CN107764116A - 超薄柔性均热板及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及超薄柔性均热板及其制造方法，包括依次连接的上壳板、吸液芯和下壳板，上壳板和下壳板采用柔性材料，吸液芯采用柔性多孔材料，上壳板的下表面与吸液芯的上表面紧密连接，下壳板的上表面与吸液芯的下表面紧密连接，上壳板、吸液芯和下壳板至少其一设有蒸汽通道。超薄柔性均热板的制造方法，包括如下步骤：a.冲裁柔性壳板原材获得所需外形尺寸的上壳板和下壳板，冲裁柔性通孔多孔原材获得所需外形尺寸的吸液芯；本发明可对柔性、及曲面电子元件起均热作用，制造方法简单，便于规模化制造生产。
Description
技术领域
本发明涉及传热装置领域，特别是涉及超薄柔性均热板及其制造方法。
背景技术
随着电子产品集成度的提高，电子芯片封装空间约来越小，导致微电子领域芯片散热面积减少，热流密度增加。可穿戴电子设备、柔性显示屏等在未来具有广阔的应用前景，其特点是轻薄且可弯曲，超薄柔性均热板采用相变进行传热可有效地解决高热流密度可弯曲电子元件的散热问题，因此能很好地满足高性能可穿戴设备或柔性显示屏等的散热需求。
现有均热板大多数为刚性结构，无法满足需要弯曲的可穿戴设备、柔性显示屏等应用场合。中国专利CN 102853700 A公开了一种柔性均热板结构，包括导流柱、壳体、硅橡胶封皮、烧结铜网等，可实现弯曲。其壳体为双层材料，内层为铜箔、外层为硅橡胶，且在壳体表面打盲孔并在壳体表面及盲孔内电镀金属铜，毛细吸液芯由烧结铜网和导流柱烧结而成，导流柱由烧结的铜网经切割而成，其垂直排列于壳体上、下表面之间，烧结铜网包围于导流柱四周，由上可知该均热板的结构复杂，很难制作厚度0.5mm以下的柔性均热板，且其制作工艺较为繁琐。
另外，现有均热板对壳板的加工一般采用刻蚀或激光雕刻方式进行逐一加工，对于批量生产显然不经济。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的之一是：提供超薄柔性均热板，对柔性电子原件起均热作用，亦可应用于需均温散热的弯曲发热源。
针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的之二是：提供一种制造超薄柔性均热板的方法，其制造方法简单易行，适合批量生产制造。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
超薄柔性均热板，包括依次连接的上壳板、吸液芯和下壳板，上壳板和下壳板采用柔性材料，吸液芯采用柔性多孔材料，上壳板的下表面与吸液芯的上表面紧密连接，下壳板的上表面与吸液芯的下表面紧密连接，上壳板、吸液芯和下壳板至少其一设有蒸汽通道，上壳板和下壳板的连接处密封，上壳板和下壳板之间形成一个密封空间，吸液芯位于密封空间内，密封空间内为真空状态且具有工质。
其中，上壳板的厚度为0.01mm-0.2mm，上壳板为平面，下壳板的厚度为0.01mm-0.2mm，下壳板为平面，吸液芯厚度为0.08mm-0.8mm，吸液芯设有蒸汽通道。
其中，蒸汽通道为设置于吸液芯上的长度和宽度相同的若干个长条形槽道，若干个长条形槽道均匀设置于吸液芯。
其中，吸液芯设有若干个圆柱形凸起，若干个圆柱形凸起呈矩形阵列排列，若干个圆柱形凸起之间的缝隙形成蒸汽通道。
其中，下壳板的厚度为0.2mm-0.8mm，下壳板设有蒸汽通道。
其中，上壳板的厚度为0.2mm-0.8mm，上壳板设有蒸汽通道。
其中，上壳板和下壳板的材料为金属箔材、高分子薄膜或复合薄膜任意一种材料，吸液芯为多孔塑料、多孔聚合物、泡沫金属或多层编织丝网任意一种多孔材料。
超薄柔性均热板的制造方法，包括如下步骤，a.冲裁柔性壳板原材获得所需外形尺寸的上壳板和下壳板，冲裁柔性通孔多孔原材获得所需外形尺寸的吸液芯；b.采用等离子处理吸液芯表面，然后将吸液芯夹持于上壳板、下壳板中间紧密贴合，采用涂胶、钎焊或超声波焊接方法之一连接吸液芯、上壳板、下壳板，密封上壳板和下壳板的周边，并预留注液管孔位；c.将注液管***注液管孔位，采用高频焊或涂胶的方法将注液管固接，注入工质后抽真空，再用封口模具对注液管进行封口后，再切断注液管。
采用涂胶或钎焊方式连接吸液芯和上壳板、下壳板时，先将开孔钢网覆盖在上壳板和下壳板与吸液芯贴合的一侧，再涂胶或涂焊膏，涂完后取下开孔钢网，开孔钢网的孔径φ1-φ2mm，间距4-5mm，厚度0.05-0.1mm，上壳板和下壳板的四周边缘涂抹宽度2-4mm，其中，钎焊的连接方式仅适用于壳板及吸液芯都是金属的情况。采用开孔钢网的目的在于满足将壳板与吸液芯固接一起的同时，减少胶或焊膏的覆盖面，从而减小均热板的传热热阻。
总的说来，本发明具有如下优点：
超薄柔性均热板，包括依次连接的上壳板、吸液芯和下壳板，上壳板和下壳板采用柔性材料，吸液芯采用柔性多孔材料，上壳板的下表面与吸液芯的上表面紧密连接，下壳板的上表面与吸液芯的下表面紧密连接，上壳板、吸液芯和下壳板至少其一设有蒸汽通道，上壳板和下壳板的连接处密封，上壳板和下壳板之间形成一个密封空间，吸液芯位于密封空间内，密封空间内为真空状态且具有工质。本发明可对柔性及曲面电子元件起均热作用，制造方法简单，便于规模化制造生产。
超薄柔性均热板的制造方法，包括如下步骤：a.冲裁柔性壳板原材获得所需外形尺寸的上壳板和下壳板，冲裁柔性通孔多孔原材获得所需外形尺寸的吸液芯；b.采用等离子处理吸液芯表面，然后将吸液芯夹持于上壳板、下壳板中间紧密固接，采用涂胶、钎焊或超声波焊接方法之一连接吸液芯、上壳板、下壳板，密封上壳板和下壳板的周边，并预留注液管孔位；c.将注液管***注液管孔位，采用高频焊或涂胶的方法将注液管固接，注入工质后抽真空，再用封口模具对注液管进行封口后切断注液管。因此可有效的提高生产效率、降低制作工艺的复杂性，适于规模化制造生产。
附图说明
图1为本发明的超薄柔性均热板的其中一个实施例的分解结构示意图；
图2为本发明的超薄柔性均热板的其中一个实施例的结构示意图；
其中图2a为第一个实施例的整体结构示意图；
图2b为图2a中A-A处的剖面结构示意图；
图3为本发明的超薄柔性均热板的另外一个实施例的分解结构示意图；
图4为本发明的超薄柔性均热板的另外一个实施例的结构示意图；
其中图4a为第二个实施例的整体结构示意图；
图4b为图4a中B-B处的剖面结构示意图；
图5为本发明的超薄柔性均热板的另外一个实施例的分解结构示意图；
图6为本发明的超薄柔性均热板的另外一个实施例的结构示意图；
其中图6a为第三个实施例的整体结构示意图；
图6b为图6a中C-C处的剖面结构示意图；
图7为本发明中超薄柔性均热板的开孔钢网的结构示意图；
图8为本发明的超薄柔性均热板的工作状态结构示意图；
图9为本发明的超薄柔性均热板的另一工作状态结构示意图。
其中图1至图9中包括有：
1——上壳板、2——下壳板、3——吸液芯、4——开孔钢网、5——注液管、6——蒸汽通道、7——圆柱形凸起、8——长条形槽道、9——通孔、10——超薄柔性均热板、11——圆柱电池芯、12——电池包。
具体实施方式
下面来对本发明做进一步详细的说明。
实施例1、
如图1至图9所示，超薄柔性均热板10，包括依次连接的上壳板1、吸液芯3和下壳板2，上壳板1和下壳板2采用柔性材料，吸液芯3采用柔性多孔材料，上壳板1的下表面与吸液芯3的上表面紧密连接，下壳板2的上表面与吸液芯3的下表面紧密连接，上壳板1、吸液芯3和下壳板2至少其一设有蒸汽通道6，上壳板1和下壳板2的连接处密封，上壳板1和下壳板2之间形成一个密封空间，吸液芯3位于密封空间内，密封空间内为真空状态且具有工质。
上壳板1的厚度为0.01mm-0.2mm，上壳板1为平面，下壳板2的厚度为0.01mm-0.2mm，下壳板2为平面，吸液芯3厚度为0.08mm-0.8mm，吸液芯3设有蒸汽通道6。
吸液芯3设有若干个圆柱形凸起7，直径为φ0.5mm-3mm，若干个圆柱形凸起7呈矩形阵列排列，若干个圆柱形凸起7之间的缝隙形成蒸汽通道6。
上壳板1和下壳板2的材料为金属箔材、高分子薄膜或复合薄膜任意一种材料，吸液芯3为多孔塑料、多孔聚合物、泡沫金属或多层编织丝网任意一种多孔材料。
超薄柔性均热板10的制造方法，包括如下步骤，a.冲裁柔性壳板原材获得所需外形尺寸的上壳板1和下壳板2，冲裁柔性吸液芯3原材获得所需外形尺寸的吸液芯3；b.采用等离子处理吸液芯表面，然后将吸液芯3夹持于上壳板1、下壳板2中间紧密贴合，采用涂胶、钎焊或超声波焊接方法之一连接吸液芯3、上壳板1、下壳板2，密封上壳板1和下壳板2的周边，并预留注液管5孔位；c.将注液管5***注液管5孔位，采用高频焊或涂胶的方法将注液管5固接，注入工质后抽真空，再用封口模具对注液管5进行封口后切断注液管5。
超薄柔性均热板10的制造方法，采用涂胶或钎焊方式连接吸液芯3和上壳板1、下壳板2时，先将开孔钢网4覆盖在上壳板1和下壳板2与吸液芯3贴合的一侧，再涂胶或涂焊膏，然后取下开孔钢网。其中，开孔钢网4的通孔9孔径φ1-φ2mm，间距4-5mm，厚度0.05-0.1mm，上壳板1和下壳板2的四周边缘涂抹宽度2-4mm，钎焊的连接方式仅适用于壳板及吸液芯3都是金属的情况。
超薄柔性均热板10可以如图8、图9所示，用于电池包12内的均热，将超薄柔性均热板10绕在圆柱电池芯11上。
具体的制造方法步骤一：将成卷的柔性壳板原材和柔性通孔多孔原材分别根据形状要求进行冲裁：壳板采用0.01-0.2mm厚的平面、0.2mm-0.8mm厚的带圆柱(φ0.5-3mm)凸起支撑结构或长条槽道(槽道宽0.2-1.5mm，槽间距0.5-2mm)结构之一，优选不透气的铜箔、铝箔、钛箔、聚酯薄膜、尼龙薄膜、塑料薄膜或塑料金属复合膜之一；吸液芯3可选择0.08-0.8mm厚平面、带圆柱凸起支撑结构或长条槽道结构之一的柔性通孔多孔原材，优选多孔塑料材料、多孔聚合物、泡沫铜或多层编织丝网之一，当吸液芯3为贯穿结构时，采用相应的冲裁模具冲裁出内部的槽道及外形轮廓，然后采用等离子处理表面提高其亲水性。
步骤二：
方法一：将开孔钢网4覆盖至壳板上，采用刮刀将胶水通过网孔涂抹于上壳板1、下壳板2内表面上，网孔的大小、间距根据吸液芯3的形状结构作适当调整，优选直径φ1-φ2mm，间距4-5mm，厚度0.05-0.1mm，壳板四周边缘涂胶宽度2-4mm，预留注液管5孔位；
接着，将吸液芯3夹紧于上壳板1、下壳板2的中间，吸液芯3的上、下表面分别与壳板紧密贴合，使用夹紧模具压紧并保持30min。
步骤三：
采用高频焊(适用于金属壳板)或胶水将注液管5连接到均热板的内腔，使得除注液管5口外，均热板的其他位置均已密封良好。若采用步骤二中的方法二时，亦可将此步骤集成至步骤二中，即同时使用焊膏焊接注液管5。
步骤四：
通过注液管5注入定量的工质至均热板内腔，静置10-60s使工质被吸液芯3吸附。注液管5连接真空管道并打开真空阀抽真空，10-60s后封口模具沿箭头方向运动进行封口后切断，再采用TIG焊(金属注液管5)或涂胶方式进一步永久密封，亦可在封口模具上采用超声波焊接(封口可靠，无需再进一步密封)，完成均热板的制作。
实施例2、
本实施例的主要结构与实施1相同，相同之处在此不再赘述，其不同之处在于：如图7所示，方法二：将开孔钢网4覆盖至壳板上，采用刮刀将焊膏通过网孔涂抹于上壳板1、下壳板2内表面上，网孔的大小、密度根据吸液芯3的形状结构作适当调整，优选直径φ1-φ2mm，间距4-5mm，厚度0.05-0.1mm，壳板四周边缘涂焊膏宽度2-4mm。其中，钢网不局限于开圆孔，还可以是间断槽形等形状；
接着，取下开孔钢网，将吸液芯3夹紧于上壳板1、下壳板2的中间，吸液芯3的上、下表面分别与壳板紧密贴合，使用夹紧模具压紧后采用真空或保护气氛(95％氮气+5％氢气)的炉中钎焊或高频感应焊方式连接吸液芯3和壳板，密封除注液孔位外的上壳板1、下壳板2周边。此方法适用于壳板及吸液芯3都是金属的情况。采用开孔钢网4刷焊膏好处是满足固接上壳板1和下壳板2与吸液芯3条件的同时减少胶或焊膏的覆盖面，减小均热板的传热热阻。
实施例3、
本实施例的主要结构与实施1相同，相同之处在此不再赘述，其不同之处在于：如图1所示，方法三：将吸液芯3夹紧于上壳板1、下壳板2的中间，吸液芯3的上、下表面分别与上壳板1、下壳板2紧密贴合，使用夹紧模具压紧后采用超声波焊接或电阻焊的方式连接吸液芯3和壳板，密封除注液孔位外的上壳板1、下壳板2周边。
实施例4、
本实施例的主要结构与实施1相同，相同之处在此不再赘述，其不同之处在于：如图3、图4所示，蒸汽通道6为设置于吸液芯3上的长度和宽度相同的若干个长条形槽道8，长条形槽道8的槽道宽0.2mm-1.5mm，槽间距0.5mm-2mm，若干个长条形槽道8均匀设置于吸液芯3。长条形槽道8为非通槽。
实施例5、
本实施例的主要结构与实施1相同，相同之处在此不再赘述，其不同之处在于：如图5、图6所示，蒸汽通道6为设置于吸液芯3上的长度和宽度相同的若干个长条形槽道8，若干个长条形槽道8均匀设置于吸液芯3。长条形槽道8为通槽。
实施例6、
本实施例的主要结构与实施1相同，相同之处在此不再赘述，其不同之处在于：上壳板1的厚度为0.2mm-0.8mm，上壳板1设有蒸汽通道6。为制作尽可能薄的柔性均热板及简化制造，只在吸液芯3或壳板其一上设置蒸汽通道6。例如：当采用带槽道或圆柱凸起支撑结构的成卷柔性壳板原材进行冲裁作为柔性均热板的上壳板1时，因其槽道或凸起支撑结构的壳板可提供蒸汽通道6，吸液芯3采用平面结构。当上壳板1使用高分子材料时，可选择注塑方式或滚压制取具有槽道的原材再冲裁获得。
实施例7、
本实施例的主要结构与实施1相同，相同之处在此不再赘述，其不同之处在于：下壳板2的厚度为0.2mm-0.8mm，下壳板2设有蒸汽通道6。为制作尽可能薄的柔性均热板及简化制造，只在吸液芯3或壳板其一上设置蒸汽通道6。例如：当采用带槽道或圆柱凸起支撑结构的成卷柔性壳板原材进行冲裁作为柔性均热板的下壳板2时，因其槽道或凸起支撑结构的壳板可提供蒸汽通道6，吸液芯3采用平面结构。当壳板使用高分子材料时，可选择注塑方式或滚压制取具有槽道的原材再冲裁获得。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.超薄柔性均热板，包括依次连接的上壳板、吸液芯和下壳板，其特征在于：上壳板和下壳板采用柔性材料，吸液芯采用柔性多孔材料，上壳板的下表面与吸液芯的上表面紧密连接，下壳板的上表面与吸液芯的下表面紧密连接，上壳板、吸液芯和下壳板至少其一设有蒸汽通道，上壳板和下壳板的连接处密封，上壳板和下壳板之间形成一个密封空间，吸液芯位于密封空间内，密封空间内为真空状态且具有工质。
2.按照权利要求1所述的超薄柔性均热板，其特征在于：上壳板的厚度为0.01mm-0.2mm，上壳板为平面，下壳板的厚度为0.01mm-0.2mm，下壳板为平面，吸液芯厚度为0.08mm-0.8mm，吸液芯设有蒸汽通道。
3.按照权利要求2所述的超薄柔性均热板，其特征在于：蒸汽通道为设置于吸液芯上的长度和宽度相同的若干个长条形槽道，若干个长条形槽道均匀设置于吸液芯。
4.按照权利要求2所述的超薄柔性均热板，其特征在于：吸液芯设有若干个圆柱形凸起，若干个圆柱形凸起呈矩形阵列排列，若干个圆柱形凸起之间的缝隙形成蒸汽通道。
5.按照权利要求1所述的超薄柔性均热板，其特征在于：下壳板的厚度为0.2mm-0.8mm，下壳板设有蒸汽通道。
6.按照权利要求1所述的超薄柔性均热板，其特征在于：上壳板的厚度为0.2mm-0.8mm，上壳板设有蒸汽通道。
7.按照权利要求1所述的超薄柔性均热板，其特征在于：上壳板和下壳板的材料为金属箔材、高分子薄膜或复合薄膜任意一种材料，吸液芯为多孔塑料、多孔聚合物、泡沫金属或多层编织丝网任意一种多孔材料。
8.按照权利要求1至6任意一项所述的超薄柔性均热板的制造方法，其特征在于：包括如下步骤，a.冲裁柔性壳板原材获得所需外形尺寸的上壳板和下壳板，冲裁柔性通孔多孔原材获得所需外形尺寸的吸液芯；
b.采用等离子处理吸液芯表面，然后将吸液芯夹持于上壳板、下壳板中间紧密贴合，采用涂胶、钎焊或超声波焊接方法之一连接吸液芯、上壳板、下壳板，密封上壳板和下壳板的周边，并预留注液管孔位；
c.将注液管***注液管孔位，采用高频焊或涂胶的方法将注液管固接，注入工质后抽真空，再用封口模具对注液管进行封口后，再切断注液管。
9.按照权利要求8所述的超薄柔性均热板的制造方法，其特征在于：采用涂胶或钎焊方式连接吸液芯和上壳板、下壳板时，先将开孔钢网覆盖在上壳板和下壳板与吸液芯贴合的一侧，再涂胶或涂焊膏，涂完后取下开孔钢网，开孔钢网的孔径φ1-φ2mm，间距4-5mm，厚度0.05-0.1mm，上壳板和下壳板的四周边缘涂抹宽度2-4mm，其中，钎焊的连接方式仅适用于壳板及吸液芯都是金属的情况。
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