一種單層毛細芯均溫薄板的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種單層毛細芯均溫薄板，包含底板、毛細芯、上蓋板以及工質，毛細芯采用氣液通道一體化設計，在平面方向上設置有蒸汽流通空間與液體回流通道，底板上設置有支撐柱，毛細芯的實體部分開設有支撐柱穿過的孔洞，支撐柱穿過孔洞后與上蓋板內表面接觸，工質通過底板上預留的充液口充入后，充液口密封焊接。本實用新型通過單片毛細芯的結構設計，能夠在有限厚度方向上提供蒸汽流通空間以及液體回流通道，大大減小了均溫板內部的空間高度，簡化了均溫板的結構形式，從而能夠將均溫板制作成為超薄結構，尤其適用于對安裝厚度空間有嚴格要求的散熱場合。
【專利說明】
一種單層毛細芯均溫薄板
技術領域
[0001]本實用新型屬于航天器熱控制領域，涉及一種均溫板，尤其涉及一種單層毛細芯均溫薄板。
【背景技術】
[0002]在航天器熱控領域，各類單機電子芯片熱流密度的急劇增加以及有效散熱空間的日益減小，使得超薄型的熱管類散熱元器件成為此類應用背景下的的理想導熱元件。例如相控陣雷達的散熱問題中，需要將陣列排序的T/R組件的發(fā)熱元件迅速均溫并傳熱，陣列間距隨著雷達功率的不斷提升越來越小，目前常見的組件間距在2mm左右，如何利用有限厚度空間將相控陣雷達T/R組件的發(fā)熱迅速均溫帶走一直是熱控設計的難題。又如星上電源使用的鋰電池組，為了在有限體積中獲取盡量大的電池容量，往往將電池組排列組合使用，導致其排列間隙一般小于2_，在此有限空間內，如何保證電池組的發(fā)熱能夠迅速均溫擴散也是制約大容量動力鋰電池使用的難題。
[0003]均溫板(或稱平板熱管、VaporChamber等)是解決此類散熱問題的理想方案。目前主流的均溫板，其結構主要包含底板、底層毛細芯、支撐柱、上層毛細芯以及上蓋板。上下2片毛細芯分別與上下底板燒結或焊接在一起。中間支撐柱的高度區(qū)域成為氣體蒸發(fā)流通空間。當其工作時，工質受熱在下表面的毛細芯中蒸發(fā)，氣體通過支撐柱區(qū)域的中間空腔達到上層毛細芯中，冷凝后回流至下表面毛細芯中，完成一個循環(huán)。這種結構形式的均溫板主要由上下毛細芯以及毛細芯中間的空腔區(qū)域分別構成液體回流通道與蒸汽流通空間，由于存在厚度方向上的蒸汽通道，難以減小其空腔高度空間。受限于這種結構形式，此類主流結構的均溫板一般厚度在3-6mm以上，難以做到l-2mm厚度水平。
【實用新型內容】
[0004]針對上述現(xiàn)有技術中存在的技術問題，本實用新型提供一種單層毛細芯均溫薄板，通過單片毛細芯的結構設計，能夠在有限厚度方向上提供蒸汽流通空間以及液體回流通道，相比于傳統(tǒng)均溫板的上下兩片毛細芯利用中間空腔作為蒸汽流通通道的結構形式，大大減小了均溫板內部的空間高度，簡化了均溫板的結構，從而能夠將均溫板制作成為超薄結構形式，厚度在Imm以下，尤其適用于超薄空間內的均溫散熱需求。
[0005]為達到上述目的，本實用新型所采用的技術方案如下:
[0006]—種單層毛細芯均溫薄板，包含底板、毛細芯、上蓋板以及工質，毛細芯采用氣液通道一體化設計，在平面方向上設置有蒸汽流通空間與液體回流通道，底板上設置有支撐柱，毛細芯的實體部分開設有支撐柱穿過的孔洞，支撐柱穿過孔洞后與上蓋板內表面接觸，工質通過底板上預留的充液口充入后，充液口密封焊接。
[0007]優(yōu)選地，毛細芯采用字型結構，厚度0.5mm，蒸汽流通空間的開孔邊長為5mm，液體回流通道直徑為5mm，孔洞直徑不超過2mm。
[0008]優(yōu)選地，毛細芯的厚度比內部空腔總高度大0.1mm。
[0009]優(yōu)選地，毛細芯采用多孔泡沫銅或泡沫鎳，孔隙率在80%，平均孔徑在ΙΟμπι。
[0010]優(yōu)選地，底板上蓋板的材質為TUl銅或6063鋁合金。
[0011]優(yōu)選地，工質選用水或丙酮。
[0012]所述底板I為凹槽結構，內部均勻布置所述支撐柱。
[0013]與現(xiàn)有技術相比，本實用新型具有如下的有益效果:
[0014]本實用新型所提供的單層毛細芯均溫薄板，通過單片毛細芯的結構設計，能夠在有限厚度方向上提供蒸汽流通空間以及液體回流通道，相比于傳統(tǒng)均溫板的上下兩片毛細芯利用中間空腔作為蒸汽流通通道的結構形式，大大減小了均溫板內部的空間高度，簡化了均溫板的結構，從而能夠將均溫板制作成為超薄結構形式，厚度在Imm以下，尤其適用于超薄空間內的均溫散熱需求。相對于其他結構形式的均溫板，本實用新型的超薄特性使其能夠滿足如相控陣雷達T/R組件或動力鋰電池組的有限空間的散熱需求，直接將本實用新型裝置作為插件直接與熱源貼合，能夠迅速將點熱源均溫擴熱，保證單機或裝置的整體散熱性能，同時，應用本實用新型還能夠進一步減小單機布置的間距，提高有限空間的單機數(shù)量，帶來相控陣雷達偵測性能的提升或電池組容量的進一步擴大，從而帶來整體性能的升級。
【附圖說明】
[0015]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本實用新型的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯:
[0016]圖1是本實用新型實施例的三維結構示意圖；
[0017]圖2是圖1的分解圖；
[0018]圖3是毛細芯的俯視圖；
[0019]圖4是底板的俯視圖。
[0020]圖中:1.底板，2.毛細芯，3.上蓋板，101.充液口，102.支撐柱，201.蒸汽流通空間，202.液體回流通道，203.孔洞。
【具體實施方式】
[0021 ]下面結合具體實施例對本實用新型進行詳細說明。以下實施例將有助于本領域的技術人員進一步理解本實用新型，但不以任何形式限制本實用新型。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本實用新型的保護范圍。
[0022]實施例1
[0023]圖1?圖4所示，本實施例的單層毛細芯均溫薄板，包含底板1、毛細芯2、上蓋板3、工質。底板與上蓋板材質為TUl銅，毛細芯2采用氣液通道一體化設計，在平面方向上設置有蒸汽流通空間201與液體回流通道202。毛細芯2使用平均孔徑為10um，孔隙率為80%，厚度為0.5mm的微-納雙尺度多孔泡沫銅，預先加工成?’字型結構，?’結構的孔洞邊長為5mm規(guī)則布置，支撐柱穿過的孔洞203直徑為2mm，底板機加工出0.4mm深的空腔，內部布置直徑
1.8mm支撐柱，并在一個角預留出充液口 101，加工平面度在0.05um以內，上蓋板加工出同樣外形尺寸與平面度要求，裝配時將毛細芯平鋪在底板內腔中，穿過底板預留的支撐柱102，再將上蓋板蓋上，進行真空加壓擴散焊，焊接后將底板與上蓋板預留的厚度方向余量去除，雙邊留0.3_壁厚，整體厚度為1_。通過預留的充液口充入適量的去離子水工質，密封并手工氬弧焊封頭。焊接后的焊疤通過機械壓扁的方式壓成與本體厚度一樣，構成本實用新型的Imm厚度的銅質單層毛細芯均溫薄板。
[0024]實施例2
[0025]圖1?圖4所示，本實施例的單層毛細芯均溫薄板，包含底板1、毛細芯2、上蓋板4、工質構成。底板與上蓋板材質為6063鋁合金，毛細芯2采用氣液通道一體化設計，在平面方向上設置有蒸汽流通空間201與液體回流通道202。毛細芯2使用平均孔徑為lOum，孔隙率為80 %，厚度為0.5mm的微-納雙尺度多孔泡沫鎳，預先加工成字型結構。“#，’結構的孔洞邊長為5mm規(guī)則布置，支撐柱102穿過的孔洞203直徑為2_，底板機加工出0.4mm深的空腔，內部布置直徑1.8_支撐柱，并在一個角預留出充液口 101，機加工平面度在0.05um以內，上蓋板加工出同樣外形尺寸與平面度要求，裝配時將毛細芯平鋪在底板內腔中，穿過底板預留的支撐柱，再將上蓋板蓋上，進行真空加壓擴散焊，焊接后將底板與上蓋板預留的厚度方向余量去除，雙邊留0.3mm壁厚，整體厚度為1mm。通過預留的充液口充入適量的丙酮工質后，密封并手工氬弧焊封頭。焊接后的焊疤通過機械壓扁的方式壓成與本體厚度一樣，構成本實用新型的Imm厚度的鋁合金材質單層毛細芯均溫薄板。
[0026]實施例3
[0027]圖1?圖4所示，本實施例的單層毛細芯均溫薄板，包含底板1、毛細芯2、上蓋板3、工質構成。底板與上蓋板材質為紫銅，底板機加工出0.4mm深的空腔，內部布置直徑1.8mm等高支撐柱102，并在一個角預留出充液口 101，然后在空腔區(qū)域填銅粉，使用工裝保證填粉末區(qū)域為字形，結構的孔洞邊長為5mm規(guī)則布置，銅粉粒徑10um，通過工裝壓實進入還原性氣體燒結爐，燒結后形成孔隙率為50%左右的燒結式毛細芯，高度為0.5mm，超出底板預留空腔深度0.1mm，再將燒結后一體成型的毛細芯與底板結構與上蓋板通過真空加壓擴散焊連接在一起，焊接后將底板與上蓋板預留的厚度方向余量去除，雙邊留0.3mm壁厚，整體厚度為1mm。通過預留的充液口充入適量的丙酮工質后，密封并手工氬弧焊封頭。焊接后的焊疤通過機械壓扁的方式壓成與本體厚度一樣，構成本實用新型的Imm厚度的燒結銅粉式單層毛細芯均溫薄板。
[0028]本實用新型所提供的單層毛細芯均溫薄板，毛細芯采用了氣液通道一體化設計方式，使毛細芯在二維方向上存在蒸汽流通空間與液體回流通道，解決了在有限厚度方向上的均溫板內部蒸汽流動與液體回流的問題，從而在單片毛細芯上，具備了工質吸熱蒸發(fā)、蒸汽流通、蒸汽冷凝、以及冷凝液體回流的能力。此外，在毛細芯的實體部分加工出支撐柱穿過的孔洞，底板結構上設計有支撐柱，穿過毛細芯預留的孔洞，再與上蓋板內表面接觸，完成焊接成型，使其滿足結構強度使用需求。成型后均溫板通過預留的充液口充入工質并密封焊接，即構成本實用新型的單層毛細芯均溫薄板。
[0029]以上對本實用新型的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本實用新型并不局限于上述特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的范圍內做出各種變形或修改，這并不影響本實用新型的實質內容。
【主權項】
1.一種單層毛細芯均溫薄板，包含底板(I)、毛細芯(2)、上蓋板(3)以及工質，毛細芯(2)采用氣液通道一體化設計，在平面方向上設置有蒸汽流通空間(201)與液體回流通道(202)，底板(I)上設置有支撐柱(102)，毛細芯(2)的實體部分開設有支撐柱穿過的孔洞(203)，支撐柱(102)穿過孔洞(203)后與上蓋板(3)內表面接觸，工質通過底板(I)上預留的充液口( 1I)充入后，充液口密封焊接。2.根據(jù)權利要求1所述的單層毛細芯均溫薄板，其特征在于，所述毛細芯(2)為字型結構，厚度不超過0.5mm，蒸汽流通空間(201)的開孔邊長為2-5mm，液體回流通道(202)直徑為2_5mm，支撐柱穿過的孔洞(203直徑不超過2_。3.根據(jù)權利要求1所述的單層毛細芯均溫薄板，其特征在于，所述毛細芯(2)的厚度比內部空腔總高度大0.1?0.15mm。4.根據(jù)權利要求1所述的單層毛細芯均溫薄板，其特征在于，所述毛細芯(2)材質為銅或鎳，結構形式為粉末燒結形式或多孔泡沫金屬，孔隙率在50%?90%，平均孔徑在ΙΟμπι數(shù)量級。5.根據(jù)權利要求1所述的單層毛細芯均溫薄板，其特征在于，所述底板(I)、上蓋板(3)的材質為銅或鋁合金。6.根據(jù)權利要求5所述的單層毛細芯均溫薄板，其特征在于，所述底板(I)、上蓋板(3)的材質為TUl銅與6063鋁合金。7.根據(jù)權利要求1所述的單層毛細芯均溫薄板，其特征在于，所述工質為水或丙酮。8.根據(jù)權利要求1所述的單層毛細芯均溫薄板，其特征在于，所述底板(I)與上蓋板(3)通過真空加壓擴散焊連接，所述充液口( 101)通過氬弧焊密封。9.根據(jù)權利要求1所述的單層毛細芯均溫薄板，其特征在于，所述底板(I)為凹槽結構，內部均勻布置所述支撐柱。
【文檔編號】F28D15/04GK205425919SQ201520922299
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2015年11月18日
【發(fā)明人】周日海, 楊定宇, 陳福勝, 陶莉, 侯振壓
【申請人】上海利正衛(wèi)星應用技術有限公司