【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于相變換熱相關(guān)，更具體地，涉及一種極端超薄均熱板及其制備方法。
技術(shù)介紹
1、近年來，個人電氣設(shè)備、民用基礎(chǔ)設(shè)施、軍事武器及航空航天等領(lǐng)域電子器件產(chǎn)生的熱流密度不斷增加，其中便攜式電子器件趨于向高性能、小型化、集成化的方向發(fā)展，導(dǎo)致單位尺度的芯片產(chǎn)生的熱量呈指數(shù)級上升。在造成電子器件失效的影響原因中，高溫是導(dǎo)致失效的主要因素，且隨著工作溫度逐漸升高，器件的使用壽命會顯著縮短，同時其失效概率也會大幅度增加。在電子器件冷卻方式中，相變換熱是一種利用傳熱工質(zhì)的相變潛熱吸收或釋放熱量、通過工質(zhì)流動傳遞熱量的新型散熱方式，因為其具有高傳熱效率、高穩(wěn)定性、長壽命等優(yōu)勢，已經(jīng)逐漸成為解決電子器件高熱流密度散熱難題的可行途徑。均熱板，簡稱vc，其通過封閉空間內(nèi)工質(zhì)蒸發(fā)相變、蒸汽流動、冷凝相變過程實現(xiàn)熱量擴散，它克服了傳統(tǒng)熱管的局限性，實現(xiàn)了高效的面內(nèi)熱傳導(dǎo)。
2、通常來說，整體厚度小于0.3mm的均熱板可稱為極端超薄化均熱板，目前極端超薄化的均熱板面臨嚴峻的性能下降挑戰(zhàn)。在均熱板運行過程中部分液體介質(zhì)通常會外溢至氣體通道造成汽液混合，在極端超薄均熱板中，由于內(nèi)腔厚度極小，汽液混合會導(dǎo)致更加嚴重的蒸汽流動阻力上升問題。傳統(tǒng)的吸液芯結(jié)構(gòu)，例如多層絲網(wǎng)或燒結(jié)粉末吸液芯，無法有效緩解液體介質(zhì)外溢問題，因此需要增加厚度以減小蒸汽流動阻力，這導(dǎo)致均熱板厚度難以降低至0.3mm以下，無法滿足當今便攜電子器件厚度要求。
3、因此，設(shè)計一種極端超薄化的高性能均熱板具有重要意義。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進需求，本專利技術(shù)提供了一種極端超薄均熱板及其制備方法，解決均熱板中汽液混合產(chǎn)生的氣體介質(zhì)流動阻力大的問題。
2、為實現(xiàn)上述目的，按照本專利技術(shù)的一個方面，提供了一種極端超薄均熱板，該均熱板包括上殼板和下殼板，上殼板和下殼板之間形成封閉的腔室，其中，所述下殼板上設(shè)置有間隔排列的微柱陣列區(qū)域和支撐結(jié)構(gòu)區(qū)域，微柱陣列區(qū)域作為液體介質(zhì)的流通通道，支撐結(jié)構(gòu)區(qū)域作為氣體介質(zhì)的流通通道；所述微柱陣列區(qū)域的表面刻蝕有納米草結(jié)構(gòu)，所述微柱陣列區(qū)域中設(shè)置有陣列排布的微柱和覆蓋在微柱陣列的三維螺旋編織金屬絲，該微柱和三維螺旋編織金屬絲的表面均刻蝕有納米草結(jié)構(gòu)。
3、進一步優(yōu)選地，所述微柱與所述三維螺旋編織金屬絲的材料均采用銅。
4、進一步優(yōu)選地，所述支撐區(qū)域中設(shè)置有圓柱支撐結(jié)構(gòu)和在條形支撐結(jié)構(gòu)，圓柱形支撐結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述支撐區(qū)域的兩端，所述條形支撐結(jié)構(gòu)設(shè)在所述支撐區(qū)域的中間，所述條形支撐結(jié)構(gòu)并行排布，所述上殼板上設(shè)置有與下殼板對應(yīng)且結(jié)構(gòu)相同的支撐結(jié)構(gòu)區(qū)域。
5、進一步優(yōu)選地，所述均熱板的厚度為0.22mm～0.32mm。
6、進一步優(yōu)選地，所述三維螺旋編織金屬絲的直徑為0.15mm～0.25mm，所述微柱的直徑為0.08mm～0.12mm，間距為0.2mm～0.25mm，高度為0.03mm～0.17mm。
7、進一步優(yōu)選地，所述上殼板和下殼板的材料為銅、銅合金、不銹鋼、鋁合金中的一種。
8、進一步優(yōu)選地，所述均熱板的一側(cè)設(shè)置有注液口。
9、按照本專利技術(shù)的另一個方面，提供了一種上述所述的極端超薄均熱板的制備方法，該制備方法包括下列步驟：
10、在下殼板上加工微柱陣列，在上殼板和下殼板上加工支撐結(jié)構(gòu)區(qū)域中的支撐結(jié)構(gòu)；
11、將三維螺旋編織金屬絲覆蓋在所述微柱陣列上并燒結(jié)使得的二者連接；
12、對所述微柱陣列和三維螺旋編織金屬絲進行刻蝕使得二者的表面形成納米草結(jié)構(gòu)；
13、將上殼板和上殼板焊接形成一端設(shè)置有注液口的封閉腔室。
14、進一步優(yōu)選地，所述燒結(jié)的溫度為600℃～800℃，時間為4小時～6小時。
15、進一步優(yōu)選地，所述刻蝕采用強氧化性的堿性液體，刻蝕溫度為90℃～98℃，時間為20分鐘～30分鐘。
16、總體而言，通過本專利技術(shù)所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具備下列有益效果：
17、1.本專利技術(shù)的微柱陣列區(qū)域的表面刻蝕有納米草結(jié)構(gòu)，該微柱陣列區(qū)域中設(shè)置有陣列排布的微柱和覆蓋在微柱陣列的三維螺旋編織金屬絲，覆蓋有納米草結(jié)構(gòu)的微柱陣列表面為具有超親水性的粗糙表面，納米草結(jié)構(gòu)具備類似草地的層狀形貌，特征尺寸小于2微米，成分為金屬氧化物，納米草具有超高比表面積特性，相比未經(jīng)刻蝕處理的金屬具備更高的親水性和更快速的潤濕能力，其形成的微納孔隙結(jié)構(gòu)對液體介質(zhì)有抽吸匯集、定向運輸作用，可以及時將均熱板工作過程中外溢至支撐結(jié)構(gòu)區(qū)域的液體介質(zhì)通過抽吸作用匯集至微柱陣列區(qū)域，并通過定向運輸作用將液體介質(zhì)沿微柱陣列區(qū)域長度方向輸運至均熱板一端參與蒸發(fā)換熱，有利于降低均熱板支撐結(jié)構(gòu)區(qū)域中因汽液混合產(chǎn)生的氣體介質(zhì)流動阻力，提高均熱板工作時介質(zhì)循環(huán)效率，從而達到更好的換熱效果；
18、2.本專利技術(shù)的下殼板上設(shè)置有間隔排列的微柱陣列區(qū)域和支撐結(jié)構(gòu)區(qū)域，微柱陣列區(qū)域作為液體介質(zhì)的流通通道，支撐結(jié)構(gòu)區(qū)域作為氣體介質(zhì)的流通通道，使得液體介質(zhì)和氣體介質(zhì)的流通通道之間間隔排布，減小均熱板工作過程中因汽液混合導(dǎo)致氣體流動受阻，使均熱板有效導(dǎo)熱系數(shù)顯著提高；氣體介質(zhì)流動時可以充分利用均熱板內(nèi)腔厚度空間，可以在保證性能的前提下將均熱板厚度降低至0.3mm以下；
19、3.本專利技術(shù)的均熱板的厚度為0.22mm～0.32mm，在極薄的厚度下具有較高的有效導(dǎo)熱系數(shù)，能夠滿足便攜式電子器件的散熱需求，公開的一種極端超薄均熱板制備方法，步驟簡單，設(shè)計合理，易于實現(xiàn)，可操作性強，便于規(guī)模化制備生產(chǎn)，具有重要的實用價值和推廣意義。
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1.一種極端超薄均熱板，其特征在于，該均熱板包括上殼板(1)和下殼板(3)，上殼板(1)和下殼板(3)之間形成封閉的腔室，其中，所述下殼板(3)上設(shè)置有間隔排列的微柱陣列區(qū)域和支撐結(jié)構(gòu)區(qū)域，微柱陣列區(qū)域作為所述封閉的腔室內(nèi)部液體介質(zhì)的流通通道，支撐結(jié)構(gòu)區(qū)域作為所述封閉的腔室內(nèi)部氣體介質(zhì)的流通通道；所述微柱陣列區(qū)域的表面刻蝕有納米草結(jié)構(gòu)，所述微柱陣列區(qū)域中設(shè)置有陣列排布的微柱和覆蓋在微柱陣列上的三維螺旋編織金屬絲(2)，該微柱和三維螺旋編織金屬絲(2)的表面均刻蝕有納米草結(jié)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種極端超薄均熱板，其特征在于，所述微柱與所述三維螺旋編織金屬絲(2)的材料均采用銅。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種極端超薄均熱板，其特征在于，所述支撐區(qū)域中設(shè)置有圓柱支撐結(jié)構(gòu)(32)和在條形支撐結(jié)構(gòu)(33)，圓柱形支撐結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述支撐區(qū)域的兩端，所述條形支撐結(jié)構(gòu)設(shè)在所述支撐區(qū)域的中間，所述條形支撐結(jié)構(gòu)并行排布，所述上殼板(1)上設(shè)置有與下殼板對應(yīng)且結(jié)構(gòu)相同的支撐結(jié)構(gòu)區(qū)域。
4.如權(quán)利要求1或2所述的一種極端超薄均熱板，其特征在于，所述均熱板的厚
5.如權(quán)利要求4所述的一種極端超薄均熱板，其特征在于，所述三維螺旋編織金屬絲的直徑為0.15mm～0.25mm，所述微柱的直徑為0.08mm～0.12mm，間距為0.2mm～0.25mm，高度為0.03mm～0.17mm。
6.如權(quán)利要求4或5所述的一種極端超薄均熱板，其特征在于，所述上殼板(1)和下殼板(3)的材料為銅、銅合金、不銹鋼、鋁合金中的一種。
7.如權(quán)利要求1所述的一種極端超薄均熱板，其特征在于，所述均熱板的一側(cè)設(shè)置有注液口(4)。
8.一種權(quán)利要求1-7任一項所述的極端超薄均熱板的制備方法，其特征在于，該制備方法包括下列步驟：
9.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述燒結(jié)的溫度為600℃～800℃，時間為4小時～6小時。
10.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述刻蝕采用強氧化性的堿性液體，刻蝕溫度為90℃～98℃，時間為20分鐘～30分鐘。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種極端超薄均熱板，其特征在于，該均熱板包括上殼板(1)和下殼板(3)，上殼板(1)和下殼板(3)之間形成封閉的腔室，其中，所述下殼板(3)上設(shè)置有間隔排列的微柱陣列區(qū)域和支撐結(jié)構(gòu)區(qū)域，微柱陣列區(qū)域作為所述封閉的腔室內(nèi)部液體介質(zhì)的流通通道，支撐結(jié)構(gòu)區(qū)域作為所述封閉的腔室內(nèi)部氣體介質(zhì)的流通通道；所述微柱陣列區(qū)域的表面刻蝕有納米草結(jié)構(gòu)，所述微柱陣列區(qū)域中設(shè)置有陣列排布的微柱和覆蓋在微柱陣列上的三維螺旋編織金屬絲(2)，該微柱和三維螺旋編織金屬絲(2)的表面均刻蝕有納米草結(jié)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種極端超薄均熱板，其特征在于，所述微柱與所述三維螺旋編織金屬絲(2)的材料均采用銅。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種極端超薄均熱板，其特征在于，所述支撐區(qū)域中設(shè)置有圓柱支撐結(jié)構(gòu)(32)和在條形支撐結(jié)構(gòu)(33)，圓柱形支撐結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述支撐區(qū)域的兩端，所述條形支撐結(jié)構(gòu)設(shè)在所述支撐區(qū)域的中間，所述條形支撐結(jié)構(gòu)并行排布，所述上殼板(1)上設(shè)置有與下殼板對應(yīng)且結(jié)構(gòu)相同的支撐結(jié)構(gòu)區(qū)域。
4.如權(quán)利要求1或2...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉修良，劉嘉軒，楊榮貴，張鑫磊，李莎，
申請(專利權(quán))人：華中科技大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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