一种微锥塔阵列换热板制造技术

本实用新型专利技术公开了一种微锥塔阵列换热板，属于散热领域。该换热板两面均具有多高度的微锥塔阵列结构，该结构由两个高度的正三棱锥和正六棱锥线性阵列混合而成；或者由多个高度的棱锥和类锥体线性或圆周阵列混合而成。本实用新型专利技术采用具有“V”形切削尖端的切口铣刀或金刚石砂轮对薄板进行铣削或磨削加工，加工时先将在薄板一面加工出第一个方向的“V”形槽阵列，然后将薄板依次旋转θ，分别加工出剩下的“V”形槽阵列，接着用同样的方法加工薄板的另一面。本实用新型专利技术所提供的换热板可使薄板比表面积增大，“V”形槽中的凹缝有利于成核，多高度微锥塔阵列结构所形成的流道有利于流体流动情况复杂化，使换热板的传热效果增强。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及换热板技术，属于散热领域，具体涉及一种微锥塔阵列换热板。
技术介绍
随着超大模块集成(VLSI)电路等技术的发展，电子科技正朝着高速度、大功率、微型化方向快速发展。但是由于微电子器件单位面积的热流密度越来越高，同时高集成度又决定了其散热空间狭小，使得电子科技目前在热控领域面临着一大技术难题，这迫使微电子器件对散热技术提出了更高要求。1981年，美国的Tuckerman和Pease首先提出了 “微槽散热器”的概念，将微通道应用于换热领域，从而开启了微通道用于无源强化传热技术的新纪元，极大的促进了散热技术的发展。现有技术中，通过在薄板上加工各种形状的微通道，例如:矩形、“V”形、圆形等，可以扩展换热板表面，从而提高换热的比表面积；而且微通道的存在有利于强化沸腾，使换热板的传热性能得到提高。但因微通道间互不相通，且流道内部形貌单一，使流体的流动状况简单，限制了微通道换热板的传热性能。微锥塔阵列结构形貌多样、高度不一，可交错形成汇通的微通道，对提高换热板的传热性能具有重要意义。目前多高度微结构加工主要依赖于光化学等腐蚀加工技术，其加工效率低、成本较高、污染环境、又受到加工材料限制。例如，湿法腐蚀技术制作的表面多高度尺度微结构的尺寸通常在纳米级，但存在侧向腐蚀而产生钻蚀现象；电子束(EB)在石英玻璃界面上能够加工出纳米级的圆锥阵列，但当加工尺度到亚微米级时，其形状精度无法控制。虽然机械加工方式也可用于加工多高度的微结构，但却需要采用切削端结构复杂的成形刀具，从而使刀具的制作成本增加；或者采用传统刀具进行多种深度加工，但是在调整切削深度过程中会产生误差，同时也使操作复杂，增加了劳动强度。
技术实现思路
本技术的目的在于针对当前微通道换热板中流道内部形貌单一、微通道换热板传热性能受到限制的不足，提出一种流道内部形貌复杂、具有优良换热性能的多高度尺度的微锥塔阵列换热板。为实现本技术的目的所采用的技术方案为:一种微锥塔阵列换热板，换热板的两面均加工有“V”形槽阵列，换热板每面加工的“V”形槽阵列为II1个，其中II1 ^ 3 ;同一阵列的“V”形槽相互平行，不同阵列的“V”形槽相互交错，两相邻的“V”形槽阵列相互交错 I OAO的夹角为Θ ,^=-— ;“V”形槽的深度为换热板厚度的七分之三至五分之三，“V”形槽两 nI边夹角为30° 120°，“V”形槽深度为0.05mm Imm ;所述“V”形槽阵列相互交错形成多个微锥塔阵列，同一微锥塔阵列的微锥塔高度相同，不同微锥塔阵列的微锥塔高度不同。优选的，所述微锥塔阵列由棱锥和/或类锥体的阵列组成，所述阵列包括线性阵列和圆周阵列。优选的，所述微锥塔阵列由正三棱锥线性阵列和正六棱锥线性阵列组成。所述“V”形槽阵列交错形成具有多个高度的微锥塔阵列，该微锥塔阵列由具有两个高度的正三棱锥和正六棱锥的线性阵列混合而成，或者由具有多个高度的棱锥和类锥体的线性或圆周阵列混合而成。优选的，同一阵列中两“V”形槽间距为I倍槽宽。优选的，所述“V”形槽的深度为换热板厚度的二分之一至五分之三时，上、下两面的第一个方向(即第一个加工的)阵列之间的夹角为α，α古η2Χ θ，所述η2为零或正整数。优选的，所述“V”形槽的深度为换热板厚度的七分之三至二分之一时，上、下两面的第一个方向(即第一个加工的)阵列之间的夹角为β，β彡0°。优选的，所述换热板每面上“V”形槽阵列为Ii1 = 3个时，其中一个方向的阵列相对于另两个方向的阵列交点的偏移量为a，a古n2XL，其中n2为零或正整数，L表示“V”形槽的宽度，形成一种有两个或三个高度的微锥塔阵列结构。优选的，所述换热板每面上“V”形槽阵列为Ii1 = 3个时，其中一方向的阵列相对于另两个方向的阵列交点的偏移量为=，其中1!2为零或正整数，L表示“V”形槽的宽度，形成一种有两个高度的正三棱锥和正六棱锥线性阵列相混合的微锥塔阵列结构。优选的， 所述换热板每面上“V”形槽阵列为ηι=3个时，其中一方向的阵列相对于另两个方向的阵列交点的偏移量为c, c古a&c Φ b,其中a Φ n2XL,* = (2xw2+1)x￡，％为零或正整数，L表示“V”形槽的宽度，形成一种有两个或三个高度的正三棱锥和类锥体线性阵列相混合的微锥塔阵列结构。优选的，所述换热板每面上“V”形槽阵列为ηι>3时，各方向阵列相对于薄板中心的偏移量均为d，d ^ 0_，形成一种有多个高度的棱锥与类锥体圆周阵列相混合的微锥塔阵列结构。优选的，所述薄板可为矩形、圆形或者三角形。本技术的换热板的制造方法，该方法具有如下步骤:(I)将所要加工的薄板进行去除毛刺处理，然后用夹具将其固定在铣床的分度头上，并通过调节分度头使薄板边线与主轴成任意角度，接着进行校平和开动铣床对刀；(2)在薄板一面用切口铣刀逆铣出第一个方向的“V”形槽阵列，然后将薄板旋转一定角度Θ，铣出第二个方向的“V”形槽阵列，之后依此方式分别逆铣出剩下的“V”形槽阵列；加工过程中，通过调节切口铣刀的铣削深度来控制“V”形槽的深度，采用手动或自动的方式通过工作台来控制同阵列中两“V”形槽间距。(3)加工完薄板的一面后，调整薄板并采用与步骤(2)相同的方法加工薄板的另一面；(4)去毛刺，清理，得到具有多个高度的微锥塔阵列换热板。优选的，采用具有“V”形切削尖端的切口铣刀进行铣削加工，为HSS切口铣刀。优选的，所述铣削加工的薄板为钢板、铝板或者铜板。本技术的换热板的制造方法，该方法具有如下步骤:(I)将所要加工的薄板进行去除毛刺处理，然后用夹具将其固定在磨床工作台上，利用杠杆百分表对待加工表面进行校平，开动磨床利用对刀显微镜进行砂轮与被加工表面的对刀；(2)在薄板一面用金刚石砂轮磨削出第一个方向的“V”形槽阵列；然后将薄板旋转一定角度Θ，磨削出第二个方向的“V”形槽阵列，之后依此方式分别磨削出剩下的“V”形槽阵列；加工过程中，通过磨床三轴的移动来控制“V”形槽的深度和同阵列中两“V”形槽间距，加工过程中需开冷却液。(3)加工完薄板的一面后，调整薄板并采用与步骤(2)相同的方法加工薄板的另一面；(4)去毛刺，清理，得到具有多个高度的微锥塔阵列换热板。优选的，采用具有“V”形切削尖端的金刚石砂轮进行磨削加工，“V”形尖端的半径小于0.02mm，金刚石砂轮粒度为30# 120#。优选的，所述磨削加工的薄板为钢板或者铝板。相较于现有技术，本技术具有如下的优点和突出效果:(I)本技术提供的多高度微锥塔阵列换热板，其“V”形槽深度为0.05mm Imm,同阵列中两“V”形槽间距为I倍槽宽，且阵列方向为Ii1Oi1彡3)个，极大的增大了换热板的比表面积；所提供槽的形状为“V”形，其凹缝有利于成核；具有的多高度微锥塔阵列结构中微通道之间相通，流道内部形貌十分丰富，使流体的流动状况复杂化。该多高度微锥塔阵列换热板应用领域广泛，可直接用于毛细泵环、环路热管蒸发器等装置，不仅在微电子的高热流密度散热领域具有较大的应用前景和使用价值，更在大型的冶金、石油以及化工等领域具有极大的应用前景和价值。(2)本技术所提供的机械制造方法，加工效率高且环保安全。现有加工多高度微结构所用的光化学等腐蚀加工技术，加工效本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微锥塔阵列换热板，其特征在于：换热板的两面均加工有“V”形槽阵列，换热板每面加工的“V”形槽阵列为n1个，其中n1≥3；同一阵列的“V”形槽相互平行，不同阵列的“V”形槽相互交错，两相邻的“V”形槽阵列相互交错的夹角为θ，“V”形槽的深度为换热板厚度的七分之三至五分之三，“V”形槽两边夹角为30°～120°，“V”形槽深度为0.05mm～1mm；所述“V”形槽阵列相互交错形成多个微锥塔阵列，同一微锥塔阵列的微锥塔高度相同，不同微锥塔阵列的微锥塔高度不同。FDA00002555684900011.jpg

【技术特征摘要】
1.一种微锥塔阵列换热板，其特征在于:换热板的两面均加工有“V”形槽阵列，换热板每面加工的“V”形槽阵列为II1个，其中II1 ^ 3 ;同一阵列的“V”形槽相互平行，不同阵列的 180°“V”形槽相互交错，两相邻的“V”形槽阵列相互交错的夹角为;“ν”形槽的深度 nI为换热板厚度的七分之三至五分之三，“V”形槽两边夹角为30° 120°，“ V”形槽深度为0.05mm Imm ;所述“V”形槽阵列相互交错形成多个微锥塔阵列，同一微锥塔阵列的微锥塔高度相同，不同微锥塔阵列的微锥塔高度不同。2.根据权利要求1所述的微锥塔阵列换热板，其特征在于:所述微锥塔阵列由棱锥和/或类锥体的阵列组成，所述阵列包括线性阵列和圆周阵列。3.根据权利要求2所述的微锥塔阵列换热板，其特征在于:所述微锥塔阵列由正三棱锥线性阵列和正六棱锥线性阵列组成。4.根据权利要求1所述的微锥塔阵列换热板，其特征在于:所述“V”形槽的深度为换热板厚度的二分之一至五分之三时，上、下两面的第一个加工的阵列之间的夹角为α，α古η2Χ θ，所述η2为零或正整数。5.根据权利要求1所述的微锥塔阵列换热板，其特征在于:所述“V”形...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭洁旻，简漳智，丁鑫锐，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：实用新型
国别省市：