专利名称：一种辐射状渐宽式翅结构沟槽平板热管及加工方法
技术领域：
本发明涉及平板热管及制造エ艺，尤其涉及ー种辐射状渐宽式翅结构沟槽平板热管及加工方法。
背景技术：
随着电子产品的集成度提高及系统越来越复杂，同时电子芯片的封装空间日益狭小，导致微电子领域芯片热流密度増加但有效散热面积減少。电子元器件的可靠性随温度上升而急剧下降，在电子设备所有的运行故障中，因温度而引起的故障占到55%以上。电 子芯片内高热量聚积产生热点，也严重影响其性能和寿命。传统的靠带翅片的铝材散热器与芯片表面贴合传热，再通过空气对流将热量带走的方法，已经不能满足小体积高热流密度的散热要求。平板热管具有很高的比表面积(表面积/体积)，利用相变传热的原理能最大限度的使热流趋于均勻，具有高的热导率和良好的均温性，可以有效的解决电脑芯片“热点”问题、集成电路三维一体封装问题以及分散热源的散热问题，目前已成为热管研究与开发的热点技木。北京エ业大学200710064698. 3号专利公布了一种沟槽式均热板，其沟槽沿径向的深度与宽度均保持不变，横截面积为矩形。由于沟槽等宽度，相邻沟槽的不能干渉，当圆形均热板的内圆周上布满沟槽时，外圆周的沟槽却相邻间距大，排布稀疏。铜基板上，未被加工沟槽的区域称为脊，表面形貌光滑的脊将降低平板热管的毛细吸カ和沸腾性能。而辐射状等宽沟槽平板热管不可避免地存在一定面积的脊，使整体比表面积不能达到理想的范围。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种辐射状渐宽式翅结构沟槽平板热管及加工方法，克服现有辐射状沟槽式平板热管的等距沟槽排布不紧密，导致毛细力不足，沸腾换热性能不佳的缺点，本发明通过下述技术方案实现一种辐射状渐宽式翅结构沟槽平板热管的加工方法，包括如下步骤(I)用车削エ艺在紫铜棒上加工出下底座的毛胚，即先后加工出外径为82 105mm的圆形基底及圆形凸台，圆形凸台的外径比圆形基底小2 4mm,基底厚度I
I.5mm,圆形凸台的高度为2. 5 3. 5mm,在圆形凸台的的顶面加工出中间低、夕卜缘高的内锥形结构的斜面，在圆形凸台的中心处加工出圆形平底，圆形平底的直径8 12mm ；(2)用车床加工出下底座的上盖板，上盖板的周围为下垂边缘，在下垂边缘钻孔，作为充液ロ；(3)将下底座的毛胚，安装在水平旋转分度头上，分度头上具有可调角度的水平旋转平面，水平旋转平面上凹陷的圆坑刚好嵌入圆形基底，然后把分度头水平安装在刨床上，做好加工前的准备；
(4)将犁削刀具装夹在刨床上，调整刨床工作行程，工作行程大于圆形凸台的径向尺寸，设定V形沟槽的犁削深度与圆形凸台的高度相同，启动刨床，犁削刀具在圆形凸台的顶面犁削出一道V形沟槽，V形沟槽犁削完毕后，再用犁削刀具沿着脊的顶端轴向方向依次犁削出翅结构，即U形沟槽；(5)根据圆形凸台所设计的V形沟槽的槽道数目，计算出相邻V形沟槽的夹角，按照该夹角旋转分度头，保持步骤(3)相同的犁削參数，依次犁削出剰余的V形沟槽和翅结构，得到下底座；(6)将犁削完成的下底座卸下，对其进行去油污和氧化层处理，之后在圆形凸台的圆形平底内放置ー个圆柱型铜粉；准备ー个一面为平面、另一面为凹凸面的圆环形支撑环，将支撑环置于圆形凸台的中部，支撑环的凹凸面接触上盖板，盖上上盖板，然后将转配好的下底座与上盖板整体放入烧结炉内烧结，通过扩散焊方法密封连接后，圆柱型铜粉烧结后得到毛细芯，下底座、支撑环、毛细芯、上盖板烧结后成为为一体，然后通过充液孔完成抽真空、灌注エ质，最后得到辐射状渐宽式翅结构沟槽平板热管。一种辐射状渐宽式翅结构沟槽平板热管，包括下底座、上盖板、支撑环，所述下底座与上盖板周围密封连接，所述下底座包括一个圆形基底，圆形基底上具有ー个圆形凸台，·圆形凸台的顶面呈中间低、外缘高的内锥形结构的斜面，圆形凸台的顶面由中心向外呈辐射状径向分布有V形沟槽和脊，所述支撑环置于圆形凸台的顶面的中部；所述支撑环与脊接触的一面为平面，支撑环与上盖板接触的面为凹凸接触面；所述圆形凸台顶面的中部设置有一毛细芯，所述V形沟槽的宽度及深度沿着圆形凸台中心向外逐渐增加；所述上盖板的边缘开设有充液ロ。所述内锥形结构的斜面与水平面夹角a为5. 5 8度。所述脊的顶部开设有翅结构，所述翅结构为U形沟槽。所述V形沟槽的数目为72 85槽,V形沟槽的宽度及深度沿着圆形凸台中心向外逐渐增加，即V形沟槽的宽度从O. 3mm递增到I. 8mm, V形沟槽的深度从O. 4mm递增到2. 4mm。本发明相对于现有技术，具有如下的优点及效果(I)下底座包括一个圆形基底，圆形基底上具有ー个圆形凸台，圆形凸台的顶面呈中间低、外缘高的内锥形结构的斜面，圆形凸台的顶面由中心向外呈辐射状径向分布有V形沟槽和脊，这种结构使V形沟槽沿径向在深度和宽度尺寸上都逐渐增加，与一般的等距矩形沟槽相比，更加紧密，V形沟槽间隔更小，増大了比表面积，具有优良的沸腾强化性能。(2)V形沟槽沿圆形凸台径向在深度和宽度尺寸上都逐渐增加，使V形沟槽排布更紧密，这种设计減少了表面形貌光滑的脊的面积，提高了表面具有粗糙形貌的沟槽的面积比例，使毛细作用得到強化，大大提高了平板热管的毛细极限。(3)犁削加工，使沟槽顶端连续均匀地排布着翅结构，加大了沟槽的深度，可以提供更高的毛细力，同时扩大了沸腾换热的表面积。(4) V形沟槽与脊和翅结构的形成，均是在普通刨床上通过犁削加工完成，对加工设备要求低。 本专利技术手段简便易行，成本低廉，具有广阔的应用前景。
图I为本发明下底座结构示意图2为本发明上盖板结构示意图；图3为本发明支撑环结构示意图；图4为本发明脊、翅结构、V形沟槽结构示意图；图5a为本发明下底座的毛胚示意图；图5b为图5截面剖视示意图；图6为本发明V形沟槽加工流程示意图；图7a为本发明犁切刀具示意图，图7b为犁切刀具形角示意图；图8为本发明辐射状渐宽式翅结构沟槽平板热管装配示意图。
具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明作进ー步具体详细描述。实施例如图l、2、3、4、5a、5b所示，本发明辐射状渐宽式翅结构沟槽平板热管，包括下底座I、上盖板2、支撑环3，所述下底座I与上盖板2周围密封连接，所述下底座I包括ー个圆形基底1-1，圆形基底1-1上具有ー个圆形凸台1-2，圆形凸台1-2的顶面呈中间低、外缘高的内锥形结构的斜面51,圆形凸台1-2的顶面由中心向外呈福射状径向分布有V形沟槽11和脊12，所述支撑环3置于圆形凸台1-2的顶面的中部；所述支撑环3与脊12接触的一面为平面，支撑环3与上盖板2接触的面为凹凸接触面；所述圆形凸台1-2顶面的中部设置有一毛细芯13，所述V形沟槽11的宽度及深度沿着圆形凸台1-2中心向外逐渐增加；所述上盖板2的边缘开设有充液ロ 21。如图4，所述脊12的顶部开设有翅结构4，翅结构4为U形沟槽。所述V形沟槽11的数目为72 85槽，V形沟槽11的宽度及深度沿着圆形凸台1-2中心向外逐渐增加，即V形沟槽11的宽度从O. 3mm递增到I. 8mm, V形沟槽11的深度从O. 4mm递增到2. 4mm。相邻的V形沟槽11之间夹角是4 5度左右。所述内锥形结构的斜面51与水平面夹角α为5. 5 8度。一种辐射状渐宽式翅结构沟槽平板热管的加工方法，包括如下步骤(I)、如图5a、5b所示。用车削エ艺在紫铜棒上加工出下底座I的毛胚，即先后加エ出外径为82 105mm的圆形基底1_1及圆形凸台1_2，圆形凸台1_2的外径比圆形基底
1-1小2 4mm,基底厚度I I. 5謹,圆形凸台1-2的高度为2. 5 3. 5謹,在圆形凸台1-2的的顶面加工出中间低、外缘高的内锥形结构的斜面51，在圆形凸台1-2的中心处加工出圆形平底52，圆形平底52的直径8 12mm ;(2)、如图2所示。用车床加工出下底座I的上盖板2，上盖板2的周围为下垂边缘，在下垂边缘钻孔，作为充液ロ 21 ；(3)、如图6所示，将下底座I的毛胚，安装在水平旋转分度头6上，分度头6上具有可调角度的水平旋转平面61，水平旋转平面61上凹陷的圆坑刚好嵌入圆形基底1-1，然后把分度头6水平安装在刨床上，做好加工前的准备；安装下底座I毛胚时注意毛胚底面与分度头6旋转平面良好接触，保证所要求的水平度。(4)如图4、图7a、7b所示。将犁削刀具7 (成形角β为35 45度)装夹在刨床上，调整刨床工作行程(为120mm)，一般工作行程应大于圆形凸台1-2的径向尺寸，设定V形沟槽11的犁削深度(设定犁削深度为2. 5mm,以每分钟往复14次的频率进行犁削)，一般犁削深度等于圆形凸台1-2的高度，启动刨床，犁削刀具7在圆形凸台1-2的顶面犁削出一道V形沟槽11，V形沟槽11犁削完毕后，再用犁削刀具沿着脊12的顶端轴向方向依次犁削出翅结构4，即U形沟槽；V形沟槽11犁削时，宽度从O. 3mm递增到I. 8mm，深度从O. 4mm递增到2. 4mm,由圆形凸台1-2的中心至圆形凸台1-2的边缘，沟槽尺寸逐渐扩大了 6倍左右，其倍数是由犁削刀具7的成形角β和圆形凸台1-2的斜面51的倾斜角α共同决定的。(5)、图7a、7b根据圆形凸台1_2所设计的V形沟槽11的槽道数目，计算出相邻V形沟槽11的夹角，按照该夹角旋转分度头，保持步骤(3)相同的犁削參数，依次犁削出剰余的V形沟槽11和翅结构4，得到下底座I ;(6)如图8所示。将犁削完成的下底座I卸下，对其进行去油污和氧化层处理，之后在圆形凸台1-2的圆形平底52内放置一个圆柱型铜粉；准备ー个一面为平面、另一面为 凹凸面的圆环形支撑环3，将支撑环3置于圆形凸台1-2的中部，支撑环3的凹凸面接触上盖板2，盖上上盖板2，然后将转配好的下底座I与上盖板2整体放入烧结炉内烧结，通过扩散焊方法密封连接后，圆柱型铜粉烧结后得到毛细芯13，下底座I、支撑环3、毛细芯13、上盖板2烧结后成为为一体，然后通过充液孔21完成抽真空、灌注エ质(离子水)，最后得到辐射状渐宽式翅结构沟槽平板热管。下底座I外径为104mm,圆形基底1_1厚度为Imm,圆形凸台1_2外径100mm,高度
2.5mm ；圆形平底52的直径为10mm。上盖板2厚度1mm，外径103mm，内径100. 5mm，所述下底座I、上盖板2和支撑环3材料是紫铜。如上所述，便可较好地实现本发明。
权利要求
1.一种辐射状渐宽式翅结构沟槽平板热管的加工方法，其特征在于包括如下步骤 (1)用车削工艺在紫铜棒上加工出下底座的毛胚，即先后加工出外径为82 105mm的圆形基底及圆形凸台，圆形凸台的外径比圆形基底小2 4mm,基底厚度I I. 5mm,圆形凸台的高度为2. 5 3. 5mm,在圆形凸台的的顶面加工出中间低、夕卜缘高的内锥形结构的斜面，在圆形凸台的中心处加工出圆形平底，圆形平底的直径8 12_ ； (2)用车床加工出下底座的上盖板，上盖板的周围为下垂边缘，在下垂边缘钻孔，作为充液口 ； (3)将下底座的毛胚,安装在水平旋转分度头上,分度头上具有可调角度的水平旋转平面，水平旋转平面上凹陷的圆坑刚好嵌入圆形基底，然后把分度头水平安装在刨床上，做好加工前的准备； (4)将犁削刀具装夹在刨床上，调整刨床工作行程，工作行程大于圆形凸台的径向尺寸，设定V形沟槽的犁削深度与圆形凸台的高度相同，启动刨床，犁削刀具在圆形凸台的顶面犁削出一道V形沟槽，V形沟槽犁削完毕后，再用犁削刀具沿着脊的顶端轴向方向依次犁削出翅结构，即U形沟槽； (5)根据圆形凸台所设计的V形沟槽的槽道数目，计算出相邻V形沟槽的夹角，按照该夹角旋转分度头，保持步骤(3)相同的犁削参数，依次犁削出剩余的V形沟槽和翅结构，得到下底座； (6)将犁削完成的下底座卸下，对其进行去油污和氧化层处理，之后在圆形凸台的圆形平底内放置一个圆柱型铜粉；准备一个一面为平面、另一面为凹凸面的圆环形支撑环，将支撑环置于圆形凸台的中部，支撑环的凹凸面接触上盖板，盖上上盖板，然后将转配好的下底座与上盖板整体放入烧结炉内烧结，通过扩散焊方法密封连接后，圆柱型铜粉烧结后得到毛细芯，下底座、支撑环、毛细芯、上盖板烧结后成为为一体，然后通过充液孔完成抽真空、灌注工质，最后得到辐射状渐宽式翅结构沟槽平板热管。
2.一种辐射状渐宽式翅结构沟槽平板热管，其特征在于包括下底座、上盖板、支撑环，所述下底座与上盖板周围密封连接，所述下底座包括一个圆形基底，圆形基底上具有一个圆形凸台，圆形凸台的顶面呈中间低、外缘高的内锥形结构的斜面，圆形凸台的顶面由中心向外呈辐射状径向分布有V形沟槽和脊，所述支撑环置于圆形凸台的顶面的中部；所述支撑环与脊接触的一面为平面，支撑环与上盖板接触的面为凹凸接触面；所述圆形凸台顶面的中部设置有一毛细芯，所述V形沟槽的宽度及深度沿着圆形凸台中心向外逐渐增加；所述上盖板的边缘开设有充液口。
3.根据权利要求2所述的辐射状渐宽式翅结构微沟槽平板热管，其特征在于所述脊的顶部开设有翅结构。
4.根据权利要求3所述的辐射状渐宽式翅结构微沟槽平板热管，其特征在于所述翅结构为U形沟槽。
5.根据权利要求2所述的辐射状渐宽式翅结构微沟槽平板热管，其特征在于所述V形沟槽的数目为72 85槽，V形沟槽的宽度及深度沿着圆形凸台中心向外逐渐增加，即V形沟槽的宽度从0. 3mm递增到I. 8mm, V形沟槽的深度从0. 4mm递增到2. 4mm。
6.根据权利要求2所述的辐射状渐宽式翅结构微沟槽平板热管，其特征在于所述内锥形结构的斜面与水平面夹角a为5. 5 8度。
全文摘要
本发明公开了一种辐射状渐宽式翅结构沟槽平板热管及加工方法，包括下底座、上盖板、支撑环，下底座包括一个圆形基底，圆形基底上具有一个圆形凸台，圆形凸台的顶面呈中间低、外缘高的内锥形结构的斜面，圆形凸台的顶面由中心向外呈辐射状径向分布有V形沟槽和脊，支撑环置于圆形凸台的顶面的中部；支撑环与脊接触的一面为平面，支撑环与上盖板接触的面为凹凸接触面；圆形凸台顶面的中部设置有一毛细芯，V形沟槽的宽度及深度沿着圆形凸台中心向外逐渐增加；这种结构使毛细作用得到强化，大大提高了平板热管的毛细极限，提供更高的毛细力，同时扩大了沸腾换热的表面积。本发明技术手段简便易行，成本低廉，具有广阔的应用前景。
文档编号F28D15/04GK102706193SQ20121021752
公开日2012年10月3日 申请日期2012年6月28日 优先权日2012年6月28日
发明者付婷, 张仕伟, 汤勇, 罗文杰, 陆龙生, 黄光汉 申请人:华南理工大学