CN115696879A - 均温板结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种均温板结构，包含：一铝质上板、一铝质下板、一工作流体、复数微米等级凹槽；该铝质上板具有一第一侧及一第二侧，该铝质下板具有一第三侧及一第四侧；该铝质上、下板是对应盖合形成一气密腔室并填充有一工作流体，该复数微米等级凹槽是直接以向上凸设及或向下凹设其中任一以上成型于该第三侧表面构形有复数小水洼，借以提升该气密腔室内的工作流体沸腾效率以增加整体汽液循环效能，并防止低温环境内部工作液体结冰的均温板结构。

Description

均温板结构

技术领域

本发明涉及一种均温板结构，尤其是指涉及一种具有薄型化且兼具低温环境下防止工作液体结冰的均温板结构。

背景技术

均温板为一种常见的导热组件，其通过两相流的原理提供一种可以迅速导热热传导的工作，均温板内部具有工作流体(水、冷媒、甲醇、丙酮、液氨等)，均温板外壳主要材质常选用铜或不锈钢等材质，因为其内部的工作流体发生相变潜热机制来进行热传导，其传导能力达到10000c/w，其超导能力在电子、航空、军工、石化等行业得到很好的应用。

近年来芯片封装的热流密度越来越高，当芯片功耗能到1000W，热流密度250W/cm2，且芯片热点问题，这对VC的发热阻要求就更加严苛，如何降低VC内部的发热热阻便是两相流产品设计的主要重点区域。

当发热源功率较高时，需要更大体积或较大面积的含有均温板的散热模块来进行解热，然而该等散热模块若以铜及不锈钢材料制成，其整体的重量十分的重，压迫在PCB板或芯片上容易产生压裂损毁此外更要考虑的是使用环境的问题，在低温环境下内部工作流体必须选择能在低温环境下启动与工作，并且更必须防止其结冰等问题，更需注意的是应用环境温度变化循环导致内部工作液体结冰导致均温板壳体材料膨胀造成破裂等问题。

针对均温板中如何提升内部工作流体的沸腾速度从而降低蒸发热阻，以及如何增加蒸发后的气泡如何容易从毛细结构中脱离达到良好的换热目的，皆为该项业者的主要创作目的。

发明内容

因此，为有效解决上述的问题，本发明的主要目的是在于提供一种质轻、结构强度佳且可应用于低温环境时内部工作流体不产生结冰现象，并同时可以提升内部工作流体的沸腾速度从而降低蒸发热阻的均温板结构。

为达上述的目的，本发明提供一种均温板结构，其特征在于，包含：

一铝质上板，具有一第一侧及一第二侧；

一铝质下板，具有一第三侧及一第四侧，该铝质上板、铝质下板对应盖合形成一气密腔室并填充有一工作流体；

复数微米等级凹槽，该复数微米等级凹槽是直接以向上凸设及或向下凹设等其中任一方式成型于该第三侧表面上，借以提升该气密腔室内的工作流体沸腾效率，增加整体汽液循环效能，此外并借由铝质上板、铝质下板的配置使均温板质轻、结构强度佳且能够应用于低温环境，防止内部工作液体结冰。

所述的均温板结构，其中：该微米等级凹槽为长方形、菱形、圆形、梯形或三角形形状。

所述的均温板结构，其中：还包括复数支撑体，该复数支撑体是由第三侧向上凸起连接该铝质上板的第二侧，该复数支撑体与该复数微米等级凹槽相连接或错位配置。

所述的均温板结构，其中：所述微米等级凹槽是通过传统加工或非传统加工进行加工形成，该传统加工为车床、铣床、刨床、磨床、冲床或压床加工，所述非传统加工为激光加工、放电加工、蚀刻加工或3D打印。

所述的均温板结构，其中：所述微米等级凹槽上还具有一烧结粉末层或一编织网状层。

所述的均温板结构，其中：该复数微米等级凹槽的宽度200-300um，深度30～50um。

所述的均温板结构，其中：该复数微米等级凹槽是在该第三侧沿横向及纵向凸伸复数凸肋并相互交错所形成。

所述的均温板结构，其中：该复数微米等级凹槽是在该第三侧直接凸起并环绕构成复数个小型封闭区域。

所述的均温板结构，其中：该复数微米等级凹槽是在该第三侧直接凹陷复数凹坑所形成。

所述的均温板结构，其中：所述铝质下板的第三侧具有一蒸发区域，该第四侧对应该蒸发区域之处与至少一发热源接触。

本发明凭借复数微米等级凹槽是直接以向上凸设及或向下凹设其中任一以上成型于该第三侧表面构形有复数小水洼，借以提升及提速该气密腔室内的工作流体沸腾效率，增加整体汽液循环效能，并防止低温环境内部工作液体结冰。

附图说明

图1为本发明的均温板结构第一实施例立体分解图；

图2为本发明的均温板结构第一实施例组合剖视图；

图3为本发明的均温板结构第一实施例另一立体分解图。

附图标记说明：铝质上板11；第一侧111；第二侧112；铝质下板12；第三侧121；第四侧122；蒸发区域123；气密腔室13；微米等级凹槽14；凸肋14a；支撑体15。

具体实施方式

本发明的上述目的及其结构与功能上的特性，将依据所附图式的较佳实施例予以说明。

请参阅图1、图2、图3，为本发明的均温板结构立体分解及组合图，如图所示，本发明提供一种均温板结构，包含：一铝质上板11、一铝质下板12、一工作流体2、复数微米等级凹槽14；

所述铝质上板11具有一第一侧111及一第二侧112，该第一、二侧111、112分别设置于该铝质上板11的上、下两侧。

所述铝质下板12具有一第三侧121及一第四侧122，该第三、四侧121、122分别设置于该铝质下板12的上、下两侧，所述铝质下板12的第三侧121具有一蒸发区域123，该第四侧122对应该蒸发区域123之处与至少一发热源(图中未示)接触进行热传导，该铝质上、下板11、12对应盖合，即所述铝质上板11的第二侧112与该铝质下板12的第四侧122对应盖合形成一气密腔室13并填充有一工作流体(图中未示)。

该复数微米等级凹槽14宽度200-300um，深度30～50um，该复数微米等级凹槽14是直接于该第三侧121表面的蒸发区域123以向上凸设及或向下凹设(采阴或阳刻印的方式)其中任一方式构形一以上复数小水洼(坑、池、洞、塘)形成具有可容纳液体的复数小空间，借以加速沸腾速度以提升该气密腔室13内的工作流体2沸腾效率，大幅增加整体汽液循环效能。

该复数微米等级凹槽14为长方形、菱形、正方形、圆形、梯形、三角形等几合形状，并且该复数微米等级凹槽14彼此可等距或非等距排列，又或者相邻或不相邻不连接或紧邻连接等方式设置。

复数支撑体15为柱状结构其可为独立体(二端分别连接第二侧及第三侧)或直接由第三侧向上凸起，并令凸起的一端连接该铝质上板11的第二侧112，另外该支撑体15可与该复数微米等级凹槽14选择相连接或错位配置。

请参阅图3，该复数微米等级凹槽14是位于该第三侧121，并沿该第三侧121的横向及纵向上凸伸复数凸肋14a，且该等凸肋14a是相互交错形成该复数微米等级凹槽14；或该等凸肋14a直接于该第三侧121直接凸起并以环绕方式(如小圆圈或小矩框圈或其他形式几何形状形成的小型封闭区域)(如图3所示)构成所述微米等级凹槽14；或该复数微米等级凹槽14是于该第三侧121直接向下凹陷复数凹坑所形成，而该等凸肋14a或凹坑是通过直接于该第三侧121表面以除料或压印所形成，所述微米等级凹槽14是可通过传统加工或非传统加工进行加工，该传统加工为车床、铣床、刨床、磨床、冲床、压床等，所述非传统加工为激光加工、放电加工、蚀刻加工、3D打印等。

并针对与发热源(图中未示)直接对应的主要蒸发区域123，选择将该复数微米等级凹槽14以较为密集紧密的方式排列设置，进而提升池沸腾的效率，而主要蒸发区域123外的其余部位可以等距或非等距的方式排列设置该复数微米等级凹槽14。

该所述微米等级凹槽14上更具有一毛细结构层(图中未示)，所述毛细结构层为烧结粉末体或编织网目或纤维体，并通过焊接或扩散接合或烧结的方式设置于该微米等级凹槽14上方并紧密结合。

本发明主要通过选择选用铝材质作为均温板上、下板的主要材料，近一步解决传统现有铜材质或不锈钢材质过重所衍生的问题，并且铝材质的材料特性，可防止均温板在低温环境使用下内部工作流体产生结冰等问题。

当该铝质下板受热时，会使液体状态的工作流体转化为蒸气后向上扩散，并由于该微米等级凹槽的设置，使其形成的小水坑(复数小凹坑或复数小水洼)，将原铝质下板与该工作流体所接触的大区域部位划分为复数小区域，而这些小区域可增加该铝质下板中工作流体受热后小“核点”的水加速或快速沸腾(核沸腾现象)，而令该工作流体蒸发产生的汽泡得以快速脱离并蒸发，形成了池式沸腾与流动沸腾的现象，增加气密腔室内部工作流体的两相剧烈变化，则本案均温板结构内部不同于现有均温板的地方在于，本案均温板结构内同时具有池式沸腾、膜沸腾、流动沸腾等沸腾相变化，进而可加速两相流变化的热传现象，使均温板可立即或瞬间快速提供均温效果现象，相较于现有技术仅通过毛细结构所提供的传统蒸发及膜状沸腾热传效率更为显著，故本发明相较于传统均温板另外可提供一种可产生剧烈的相变而增加潜热换热的能力。

Claims (10)

1.一种均温板结构，其特征在于，包含：

一铝质上板，具有一第一侧及一第二侧；

一铝质下板，具有一第三侧及一第四侧，该铝质上板、铝质下板对应盖合形成一气密腔室并填充有一工作流体；

复数微米等级凹槽，该复数微米等级凹槽是直接以向上凸设及或向下凹设等其中任一方式成型于该第三侧表面上，借以提升该气密腔室内的工作流体沸腾效率，增加整体汽液循环效能，此外并借由铝质上板、铝质下板的配置使均温板质轻、结构强度佳且能够应用于低温环境，防止内部工作液体结冰。

2.如权利要求1所述的均温板结构，其特征在于：该微米等级凹槽为长方形、菱形、圆形、梯形或三角形形状。

3.如权利要求1所述的均温板结构，其特征在于：还包括复数支撑体，该复数支撑体是由第三侧向上凸起连接该铝质上板的第二侧，该复数支撑体与该复数微米等级凹槽相连接或错位配置。

4.如权利要求1所述的均温板结构，其特征在于：所述微米等级凹槽是通过传统加工或非传统加工进行加工形成，该传统加工为车床、铣床、刨床、磨床、冲床或压床加工，所述非传统加工为激光加工、放电加工、蚀刻加工或3D打印。

5.如权利要求1所述的均温板结构，其特征在于：所述微米等级凹槽上还具有一烧结粉末层或一编织网状层。

6.如权利要求1所述的均温板结构，其特征在于：该复数微米等级凹槽的宽度200-300um，深度30～50um。

7.如权利要求1所述的均温板结构，其特征在于：该复数微米等级凹槽是在该第三侧沿横向及纵向凸伸复数凸肋并相互交错所形成。

8.如权利要求1所述的均温板结构，其特征在于：该复数微米等级凹槽是在该第三侧直接凸起并环绕构成复数个小型封闭区域。

9.如权利要求1所述的均温板结构，其特征在于：该复数微米等级凹槽是在该第三侧直接凹陷复数凹坑所形成。

10.如权利要求1所述的均温板结构，其特征在于：所述铝质下板的第三侧具有一蒸发区域，该第四侧对应该蒸发区域之处与至少一发热源接触。

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