一种带有浮动热管结构的水冷板的制作方法

本技术涉及电子设备散热，尤其涉及一种用于高功率密度电子设备（如服务器cpu、gpu等）的水冷板结构，具体是一种采用浮动热管结构以提升散热效率与适应性的水冷板。

背景技术：

1、随着计算能力的飞速发展，现代电子热源的功率密度持续攀升，其产生的热量已成为制约性能进一步提升的关键瓶颈。在此背景下，散热技术的革新显得至关重要。

2、首先，从宏观散热方案看，水冷（液冷）技术因冷却液具有极高的比热容和导热效率，已成为服务器、工作站及高性能计算机等领域的主流散热方案。水冷技术的核心部件是水冷板，其通过与热源表面接触，将热量传递至内部流动的冷却液并带走。

3、其次，聚焦于水冷板自身的制造工艺，现有技术主要采用两类方法：一是在金属基板内部直接加工出冷却流道；二是采用冲压成形的上下盖板通过钎焊方式组合构成流道。然而，这些传统结构在应对极高热流密度时，逐渐暴露出其固有的局限性。

4、进而，深入分析这些局限性，可归纳为以下三个层层递进的技术缺陷：

5、1、界面接触热阻问题：水冷板与热源之间需要通过导热界面材料结合，存在固有接触热阻。当安装压力不均或接触表面存在微观不平整时，空气隙会增大，导致该热阻显著增加，成为散热路径上的主要瓶颈。

6、2、局部热点散热不足问题：热源表面的功率分布并非均匀，常存在局部高热量产生的“热点”。传统水冷板的基板是刚性的，其热扩散能力有限，难以针对性地对这些微小区域进行强化散热，导致热源局部结温过高，影响性能与可靠性。

7、3、系统适应性与通用性问题：对于不同尺寸、不同功率等级或表面高度存在公差的热源，往往需要定制不同规格的水冷板，这不仅增加了设计和制造成本，也降低了散热解决方案的通用性和部署灵活性。

8、随后，业界尝试引入热管这一高效导热元件来提升性能。热管拥有极高的等效导热系数，能快速定向传输热量。但现有技术多将热管刚性嵌入或焊接固定在水冷板基座内。此种结合方式未能从根本上解决上述问题：刚性连接无法有效补偿界面不平整，接触热阻依然存在；固定的热管位置也难以自适应地对准热源上随机分布的动态热点。

9、因此，本领域迫切需要一种创新结构的水冷散热装置，它必须能够有效降低接触热阻、主动消除局部热点，并对多样化的热源形态具有良好的适应性。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种带有浮动热管结构的水冷板。该水冷板旨在显著降低与热源之间的接触热阻，高效消除局部热点，并对不同尺寸、功率和表面高度的热源具备优异的适应性。

2、为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

3、为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

4、一种带有浮动热管结构的水冷板，包括：

5、水冷板本体，其内部设有冷却液流道，所述水冷板本体具有用于接触热源的安装平面；

6、浮动热管模块，其设置在所述水冷板本体与热源之间；所述浮动热管模块包括：

7、热管，其蒸发段用于接触热源；

8、弹性支撑体，其包覆或支撑所述热管的蒸发段，所述弹性支撑体具有朝向热源的接触面；

9、其中，所述热管的冷凝段与所述水冷板本体的安装平面保持热接触；所述弹性支撑体被配置为：在受压时发生弹性形变，允许所述热管的蒸发段相对于所述水冷板本体在垂直方向上产生浮动位移，从而使热管的蒸发段能紧密贴合热源表面。

10、通过设置由热管和弹性支撑体构成的浮动热管模块，并利用弹性支撑体在受压时的形变特性，使热管蒸发段能产生垂直方向的浮动位移。该结构产生了显著的有益效果：其一，实现了热管蒸发端与热源表面的自适应紧密贴合，有效补偿了安装公差与表面不平整度，从而显著降低了接触热阻；其二，避免了刚性接触，防止了压损脆弱的热源（如热源），提升了可靠性。

11、进一步地，所述水冷板本体的安装平面上设有用于容纳所述浮动热管模块的凹槽或空腔。

12、通过在水冷板本体的安装平面上设置凹槽或空腔，为浮动热管模块提供了精确的定位和容纳空间，确保了模块在受压过程中运动的稳定性，防止其发生侧向滑移，同时有利于实现水冷板整体结构的紧凑化和模块化集成。

13、进一步地，所述热管的冷凝段通过焊接、导热胶或机械压紧的方式与所述水冷板本体的安装平面或凹槽/空腔的底面保持热接触。

14、通过限定热管冷凝段通过焊接、导热胶或机械压紧等方式实现热接触，提供了多种可靠且低热阻的热连接路径选择，确保了热量能够从热管冷凝段高效地、连续地传递至水冷板本体，最终被冷却液带走，从而优化了整体的热传导效率。

15、进一步地，所述弹性支撑体由导热弹性材料制成，例如导热硅胶、导热凝胶或导热泡棉。

16、通过限定弹性支撑体由导热弹性材料制成，弹性支撑体在起到机械支撑与缓冲作用的同时，其自身也构成了一条辅助的导热路径，能够帮助扩散部分热量，避免了热流在局部积聚，进一步强化了散热性能。

17、进一步地，所述弹性支撑体的接触面在未受压时突出于或齐平于所述水冷板本体的安装平面，确保在未受压时热管模块突出，在受压时能优先接触。

18、通过限定弹性支撑体的接触面在未受压时突出于或齐平于安装平面，确保了在安装加压时，浮动热管模块能够优先于水冷板本体与热源接触并受压，这是实现所述“浮动位移”和自适应贴合功能的前提与保障。

19、进一步地，所述热管为均温板或环路热管。

20、通过限定热管为均温板或环路热管，提供了适用于不同场景的优选高热流密度传导方案。均温板适于面源高效扩散，而环路热管适于长距离、高功率输运，从而拓宽了本实用新型的应用范围与散热能力上限。

21、进一步地，所述浮动热管模块的数量为多个，以阵列或根据热源热点分布的形式布置在水冷板本体上。

22、通过限定设置多个浮动热管模块并以阵列或根据热点分布形式布置，实现了对热源表面多个或分布式局部热点的精准、针对性散热，多个模块协同工作，共同将高热流密度区域的热量迅速导离，有效防止了系统性的局部过热。

23、进一步地，所述弹性支撑体完全包覆所述热管的蒸发段。

24、通过限定弹性支撑体完全包覆热管的蒸发段，一方面对热管提供了全方位的保护，防止其受损；另一方面确保了在受压时，弹性力能够均匀、对称地作用于热管，使其保持垂直方向的平稳浮动，避免了倾斜导致的接触不良。

25、进一步地，所述热管的蒸发段与热源之间设有导热界面材料。

26、通过限定在热管蒸发段与热源之间设置导热界面材料，填充了微观空隙，进一步消除了界面间的空气，从而在已降低接触热阻的基础上，进一步优化了最后一环的热传导效率。

27、进一步地，所述水冷板本体由铜、铝、铜合金或铝合金制成。

28、通过限定所述水冷板本体由铜、铝、铜合金或铝合金制成，利用了这些金属优良的导热性能与成熟的加工工艺，为冷却液流道提供了高效的基础散热载体，保证了水冷板本体的基本散热效能与可制造性。

29、与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

30、1、极低的接触热阻：浮动设计使热管蒸发端能在压力下自适应地与热源表面实现紧密贴合，极大减少了界面间的空气间隙，从而显著降低了接触热阻。

31、2、高效的热点消除能力：热管能迅速将热源局部热点产生的巨大热流扩散开，并高效传递至整个水冷板面，由冷却液带走，有效防止了局部过热。

32、3、良好的适应性：弹性支撑体可以补偿安装公差和热源表面不平整度，使该水冷板能适应不同厚度和表面高度的热源，通用性更强。

33、4、提升综合散热效率：结合了热管高效导热和水冷高效散热的双重优势，整体散热性能远超传统水冷板或单一热管散热器。