑件。可选的，所述腔体与支撑结构一体成型。一体成型减少腔体和支撑结构间的热阻，提高传热效果。可选的，所述封装部的材质为导热系数3～50W/(m·K)的导热塑料。能够扩大整个均热板的散热面积，提高散热效率。可选的，所述封装部中联通腔材质为导热系数3～50W/(m·K)的导热塑料，所述填充管的材质为金属材质，通过镶嵌注塑工艺与联通腔连接。能够利用填充管为金属的冷压密封工序，且不必考虑金属管材质太硬与联通腔结合处的密封问题，仅需考虑是否容易夹断密封即可，提高金属管材质选择性，有利于降低成本。可选的，所述工质包括水、乙醇、丙醇、异丙醇、乙酸、丙酮中的一种或几种。可选的，所述工质的表面张力为15～50mN/m，小于或等于导热塑料本身材质的表面张力。进一步可选为丙酮。工质与导热塑料界面张力差距越小，越能够更快的吸热蒸发和冷凝，增强散热效果。可选的，所述腔体外表面设有多个散热翅片，所述散热翅片材质为导热塑料。可选的，多个所述散热翅片沿腔体纵向排列，且各散本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种塑料平板均热板，其特征在于，包括腔体和封装部，所述腔体与封装部相配合密封腔体，所述腔体内部抽真空并填充有工质，所述腔体内表面设有毛细结构；所述工质可以通过相变吸热和传热；所述腔体的材质为导热系数3～50W/(m·K)的导热塑料。/n

【技术特征摘要】
1.一种塑料平板均热板，其特征在于，包括腔体和封装部，所述腔体与封装部相配合密封腔体，所述腔体内部抽真空并填充有工质，所述腔体内表面设有毛细结构；所述工质可以通过相变吸热和传热；所述腔体的材质为导热系数3～50W/(m·K)的导热塑料。


2.如权利要求1所述的塑料平板均热板，其特征在于，所述封装部为一个或两个，所述封装部设有凹槽结构的联通腔，所述封装部中的至少一个还设有与联通腔连接的填充管，所述填充管用于将腔体和封装部抽真空及灌装工质后密封。


3.如权利要求1或2所述的塑料平板均热板，其特征在于，所述腔体为挤出成型，所述封装部为注塑成型，所述腔体两端配合两个封装部密封。


4.如权利要求2所述的塑料平板均热板，其特征在于，两个所述封装部均设有填充管，其中一端填充管用于抽真空，另一端的填充管用于灌装工质。


5.如权利要求3所述的塑料平板均热板，其特征在于，所述腔体内设有支撑结构，所述腔体通过支撑结构分成若干散热通道，所述散热通道表面设有毛细结构，所述支撑结构表面的毛细结构为平行于散热通道方向的微沟槽；所述联通腔将若干散热通道相互联通。


6.如权利要求5所述的塑料平板均热板，其特征在于，所述腔体与支撑结构一体成型。


7.如权利要求6所述的塑料平板均热板，其特征在于，所述封装部的材质为导热系数3～50W/(m·K)的导热塑料。


8.如权利要求6所述的塑料平板均热板，其特征在于，所述封装部中联通腔材质为导热系数3～50W/m·k的导热塑料，所述填充管的材质为金属材质，通过镶嵌注塑工艺与联通腔连接。

【专利技术属性】
技术研发人员：沈博，巩玉钊，金彗星，王一博，张光辉，
申请(专利权)人：杭州本松新材料技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33