一種當量直徑依次不等的微槽道平板式熱管的製作方法
2023-04-22 21:58:51 1
專利名稱：一種當量直徑依次不等的微槽道平板式熱管的製作方法
技術領域：
本發明為一種用來導熱的平板式熱管，可被用於電子元器件傳熱，採用此平板式熱管後能達到的有益效果(1)顯著提高了平板熱管的毛細限、沸騰極限和結構強度；(2) 較為有效解決了因熱管制備時清潔與除氣不淨而產生的非凝結性氣體。
背景技術：
目前，平板式熱管以其能以二維方式有效增加傳熱面積、均溫性好、導熱係數高、 傳熱迅速、熱阻小、易於與多種散熱器整合為散熱模塊的優點而日益收到推崇，被大量應用在晶片級散熱設計上。平板式熱管已有多種形式被提出，但多是利用上下兩平板形成一密閉空間，在兩平板的內壁上燒結毛細組織，且多以水為工質來做成平板式熱管。然而，這種形式並不能很好的提高熱管的傳熱性能，不能有效克服因毛細力不足、流阻過大而產生的幹化現象，以及提高因加熱量超過臨界值而產生液膜導至加熱面燒結的沸騰極限，且也不能有效解決因熱管制備時清潔與除氣不淨而產生的非凝結性氣體。
發明內容
因此，為解決上述問題，本發明提出了一種能較為顯著提高平板熱管的毛細限、沸騰極限和結構強度，並較有效解決因熱管制備時清潔與除氣不淨而產生的非凝結性氣體的平板式熱管。根據本發明所述的一種當量直徑依次不等的微槽道平板式熱管，包括一封閉殼體、工質、毛細組織、以及多孔介質支撐結構。封閉殼體具有由上、下板及側板焊接組成的空間，且在上、下板及側板內表面加工出當量直徑依次不等的連續相通的三角形或矩形的微槽道，以利於形成汽化核心加快氣泡的形成和脫離速度，因氣泡在當量直徑較大的微槽道中的流動阻力小於在當量直徑較小的微槽道阻力，因此使得在熱管制備時因清潔與除氣不淨而產生的非凝結性氣體初次使用中通過放氣口排除，此舉也使得工質在毛細結構內的輸送路徑變短，並增加了蒸發/冷凝面積，強化了沸騰換熱，且大量增加了閉合循環迴路；利用多孔介質材料做支撐柱，並藉以加強平板式熱管結構強度，並提供毛細力使工質回流，且可進一步降低上下板的熱阻；採用的粉墨冶金網目式毛細結構與下板一起燒結，上板採用 PPI值較大的多孔介質為毛細結構，並輔以PPI值較小的多孔介質支撐柱，以此形成由下板毛細結構、蒸汽腔、上板多孔介質毛細結構到上板冷凝區的蒸汽通道，以及由上板冷凝區、 上板多孔介質毛細結構、多孔介質支撐柱、下板毛細結構到下板蒸發區和由上板冷凝區的微槽道、側板微槽道到下板微槽道的工質回流通道，以此形成蒸汽通道和工質回流流道各異的循環通道，並能使因熱管制備時清潔與除氣不淨而產生的非凝結性氣體被毛細力和蒸汽壓力推動而伴隨整個循環通道循環，並有效克服因毛細力不足、流阻過大而產生的幹化現象，以及提高因加熱量超過臨界值而產生液膜導至加熱面燒結的沸騰極限；工質可採用普通熱管常用的水、氨等，上、下板及側板內表面加工出依次不等的連續相通的三角形或矩形的微槽道的當量直徑也與之相配，並選用與之匹配的下板粉墨冶金網目結構、多孔介質支撐柱以及上板多孔介質以增強毛細力。採用在上、下板及側板內表面加工出當量直徑依次不等的連續相通的三角形或矩形的微槽道和PPI值不等的多孔介質毛細結構，是因為氣泡更容易從當量直徑大的微槽道和多孔介質毛細結構的流動阻力比當量直徑小的微槽道和多孔介質毛細結構的流動阻力更小，反之其對工質的毛細力更大，加快了氣泡的脫離速度和工質的回流速度，從而有力提高了平板熱管的毛細極限和沸騰極限，本發明中的微槽道也可加工成當量直徑依次變大的喇叭形結構從而達到同樣效果。本發明所述的一種當量直徑依次不等的微槽道平板式熱管通過在上、下板及側板內表面加工出當量直徑依次不等的連續相通的三角形或矩形的微槽道和PPI值不等的多孔介質，顯著提高了平板熱管的毛細極限、沸騰極限和結構強度，並也較為有效解決了因熱管制備時清潔與除氣不淨而產生的非凝結性氣體。為了便於深入了解本發明的結構內容以及所能達成有益效果，下面結合附圖和具體實施對本發明作進一步詳細說明。
圖1為本發明平板式熱管的剖視圖。圖2為本發明的多孔介質支撐柱示意圖。圖3為本發明的下板粉墨冶金網目式毛細結構示意圖。圖4為本發明的上板多孔介質毛細結構。圖5為本發明的上板和下板主視圖。附圖標識上板1、側板2、下板3、多孔介質支撐柱4、上板多孔介質毛細結構5、下板粉墨冶金網目式毛細結構6、熱源7、蒸汽室8、預留充液口 /排氣口 9。
具體實施例方式在圖1、2中，本發明公開了一種當量直徑依次不等的微槽道平板式熱管包括上板
1、側板2、下板3、多孔介質支撐柱4、上板多孔介質毛細結構5、下板粉墨冶金網目式毛細結構6、蒸汽室8組成，其成型過程依次為首先成型上板1與上板多孔介質毛細結構5、側板
2、多孔介質支撐柱4、下板粉墨冶金網目式毛細結構6，再與下板3燒結和焊接；上板多孔介質毛細結構5、多孔介質支撐柱4、上板1、側板2、下板3、為同一種材料，諸如都為銅或者鋁， 以利於減小系統接觸熱阻和便於燒結和焊接。在圖1、2、3、4、5中，本發明公開了一種當量直徑依次不等的微槽道平板式熱管， 包括由上板1、側板2、下板3、多孔介質支撐柱4、上板多孔介質毛細結構5、下板粉墨冶金網目式毛細結構6、蒸汽室8和工質組成，其中在上板1、側板2、下板3內表面加工出當量直徑依次不等(如圖5所示的a不等於b)的連續相通的三角形或矩形的微槽道，以利於形成汽化核心加快氣泡的形成和脫離速度，因氣泡在當量直徑較大的微槽道中的流動阻力小於在當量直徑較小的微槽道阻力，因此使得在熱管制備時因清潔與除氣不淨而產生的非凝結性氣體初次使用中通過放氣口 9排除，此舉也使得工質在毛細結構內的輸送路徑變短，並增加了蒸發/冷凝面積，強化了沸騰換熱，且大量增加了閉合循環迴路；多孔介質支撐柱4， 可以加強平板式熱管結構強度，因PPI值比上板多孔介質毛細結構5大，工質在其中流動阻力也不同，從而提供了足夠的毛細力使工質回流，且可進一步降低上下板的熱阻；填充工質可通過下板3上的預留充液口 /排氣口 9來填充；下板粉墨冶金網目式毛細結構6，並與下板3、多孔介質支撐柱4和上板多孔介質毛細結構5 —起燒結，以此形成由下板3蒸發區微槽道、下板粉墨冶金網目式毛細結構6、蒸汽室8、上板多孔介質毛細結構5到上板1冷凝區微槽道的蒸汽通道，以及由上板1冷凝區的微槽道、上板多孔介質毛細結構5、多孔介質支撐柱4、下板粉墨冶金網目式毛細結構6到下板3蒸發區微槽道和由上板1冷凝區微槽道、 側板2的微槽道到下板3蒸發區微槽道的工質回流通道，以此形成蒸汽通道和工質回流流道各異的循環通道，並能使因熱管制備時清潔與除氣不淨而產生的非凝結性氣體被毛細力和蒸汽壓力推動而伴隨整個循環通道循環，並有效克服因毛細力不足、流阻過大而產生的幹化現象，以及提高因加熱量超過臨界值而產生液膜導至加熱面燒結的沸騰極限；工質可採用普通熱管常用的水、氨等，上、下板及側板內表面加工出依次不等的連續相通的三角形或矩形的微槽道的當量直徑也與之相配，並選用與之匹配的下板粉墨冶金網目結構6、多孔介質支撐柱4以及上板多孔介質毛細結構5以增強毛細力。也可通過在整個平板式熱管成型後，給平板式熱管的下板3 —定的熱流量，通過上板的預留排氣口 9排除一定的非凝結氣體，再一次性燒接。綜上所述的一種當量直徑依次不等的微槽道平板式熱管，本發明運用獨立的分流機構，並構成蒸汽通道與工質回流通道間流阻不相等以及微槽道間阻力各異的結構，配合所產生的、熱流不平衡、毛細現象等的原理，形成串聯式的順序單方向流體循環迴路，而且蒸汽通道與工質回流通道也能各自形成多通道並聯式的結構，只要在工質回流通道內的流阻大於蒸汽通道的大前提下，便能產生聯通環狀迴路，如此本發明使因熱管制備時清潔與除氣不淨而產生的非凝結性氣體被毛細力和蒸汽壓力推動而伴隨整個循環通道循環，並有效克服因毛細力不足、流阻過大而產生的幹化現象，以及提高因加熱量超過臨界值而產生液膜導至加熱面燒結的沸騰極限。以上所述為本發明的較佳實施例的詳細說明與圖附，並非用來限制本發明，本發明的所有範圍應以專利權利書所要求保護的範圍為準，凡與本發明的設計思想及其類似變化的實施例、近似結構，都應包含於本發明的專利保護範圍之中。
權利要求
1.一種當量直徑依次不等的微槽道平板式熱管，包括封閉殼體、毛細結構和支撐結構， 其特徵在於所述的封閉殼體，包括在內表面加工有當量直徑依次不等的連續相通的三角形或矩形的微槽道的上板(1)、側板( 和下板(3)，毛細結構包括多孔介質支撐柱G)、上板多孔介質毛細結構(5)、下板粉墨冶金網目式毛細結構(6)，多孔介質支撐柱(4)作為支撐結構，通過在上板(1)、下板C3)及側板O)內表面加工出當量直徑依次不等的連續相通的三角形或矩形的微槽道，並結合PPI值不等的多孔介質毛細結構(4)和(5)，構成蒸汽通道與工質回流通道間流阻不相等以及微槽道間阻力各異的結構，配合所產生的、熱流不平衡、毛細現象等的原理，形成串聯式的順序單方向流體循環迴路，且蒸汽通道與工質回流通道也能各自形成多通道並聯式的結構，如此使得因熱管制備時清潔與除氣不淨而產生的非凝結性氣體被毛細力和蒸汽壓力推動而伴隨整個循環通道循環，並有效克服因毛細力不足、流阻過大而產生的幹化現象，以及提高因加熱量超過臨界值而產生液膜導至加熱面燒結的沸騰極限。
2.根據權利要求1所述的一種當量直徑依次不等的微槽道平板式熱管，其特徵是所述的平板熱管在上板(1)、側板O)、下板(3)內表面有連續相通的三角形或矩形的微槽道也可加工成當量直徑依次變大的喇叭形結構。
全文摘要
本發明公開了一種當量直徑依次不等的微槽道平板式熱管，通過在上、下板及側板內表面加工出當量直徑依次不等的連續相通的三角形或矩形的微槽道和PPI值不等的多孔介質，顯著提高了平板熱管的毛細極限、沸騰極限和結構強度，並也較為有效解決了因熱管制備時清潔與除氣不淨而產生的非凝結性氣體。可被用於電子元器件傳熱，採用此平板式熱管後能達到的有益效果(1)顯著提高了平板熱管的毛細限、沸騰極限和結構強度；(2)較為有效解決了因熱管制備時清潔與除氣不淨而產生的非凝結性氣體。
文檔編號F28D15/04GK102313472SQ20101021710
公開日2012年1月11日 申請日期2010年7月5日 優先權日2010年7月5日
發明者張平 申請人:張平