[發明專利]一種平板均熱板及其制作方法

有效

• 申請號: 201110122183.0
• 申請日: 2011-05-12
• 公開（公告）號: CN102778157A
• 公開（公告）日: 2012-11-14
• 發明（設計）人: 李驥
• 申請（專利權）人: 北京芯鎧電子散熱技術有限責任公司
• 主分類號: F28D15/04
• 分類號: F28D15/04;B23P15/26;H01L23/427
• 代理公司: 北京方韜法業專利代理事務所 11303
• 代理人: 遆俊臣

技術領域

本發明涉及一種散熱產品，特別是涉及一種用于通訊設備、光電設備散熱的平板均熱板及其制作方法。

背景技術

在通訊設備上，一個主機板上有多個熱源，并且功率都不低，當然主要是射頻功放器件的發熱功率較大，關于這些電子器件在電路板上的布置以及和散熱器的組合問題，經常困惑電子工程師以及熱設計工程師。目前的散熱器為鋁型材散熱器(主要通過鋁擠壓得到)。由于通訊設備高可靠性的要求，一般通訊設備的散熱很少采用利用風扇的強迫對流散熱，絕大多數采用空氣自然對流冷卻，鋁型材散熱器在自然對流條件下其散熱功率有限，并且熱阻較大，因此對于高熱流密度、大功率電子器件的散熱無能為力。目前業界引入熱管、均熱板等技術到通訊設備散熱器設計當中，取得了很好的散熱效果。但是由于目前熱管以及均熱板的結構限制，往往只能把熱量從芯片處引導到散熱器上相對較冷的地方或者具有部分擴展效果，還沒有能夠充分利用鋁型材散熱器其它大面積的散熱區域。

另外，在照明領域，用大功率發光二極管(LED)做的燈具比白熾燈、日光燈、節能燈的節能效果及壽命要高的多，因此大功率LED燈具獲得了廣泛推廣。LED燈具是個光電器件，其工作過程中只有15％～25％的電能轉換成光能，其余的電能幾乎都轉換成熱能，使LED的溫度升高。在大功率LED中，散熱是個大問題。例如，1個10W白光LED若其光電轉換效率為20％，則有8W的電能轉換成熱能，若不加散熱措施，則大功率LED的器芯溫度會急速上升，當其LED二極管結溫T_J上升超過最大允許溫度時(一般是150℃)，大功率LED會因過熱而損壞。因此在大功率LED燈具設計中，最主要的設計工作就是散熱設計。而一款大功率LED燈具模組具有幾十顆至上百顆LED光電二極管，其大小為幾個平方毫米，目前其單顆功率約為1至2瓦，因此對于單顆LED，其熱流密度達到10W/cm²以上，并且整組燈具的發熱總功率也比較高，達到100W以上。目前大都也采用鋁型材散熱器以及空氣自然對流換熱，由于單顆LED燈珠的功率在上升，LED的溫度控制又要求盡可能的低，因此散熱問題對于大功率LED燈具是一個棘手的問題。

目前熱管也逐漸進入LED燈具散熱模組。熱管是1963年美國Los?Alamos國家實驗室的G.M.Grover發明的一種傳熱元件，它充分利用了熱傳導原理與工質的相變熱傳遞性質，透過熱管將發熱物體的熱量迅速傳遞到熱源外，其導熱能力超過任何已知金屬的導熱能力。熱管技術以前被廣泛應用在宇航、軍工等行業，自從被引入散熱器制造行業，使得人們改變了傳統散熱器的設計思路，開辟了散熱行業新天地。熱管是一個內壁具有微結構的真空腔體，當熱量由熱源通過熱管中的熱量輸入段傳導至熱管的蒸發區時，腔體里面的工質會在低真空度的環境中開始產生液相汽化的現象，氣相的工質會很快充滿整個腔體，當氣相工質接觸到一個比較冷的區域時便會產生凝結的現象，借由凝結的現象通過熱管中的熱量輸出段釋放出在蒸發時累積的熱，凝結后的液相工質會借由熱管內毛細微結構產生毛細抽吸力再回到蒸發熱源處，此運作在封閉腔體內周而復始進行，這就是熱管的運作方式。又由于工質在蒸發時在毛細材料微結構處產生毛細抽吸力，所以熱管的運作可不受重力的影響。但是普通熱管由于其細長管狀結構，很難有效對上百顆LED燈珠進行可靠散熱，并且整組散熱器也非常昂貴，不利于市場推廣。

均熱板與熱管的原理與理論架構是相同的，但是熱傳遞的方式不盡相同，在普通熱管內部，蒸汽的流動方式是近似一維的，因此熱管熱量傳遞的方式是線性傳遞；而在均熱板內部，蒸汽的流動方式是近似二維的，因此均熱板的加熱面的熱量傳遞方式是平面傳遞方式，比熱管更快，更有效率。進一步講，均熱板可以在更大的面積上采用相變傳熱方式，利用相變的傳熱可以解決傳統熱管的種種限制。

而現有均熱板主要有以下幾方面的問題：

1、結構限制以及高制造成本，請參閱圖1所示，目前已有的均熱板結構內部比較簡單，主要由下底板10、燒結毛細芯40、加強芯20和上蓋板30依次疊加組成，目前業界該型均熱板絕大部分由銅材料及銅燒結粉末做成，外形結構一般不超過10cm×10cm，如果再增大尺寸，制造成本將會成倍增加；

2、可靠性問題，目前商用的均熱板如果任意增大結構尺寸，會由于內部高真空度以及銅材在燒結以后硬度減低等因素，可靠性大大降低，容易變形，造成安裝以及使用的困難；

3、散熱能力有限，目前商用均熱板受材料、重量、制作成本的限制，無法根據實際器件尺寸隨意更改均熱板大小，導致目前均熱板的散熱能力無法得到進一步提高。