一种基于冲压成型的超薄冷媒相变传热板制造工艺的制作方法

1.本发明涉及相变散热技术领域，具体涉及一种基于冲压成型的超薄冷媒相变传热板。


背景技术：

2.随着如今科学技术的飞速进步，电子设备朝着集成化，高功率化的方向发展。高功率所引起的电子设备高的发热量是目前影响电子设备性能和工作寿命的关键因素之一，所以在热管理领域中，高效的相变传热技术逐渐替代了传统的对流换热技术。而热管，均热板等密闭封装的相变传热器件的使用功率由于其尺寸，厚度等因素的限制难以得到进一步的提高，从而促进了基于水冷板的相变传热板的发展。但由于近年来高功率化的电子设备发热量越发严重，传统的水冷板已难以满足设备的散热需求。另外，传统的水冷板单一位置的输入口和输出口不利于板内冷媒的均匀分布。大部分冷媒在入口处就发生了两相转变，带走一小部分热量并转变为气态。大量气体积聚在入口处使得板内气压剧增，导致冷媒难以进入到电子器件的核心发热位置，难以充分利用大面积相变传热器的高潜热优势。
3.为了适应各种移动设备和交通工具的发展趋势，需要一种满足高传热能力的条件下，进一步缩减体积和重量的相变传热板。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本发明提出一种基于冲压成型的超薄冷媒相变传热板，将冷媒液道和相变传热板相合并为一体结构，在提高了散热能力的同时，使得相变传热板体积更小，通过金属片冲压成型处理获得传输面积较大的冷媒通道，在保证轻便的同时还具有良好的冷媒传输能力。
5.本发明的技术方案是这样实现的：
6.一种基于冲压成型的超薄冷媒相变传热板制造工艺，包括以下步骤：
7.s1：将三层400目丝网在氮气环境下进行烧结处理，以获得二维丝网吸液芯；
8.s2：将定型后的二维丝网吸液芯平铺于相变传热板上壳体表面并压紧，再经烧结处理，使二维丝网吸液芯与相变传热板上壳体形成一体；
9.s3：采用冲压模具对铝板进行冲压成型处理，以获得包括z字形凸起的液道上盖，在液道上盖的凸起上进行打孔处理，使液道上盖布设数个排气孔；
10.s4：将冲压成型后的液道上盖放置在相变传热板底座上，并进行烧结处理使所述液道上盖与相变传热板底座形成一体，液道上盖的凸起与相变传热板底座之间形成冷媒液道；
11.s5：通过自动点胶机将低温焊膏均匀涂抹在相变传热板上壳体边缘，将上壳体同底座压紧后，经烧结处理，使相变传热板上壳体同相变传热板底座形成一体的相变传热板；
12.s6:并对相变传热板一侧等距钻孔和攻螺纹处理形成抽气孔、进液口以及出液口；
13.s7：将气动接头装配至相变传热板上壳体的抽气孔内，并通过软管连接真空压缩
机的进气端，再将真空压缩机出液端连接进液口，使相变传热板内形成冷媒循环。
14.进一步的实施方式，在冲压液道上盖时，将1mm铝板放置于冲压模具中，在1500n的压力下冲压成型。
15.进一步的实施方式，在步骤s5中进行压紧处理时，通过设置有10kg配种的石墨模具进行压紧工艺。
16.进一步的实施方式，在需要烧结时，采用的加热温度在600℃～700℃之间。
17.进一步的实施方式，所述抽气孔的直径在3～8mm之间。
18.本发明实施方式第二方面提出了一种基于冲压成型的超薄冷媒相变传热板包括相变传热板以及二维丝网吸液芯；所述相变传热板包括上壳体以及底座，所述上壳体与底座扣合形成散热腔，所述二维丝网吸液芯填充贴合于所述上壳体固定设置，所述底座上设有一体成型的冷媒液道，所述冷媒液道内形成液态冷媒传输通道；所述冷媒液道设有若干排气孔，所述冷媒液道中设置流动的冷媒，所述冷媒经所述二维丝网吸液芯的毛细力作用由排气孔流向二维丝网吸液芯内，所述相变传热板侧面开设有抽气孔，抽气孔另一端通过散热管道连接有真空压缩机以形成气态冷媒传输通道；所述相变传热板上还设置有进液口和出液口，所述进液口和出液口分别同所述冷媒液道两端连通，所述真空压缩机连通所述进液口，所述冷媒经冷凝后通过进液口重新流入所述冷媒液道内。
19.进一步的实施方式中，所述冷媒液道内为中空结构用于为冷媒提供传输通道，所述冷媒液道呈z型弯折排布于所述液道槽内。
20.进一步的实施方式中，所述二维丝网吸液芯贴合覆盖设置于所述冷媒液道上侧。
21.进一步的实施方式中，所述二维丝网吸液芯表面设置有若干毛细孔，所述毛细孔用于将作为液态冷媒传输通道的冷媒液道内的冷媒吸入所述二维丝网吸液芯中。
22.进一步的实施方式中，所述二维丝网吸液芯内设置有液态冷媒，所述液态冷媒经相变散热转化为气态冷媒再经所述真空压缩机排出相变传热板。
23.进一步的实施方式中，所述液态冷媒的沸点《10℃。
24.与现有技术相比，本发明具有以下优点：
25.本发明通过由铝板经过冲压成型的液道上盖配合底座形成一体的冷媒液道，使得相变传热板与冷媒液道无需再用使用多个部件进行拼装，充分减小了相变传热板的体积和重量。在相变传热板一端留有冷媒传输的进液口和出液口，冷媒液道沿横向等间距呈z字型分布，有效的增加了冷媒管道的长度，以保证冷媒的充分输入，同时增大相变传热板的传热面积。大部分冷媒经过出液口进行回收。少部分冷媒发生两相变化形成气体，从排气孔逸出。同时由于水压作用，一部分冷媒也会通过排气孔喷出，被外侧的二维丝网吸液芯吸收，加速冷媒的沸腾蒸发。通过在相变传热板侧壁上开设抽气孔，以使冷媒汽化后的气体逃逸到冷媒管道的外侧空间，并通过抽气机抽出，使得冷媒液道内的气压处于正常值，冷媒液道内的冷媒能够迅速地均匀传输。
附图说明
26.为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式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发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提
下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
27.图1为本发明中一种基于冲压成型的超薄冷媒相变传热板制造工艺的步骤流程图；
28.图2为本发明一种基于冲压成型的超薄冷媒相变传热板的内部结构示意图；
29.图3为本发明一种基于冲压成型的超薄冷媒相变传热板的侧视图；
30.图4为本发明一种基于冲压成型的超薄冷媒相变传热板的俯视图。
31.附图标识：10-上壳体；11-底座；12-抽气孔；13-进液口；14-出液口；20-液道上盖；21-排气孔；22-冷媒液道；30-二维丝网吸液芯。
具体实施方式
32.下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
33.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”、“第四”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
34.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。
35.实施方式一
36.参见图1，图1为本发明实施方式第一公开的一种基于冲压成型的超薄冷媒相变传热板制造工艺，包括以下步骤：
37.s1：将三层400目丝网在氮气环境下进行烧结处理，以获得二维丝网吸液芯；
38.s2：将定型后的二维丝网吸液芯平铺于相变传热板上壳体表面并压紧，再经烧结处理，使二维丝网吸液芯与相变传热板上壳体形成一体；
39.s3：采用冲压模具对铝板进行冲压成型处理，以获得包括z字形凸起的液道上盖，在液道上盖的凸起上进行打孔处理，使液道上盖布设数个排气孔；
40.液道上盖的厚度与深度由冲压工艺控制，可根据实际的传热板尺寸进行适应性调整。进一步的实施方式，在冲压液道上盖时，将1mm铝板放置于冲压模具中，在1500n的压力下冲压成型。
41.s4：将冲压成型后的液道上盖放置在相变传热板底座上，并进行烧结处理使液道上盖与相变传热板底座形成一体，液道上盖的凸起与相变传热板底座之间形成冷媒液道；冷媒液道由金属片经过冲压工艺成型，在传热板一端留有冷媒传输的入口和出口。冷媒管道沿横向等间距呈z字型分布，有效的增加了冷媒液道的长度，以保证冷媒的充分输入，同
时增大传热板的传热面积。可以理解的是，冷媒液道的形状是蜿蜒曲折以平铺设置在相变传热板中的，因此横向z字型、纵向z字型或s型都应在本发明的保护范围内。
42.s5：通过自动点胶机将低温焊膏均匀涂抹在相变传热板上壳体边缘，将上壳体同底座压紧后，经烧结处理，使相变传热板上壳体同相变传热板底座形成一体的相变传热板；进一步的实施方式，在步骤s5中进行压紧处理时，通过设置有10kg配种的石墨模具进行压紧工艺。
43.s6:并对相变传热板一侧等距钻孔和攻螺纹处理形成抽气孔、进液口以及出液口；进一步的实施方式，抽气孔的直径在3～8mm之间。
44.s7：将气动接头装配至相变传热板上壳体的抽气孔内，并通过软管连接真空压缩机的进气端，再将真空压缩机出液端连接进液口，使相变传热板内形成冷媒循环。
45.进一步的实施方式，在需要烧结时，采用的加热温度在600℃～700℃之间。优选的，烧结时采用650℃，并烧结1.5h，保温1h的处理工艺。
46.本发明的工作原理：通过由铝板经过冲压成型的液道上盖配合底座形成一体的冷媒液道，使得相变传热板与冷媒液道无需再用使用多个部件进行拼装，充分减小了相变传热板的体积和重量。在相变传热板一端留有冷媒传输的进液口和出液口，冷媒液道沿横向等间距呈z字型分布，有效的增加了冷媒管道的长度，以保证冷媒的充分输入，同时增大相变传热板的传热面积。大部分冷媒经过出液口进行回收。少部分冷媒发生两相变化形成气体，从排气孔逸出。同时由于水压作用，一部分冷媒也会通过排气孔喷出，被外侧的二维丝网吸液芯吸收，加速冷媒的沸腾蒸发。通过在相变传热板侧壁上开设抽气孔，以使冷媒汽化后的气体逃逸到冷媒管道的外侧空间，并通过抽气机抽出，使得冷媒液道内的气压处于正常值，冷媒液道内的冷媒能够迅速地均匀传输。
47.实施方式二
48.如图2至图4所示，图2中为本发明一种基于冲压成型的超薄冷媒相变传热板的内部结构示意图，包括包括相变传热板以及二维丝网吸液芯30；
49.相变传热板包括上壳体10以及底座11，上壳体10与底座11扣合形成散热腔，二维丝网吸液芯30填充贴合于上壳体10固定设置，底座11上设有一体成型的冷媒液道22，冷媒液道22内形成液态冷媒传输通道；冷媒液道22设有若干排气孔21，冷媒液道22中设置流动的冷媒，冷媒经二维丝网吸液芯30的毛细力作用由排气孔21流向二维丝网吸液芯30内，相变传热板侧面开设有抽气孔12，抽气孔12另一端通过散热管道连接有真空压缩机以形成气态冷媒传输通道；在散热时，可以通过自然排气或者与抽气装置相连接的方式排出板内气体，抽气口的数量和大小根据实际使用需求而定。相变传热板上还设置有进液口和出液口，进液口和出液口分别同冷媒液道两端连通，真空压缩机连通进液口，冷媒经冷凝后通过进液口重新流入冷媒液道内。
50.进一步的实施方式，冷媒液道22内为中空结构用于为冷媒提供传输通道，冷媒液道22呈z型弯折排布于散热腔内。
51.进一步的实施方式，二维丝网吸液芯贴合覆盖设置于冷媒液道上侧。
52.进一步的实施方式，二维丝网吸液芯表面设置有若干毛细孔，毛细孔用于将作为液态冷媒传输通道的冷媒液道内的冷媒吸入二维丝网吸液芯中。
53.进一步的实施方式，二维丝网吸液芯内设置有液态冷媒，液态冷媒经相变散热转
化为气态冷媒再经真空压缩机排出相变传热板。
54.进一步的实施方式，液态冷媒的沸点《10℃。液态冷媒包括液态氟利昂、丙烷、氨等物质。
55.本发明的有益效果在于：
56.(1)本发明采用冲压成型技术处理相变传热板内的冷媒传输通道，可以在保证传热板整体重量与厚度的情况下，极大化扩大冷媒传输通道的传输面积，便于冷媒在通道内的传输与分散。
57.(2)本发明在冷媒传输通道的外侧金属壁设有多个排气孔，有助于平衡通道内气压，便于冷媒的传输。
58.(3)本发明以冲压成型技术处理冷媒传输管道，简化了制造工艺，节省了制造材料，降低了制造成本。
59.(4)本发明在传热板上盖板与冷媒传输通道金属壁外侧中增设吸液芯结构，便于吸收因压力而喷溅的少量冷媒，促进该部分冷媒的沸腾蒸发。
60.(5)本发明在传热板汽腔外壁有抽气孔，可以利用输入气体或者连接抽气装置的方式加速传热板内气体的逸出。
61.(6)本发明易于实现冷媒相变传热板的超薄化，使结构紧凑。
62.以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种基于冲压成型的超薄冷媒相变传热板制造工艺，其特征在于：包括以下步骤：s1：将三层400目丝网在氮气环境下进行烧结处理，以获得二维丝网吸液芯；s2：将定型后的二维丝网吸液芯平铺于相变传热板上壳体表面并压紧，再经烧结处理，使二维丝网吸液芯与相变传热板上壳体形成一体；s3：采用冲压模具对铝板进行冲压成型处理，以获得包括z字形凸起的液道上盖，在液道上盖的凸起上进行打孔处理，使液道上盖布设数个排气孔；s4：将冲压成型后的液道上盖放置在相变传热板底座上，并进行烧结处理使所述液道上盖与相变传热板底座形成一体，液道上盖的凸起与相变传热板底座之间形成冷媒液道；s5：通过自动点胶机将低温焊膏均匀涂抹在相变传热板上壳体边缘，将上壳体同底座压紧后，经烧结处理，使相变传热板上壳体同相变传热板底座形成一体的相变传热板；s6:并对相变传热板一侧等距钻孔和攻螺纹处理形成抽气孔、进液口以及出液口；s7：将气动接头装配至相变传热板上壳体的抽气孔内，并通过软管连接真空压缩机的进气端，再将真空压缩机出液端连接进液口，使相变传热板内形成冷媒循环。2.根据权利要求1所述的基于冲压成型的超薄冷媒相变传热板制造工艺，其特征在于，在冲压液道上盖时，将1mm铝板放置于冲压模具中，在1500n的压力下冲压成型。3.根据权利要求1所述的基于冲压成型的超薄冷媒相变传热板制造工艺，其特征在于，在步骤s5中进行压紧处理时，通过设置有10kg配种的石墨模具进行压紧工艺。4.根据权利要求1所述的基于冲压成型的超薄冷媒相变传热板制造工艺，其特征在于，在需要烧结时，采用的加热温度在600℃～700℃之间。5.根据权利要求1所述的基于冲压成型的超薄冷媒相变传热板制造工艺，其特征在于，所述抽气孔的直径在3～8mm之间。6.一种基于冲压成型的超薄冷媒相变传热板，其特征在于，包括相变传热板以及二维丝网吸液芯(30)；所述相变传热板包括上壳体(10)以及底座(11)，所述上壳体(10)与底座(11)扣合形成散热腔，所述二维丝网吸液芯(30)填充贴合于所述上壳体(10)固定设置，所述底座(11)上设有一体成型的冷媒液道(22)，所述冷媒液道(22)内形成液态冷媒传输通道；所述冷媒液道(22)设有若干排气孔(21)，所述冷媒液道(22)中设置流动的冷媒，所述冷媒经所述二维丝网吸液芯(30)的毛细力作用由排气孔(21)流向二维丝网吸液芯(30)内，所述相变传热板侧面开设有抽气孔(12)，抽气孔(12)另一端通过散热管道连接有真空压缩机以形成气态冷媒传输通道；所述相变传热板上还设置有进液口(13)和出液口(14)，所述进液口(13)和出液口(14)分别同所述冷媒液道(22)两端连通，所述真空压缩机连通所述进液口(13)，所述冷媒经冷凝后通过进液口(13)重新流入所述冷媒液道(22)内。7.根据权利要求5所述的基于冲压成型的超薄冷媒相变传热板，其特征在于，所述冷媒液道(22)内为中空结构用于为冷媒提供传输通道，所述冷媒液道(22)呈z型弯折排布于所述液道槽内。8.根据权利要求5所述的基于冲压成型的超薄冷媒相变传热板，其特征在于，所述二维丝网吸液芯(30)贴合覆盖设置于所述冷媒液道(22)上侧。9.根据权利要求5所述的基于冲压成型的超薄冷媒相变传热板，其特征在于，所述二维
丝网吸液芯(30)表面设置有若干毛细孔，所述毛细孔用于将作为液态冷媒传输通道的冷媒液道(22)内的冷媒吸入所述二维丝网吸液芯(30)中。10.根据权利要求9所述的基于冲压成型的超薄冷媒相变传热板，其特征在于，所述二维丝网吸液芯(30)内设置有液态冷媒，所述液态冷媒经相变散热转化为气态冷媒再经所述真空压缩机排出相变传热板。11.根据权利要求9所述的基于冲压成型的超薄冷媒相变传热板，其特征在于，所述液态冷媒的沸点<10℃。

技术总结
本发明提出了一种基于冲压成型的超薄冷媒相变传热板制造工艺，通过由铝板经过冲压成型的液道上盖配合底座形成一体的冷媒液道，使得相变传热板与冷媒液道无需再用使用多个部件进行拼装，充分减小了相变传热板的体积和重量。在相变传热板一端留有冷媒传输的进液口和出液口，冷媒液道沿横向等间距呈Z字型分布，大部分冷媒经过出液口进行回收，少部分冷媒发生两相变化形成气体，从排气孔逸出，一部分冷媒也会通过排气孔喷出，被外侧的二维丝网吸液芯吸收，加速冷媒的沸腾蒸发。通过在相变传热板侧壁上开设抽气孔，以使冷媒汽化后的气体逃逸到冷媒管道的外侧空间，使得冷媒液道内的气压处于正常值，冷媒液道内的冷媒能够迅速地均匀传输。传输。传输。


技术研发人员：尹树彬 汤勇 张仕伟 汪俊翔 陈博洋 郑星宇 黎洪铭 黄皓熠 赵威 黄梓滨 余小媚
受保护的技术使用者：广东畅能达科技发展有限公司
技术研发日：2023.05.29
技术公布日：2023/9/14