CN219037721U - 一种基于气液异面结构的超薄均热板 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于气液异面结构的超薄均热板，包括上盖板和下盖板，腔体内灌注有液体工质，腔体内设有多个粉末烧结微柱和微槽蚀刻区域；多个粉末烧结微柱阵列排布于上盖板形成蒸汽通道和支撑结构，每个粉末烧结微柱均含有微小孔洞；微槽蚀刻区域设于下盖板，用于汇集液体工质以及形成液体工质流动通道。上盖板的粉末烧结微柱起到支撑和蒸汽通道的作用，其烧结形成的微小孔洞能够辅助液体工质汇集回流，提升了热导率；下盖板的微槽蚀刻区域能够提供大部分毛细力，无需在腔体内额外设置吸液芯结构，能够进一步薄化均热板厚度。能够同时满足电子产品轻薄化和保持良好散热能力的需求。

Description

一种基于气液异面结构的超薄均热板

技术领域

本实用新型属于相变传热技术领域，具体涉及一种基于气液异面结构的超薄均热板。

背景技术

随着近年来5G技术的问世和发展，电子产品尤其是智能手机，新一代的笔记本电脑和平板电脑等产品，朝着性能更强，厚度更薄，重量更小的方向发展。电子产品不断更新迭代的同时也带来了不可忽视的弊端——产品的热流密度急剧增大，发热量也愈发提高。手机与平板电脑的芯片位置，笔记本电脑的CPU和GPU处发热严重，工作温度大幅提高，导致电子产品的性能降低，工作寿命减少，甚至会对产品造成无法逆转的损坏。

超薄均热板，通常指厚度小于2mm的均热板，多用于手机芯片，笔记本电脑内存等电子器件的传热，具有高热导率，高传热能力，高可靠性和响应速度快等优点。如今，新一代的电子产品正向着厚度更小，性能更好的方向发展，芯片的集成程度越来愈高，导致传统的超薄均热板无法同时满足散热性能良好和厚度小的两个要求。

现有技术中，适用于平板电脑，手机尤其是超薄手机的超薄均热板为了更大的毛细力而采用多层丝网吸液芯的结构。

其存在以下技术问题：

多层吸液芯的结构增大了超薄均热板的厚度，使得均热板的厚度难以突破0.5mm，如果进一步降低均热板的厚度会使其工作腔体内的气阻急剧增加，导致均热板传热能力的减弱，从而无法满足电子产品的散热需求。而若不减少均热板的厚度，就难以制造更加轻薄的电子产品，无法满足用户的需求。

因此，设计一款厚度远小于现有的产品，同时也能保持高的热导率和导热能力的一体式吸液芯结构的超薄均热板便具有重要意义。

实用新型内容

针对现有技术中存在的技术问题，本实用新型的目的是：提供一种基于气液异面结构的超薄均热板，具有较小的厚度以及较高的热导率和导热能力，能够同时满足电子产品轻薄化和保持良好散热能力的需求。

本实用新型目的通过以下技术方案实现：

一种基于气液异面结构的超薄均热板，包括密封连接形成腔体的上盖板和下盖板，腔体内灌注有液体工质，腔体内设有多个粉末烧结微柱和微槽蚀刻区域；

多个粉末烧结微柱阵列排布于上盖板形成蒸汽通道和支撑结构，每个粉末烧结微柱均含有能够辅助液体工质回流的微小孔洞；

微槽蚀刻区域设于下盖板，用于汇集液体工质以及形成液体工质流动通道。

进一步，微槽蚀刻区域占对应的下盖板表面的总面积的95～98％。

进一步，微槽蚀刻区域包括多个微槽单元，每个微槽单元宽为0.05～0.3mm，深为0.05～0.5mm，微槽单元之间的距离为0.01～0.2mm。

进一步，粉末烧结微柱的孔隙率为30～80％，形状为圆形、矩形、三角形或菱形，粉末烧结微柱的直径或边长为0.05～0.2mm，烧结高度为0.05～0.3mm。

进一步，粉末烧结微柱采用300～400目的粉末烧结形成，粉末包括铜粉、合金铜粉、铁粉、铝粉、镁粉或合金镁粉，相邻的粉末烧结微柱之间，长度方向上间隔0.5～3mm，宽度方向上间隔0.5～3mm。

进一步，上盖板和下盖板所用材料均与粉末烧结微柱烧结所用粉末的材料一致。

一种基于气液异面结构的超薄均热板的制备方法，包括以下步骤，

在上盖板上烧结得到阵列排布形成蒸汽通道和支撑结构的多个粉末烧结微柱，每个粉末烧结微柱均含有能够辅助液体工质回流的微小孔洞；

在下盖板上蚀刻出用于汇集液体工质以及形成液体工质流动通道的微槽蚀刻区域；

上盖板和下盖板对应密封连接，在上盖板和下盖板之间形成腔体，在包含多个粉末烧结微柱和微槽蚀刻区域的腔体内灌注液体工质。

进一步，在上盖板上烧结得到多个粉末烧结微柱的实现方式为，在厚度0.1～1mm的上盖板金属片上蚀刻出深度为0.05～0.9mm的工作腔作为上盖板的粉末烧结微柱阵列区域，将上盖板金属片放于凹凸模中，加入300～400目的金属粉末，合模后放于900～950℃的还原性气体中高温烧结1～2小时，得到含有粉末烧结微柱阵列结构的上盖板。

进一步，在下盖板上蚀刻出微槽蚀刻区域的实现方式为，在厚度0.1～1mm的下盖板金属片上蚀刻出深度为0.02～0.7mm的工作腔作为下盖板的微槽蚀刻预留区域，在蚀刻出微槽预留区域的下盖板涂上蓝油并且曝光后，经两分钟的稀盐酸酸洗后，放于30～70℃的蚀刻剂混合溶液中蚀刻出下盖板含微槽结构的微槽蚀刻区域。

进一步，上盖板和下盖板对应密封连接的实现方式为，在下盖板的焊边进行点胶，将上盖板进行合模后，压实模具并进行600～650℃，1～2个小时的高温烧结。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

上盖板的粉末烧结微柱抵接于下盖板，不仅起到支撑超薄均热板和形成蒸汽通道的作用，其烧结形成的微小孔洞还可以提供毛细力，能够辅助液体工质回流，提升了热导率；下盖板的微槽蚀刻区域具有良好的亲水性，能够提供大部分毛细力，因此无需在腔体内额外设置吸液芯结构，在维持良好性能条件下能够进一步薄化均热板厚度。由于具有较小的厚度以及较高的热导率和导热能力，因此能够同时满足电子产品轻薄化和保持良好散热能力的需求。

附图说明

图1为本实施例的一种基于气液异面结构的超薄均热板的整体结构示意图。

图2为本实施例的一种基于气液异面结构的超薄均热板的分解结构示意图。

图3为本实施例的粉末烧结微柱阵列结构上盖板的示意图。

图4为本实施例的微槽蚀刻结构下盖板的示意图。

图5为本实施例的上盖板粉末烧结凹凸模具示意图。

图6为本实施例的金属粉末示意图。

图7为本实施例的封装后的超薄均热板示意图。

附图标记：

1-超薄均热板，11-上盖板，12-注液管，13-下盖板，2-焊膏缝，3-微槽蚀刻区域，5-粉末烧结微柱，6-配重铁片，7-粉末烧结凹凸模，8-金属粉末。

具体实施方式

下面对本实用新型作进一步详细的描述。

如图1-图4所示，一种基于气液异面结构的超薄均热板，包括密封连接形成腔体的上盖板11和下盖板13，腔体内灌注有液体工质，腔体内设有多个粉末烧结微柱5和微槽蚀刻区域3；

多个粉末烧结微柱5阵列排布于上盖板11形成蒸汽通道和支撑结构，每个粉末烧结微柱5均含有能够辅助液体工质回流的微小孔洞；

微槽蚀刻区域3设于下盖板13，用于汇集液体工质以及形成液体工质流动通道。

上盖板11的粉末烧结微柱5不仅起到支撑和蒸汽通道的作用，其烧结形成的微小孔洞还可以提供毛细力，能够辅助液体工质回流，提升了热导率；下盖板13的微槽蚀刻区域3具有良好的亲水性，能够提供大部分毛细力，因此无需在腔体内额外设置吸液芯结构，在维持良好性能条件下能够进一步薄化均热板厚度。由于具有较小的厚度以及较高的热导率和导热能力，因此能够同时满足电子产品轻薄化和保持良好散热能力的需求。

上盖板11选用主体长度为100mm，宽度为50mm，厚度为0.1mm的青磷铜片，材料代号为C5191，蚀刻出长度为95mm，宽度为45mm，深度为0.05mm的工作腔，四周留有焊膏缝2。

如图5所示，将铜片放于特制的粉末烧结凹凸模7中，往其中加入400目的铜粉，合模后顶部放以配重铁片6，于950℃中烧结2小时，保温1.5小时，微柱为圆形，每个微柱的直径为1mm，两个微柱之间的间隔为1.5mm，微柱高度为0.3mm。

下盖板13用主体长度为100mm，宽度为50mm，厚度为0.1mm的青磷铜片，材料代号为C5191，蚀刻出长度为95mm，宽度为45mm，深度为0.02mm的工作腔作为微槽蚀刻预留区域，四周留有焊膏缝2。

将铜片正面要蚀刻的部分贴上感光干膜后曝光两分钟，之后放于稀盐酸中酸洗1分钟，并用清水洗净表面残存盐酸，放于蚀刻剂中蚀刻30分钟(蚀刻30μm)，得到含有微槽结构的蚀刻区域。

下盖板13的微槽蚀刻结构中，微槽单元宽为0.1mm，深为0.03mm，微槽单元之间的距离为0.1mm，微槽的长度为70mm。

将下盖板13放于点胶-铜钎焊设备下，使焊料均匀涂在所留的焊膏缝2中，点胶结束后，将下盖板13放置于模具中，缓慢合上上盖板11，定位精确后合模。进行温度为650℃，时间为1个小时的高温烧结并保温1.5个小时。

如图2所示，将超薄均热板1的上盖板11、下盖板13与注液管12进行焊接得到均热板主体。

利用抽真空机器进行验漏，测得均内部真空度为3Pa。

进一步，通过注液管12向均热板工作腔内加入200μL的超纯净水，其电阻率为18.2MΩ*cm，然后于零下10°的环境中静置20分钟。

利用抽真空机器将均热板工作腔内的真空度降为1.5Pa，随后用液压钳将注液管12的头部钳断，并用密封胶密封钳口。

进一步，如图7所示，对均热板进行二次除气处理，在离注液管12尾部0.5mm处钳断，用密封胶密封。利用电阻焊机器对均热板进行封装处理。

本实用新型具有如下优点：

第一，下盖板13的微槽蚀刻结构面积占比范围为95～98％，在均热板不使用编织带，丝网等结构的吸液芯下，还能保持良好的亲水性，可以起到维持良好性能条件下均热板厚度的进一步薄化。

第二，上盖板11由金属粉末8烧结而成的微柱阵列结构除了起到支撑与提供气体流动通道的作用外，如图6所示，由烧结形成的微小孔洞可以提供毛细力，辅助液体工质汇集回流到微槽蚀刻区域3中。

第三，本实用新型的基于气液异面结构的超薄均热板1厚度≤0.3mm，远低于传统的均热板厚度，属于极端超薄均热板1，广泛用于微电子，通讯等行业，利用气液异面以及吸液芯与盖板一体化的结构，在进一步压缩均热板厚度的情况下，依然可以保持5000～30000W/m·K的热导率。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型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实用新型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，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于气液异面结构的超薄均热板，包括密封连接形成腔体的上盖板和下盖板，腔体内灌注有液体工质，其特征在于：腔体内设有多个粉末烧结微柱和微槽蚀刻区域；

多个粉末烧结微柱阵列排布于上盖板形成蒸汽通道和支撑结构，每个粉末烧结微柱均含有能够辅助液体工质回流的微小孔洞；

微槽蚀刻区域设于下盖板，用于汇集液体工质以及形成液体工质流动通道。

2.按照权利要求1所述的一种基于气液异面结构的超薄均热板，其特征在于：微槽蚀刻区域占下盖板总面积的95～98％。

3.按照权利要求1所述的一种基于气液异面结构的超薄均热板，其特征在于：微槽蚀刻区域包括多个微槽单元，每个微槽单元宽为0.05～0.3mm，深为0.05～0.5mm，微槽单元之间的距离为0.01～0.2mm。

4.按照权利要求1所述的一种基于气液异面结构的超薄均热板，其特征在于：粉末烧结微柱的孔隙率为30～80％，形状为圆形、矩形、三角形或菱形，粉末烧结微柱的直径或边长为0.05～0.2mm，烧结高度为0.05～0.3mm。

5.按照权利要求1所述的一种基于气液异面结构的超薄均热板，其特征在于：粉末烧结微柱采用300～400目的粉末烧结形成，粉末包括铜粉、合金铜粉、铁粉、铝粉、镁粉或合金镁粉，相邻的粉末烧结微柱之间，长度方向上间隔0.5～3mm，宽度方向上间隔0.5～3mm。

6.按照权利要求5所述的一种基于气液异面结构的超薄均热板，其特征在于：上盖板和下盖板所用材料均与粉末烧结微柱烧结所用粉末的材料一致。

Images