[发明专利]一种平板均热板及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种散热产品，特别是涉及一种用于通讯设备、光电设备散热的平板均热板及其制作方法。

背景技术

在通讯设备上，一个主机板上有多个热源，并且功率都不低，当然主要是射频功放器件的发热功率较大，关于这些电子器件在电路板上的布置以及和散热器的组合问题，经常困惑电子工程师以及热设计工程师。目前的散热器为铝型材散热器(主要通过铝挤压得到)。由于通讯设备高可靠性的要求，一般通讯设备的散热很少采用利用风扇的强迫对流散热，绝大多数采用空气自然对流冷却，铝型材散热器在自然对流条件下其散热功率有限，并且热阻较大，因此对于高热流密度、大功率电子器件的散热无能为力。目前业界引入热管、均热板等技术到通讯设备散热器设计当中，取得了很好的散热效果。但是由于目前热管以及均热板的结构限制，往往只能把热量从芯片处引导到散热器上相对较冷的地方或者具有部分扩展效果，还没有能够充分利用铝型材散热器其它大面积的散热区域。

另外，在照明领域，用大功率发光二极管(LED)做的灯具比白炽灯、日光灯、节能灯的节能效果及寿命要高的多，因此大功率LED灯具获得了广泛推广。LED灯具是个光电器件，其工作过程中只有15％～25％的电能转换成光能，其余的电能几乎都转换成热能，使LED的温度升高。在大功率LED中，散热是个大问题。例如，1个10W白光LED若其光电转换效率为20％，则有8W的电能转换成热能，若不加散热措施，则大功率LED的器芯温度会急速上升，当其LED二极管结温T_J上升超过最大允许温度时(一般是150℃)，大功率LED会因过热而损坏。因此在大功率LED灯具设计中，最主要的设计工作就是散热设计。而一款大功率LED灯具模组具有几十颗至上百颗LED光电二极管，其大小为几个平方毫米，目前其单颗功率约为1至2瓦，因此对于单颗LED，其热流密度达到10W/cm²以上，并且整组灯具的发热总功率也比较高，达到100W以上。目前大都也采用铝型材散热器以及空气自然对流换热，由于单颗LED灯珠的功率在上升，LED的温度控制又要求尽可能的低，因此散热问题对于大功率LED灯具是一个棘手的问题。

目前热管也逐渐进入LED灯具散热模组。热管是1963年美国Los Alamos国家实验室的G.M.Grover发明的一种传热元件，它充分利用了热传导原理与工质的相变热传递性质，透过热管将发热物体的热量迅速传递到热源外，其导热能力超过任何已知金属的导热能力。热管技术以前被广泛应用在宇航、军工等行业，自从被引入散热器制造行业，使得人们改变了传统散热器的设计思路，开辟了散热行业新天地。热管是一个内壁具有微结构的真空腔体，当热量由热源通过热管中的热量输入段传导至热管的蒸发区时，腔体里面的工质会在低真空度的环境中开始产生液相汽化的现象，气相的工质会很快充满整个腔体，当气相工质接触到一个比较冷的区域时便会产生凝结的现象，借由凝结的现象通过热管中的热量输出段释放出在蒸发时累积的热，凝结后的液相工质会借由热管内毛细微结构产生毛细抽吸力再回到蒸发热源处，此运作在封闭腔体内周而复始进行，这就是热管的运作方式。又由于工质在蒸发时在毛细材料微结构处产生毛细抽吸力，所以热管的运作可不受重力的影响。但是普通热管由于其细长管状结构，很难有效对上百颗LED灯珠进行可靠散热，并且整组散热器也非常昂贵，不利于市场推广。

均热板与热管的原理与理论架构是相同的，但是热传递的方式不尽相同，在普通热管内部，蒸汽的流动方式是近似一维的，因此热管热量传递的方式是线性传递；而在均热板内部，蒸汽的流动方式是近似二维的，因此均热板的加热面的热量传递方式是平面传递方式，比热管更快，更有效率。进一步讲，均热板可以在更大的面积上采用相变传热方式，利用相变的传热可以解决传统热管的种种限制。

而现有均热板主要有以下几方面的问题：

1、结构限制以及高制造成本，请参阅图1所示，目前已有的均热板结构内部比较简单，主要由下底板10、烧结毛细芯40、加强芯20和上盖板30依次叠加组成，目前业界该型均热板绝大部分由铜材料及铜烧结粉末做成，外形结构一般不超过10cm×10cm，如果再增大尺寸，制造成本将会成倍增加；

2、可靠性问题，目前商用的均热板如果任意增大结构尺寸，会由于内部高真空度以及铜材在烧结以后硬度减低等因素，可靠性大大降低，容易变形，造成安装以及使用的困难；

3、散热能力有限，目前商用均热板受材料、重量、制作成本的限制，无法根据实际器件尺寸随意更改均热板大小，导致目前均热板的散热能力无法得到进一步提高。