CN114111410A

CN114111410A - 均热板

Info

Publication number: CN114111410A
Application number: CN202111320284.9A
Authority: CN
Inventors: 若冈拓生
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2018-07-31
Filing date: 2019-07-24
Publication date: 2022-03-01
Also published as: US11421943B2; WO2020026907A1; US20200240719A1; JPWO2020026907A1; CN111712681A; JP6702524B1; CN111712681B

Abstract

本发明涉及一种均热板，其特征在于，具备：壳体，由外缘被接合的对置的第一片材和第二片材构成；工作液，被封入上述壳体内；以及芯体，设置于上述第一片材的与上述第二片材对置的主面，上述第一片材和上述第二片材具有将外缘接合的密封部，从与上述第一片材和上述第二片材对置的方向正交的方向观察截面时上述第一片材和上述第二片材中的至少一方在上述芯体与上述密封部之间具有槽部。

Description

均热板

本申请为专利申请号为201980013035.X(申请日：2019年07月24日，发明名称为“均热板”)的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及均热板。

背景技术

近年来，由元件的高集成化、高性能化所引起的发热量一直在增加。另外，因产品的小型化进展而导致发热密度增加，因此散热对策变得越来越重要。该状况在智能手机、平板电脑等移动终端中更为显著，热设计变得非常困难。作为热对策部件而使用石墨片等，但热输送量并不充分。

作为热输送能力较高的热对策部件能够列举面状的导热管亦即均热板。均热板作为整体的表观热传导率相对于铜、铝等金属优异数倍～数十倍左右。

作为利用了均热板的热对策部件，例如，在专利文献1中，公开了一种在接合金属片而形成的片状的壳体封入有芯体、无纺布以及工作液而形成的片型的热对策部件。

专利文献1：日本特开2017-44356号公报

在专利文献1所记载的均热板中，被封入壳体内的工作液在与热源热连接的受热部中汽化，并在温度较低的散热部中冷凝而成为液相。进而，液化后的工作液由于芯体和无纺布的毛细管力而再次返回受热部，从而获得热输送的效果。

在上述机构中，以在片状的壳体的外缘处液化的工作液返回壳体的中央部的受热部为前提，但有时在将构成片状的壳体的金属片的外缘接合的密封部中，若存在金属片的间隔变窄的部位，则毛细管力变强，导致工作液被保持在金属片之间。

于是，有时没有向受热部供给工作液，导致芯体中央部变干，发生干涸这一现象。

若发生干涸，则在接近热源的受热部未发生工作液的汽化，因此无法吸收来自热源的热量。在该情况下，担忧热源的温度不下降而使CPU等电子部件发生热失控而产生故障，导致移动终端的表面温度比设想的温度要高。

发明内容

本发明是鉴于这种情况所完成的，目的在于提供一种工作液从片状的壳体的外缘向壳体的中央部的循环能力优异，并能够防止干涸发生的均热板。

本发明的均热板的特征在于，具备：壳体，由外缘被接合的对置的第一片材和第二片材构成；工作液，被封入上述壳体内；以及芯体，设置于上述第一片材的与上述第二片材对置的主面，上述第一片材和上述第二片材具有将外缘接合的密封部，从与上述第一片材和上述第二片材对置的方向正交的方向观察截面时上述第一片材和上述第二片材中的至少一方在上述芯体与上述密封部之间具有槽部。

根据本发明，能够提供一种工作液从片状的壳体的外缘向壳体的中央部的循环能力优异，并能够防止干涸发生的均热板。

附图说明

图1是示意性地表示均热板的构造的一个例子的剖视图。

图2是示意性地表示不具有槽部的均热板的外缘附近的剖视图。

图3是示意性地表示具有槽部的均热板的外缘附近的剖视图。

图4是示意性地表示用芯体的上表面的平面切断均热板后的截面的俯视图。

图5是示意性地表示形成槽部的位置的其他例子的俯视图。

图6是示意性地表示槽部的俯视形状不同的例子的俯视图。

图7是示意性地表示第一片材和第二片材均具有槽部的情况的例子的剖视图。

图8是示意性地表示在芯体与焊接部之间形成槽部的位置的其他例子的俯视图。

图9是示意性地表示在芯体与焊接部之间形成槽部的位置的其他例子的俯视图。

具体实施方式

以下，对本发明的均热板进行说明。

然而，本发明并不限于以下的结构，在不变更本发明的主旨的范围内能够适当变更来应用。此外，将在以下记载的本发明的各个优选的结构组合两个以上而成的结构还是本发明。

以下所示的各实施方式是例示性的，当然能够进行由不同的实施方式所示的结构的局部置换或组合。

以下，参照图1，对均热板的构造的例子进行说明。

图1是示意性地表示均热板的构造的一个例子的剖视图。

图1所示的均热板1具备：壳体10，其由对置的第一片材11和第二片材12构成；工作液20，其被封入壳体10内；芯体30，其设置于第一片材11的与第二片材12对置的主面11a(第一片材11的内壁面11a)；以及多个支柱40，它们设置于第二片材12的与第一片材11对置的主面12a(第二片材12的内壁面12a)。壳体10在内部具有空腔13，为了确保空腔13，第一片材11和第二片材12被支柱40支承。

第一片材11和第二片材12在外缘相互接合，并被密封。在图1所示的均热板1中，芯体30具备：多个凸部31，它们以规定的间隔配置于第一片材11的内壁面11a；和网体32，其配置在凸部31上。

凸部31也可以与第一片材11为一体，例如，可以通过蚀刻加工等形成在第一片材11的内壁面11a。同样地，支柱40也可以与第二片材12为一体，例如，可以通过蚀刻加工等形成在第二片材12的内壁面12a。

将第一片材11和第二片材12的外缘接合的部分是密封部50。在第一片材11和第二片材12均是金属材料，并且第一片材11与第二片材12被焊接的情况下，将第一片材11与第二片材12被焊接的部分设为焊接部51。

密封部是包含焊接部的部位，关于第一片材与第二片材未被焊接而相接的部位，虽然不是焊接部但也被包含于密封部。

工作液20在芯体30之中作为液相存在。另外，工作液20在空腔13内主要作为气相(在工作液为水的情况下为水蒸气)存在。

在第一片材11的不与第二片材12对置的主面(外壁面)配置有发热部件70。

由于发热部件70的热量，而使在发热部件70的正上方存在于芯体30的工作液20汽化，带走发热部件70的热量并且汽化的工作液从网体32向空腔13移动。

汽化的工作液20在壳体10内移动，并在壳体10的外缘附近冷凝而成为液相。

成为液相的工作液20通过芯体30具有的毛细管力而被芯体30吸收，并在芯体30内再次向发热部件70的一方移动地进行工作，以便带走发热部件70的热量。

通过工作液在壳体内像这样循环地移动，从而进行基于均热板的发热部件的冷却。

在本发明的均热板中，从与第一片材和第二片材对置的方向正交的方向观察截面时第一片材和第二片材中的至少一方在芯体与密封部之间具有槽部。

以下，关于通过均热板具有槽部而发挥的作用效果，将均热板不具有槽部的情况与具有槽部的情况进行对比来进行说明。

在均热板不具有槽部的情况下，在壳体的外缘，存在第一片材11的内壁面11a与第二片材12的内壁面12a之间的间隔(图2中，用双箭头X表示的距离)变窄的部位。这样的部位的毛细管力变强，导致保持于该部位的工作液不向芯体侧移动而停留。因此，循环的工作液的量变少，根据情况，有时在发热部件70附近产生不存在工作液的干涸。

图3是示意性地表示具有槽部的均热板的外缘附近的剖视图。

在图3中，第一片材11具有槽部60。

在均热板具有槽部60的情况下，在壳体的外缘，第一片材11的内壁面11a与第二片材12的内壁面12a之间的间隔(图3中，由双箭头Y表示的距离)变宽。

像这样，若通过均热板在壳体的外缘具有槽部而使第一片材的内壁面与第二片材的内壁面之间的间隔变宽，则针对工作液的毛细管力没有变强。因此，工作液不被保持在第一片材的内壁面与第二片材的内壁面之间。进而，工作液能够通过芯体具有的毛细管力而被芯体吸收并向发热部件侧移动，从而循环的工作液的量不会变少。

图4是示意性地表示将均热板用芯体的上表面的平面切断后的截面的俯视图。

在图4中，示出了第一片材11在芯体30与密封部50之间仅在一处具有槽部60的例子。

具体而言，槽部60与密封部50中的焊接部51相接，还与芯体30也相接。这是槽部从与第一片材和第二片材对置的方向正交的方向观察截面时与密封部相接的形态的一个方式。另外，也可以说是槽部遍及芯体与焊接部之间设置的形态。

图4所示的槽部60在俯视时为长方形形状。

槽部的宽度(在图4中用双箭头W表示的距离)并未被特别地限定，但优选是500μm以上700μm以下。

在槽部的俯视形状不是长方形形状的情况下，能够将用双箭头W表示的方向上的最长的距离设为槽部的宽度。

另外，槽部的长度(在图4中用双箭头D表示的距离)并未被特别地限定，但优选是300μm以上3000μm以下。

在槽部的俯视形状不是长方形形状的情况下，能够将用双箭头D表示的方向上的最长的距离设为槽部的长度。

此外，针对槽部的深度，并未被特别地限定，但规定为从假设为没有槽部的情况下的金属片的上表面的位置至成为槽部的金属片的上表面的位置为止的距离的最大值(在图3中用双箭头T表示的距离)，优选是100μm以上1000μm以下。

深度越深则使均热板的厚度越厚。

另外，优选槽部的宽度/深度的比率是0.5～10.0。

在上述比率小于0.5而较小的情况下，易于对槽部作用毛细管力。另外，若上述比率超过10.0而较大，则设置槽部的效果变弱，产生毛细管力较强的部位。

另外，优选槽部的截面形状(在图4中用B-B线切断后的槽部的截面形状)是半圆形状。另外，在槽部的截面形状是半圆形状的情况下的槽部的深度规定为其最大深度。

图5是示意性地表示形成槽部的位置的其他例子的俯视图。

在图5中，示出了对俯视时为长方形的形状的芯体30的四边的任意的边均设置槽部60的例子。

像这样，若槽部设置于芯体的周围的各边，则均热板能够在多个姿势(倾斜)下使工作液向芯体侧移动，因此优选。

图6是示意性地表示槽部的俯视形状不同的例子的俯视图。

在图6中，示出了在俯视下，从密封部50的一侧朝向芯体30的一侧其宽度变窄的形状的槽部60的形状。

若槽部的靠密封部侧的宽度较大，则毛细管力较小，因此不易在密封部侧保持工作液。另一方面，若槽部的靠芯体侧的宽度较小，则毛细管力较大，因此工作液被向芯体侧吸引。

即，若为槽部的宽度从密封部侧朝向芯体侧变窄的形状，则促进工作液从密封部侧向芯体侧的移动。

因此，也可以使槽部的俯视形状为这样的形状。

在图6中，作为槽部的俯视形状的例子，示出了俯视形状是三角形(密封部侧为底边且芯体侧成为顶点的正三角形、等腰三角形、直角三角形)和梯形(密封部侧的边比芯体侧的边长的等脚梯形、其他梯形)的情况。

在图7中，示出了设置于第一片材11的槽部61和设置于第二片材12的槽部62。

若是这样的结构，则第一片材11的内壁面11a与第二片材12的内壁面12a之间的间隔(图7中，用双箭头Y表示的距离)变得相当宽。

因此，能够适当发挥由于均热板具有槽部所带来的效果。

在图3中示出了第一片材具有槽部的例子，在图7中示出了第一片材和第二片材均具有槽部的例子，但也可以仅第二片材具有槽部。

另外，在图7中示出了设置于第一片材的槽部与设置于第二片材的槽部位于相同剖视图上的情况，即在俯视下槽部的形成位置重叠的情况。然而，在将槽部设置于第一片材和第二片材双方的情况下，槽部的形成位置也可以在俯视下不重叠。

另外，在本发明的均热板中，优选芯体与槽部在观察截面时位于同一片材侧。由于芯体设置于第一片材的与第二片材对置的主面，因此如图3、图7所示，芯体与槽部均设置于第一片材侧的方式是优选的方式。若为这样的方式，则工作液能够更顺畅地循环。

在图4中，示出了槽部遍及芯体与焊接部之间设置的例子，但槽部只要设置于芯体与焊接部之间的任意一个部位即可。

图8和图9是示意性地表示在芯体与焊接部之间形成槽部的位置的其他例子的俯视图。

在图8和图9中，为了表示槽部与芯体及焊接部的位置关系而仅示出槽部周围的俯视图。

在图8中示出了槽部60与焊接部51相接而不与芯体30相接的例子。这是槽部从与第一片材和第二片材对置的方向正交的方向观察截面时与密封部相接的形态的一个方式。

即使槽部不与芯体相接，也能够通过与焊接部相接而减弱在壳体的外缘毛细管力容易变得最强的部位的毛细管力，因此能够防止循环的工作液的量减少。

在图9中示出了槽部60与焊接部51及芯体30均不相接的例子。即使在该情况下，至少设置有槽部的部位成为毛细管力较弱的部位，因此与未设置有槽部的情况相比较，能够减少在壳体的外缘毛细管力易变强的部位所保持的工作液的量，从而能够防止循环的工作液的量减少。

在本发明的均热板中，壳体的形状并未被特别地限定。例如，壳体的平面形状(在图1中从附图上侧观察的形状)能够列举三角形或矩形等多边形、圆形、椭圆形、将它们组合而成的形状等。

在本发明的均热板中，构成壳体的第一片材与第二片材可以以端部一致的方式重叠，也可以端部错开地重叠。

在本发明的均热板中，构成第一片材和第二片材的材料只要是具有适于作为均热板使用的特性、例如热传导性、强度、柔软性等的材料，则未被特别地限定。构成第一片材和第二片材的材料优选是金属材料，例如，能够举出铜、镍、铝、镁、钛、铁等、或者以它们为主要成分的合金等。特别优选构成第一片材和第二片材的材料是铜。

在本发明的均热板中，构成第一片材的材料与构成第二片材的材料也可以不同。例如，通过将强度较高的材料用于第一片材，能够使对壳体施加的应力分散。另外，通过将两者的材料设为不同，能够通过一方的片材获得一种功能，通过另一方的片材获得其他功能。作为上述的功能，未被特别地限定，例如，能够举出热传导功能、电磁波屏蔽功能等。

在本发明的均热板中，第一片材和第二片材的厚度未被特别地限定，但若第一片材和第二片材过薄，则壳体的强度下降而易引起变形。因此，优选第一片材和第二片材的厚度分别为20μm以上，更加优选为30μm以上。另一方面，若第一片材和第二片材过厚，则均热板整体的薄型化变得困难。因此，第一片材和第二片材的厚度分别优选为200μm以下，更加优选为150μm以下，进一步优选为100μm以下。第一片材和第二片材的厚度可以相同，也可以不同。

此外，在构成芯体的凸部与第一片材为一体的情况下，第一片材的厚度为不与凸部相接的部分的厚度。另外，在支柱与第二片材为一体的情况下，第二片材的厚度为不与支柱相接的部分的厚度。

在本发明的均热板中，第一片材的厚度可以是恒定的，也可以存在较厚的部分和较薄的部分。同样地，第二片材的厚度可以是恒定的，也可以存在较厚的部分和较薄的部分。另外，未与支柱相接的部分的第二片材也可以向壳体的内侧凹陷。

在本发明的均热板中，工作液只要在壳体内的环境下能够产生气相-液相的相变化则未被特别地限定，例如能够使用水、酒精类、氟氯烃替代品等。工作液优选为水性化合物，更加优选为水。

在本发明的均热板中，芯体只要具有能够通过毛细管力使工作液移动的毛细管构造，则未被特别地限定。芯体的毛细管构造也可以是用于现有的均热板的公知的构造。作为毛细管构造，能够举出具有细孔、槽、突起等凹凸的精细构造、例如多孔构造、纤维构造、槽构造、网眼构造等。

在本发明的均热板中，芯体优选在壳体的内部从蒸发部至冷凝部连续地设置。芯体的至少一部分也可以与壳体是一体的。

在本发明的均热板中，芯体也可以在与第一片材的内壁面相反一侧的表面具备网体、无纺布或者多孔体。例如，芯体可以由以规定的间隔配置于第一片材的内壁面的多个凸部、和配置于上述凸部上的网体、无纺布或多孔体构成，也可以由直接配置于第一片材的内壁面的网体、无纺布或多孔体构成。

在本发明的均热板中，当芯体在第一片材的内壁面具备多个凸部的情况下，由于能够在凸部间保持工作液，因此能够提高均热板的热输送能力。

在本说明书中，凸部是指与周围相比高度相对较高的部分，除从内壁面突出的部分以外，也包含形成于内壁面的凹部、例如通过槽等而使高度相对变高的部分。

凸部的形状未被特别地限定，例如能够列举圆柱形状、棱柱形状、圆锥台形状、棱锥台形状等。另外，凸部的形状可以是壁状，即，在邻接的凸部之间形成槽那样的形状。

在本发明的均热板中，支柱从内侧支承第一片材和第二片材。在通过将支柱配置于壳体的内部，而使壳体的内部减压的情况下，能够抑制在来自壳体外部的外压被施加的情况下等壳体变形。此外，支柱可以直接与第一片材或第二片材相接地进行支承，也可以经由其他部件、例如芯体等进行支承。

支柱的形状未被特别地限定，例如，能够列举圆柱形状、棱柱形状、圆锥台形状、棱锥台形状等。

支柱的配置未被特别地限定，优选均等地例如以支柱间的距离成为恒定的方式配置成格子点状。通过将支柱均等地配置，能够遍及均热板整体地确保均匀的强度。

本发明的均热板并不限于上述实施方式，关于均热板的结构、制造条件等，在本发明的范围内，能够添加各种应用、变形。

例如，本发明的均热板也可以在第二片材的内壁面具备芯体。在该情况下，支柱可以不直接与第二片材相接，而经由上述芯体支承第二片材。

本发明的均热板如上述那样热输送能力和热扩散能力较高，因此适合作为散热设备使用。

另外，本发明的均热板对小型化、特别是薄型化有利，因此适合于要求小型化的设备、例如电子设备中的利用。

制造本发明的均热板的方法只要是能够获得上述的结构的方法则未被特别地限定。例如，能够在将配置芯体的第一片材与配置支柱的第二片材重叠，并对第一片材和/或第二片材施加压力而形成槽部之后，注入工作液，并在与槽部相接的位置将第一片材与第二片材接合而得到均热板。

第一片材和第二片材的接合方法未被特别地限定，例如，能够列举激光焊接、电阻焊接、扩散接合、钎焊、TIG焊接(钨-惰性气体焊接)、超声波接合、树脂密封等。在它们之中，优选激光焊接、电阻焊接或者钎焊。

附图标记说明

1…均热板；10…壳体；10a…壳体的内壁面；11…第一片材；11a…第一片材的与第二片材对置的主面(第一片材的内壁面)；12…第二片材；12a…第二片材的与第一片材对置的主面(第二片材的内壁面)；13…空腔；20…工作液；30…芯体；31…凸部；32…网体；40…支柱；50…密封部；51…焊接部；60、61、62…槽部；70…发热部件。

Claims

1.一种均热板，其特征在于，具备：

壳体，由外缘被接合的对置的第一片材和第二片材构成；

工作液，被封入所述壳体内；

芯体，设置于所述壳体的内部空间；以及

支承部件，设置于所述壳体的内部空间，

所述第一片材和所述第二片材具有将外缘接合的密封部，

从与所述第一片材和所述第二片材对置的方向正交的方向观察截面时所述第一片材和所述第二片材中的至少一方在所述支承部件与所述密封部之间具有槽部，

所述第一片材和所述第二片材均由金属材料构成，

在俯视观察所述壳体时，所述槽部沿着所述壳体的内部空间的周缘设置，

所述密封部具有使所述第一片材和所述第二片材接合的接合部，所述槽部与所述密封部相接。

2.根据权利要求1所述的均热板，其特征在于，

所述槽部遍及所述芯体与所述焊接部之间地设置。

3.根据权利要求1或2所述的均热板，其特征在于，

在观察截面时所述芯体与所述槽部位于同一片材侧。

4.根据权利要求1或2所述的均热板，其特征在于，

所述槽部的宽度/深度的比率为0.5～10.0。

5.根据权利要求3所述的均热板，其特征在于，

所述槽部的宽度/深度的比率为0.5～10.0。