CN209546220U - 超薄导热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及散热技术领域，尤其涉及一种超薄导热装置，超薄导热装置包括上壳体、下壳体、充液管；上壳体和下壳体的周边密封连接，微流道设计在预先制作好的上下壳体内，形成超薄的超薄导热装置，通过微流道的设置，毛细微结构形成为一个便于气液相变循环的结构，通过工作介质汽化吸热，液化放热的过程将热源点的热量快速、均匀的传递出去；本方案中，通过“米”字型支撑柱区的设置，“米”字型支撑柱区和热源点相对应，热量首先在“米”字型支撑柱区进行散热，散热面积大，通过散热周边区的设置，可将散热分区形成毛细力，更利于快速传热；利于气态工质挥发的同时，最大限度的利于液态工质的回流。

Description

超薄导热装置

技术领域

本实用新型涉及散热技术领域，尤其涉及一种超薄导热装置。

背景技术

电子芯片封装空间越来越小，导致微电子领域芯片散热面积减少，热流密度增加。电子元器件的可靠性随温度的上升急剧下降，高热流密度产生的热点严重影响其性能及寿命。传统带翅片的铝、铜散热器已无法满足高热流密度器件的散热要求。常规的均热板由上壳体、吸液芯、支撑柱、下壳体、充液管等结构组成，组件多，结构厚度偏大(通常在3～4mm)，随着便携式电子产品的尺寸越来越小，要求均热板的厚度低于1mm，甚至低于0.4mm。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提供一种超薄导热装置，旨在有效解决狭小空间高热流密度电子元件如何快速、均匀散热问题。

为实现上述目的，本实用新型提出的一种超薄导热装置，包括上壳体、下壳体、充液管，所述上壳体和下壳体的周边密封连接，所述上壳体和/或所述下壳体的内壁通过蚀刻形成毛细微结构，所述毛细微结构具有微流道，所述充液管的一端穿入在所述上壳体和下壳体之间，且与所述微流道连通；所述毛细微结构包括均布的“米”字型支撑柱区和分别位于所述“米”字型支撑柱区周边的多个散热周边区，所述“米”字型支撑柱区和热源点相对应。

其中，所述“米”字型支撑柱区的多个支撑柱呈矩阵状分布，所述支撑柱为方柱。

其中，所述散热周边区分布方柱，所述散热周边区与所述“米”字型支撑柱区的伸出端连接，所述散热周边区为渐扩型。

其中，所述毛细微结构为中心对称结构，所述“米”字型支撑柱区的支柱密度大于所述散热周边区的支柱密度。

其中，所述微流道的横截面为倒梯形。

其中，所述上壳体和下壳体之间采用扩散焊接的方式焊接在一起。

其中，所述上壳体和所述下壳体中的一个设置凹槽结构，所述凹槽内蚀刻形成毛细微结构；所述上壳体的厚度为0.1～2.5mm，所述下壳体的厚度为0.1～2.5mm。

其中，所述壳体为金属材质；所述充液管的数量为一根或多根。

其中，所述微流道内具有去离子水。

在上述技术方案中，上壳体和下壳体的周边密封连接，上壳体和/或所述下壳体的内壁的毛细微结构处于密闭空间内，微流道设计在预先制作好的上下壳体内，形成超薄的超薄导热装置，以“气液相变原理”为依据，通过微流道的设置，毛细微结构形成为一个便于气液相变循环的结构，选择一款汽化潜热较大的工作介质，通过工作介质汽化吸热，液化放热的过程将一个或多个热源点的热量快速、均匀的传递出去；本方案中，通过“米”字型支撑柱区的设置，“米”字型支撑柱区和热源点相对应，热量首先在“米”字型支撑柱区进行散热，散热面积大，散热快，然后通过周边的散热周边区的设置，可将散热分区形成毛细力，更利于快速传热，上述结构设置，散热导热速度快，匀热效果好；利于气态工质挥发的同时，最大限度的利于液态工质的回流，具体地，周边的散热周边区，各个区块之间，由较宽的无支撑通道隔开，此通道阻挡少，便于汽态工质的扩散，方便汽化后的工质传递的更远，间接的可以做大此导热装置，“米”字形支撑柱和周边支撑分区(散热周边区)，可以高效的将液化的工质回流至加热区，这样的结构设计，主要应用于较大功率的热源，匹配较大面积的导热装置。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型的超薄导热装置的结构示意图。

附图标号说明：

1、下壳体；2、上壳体；3、毛细微结构；4、充液管；301、“米”字型支撑柱区；302、散热周边区。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

另外，本实用新型各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

如图1所示，本实用新型的超薄导热装置包括上壳体2、下壳体1、充液管4，所述上壳体和下壳体的周边密封连接，所述上壳体和/或所述下壳体的内壁通过蚀刻形成毛细微结构3，所述毛细微结构具有微流道，所述充液管的一端穿入在所述上壳体和下壳体之间，且与所述微流道连通；所述毛细微结构包括均布的“米”字型支撑柱区302和分别位于所述“米”字型支撑柱区周边的多个散热周边区301，所述“米”字型支撑柱区和热源点相对应。

在该技术方案中，上壳体和下壳体的周边密封连接，上壳体和/或所述下壳体的内壁的毛细微结构处于密闭空间内，微流道设计在预先制作好的上下壳体内，形成超薄的超薄导热装置，以“气液相变原理”为依据，通过微流道的设置，毛细微结构形成为一个便于气液相变循环的结构，选择一款汽化潜热较大的工作介质，通过工作介质汽化吸热，液化放热的过程将一个或多个热源点的热量快速、均匀的传递出去；本方案中，通过“米”字型支撑柱区的设置，“米”字型支撑柱区和热源点相对应，热量首先在“米”字型支撑柱区进行散热，散热面积大，散热快，然后通过周边的散热周边区的设置，可将散热分区形成毛细力，更利于快速传热和液化的工质回流，上述结构设置，散热导热速度快，匀热效果好，利于气态工质挥发的同时，最大限度的利于液态工质的回流，具体地，周边的散热周边区，各个区块之间，由较宽的无支撑通道隔开，此通道阻挡少，便于汽态工质的扩散，方便汽化后的工质传递的更远，间接的可以做大此导热装置，“米”字形支撑柱和周边支撑分区(散热周边区)，可以高效的将液化的工质回流至加热区，这样的结构设计，主要应用于较大功率的热源，匹配较大面积的导热装置。

另外，壳体内壁毛细微结构液态工作介质的回流通道(微流道)，流道具有一定毛细力，毛细微结构与壳体一体制作，此种工艺结构可以大大降低导热体的厚度尺寸，可有效解决狭小空间高热流密度电子元件的散热问题，克服了分体式流道结构存在的尺寸大，散热不好的问题；传递效率远高于固态导热体或其他散热结构，而且尺寸小可满足电子产品尺寸小的问题。

其中，所述“米”字型支撑柱区的多个支撑柱呈矩阵状分布，所述支撑柱为方柱。

其中，所述散热周边区分布方柱，所述散热周边区与所述“米”字型支撑柱区的伸出端连接，所述散热周边区为渐扩型。

优选地，所述毛细微结构为中心对称结构，匀热效果好，所述“米”字型支撑柱区的支柱密度大于所述散热周边区的支柱密度，中心区域(“米”字型支撑柱区)为受热蒸发区，相对回流通道面积较小，为保证液化后的工质及时的回流至受热区，采用增加支撑柱密度，提高毛细力，增加单位时间内的液态工质的回流量的设计。

具体地，充液管的设置便于检测腔体密封性、填充工作介质、除气的通道；通过充液管的一端穿入在所述上壳体和下壳体之间，作用是检测腔体的密封性，方便给流道内填充工作介质，方便上下壳体内部流道空间的抽真空，以及排除上下壳体内部流道空间的不凝性气体。

优选地，所述支撑柱与所述上壳体和或下壳体一体成型。支撑结构与壳体为一体设计，结构稳固，组装方便。

具体地，所述上壳体和所述下壳体中的一个设置凹槽结构，所述凹槽内蚀刻形成毛细微结构，结构设置更为紧凑合理；回流通道与壳体一体制作，此种工艺结构可以大大降低导热体的厚度尺寸。

优选地，所述上壳体的厚度为0.1～2.5mm，所述下壳体的厚度为0.1～2.5mm；满足电子产品尺寸小的要求。

具体地，所述壳体为金属材质，导热性能好。

在优选的实施例中，充液管的数量也可以为一根或多根。在图中所示的实施例中，超薄导热装置仅设置了一根管道，在使用前可以打开充液管的自由端对微流道进行抽真空，然后向微流道内充注液态的工作介质，在工作介质填充完后，再封堵充液管的自由端，以保证超薄导热装置在工作过程中具有稳定的散热性能。

具体地，所述微流道内具有去离子水，微流道的毛细结构具有良好的润湿性，以此为冷凝后的工作介质提供充足的回流毛细力。

需要说明的是，在上述实施例中，相变介质可以为水，且优选为去离子水，去离子水是指除去了呈离子形式杂质后的纯水。水的汽化潜热较大，通过相变介质汽化吸热且液化放热的过程，可以将热源的热量快速的传递出去，以达到较高的热传导效率，满足高集成度的电子产品的散热需求。

以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种超薄导热装置，其特征在于，所述超薄导热装置包括上壳体、下壳体、充液管，所述上壳体和下壳体的周边密封连接，所述上壳体和/或所述下壳体的内壁通过蚀刻形成毛细微结构，所述毛细微结构具有微流道，所述充液管的一端穿入在所述上壳体和下壳体之间，且与所述微流道连通；所述毛细微结构包括均布的“米”字型支撑柱区和分别位于所述“米”字型支撑柱区周边的多个散热周边区，所述“米”字型支撑柱区和热源点相对应。

2.如权利要求1所述的超薄导热装置，其特征在于，所述“米”字型支撑柱区的多个支撑柱呈矩阵状分布，所述支撑柱为方柱。

3.如权利要求2所述的超薄导热装置，其特征在于，所述散热周边区分布方柱，所述散热周边区与所述“米”字型支撑柱区的伸出端连接，所述散热周边区为渐扩型。

4.如权利要求2所述的超薄导热装置，其特征在于，所述毛细微结构为中心对称结构，所述“米”字型支撑柱区的支柱密度大于所述散热周边区的支柱密度。

5.如权利要求1所述的超薄导热装置，其特征在于，所述上壳体和下壳体之间采用扩散焊接的方式焊接在一起。

6.如权利要求1所述的超薄导热装置，其特征在于，所述上壳体和所述下壳体中的一个设置凹槽结构，所述凹槽内蚀刻形成毛细微结构；所述上壳体的厚度为0.1～2.5mm，所述下壳体的厚度为0.1～2.5mm。

7.如权利要求1-6中任一项所述的超薄导热装置，其特征在于，所述壳体为金属材质；所述充液管的数量为一根或多根。

8.如权利要求1-6中任一项所述的超薄导热装置，其特征在于，所述微流道内具有去离子水。