CN110678042A - 基于聚合物膜的热压式柔性相变均热带/板及其制作方法 - Google Patents

基于聚合物膜的热压式柔性相变均热带/板及其制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及基于聚合物膜的热压式柔性相变均热带/板，包括柔性壳体、吸液芯、液体工质；柔性壳体包括柔性聚合物薄膜，柔性聚合物薄膜的开口通过热压进行密封，从而在热压线以内形成抽真空的密封容腔；吸液芯位于柔性壳体内；柔性壳体内灌注液体工质。还涉及基于聚合物膜的热压式柔性相变均热带/板的制作方法。本发明结构、工艺简单，制作方便，性能高效，易于折叠，轻薄，可以满足市面上所有电子器件的散热需求，属于相变散热领域。

Description

基于聚合物膜的热压式柔性相变均热带/板及其制作方法
技术领域
本发明涉及相变散热领域，特别涉及基于聚合物膜的热压式柔性相变均热带/板及其制作方法。
背景技术
相变散热器件具有极高的热导率，被广泛的应用于笔记本电脑、智能手机、LED灯具等电子器件的散热领域，是解决电子器件散热难题的有效手段。随着近年来柔性屏、折叠屏等概念的相继提出及产业化，微电子器件散热领域产生了更具挑战性的柔性、超薄散热器件需求。传统相变散热器件大多采用金属外壳，不具备柔性，而折叠屏技术反复折叠的使用情况要求散热器件必须具备与屏幕寿命相当的柔性散热器。
现有的柔性相变散热器的形式分别为：(1)金属外壳柔性热管，可以根据安装空间进行弯折，但不可以反复折叠弯曲；(2)散热器绝热段采用柔性管，加热段和冷凝段采用金属管，可以反复折叠，但是厚度较厚，通常为圆管；(3)一体成型聚合物热管，具有良好的柔性，但是厚度较厚，难以在聚合物管内壁加工微结构，因此传热性能通常较差。现有的柔性散热器的结构形式限制了柔性散热器件向超薄化方向的发展，并不是解决柔性屏电子器件散热难题的理想方案。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种轻薄且整体具有柔性的基于聚合物膜的热压式柔性相变均热带/板及其制作方法。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
基于聚合物膜的热压式柔性相变均热带/板，包括柔性壳体、吸液芯、液体工质；柔性壳体包括柔性聚合物薄膜，柔性聚合物薄膜的开口通过热压进行密封，从而在热压线以内形成抽真空的密封容腔；吸液芯位于柔性壳体内；柔性壳体内灌注液体工质。
作为一种优选，柔性壳体包括两片柔性聚合物薄膜，两片柔性聚合物薄膜层叠为两层，并热压四条边形成柔性壳体；或柔性壳体包括一片柔性聚合物薄膜，一片柔性聚合物薄膜折叠为两层，并热压三条边形成柔性壳体；或柔性壳体包括一段柔性聚合物薄膜圆筒，并热压两端形成柔性壳体。
作为一种优选，基于聚合物膜的热压式柔性相变均热带/板还包括位于柔性壳体内的支撑物，支撑物通过热压与柔性聚合物薄膜粘结；吸液芯为柔性聚合物薄膜内侧的微结构。
作为一种优选，支撑物为金属片或聚合物片；金属片之间或聚合物片之间具有1-3mm的间距，构成气体工质的通道。
作为一种优选，吸液芯为柔性吸液芯，柔性吸液芯通过热压与柔性聚合物薄膜粘结。
作为一种优选，吸液芯为金属丝网或多孔聚合物。
作为一种优选，金属丝网之间、多孔聚合物之间、金属丝网与柔性壳体之间或多孔聚合物与柔性壳体之间具有1-3mm的间距，构成气体工质的通道。
基于聚合物膜的热压式柔性相变均热带/板的制作方法，包括如下步骤：(1)将柔性聚合物薄膜的开口通过热压法密封，形成仅留有一边开口的柔性壳体；(2)将柔性吸液芯或支撑物放入步骤(1)的柔性壳体内；(3)将灌注管通过柔性壳体开口边***，采用胶水密封该开口边并固定灌注管；(4)通过灌注管进行抽真空和灌注液体工质；(5)采用热压法密封开口边；(6)沿着热压密封边去除柔性壳体多余部分及灌注管；(7)降低热压法温度计压力降，柔性吸液芯或支撑物与柔性聚合物薄膜连接在一起。
作为一种优选，步骤(1)和(5)中，热压法为将模具加热至200～400℃，然后施加300～1500kPa的压力将两层柔性聚合物薄膜压紧，保持10～30s后撤销压力并将柔性聚合物薄膜冷却至室温，使压紧处的两层聚合物融化并粘结成为一体。
作为一种优选，步骤(5)中，热压法压紧处距离灌注管的末端2-5mm。
总的说来，本发明具有如下优点：
1.本发明采用柔性聚合物薄膜热压粘结的方式制作柔性壳体，不仅使相变散热器件具备良好的柔性，解决现有金属外壳相变散热器件不具备柔性的不足，而且可以方便的在聚合物膜内表面加工微结构，解决现有聚合物管内壁难以加工微结构的难题，提升相变散热带/板的毛细力，从而提高柔性相变散热带/板的传热性能。
2.本发明提出气液共面形式的相变散热带/板，从结构形式上降低了相变散热器件的厚度，符合微电子器件轻薄化方向发展的趋势。
3.本发明结构、工艺简单，制作方便，性能高效，采用耐高温的柔性聚合物薄膜，可以满足市面上所有电子器件的散热需求，特别适用于柔性屏、折叠屏电子器件的散热需求。
4.吸液芯不仅可以保证液体工质回流，而且可以避免柔性壳体在抽真空及工作时发生变形。
5.吸液芯沿均热带/板长度方向具有与柔性壳体长度一致的孔隙，充当相变均热带/板内部气体工质的通道。
附图说明
图1是实施例一的基于聚合物膜的热压式柔性相变均热板的结构示意图。
图2是实施例一的热压式柔性相变均热板的截面图。
图3是实施例二的热压式柔性相变均热板的截面图。
图4是实施例三的热压式柔性相变均热板的截面图。
图5是实施例一的基于聚合物膜的热压式柔性相变均热板制作中的结构示意图。
其中，1为柔性壳体，2为吸液芯，3为气体工质的通道，4为灌注管，5为密封边，6为环氧树脂。
具体实施方式
下面将结合具体实施方式来对本发明做进一步详细的说明。
实施例一
基于聚合物膜的热压式柔性相变均热板，包括柔性壳体、吸液芯、液体工质。
柔性壳体包括柔性聚合物薄膜，柔性聚合物薄膜的开口通过热压进行密封，从而在热压线以内形成抽真空的密封容腔。柔性壳体包括两片柔性聚合物薄膜，两片柔性聚合物薄膜层叠为两层，并热压四条边形成柔性壳体。柔性聚合物薄膜为聚酰亚胺薄膜，长度为200mm，宽度为100mm。
吸液芯位于柔性壳体内，采用两片铜丝网，线径为200um，两片铜丝网之间留有3mm的间距，形成气体工质的通道。
柔性壳体内灌注液体工质，采用去离子水。
基于聚合物膜的热压式柔性相变均热板的制作方法如下：
(1)将两片柔性聚合物薄膜对齐叠置，通过热压设备将三条边热压密封，形成只有一边开口的柔性壳体；热压的温度采用350℃，压力采用0.7MPa，压紧时间保持15秒；热压模具具有宽度为1mm的矩形截面，因此两片柔性聚合物薄膜热压之后具有宽度为1mm的密封边。
(2)分别将两片铜丝网放置在柔性壳体内部的左右两侧，铜丝网的长度为175mm，宽度为45mm，在柔性壳体中部形成气体工质的通道。
(3)将灌注管通过壳体开口边***壳体内部，采用胶水环氧树脂密封壳体的最后一个开口边并固定灌注管。
(4)通过灌注管连接抽真空灌注设备，将均热板内部压力抽至0Pa，然后灌注2ml的去离子水作为液体工质。
(5)采用热压法密封所述超薄柔性热管最后一条边，控制压紧处距离灌注管末端2～5mm。
(6)沿热压密封边外侧去除所述壳体多余部分及灌注管。
(7)最后采用温度200℃，压力0.4Mpa，压紧时间5秒的热压工艺将聚酰亚胺壳体与铜丝网吸液芯粘结在一起，基于聚合物的热压式柔性相变均热板制作完成。
实施例二
本实施例基于聚合物膜的热压式柔性相变均热板，采用一片铜丝网作为吸液芯。铜丝网位于柔性壳体的中部，在铜丝网两侧形成气体工质的通道。
柔性壳体包括一片柔性聚合物薄膜，一片柔性聚合物薄膜折叠为两层，并热压三条边形成柔性壳体。
本实施例未提及部分同实施例一。
实施例三
本实施例基于聚合物膜的热压式柔性相变均热板，柔性壳体包括一段柔性聚合物薄膜圆筒，并热压两端形成柔性壳体。使用时，如图4所示，可沿着长度方向弯折180度。
本实施例未提及部分同实施例一。
除了上述实施例提及的方式外，液体工质可以是纯水、丙酮、乙醇及其他工质中的一种或几种；柔性壳体优选的材料为聚酰亚胺薄膜；吸液芯优选的材料为200目的铜丝网；吸液芯为柔性聚合物薄膜内侧的微结构，此时需采用支撑物。这些变换方式均在本发明的保护范围内。
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 (10)

1.基于聚合物膜的热压式柔性相变均热带/板，其特征在于：包括柔性壳体、吸液芯、液体工质；柔性壳体包括柔性聚合物薄膜，柔性聚合物薄膜的开口通过热压进行密封，从而在热压线以内形成抽真空的密封容腔；吸液芯位于柔性壳体内；柔性壳体内灌注液体工质。
2.按照权利要求1所述的基于聚合物膜的热压式柔性相变均热带/板，其特征在于：
柔性壳体包括两片柔性聚合物薄膜，两片柔性聚合物薄膜层叠为两层，并热压四条边形成柔性壳体；
或柔性壳体包括一片柔性聚合物薄膜，一片柔性聚合物薄膜折叠为两层，并热压三条边形成柔性壳体；
或柔性壳体包括一段柔性聚合物薄膜圆筒，并热压两端形成柔性壳体。
3.按照权利要求1所述的基于聚合物膜的热压式柔性相变均热带/板，其特征在于：还包括位于柔性壳体内的支撑物，支撑物通过热压与柔性聚合物薄膜粘结；吸液芯为柔性聚合物薄膜内侧的微结构。
4.按照权利要求3所述的基于聚合物膜的热压式柔性相变均热带/板，其特征在于：支撑物为金属片或聚合物片；金属片之间或聚合物片之间具有1-3mm的间距，构成气体工质的通道。
5.按照权利要求1所述的基于聚合物膜的热压式柔性相变均热带/板，其特征在于：吸液芯为柔性吸液芯，柔性吸液芯通过热压与柔性聚合物薄膜粘结。
6.按照权利要求5所述的基于聚合物膜的热压式柔性相变均热带/板，其特征在于：吸液芯为金属丝网或多孔聚合物。
7.按照权利要求6所述的基于聚合物膜的热压式柔性相变均热带/板，其特征在于：金属丝网之间、多孔聚合物之间、金属丝网与柔性壳体之间或多孔聚合物与柔性壳体之间具有1-3mm的间距，构成气体工质的通道。
8.按照权利要求1至7中任一项所述的基于聚合物膜的热压式柔性相变均热带/板的制作方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)将柔性聚合物薄膜的开口通过热压法密封，形成仅留有一边开口的柔性壳体；
(2)将柔性吸液芯或支撑物放入步骤(1)的柔性壳体内；
(3)将灌注管通过柔性壳体开口边***，采用胶水密封该开口边并固定灌注管；
(4)通过灌注管进行抽真空和灌注液体工质；
(5)采用热压法密封开口边；
(6)沿着热压密封边去除柔性壳体多余部分及灌注管；
(7)降低热压法温度及压力，柔性吸液芯或支撑物与柔性聚合物薄膜连接在一起。
9.按照权利要求8所述的基于聚合物膜的热压式柔性相变均热带/板的制作方法，其特征在于：步骤(1)和(5)中，热压法为将模具加热至200～400℃，然后施加300～1500kPa的压力将两层柔性聚合物薄膜压紧，保持10～30s后撤销压力并将柔性聚合物薄膜冷却至室温，使压紧处的两层聚合物融化并粘结成为一体。
10.按照权利要求8所述的基于聚合物膜的热压式柔性相变均热带/板的制作方法，其特征在于：步骤(5)中，热压法压紧处距离灌注管的末端2-5mm。
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