[發明專利]一種具有氣液共面特征的超薄相變傳熱器件及其制備方法

在審

• 申請號: 202010760311.3
• 申請日: 2020-07-31
• 公開（公告）號: CN114071942A
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發明（設計）人: 湯勇;陳恭
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H05K7/20
• 分類號: H05K7/20;B23P15/26;F28D15/02
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 付茵茵

本發明公開一種具有氣液共面特征的超薄相變傳熱器件及其制備方法，超薄相變傳熱器件包括上殼板、下殼板、多個支撐柱和多個吸液芯，所述上殼板蓋設密封于下殼板上形成密封殼體，下殼板凹陷形成凹腔，上殼板和下殼板分別設有注液口，注液口與凹腔連通，多個吸液芯和多個支撐柱分別間隔設置于凹腔內，支撐柱的一端與下殼板連接，另一端與上殼板抵接或連接，吸液芯的一端與下殼板連接，另一端與上殼板抵接或連接，多個吸液芯和多個支撐柱分隔凹腔形成多個蒸汽流動通道，凹腔內填充有液體工質，吸液芯用以作為液體工質流動通道。通過將吸液芯與蒸汽腔布置在厚度方向上同一平面內，進一步減小超薄相變傳熱器件整體厚度，突破傳統相變傳熱器件厚度極限。

技術領域

本發明涉及相變傳熱器件技術領域，特別涉及一種具有氣液共面特征的超薄相變傳熱器件及其制備方法。

背景技術

現今電子產品不斷朝著高性能化和輕薄化的方向發展，例如智能手機，功能越來越多，運算速度越來越快，然而其厚度卻越來越薄，在有限的空間內能夠有效地散發大量熱量是目前亟待解決的難題。相變傳熱技術是一種新型熱管理技術，利用工質氣液相變潛熱傳遞大量熱量，并且不需要外力驅動，逐漸成為目前電子器件散熱技術的焦點。相變傳熱器件作為一種高效相變導熱元件，具有高導熱率，均溫性能，高穩定性和高可靠性等優點，已經被廣泛應用于高熱流密度的電子器件散熱。隨著電子設備高度集成化和微小型化的飛速發展，傳統相變傳熱器件由于其外形尺寸較大已逐漸失去其優勢，難以應用于緊湊輕薄型設備上。為滿足當前電子設備的散熱需求，開發厚度更薄、傳熱性能更優的超薄相變傳熱器件是當今相變傳熱領域的發展趨勢。

相變傳熱器件由殼板密閉組成，殼板形成的密閉空間為真空腔體，殼板密閉空間有支撐柱用來支撐腔體，和吸液芯結構用來儲存液體工質和提供工質回流所需的毛細力，真空腔體與吸液芯結構在厚度方向上是分離的。相變傳熱器件工作時，加熱端熱源熱量通過殼板傳遞到吸液芯結構，吸液芯結構中儲存的液體工質吸收熱量相變汽化，蒸汽從吸液芯表面迅速擴散充滿真空腔體，并傳遞至殼板，由與冷凝端殼板接觸的外界散熱器帶走熱量，同時蒸汽放熱液化成液體工質，通過吸液芯結構回流至熱源加熱端，進一步發生汽化，完成氣液循環，實現整塊相變傳熱器件熱量的傳遞。

目前現有超薄相變傳熱器件在厚度方向上由上之下組成依次為上殼板、吸液芯、支撐柱與真空腔體、吸液芯、下殼板，或者為上殼板、支撐柱與真空腔體、吸液芯、下殼板。然而，基于該結構的超薄相變傳熱器件厚度方向上需提供蒸汽擴散空間(即支撐柱與真空腔體)和液體工質回流空間(吸液芯結構)，減小真空腔體厚度或者吸液芯結構厚度的會急劇降低超薄相變傳熱器件傳熱性能，進而制約超薄相變傳熱器件整體厚度的減小；此外，超薄相變傳熱器件在高溫焊接或者工作溫度較高時，腔體與外界具有較大壓差，殼體厚度的進一步減小會導致殼體的塌陷或者鼓脹，從而減小真空腔體甚至堵塞腔體導致超薄相變傳熱器件直接失效。因此基于該結構的超薄相變傳熱器件整體厚度難以進一步減小。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種具有氣液共面特征的超薄相變傳熱器件，解決了現有的相變傳熱器件厚度難以減小的難題。

本發明的另一技術方案為：上述具有氣液共面特征的超薄相變傳熱器件的制備方法。

本發明的技術方案為：一種具有氣液共面特征的超薄相變傳熱器件，包括上殼板、下殼板、多個支撐柱和多個吸液芯，所述上殼板蓋設密封于下殼板上形成密封殼體，下殼板凹陷形成凹腔，上殼板和下殼板分別設有注液口，注液口與凹腔連通，多個吸液芯和多個支撐柱分別間隔設置于凹腔內，支撐柱的一端與下殼板連接，另一端與上殼板抵接或連接，吸液芯的一端與下殼板連接，另一端與上殼板抵接或連接，多個吸液芯和多個支撐柱分隔凹腔形成多個蒸汽流動通道，凹腔內填充有液體工質，吸液芯用以作為液體工質流動通道。

進一步，所述支撐柱之間的間隔為0.3-3mm，吸液芯的間隔為0.3-3mm，凹腔的深度為0.05-0.25mm。

進一步，所述吸液芯采用金屬絲網或金屬絲編織帶制成，或者為微溝槽結構。