分段超薄相變熱管及其製備方法與流程

2023-05-12 03:02:52 1

本發明屬於熱管技術領域，特別是涉及一種分段超薄相變熱管及其製備方法。

背景技術：

隨著信息產業的飛速發展，電子產品不斷朝著高性能化與輕薄化的方向發展，由此造成一系列的散熱問題，電子設備產生的高熱量若未能及時散去，將嚴重影響電子設備的穩定性和可靠性，高熱流密度問題成為了制約電子行業發展的的關鍵限制因素。

超薄熱管是為了適應輕薄型電子設備狹小散熱空間而製造的新型熱管。在現有技術中，超薄熱管的製造方法存在工藝複雜、生產成本高的缺點。而且，雖然超薄熱管的熱阻很小，但是熱管的界面性質很差，與熱源接觸時有很大的接觸熱阻，不能很好的將熱量從熱源傳遞到熱管，從而影響散熱。

另外，現有技術中，相變熱管的製作方法一般採用真空充注或先注液再抽真空的方法。採用真空充注的方法為將熱管抽真空、再注液，採用這種方法存在接口複雜、成品率低和效率低下的問題；而採用先注液、再抽真空的方法為將熱管注液、注液後再抽真空，採用這種方法存在注入的液量控制不準確的問題，從而在生產中會產生大量報廢品，增加生產成本。

技術實現要素：

基於此，為了克服上述現有技術的缺陷，本發明提供了一種分段超薄相變熱管及其製備方法，該分段超薄相變熱管具有厚度薄、接觸熱阻小、導熱性能好的優點。

為了實現上述發明目的，本發明採取了以下技術方案：

一種分段超薄相變熱管，所述分段超薄相變熱管由至少兩層結構相同的超薄相變熱管焊接或黏貼而成，所述超薄相變熱管包括具有密閉空腔的管殼、黏貼於所述管殼內側的吸液芯、以及設置於所述管殼內側和所述吸液芯之間的固態相變工質。

在其中一些實施例中，所述固態相變工質為固態氨、氟利昂、水、酒精、苯、聯苯、汞、鉀、鈉或鋰。

在其中一些實施例中，所述具有密閉空腔的管殼的材料為厚度是0.01mm-0.1mm的金屬箔片或非金屬片。

在其中一些實施例中，所述金屬箔片為銅箔、鋁箔或不鏽鋼薄片。

在其中一些實施例中，所述吸液芯為厚度為0.01-0.1mm的金屬網或無紡布。

本發明還提供了上述分段超薄相變熱管的製備方法，包括以下步驟：

步驟一，在低於工質凝固溫度的恆溫工作區，使工質凝固成固態，得到固態相變工質；

步驟二，根據目標熱源的尺寸，將兩片超薄的金屬箔片或非金屬薄片裁剪成與所述目標熱源充分接觸的尺寸，將裁剪好後的兩片金屬箔片或非金屬薄片層疊，在兩片金屬箔片或非金屬薄片中間放置一片吸液芯，並將一側邊封口，留有一側未封口；

步驟三，在恆溫工作區，經未封口的一側放入固態相變工質；

步驟四，在恆溫工作區，進行抽真空處理，再將未封口的一側封合，形成一層超薄相變熱管；

步驟五，重複以上步驟製成多個超薄相變熱管，再將多個超薄相變熱管通過焊接或貼合粘結在一起，製得分段超薄相變熱管。

與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：

1、本發明的分段超薄相變熱管充分利用超薄的金屬箔片或非金屬薄片的延展性、柔韌性和可伸縮性，當熱管受熱時，氣化的工質增壓，使得金屬箔片或非金屬薄片膨脹，膨脹後的金屬箔片或非金屬薄片能使得熱管更有效地與熱源界面緊密接觸，從而減小接觸熱阻，能將熱量很好的從熱源端傳遞到熱管，具有更優異的導熱性能，能夠滿足電子設備輕薄化的要求；

2、本發明的分段超薄相變熱管由於具有至少兩層結構，不同層充注不同溫度區間的工質，所充工質的工作溫度可達-60℃～1800℃，因而能夠增大熱管的工作溫度範圍；

3、本發明的分段超薄相變熱管的製備方法，工藝簡單可靠，相比傳統的真空充注或先注液再抽真空的方法，本發明所述方法創造性的將工質冷凝成固態再進行充注，使得抽真空時工質劑量準確，方法簡便，大大提高了成品率，減小了生產成本。

附圖說明

圖1是本發明實施例1的分段超薄相變熱管的製備方法的流程圖；

圖2是本發明實施例1的超薄相變熱管(單層)的縱截面示意圖；

圖3為本發明實施例1的分段超薄相變熱管(兩層)的縱截面示意圖；

附圖標記：1——管殼；2——吸液芯；3——固態相變工質；4——上層超薄相變熱管；5——下層超薄相變熱管；41——上層超薄相變熱管管殼；42——上層超薄相變熱管吸液芯；43——上層超薄相變熱管工質；51——下層超薄相變熱管管殼；52——下層超薄相變熱管吸液芯；53——下層超薄相變熱管工質。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例進一步敘述本發明，本發明未述及之處適用於現有技術。下面給出本發明的具體實施例，但實施例僅是為了進一步詳細敘述本說明，並不限制本發明的權利要求。

實施例1 分段超薄相變熱管

本實施例的分段超薄相變熱管具有兩層結構，請參閱圖2和圖3，分別為分段超薄相變熱管的單層和雙層的縱截面示意圖，所述分段超薄相變熱管包括焊接或黏貼而成的上下兩層相變熱管，上下兩層的結構相同，均包括具有密閉空腔的管殼1、黏貼於所述管殼1內側的吸液芯2、以及設置於所述管殼1內側和所述吸液芯2之間的固態相變工質3。

上層超薄相變熱管4包括具有密閉空腔的上層超薄相變熱管管殼41、黏貼於所述上層超薄相變熱管管殼41內側的上層超薄相變熱管吸液芯42、以及設置於所述上層超薄相變熱管管殼41內側和所述上層超薄相變熱管吸液芯42之間的上層超薄相變熱管工質43。

下層超薄相變熱管5包括具有密閉空腔的下層超薄相變熱管管殼51、黏貼於所述下層超薄相變熱管管殼51內側的下層超薄相變熱管吸液芯52、以及設置於所述下層超薄相變熱管管殼51內側和所述下層超薄相變熱管吸液芯52之間的下層超薄相變熱管工質53。

在該實施例中，所述上下兩層超薄相變熱管的管殼均為鋁箔，其厚度為0.1mm，所述上下兩層超薄相變熱管的吸液芯均為無紡布。所述上層超薄相變熱管固態相變工質為氨，其工作溫度為-60℃～100℃；所述下層超薄相變熱管的固態相變工質為丙酮，其工作溫度為0℃～120℃。

請參閱圖1，為本實施例所述的分段超薄相變熱管的製備方法，其依次包括以下工藝步驟：

1)製備固態相變工質氨：在恆溫工作區稱取定量的固態氨工質，恆溫工作區的溫度≤-77℃；

2)選取兩片厚度為0.1mm的鋁箔，將其裁剪成50mm×50mm的正方形尺寸，再裁剪出相同尺寸的無紡布，將裁剪好後的兩片鋁箔層疊，中間疊放無紡布，並將側邊封口，留有一側未封口；

3)在恆溫工作區，將步驟1)中獲得的固態氨工質放置於步驟2)得到的疊片中；

4)在恆溫工作區，使用抽氣泵對疊片進行抽真空，抽真空時要連續抽，不要停頓，抽好後，將具有固態相變工質的真空密閉空腔的出口封合，形成一層超薄相變熱管；

5)製備固態相變工質丙酮：在恆溫工作區稱取定量的固態去離子水，恆溫工作區的溫度≤-95℃；

6)選取兩片厚度為0.1mm的鋁箔，將其裁剪成50mm×50mm的正方形尺寸，再裁剪出相同尺寸的無紡布，將裁剪好後的兩片鋁箔層疊，中間疊放無紡布，並將側邊封口，留有一側未封口；

7)在恆溫工作區，將步驟5)中獲得的固態相變工質冰放置於步驟6)得到的疊片中；

8)在恆溫工作區，使用抽氣泵對疊片進行抽真空，抽真空時要連續抽，不要停頓，抽好後，將具有固態相變工質的真空密閉空腔的出口封合，形成一層超薄相變熱管；

9)使用密封性測試儀檢查以上獲得的兩層超薄相變熱管的密封性，確保密封性良好；

10)將以上獲得的兩層超薄相變熱管通過焊接粘結在一起，製得氨-丙酮分段超薄相變熱管。

實施例2 分段超薄相變熱管

本實施例的分段超薄相變熱管除了超薄相變熱管管殼採用石墨片外，其他均與實施例1相同。

實施例3 分段超薄相變熱管

本實施例的分段超薄相變熱管除了熱管管殼厚度為0.05mm外，其他均與實施例1相同。

實施例4 分段超薄相變熱管

本實施例的分段超薄相變熱管除了上層熱管工質採用氨，下層熱管工質採用乙醇外，其他均與實施例1相同。

試驗例1 本發明的分段超薄相變熱管與普通的扁平熱管的散熱性能對比

對普通的扁平熱管和本發明實施例1的分段超薄相變熱管同時進行導熱散熱測試，散熱量為5W時，普通扁平熱管兩端的散熱溫差基本在5℃左右，而本發明實施例1的分段超薄相變熱管散熱溫差可以達到3-4℃，導熱效果有所提高，從而散熱效果好。

試驗例2 本發明的分段超薄相變熱管與普通的扁平熱管的加工性能對比

普通的扁平熱管雖然散熱效果較好，但是加工工藝複雜，加工時間長，成本高。一般的扁平熱管加工廢品率高達80％，加工時間流程長達3天。

而本發明實施例1的分段超薄相變熱管加工工藝簡單，一般廢品率只有20％-30％，一條分段超薄相變熱管整體加工流程時間僅有幾個小時。加工流程縮短，成品率提高，成本大大降低。

以上所述實施例的各技術特徵可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術特徵所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術特徵的組合不存在矛盾，都應當認為是本說明書記載的範圍。

以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但並不能因此而理解為對發明專利範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本發明的保護範圍。因此，本發明專利的保護範圍應以所附權利要求為準。