传热结构的制作方法与流程

1.本技术涉及一种传热结构的制作方法，该传热结构特别用于电子产品的散热。


背景技术：

2.电子产业的日新月异，各式各样的电子产品均以高性能、高密度、高效率为研究目标，而且追求携带方便，整体的设计也朝着体积小、重量轻的方向发展。因此，各式各样的电子产品的制作越来越精密，各组件的配置也越来越复杂，也因此造成了电子产品的散热问题越来越严重，此问题会造成电子产品功能、效率与寿命的衰减。其中以最典型的应用就是超薄型电脑和高运算速率手机的散热问题最为突出。采用相变散热技术，将热导管或真空均热板与鳍片和风扇相结合，制造成超轻薄相变散热模组可有效解决以上电子产品面临的问题。其中，均热板由于均热面积大，可实现超薄化制造，其应用范围日益增加。
3.均热板制造是将填充有金属材质的毛细结构材料的开放式腔体经高温烧结，将毛细结构烧结于腔体表面，再将此腔体与金属盖板或另一腔体焊接密封，同时对腔体注入制冷工作流体(如水或酒精)和抽真空处理。均热板在一面受热时，储存于毛细结构孔隙内的工作流体快速气化将热量传导至均热板另一面，水蒸气热量被吸收后，水气冷凝成液态，在毛细力的作用下经由毛细结构返回至蒸发部位，如此反复，依靠制冷工作流体的气-液态转变来实现热量传递和扩散。
4.现在均温板中支撑柱采用对铜板化学刻蚀法制造，不仅制造成本高，而且污染环境。
5.另外，现有技术中，毛细结构层是直接形成于均温板的壳体上，然后再在毛细结构层或上壳体上制作支撑柱，工序多，制作时间长。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种传热结构的制作方法，以克服现有技术中的技术问题。
7.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
8.本技术实施例公开一种传热结构的制作方法，该传热结构包括壳体以及位于壳体内的毛细结构层和支撑柱，所述支撑柱支撑于壳体相对的两个内壁之间，包括：
9.在毛细结构层表面上制作支撑柱，使得毛细结构层和支撑柱结合形成一体的自支撑结构；
10.将自支撑结构安装于传热结构的壳体内。
11.一实施例中，所述支撑柱是将金属粉末烧结于毛细结构层表面上。
12.一实施例中，所述金属粉末材质选自铜、铝、钛、银、金、铁或其合金。
13.一实施例中，所述毛细结构层采用金属网，和/或
14.金属粉末烧结层。
15.一实施例中，所述毛细结构层包括金属网，以及
16.烧结形成于金属网孔隙内和/或表面的金属粉末烧结层。
17.一实施例中，所述金属网材质选自铜、铝、钛、银、金、铁或其合金。
18.一实施例中，还包括：
19.将自支撑结构通过烧结方式结合于壳体的内壁表面。
20.一实施例中，所述支撑柱为柱状、条状、网状或其组合。
21.一实施例中，所述支撑柱的孔隙率大于等于15％。
22.一实施例中，传热结构为均温板。
23.与现有技术相比，本发明将毛细结构层和支撑柱作为一体的自支撑结构预先制作，然后再将其整体与壳体之间组装，这样自支撑结构可以作为一个独立的生产环节，由均温板制造厂商的上游厂家提供，不仅可以大大提高均温板的制作效率，同时优化了整个产业链。
附图说明
24.为了更清楚地说明本技术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技术中记载的一些实施例，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获得其他的附图。
25.图1所示为现有技术中均温板的结构原理示意图；
26.图2-4所示为本发明典型实施例中支撑柱的结构示意图；
27.图5所示为本发明具体实施例中均温板的制作流程示意图。
具体实施方式
28.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
29.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
30.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
31.本发明以均温板进行示例性说明，需要注意的是，本案的自支撑结构同样适用于热导管等其他传热结构。
32.结合图1所示，本发明申请的一实施例中，提供一种均温板10，该均温板10包括壳体11、以及形成于壳体内的工作流体(图未示)和自支撑结构12。
33.壳体11封合形成有真空腔体111，包括上壳体112和下壳体113。
34.上壳体112其可以由铜、铝或其合金等导热性良好的材料制成。本实施例中，上壳体112为一矩形的顶板，但并不以此种形态为限。
35.下壳体113亦可以由铜、铝或其合金等导热性良好的材料制成。本实施例中，下壳体113具有一矩形底板1131及自底板1131边缘向上垂直折弯形成的围板1132。上壳体112对应封合于下壳体113的顶端开口，以围成所述真空腔体111。
36.为了方便上壳体112和下壳体113的快速装配和提高密封性能，上壳体112的下表面垂直凸伸有环形的密封板1121，上壳体112和下壳体113组装后密封板1121的外壁表面与围板1132的内壁表面贴合，或者密封板1121的内壁表面与围板1132的外壁表面贴合。
37.自支撑结构12包括毛细结构层121和支撑柱122，支撑柱122垂直凸伸于毛细结构层121的一侧表面。
38.毛细结构层121可以形成于下壳体113的内壁表面，还可以同时形成于上壳体112和下壳体113的内壁表面。
39.毛细结构层121具有相连通的孔隙结构，均温板的下壳体与热源接触时底部受热，通过毛细结构层传递给冷却介质，冷却介质在负压状态时快速挥发，热空气受热上升，遇均温板上壳体的冷源后重新凝结成液体，凝结后的冷却液回流入均热板的下壳体，如此反复作用，将热量传导出去。
40.毛细结构层121可以为金属编织网、纤维束、金属粉末烧结物等材料制成，在一优选的实施例中，为了提高毛细结构的自支撑强度，毛细结构层121包括金属编织网以及填充于金属编织网孔隙或覆盖于金属编织网表面的金属粉末烧结层。
41.金属网材质选自铜、铝、钛、银、金、铁或其合金。金属粉末材质选自铜、铝、钛、银、金、铁或其合金。
42.在优选的实施例中，金属编织网和金属粉末均采用铜材质，这样通过烧结后，金属编织网和金属粉末烧结层的结合强度高，使用寿命长。
43.毛细结构层121可以通过烧结方式结合于壳体的表面，为了提高两者的结合强度，毛细结构层121和壳体均采用铜材质。
44.支撑柱122支撑于上壳体112和下壳体113之间，用来抵抗抽真空负压造成的壳体的凹陷。
45.支撑柱122可以采用金属粉末烧结形成于毛细结构层121表面，支撑柱122材质选自铜、铝、钛、银、金、铁或其合金。在优选的实施例中，支撑柱122和毛细结构层121均采用铜材质，烧结后，支撑柱122和毛细结构层121之间结合强度高。
46.本案中，支撑柱122通过金属粉末烧结形成，不仅拥有良好的强度，且有孔隙通道，可以作为水蒸汽和水流通道，有助于冷却后水蒸气的回流。当工作流体在上壳体凝结成液体，凝结后的冷却液可以经过支撑柱通过毛细结构回流入均温板底部。
47.在一实施例中，当毛细结构层和支撑柱均采用相同金属粉料制作时，可以通过一次烧结同时形成毛细结构层和支撑柱，可以大大降低自支撑结构的制作时间。
48.在优选的实施例中，支撑柱122的抗压强度大于3mpa，支撑柱122高度小于300um，支撑柱122的孔隙率大于15％。支撑柱122的形状不做限定，支撑柱122之间的间距一般大于100um。
49.结合图2所示，在一典型实施例中，毛细结构层121包括一层铜编织网和结合于铜编织网上的铜粉末烧结层，支撑柱122为圆柱体，其等间距分布于毛细结构层121表面，支撑柱122的直径为150um，高度100um，孔隙率20％，支撑柱122的间距为280um，抗压强度5mpa。
50.结合图3所示，在一典型实施例中，毛细结构层121为一层铜编织网，支撑柱122为条形，并列分布于毛细结构层121表面，支撑柱122间距300um，宽度200um，高度120um，孔隙率25％，抗压强度5mpa。
51.结合图3所示，在一典型实施例中，毛细结构层121为一层铜编织网，支撑柱122为网格状，间距350um，宽度150um，高度120um，孔隙率25％，抗压强度5mpa。
52.本实施例中，工作流体选自水、酒精或丙酮，也可以采用其他与毛细结构层化学性质兼容的流体。
53.结合图5所示，本案还提供一种表面具有毛细结构的均温板的制作方法。
54.步骤1：制作具有毛细结构层的自支撑结构。具体地，在铜金属网的表面和孔隙内烧结形成铜粉末烧结层，形成可以自支撑的毛细结构层，进一步，在毛细结构层表面烧结形成铜粉末支撑柱。铜金属网、铜粉末烧结层和支撑柱也可以通过一步烧结形成。
55.步骤2：将制作完成的自支撑结构放置于下壳体的底面，通过烧结将自支撑结构结合于下壳体上。
56.步骤3：将上壳体和下壳体封合，封合方式可以采用焊接或强力粘接的方式，封合后可保留一个小尺寸通道、缺口或孔洞用于后续注入流体和抽真空操作。
57.步骤4：对已经封合的腔体注入液态工作流体(水、酒精、丙酮或其它液体)，使工作流体填充毛细结构。
58.步骤5：对腔体进行抽真空和完全密封，形成内部有工作流体且为真空环境的相变均温板。
59.在实际生产活动中，用于制作毛细结构的金属粉体配方通常掌握在少数的上游厂商中，但是金属粉体本身的需求量和利润有限，在保证自身竞争力的前提下，上游厂商势必要尽量提高自身利润，但是同时又要尽量避免下游制造中需要过多人力、成本的问题。
60.本发明基于上述问题，将毛细结构层和支撑柱作为一体的自支撑结构预先制作，然后再将其整体与壳体之间组装，这样自支撑结构可以作为一个独立的生产环节，由均温板制造厂商的上游厂家提供，不仅可以大大提高均温板的制作效率，同时优化了整个产业链。
61.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。