CN106356346A - 超薄相变散热片及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超薄相变散热片及其制备方法，所述散热片包括具有密闭空腔的超薄外壳、黏贴于所述超薄外壳内层的吸液芯、以及设置于所述密闭空腔的固态的常温热管工质。本发明的超薄相变散热片在超薄外壳内填充的是固态的常温热管工质，当散热片在接触热源时，工质发生相变时体积增大，散热片内部压力增加，使得钢性较低的外壳与热源界面接触更加紧密，大大减小了热源与散热片的接触热阻，使得热量从热源能更有效的传出，散热片传热功率高；本发明的超薄相变散热片整体厚度仅为0.1‑0.4mm，具有厚度薄的优点，能够满足电子设备日趋轻薄化的要求，薄片状设计有助于传热面温度的均一性，使得传热效果更佳，且制备工艺简单易实现，成本低。

Description

超薄相变散热片及其制备方法

技术领域

本发明属于超薄散热片及扁平热管技术领域，特别是涉及一种超薄相变散热片及其制备方法。

背景技术

随着电子技术的迅速发展，电子器件发展趋势向高频、高速以及小型轻薄化的方向发展，这样就导致单位容积电器器件的发热量急剧增加，将严重影响电子芯片的稳定性和寿命，小型轻薄电子产品的散热问题成为了制约电子行业快速发展的瓶颈。

现有的技术中大都采用金属散热片、石墨散热片以及扁平热管，金属散热片虽然本身导热系数高，但是界面性质很差，与热源接触时不能很好地贴合，存在很大的热阻，不能很好地将热量从热源传递到金属导热片，从而影响整体的散热性能。而石墨散热片在纵向的导热系数很低，并且其界面性质也很差，也不能很好的将热量从热源传递出去。扁平热管虽然有良好的导热性能，但是其制备工艺限制了它的厚度，而且加工制备成本高，导致热管也不能满足日趋轻薄化的电子产品的散热需求。

所以急需发明一种超薄、导热系数佳、且与热源接触热阻小，加工制备成本低的散热片来满足目前轻薄化电子产品的散热问题。

发明内容

基于此，为了克服上述现有技术的缺陷，本发明提供了一种超薄相变散热片及其制备方法，该散热片厚度薄、导热性能优、柔韧性佳且热阻小。

为了实现上述发明目的，本发明采取了以下技术方案：

一种超薄相变散热片，所述散热片包括具有密闭空腔的超薄外壳、黏贴于所述超薄外壳内层的吸液芯、以及设置于所述密闭空腔的固态的常温热管工质。

在其中一些实施例中，所述具有密闭空腔的超薄外壳是由厚度为0.01-0.1mm的两片金属箔或非金属片焊接或者粘结而成的。

在其中一些实施例中，所述吸液芯为有一定气孔率的材料，如金属网或无纺布等非金属材料，厚度为0.01-0.1mm。

在其中一些实施例中，所述常温热管工质与所述的超薄外壳材料兼容性良好；所述常温热管工质为超纯水、乙醇、或丙酮。

在其中一些实施例中，所述散热片的厚度为0.1-0.4mm。

本发明还提供了上述超薄相变散热片的制备方法，包括以下步骤：

步骤一，清洗两片金属箔或非金属片至片材表面无油渍、污迹；然后将片材烘干或晾干；

步骤二，将吸液芯与步骤一的片材紧密黏贴；

步骤三，将步骤二黏贴有吸液芯的两片片材的一端进行焊接或粘结，使得一端闭合，另一端具有开口；

步骤四，将固态的常温热管工质填入步骤三的开口内；

步骤五，抽真空处理；

步骤六，对黏贴有吸液芯的两片片材的另一端进行焊接密封，即得。

在其中一些实施例中，步骤一中所述清洗步骤为：超声波清洗，化学试剂清洗，清水清洗，去离子水清洗四道清洗工序清洗再经冷脱脂清洗不少于10分钟，热脱脂清洗不少于10分钟，清洗剂清洗不少于2分钟。

在其中一些实施例中，步骤五中所述抽真空处理时间不少于50秒。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明的超薄相变散热片在超薄外壳内填充的是固态的常温热管工质，当散热片在接触热源时，工质发生相变(液态和气态之间相变)时体积增大，散热片内部压力增加，使得钢性较低的外壳与热源界面接触更加紧密，大大减小了热源与散热片的接触热阻，使得热量从热源能更有效的传出，散热片传热功率高；

2、本发明的超薄相变散热片使用厚度仅为0.01-0.1mm的具有柔韧性的外壳材料，制备得到整体厚度仅为0.1-0.4mm的薄片状相变散热片，具有厚度薄的优点，能够满足电子设备日趋轻薄化的要求，薄片状设计有助于传热面温度的均一性，使得传热效果更佳；

3、本发明的超薄相变散热片，由于在制备时填入的相变工质为固态，替代传统的液体相变工质，抽真空工艺简单，大大降低了工艺操作的难度，具有工艺简单易实现，且成本低的优点。

附图说明

图1是本发明实施例1的一种超薄相变散热片的横向结构示意图；

图2是本发明实施例1的一种超薄相变散热片的工作原理示意图；

附图标记：1——外壳、2——吸液芯、3——固态相变工质、4——超薄相变散热片、5——热源、6——电子设备外壳、7——工质循环线路图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例进一步叙述本发明，本发明未述及之处适用于现有技术。下面给出本发明的具体实施例，但实施例仅是为了进一步详细叙述本说明，并不限制本发明的权利要求。

实施例1超薄相变散热片

请参阅图1，为本实施例的一种超薄相变散热片4，本实施例的超薄相变散热片4包括具有密闭空腔的超薄外壳1、黏贴于所述超薄外壳内层的吸液芯2、以及设置于所述密闭空腔的常温热管工质3。

在该实施例中，超薄外壳1的材质为0.05mm厚的铜箔，超薄外壳1由两片铜箔焊接而成，吸液芯2为0.05mm厚的具有一定气孔率的薄质铜网，常温热管工质3为与超薄外壳1兼容性良好的凝固状态的去离子水，超薄相变散热片4的整体厚度为0.3mm。

请参阅图2，为一种超薄相变散热片的工作原理示意图，当热源5发出热量，将热量传递到超薄相变散热片的超薄外壳1，超薄外壳1升温将固态的常温热管工质3融化，温度继续升高，液体蒸发成气体，当热的蒸汽遇到温度相对较低的外壳后，冷凝成液体，在吸液芯2中液体由于毛细作用流回蒸发端，如此循环，将热源的热量源源不断地带到电子设备外壳6，然后散掉。且本实施例的超薄相变散热片在固体融化及汽化的过程中，散热片内部压力增加，使得钢性较低的外壳与热源接触更加紧密，减小了热源与散热片的接触热阻，使得该超薄相变散热片具有厚度薄、传热功率高的特点。

本实施例的超薄相变散热片的制备方法，包括如下步骤：

步骤一，将厚度为0.05mm的外壳材料铜箔和厚度为0.05mm的吸液芯材料铜网裁剪成一定相应的尺寸，然后将其清洗至片材表面无油渍、污迹；然后将片材烘干或晾干；其中清洗步骤为：超声波清洗，化学试剂清洗，清水清洗，去离子水清洗四道清洗工序清洗再经冷脱脂清洗10分钟，热脱脂清洗10分钟，清洗剂清洗2分钟；

步骤二，将吸液芯与外壳薄片材通过加压紧密黏结；

步骤三，将步骤二黏贴有吸液芯的两片外壳薄片材的一端进行焊接，另一端具有开口；

步骤四，将固态的去离子水填入步骤三的开口内；

步骤五，抽真空处理，抽真空时间为50秒；

步骤六，对另一端进行焊接密封，即得到超薄相变散热片。

实施例2超薄相变散热片

本实施例的超薄相变散热片，超薄外壳1的材质为0.1mm厚的铜箔，超薄外壳由两片铜箔焊接而成，吸液芯为0.1mm厚的具有一定气孔率的薄质铜网，常温热管工质为与超薄外壳兼容性良好的凝固状态的去离子水，超薄相变散热片的整体厚度为0.4mm。本实施例的超薄相变散热片的制备方法与实施例1相同。

实施例3超薄相变散热片

本实施例的超薄相变散热片，超薄外壳1的材质为0.1mm厚的石墨非金属片，超薄外壳由两片石墨非金属片焊接而成，吸液芯为0.1mm厚的具有一定气孔率的无纺布，常温热管工质为与超薄外壳兼容性良好的凝固状态的丙酮，超薄相变散热片的整体厚度为0.4mm。本实施例的超薄相变散热片的制备方法与实施例1相同。

实施例4超薄相变散热片

本实施例的超薄相变散热片除了常温热管工质为与超薄外壳兼容性良好的凝固状态的乙醇外，其他材料均与实施例1相同。本实施例的超薄相变散热片的制备方法与实施例1相同。

试验例1散热效果对比

对现有技术的普通的扁平热管和本发明实施例1的超薄相变散热片同时进行导热散热测试，散热量为5W时，普通扁平热管两端的散热温差基本在5℃左右，而实施例1的超薄相变散热片散热温差可以达到3-4℃，导热效果有所提高，从而散热效果好。

试验例2加工性能对比

现有技术的普通的扁平热管虽然散热效果较好，但是加工工艺复杂，加工时间长，成本高。一般的扁平热管加工废品率高达80％，加工时间流程长达3天。而本发明实施例1的超薄相变散热片加工工艺简单，一般废品率只有20％-30％，一片超薄散热片整体加工流程时间仅有几个小时。加工流程缩短，成品率提高，成本大大降低。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种超薄相变散热片，其特征在于，所述散热片包括具有密闭空腔的超薄外壳、黏贴于所述超薄外壳内层的吸液芯、以及设置于所述密闭空腔的固态的常温热管工质。

2.根据权利要求1所述的超薄相变散热片，其特征在于，所述具有密闭空腔的超薄外壳是由厚度为0.01-0.1mm的两片金属箔或非金属片焊接或粘结而成的。

3.根据权利要求1所述的超薄相变散热片，其特征在于，所述吸液芯为厚度为0.01-0.1mm的金属网或无纺布。

4.根据权利要求1所述的超薄相变散热片，其特征在于，所述常温热管工质为超纯水、乙醇或丙酮。

5.根据权利要求1～4任一项所述的超薄相变散热片，其特征在于，所述散热片的厚度为0.1-0.4mm。

6.权利要求1～5任一项所述的超薄相变散热片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，将两片金属箔或非金属片材清洗后干燥；

步骤二，将吸液芯与步骤一的片材紧密黏贴；

步骤三，将步骤二黏贴有吸液芯的两片片材的一端进行焊接或粘结，使另一端具有开口；

步骤四，将固态的常温热管工质填入步骤三的开口内；

步骤五，抽真空处理；

步骤六，将另一端进行焊接密封，即得。

7.根据权利要求6所述的超薄相变散热片的制备方法，其特征在于，步骤一中所述清洗步骤为：超声波清洗，化学试剂清洗，清水清洗，去离子水清洗四道清洗工序清洗再经冷脱脂清洗不少于10分钟，热脱脂清洗不少于10分钟，清洗剂清洗不少于2分钟。

8.根据权利要求6所述的超薄相变散热片的制备方法，其特征在于，步骤五中所述抽真空处理时间不少于50秒。