CN102313472A

CN102313472A - 一种当量直径依次不等的微槽道平板式热管

Info

Publication number: CN102313472A
Application number: CN2010102171069A
Authority: CN
Inventors: 张平
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-07-05
Filing date: 2010-07-05
Publication date: 2012-01-11

Abstract

本发明公开了一种当量直径依次不等的微槽道平板式热管，通过在上、下板及侧板内表面加工出当量直径依次不等的连续相通的三角形或矩形的微槽道和PPI值不等的多孔介质，显著提高了平板热管的毛细极限、沸腾极限和结构强度，并也较为有效解决了因热管制备时清洁与除气不净而产生的非凝结性气体。可被用于电子元器件传热，采用此平板式热管后能达到的有益效果：(1)显著提高了平板热管的毛细限、沸腾极限和结构强度；(2)较为有效解决了因热管制备时清洁与除气不净而产生的非凝结性气体。

Description

一种当量直径依次不等的微槽道平板式热管

(一)技术领域：

本发明为一种用来导热的平板式热管，可被用于电子元器件传热，采用此平板式热管后能达到的有益效果：(1)显著提高了平板热管的毛细限、沸腾极限和结构强度；(2)较为有效解决了因热管制备时清洁与除气不净而产生的非凝结性气体。

(二)背景技术：

目前，平板式热管以其能以二维方式有效增加传热面积、均温性好、导热系数高、传热迅速、热阻小、易于与多种散热器整合为散热模块的优点而日益收到推崇，被大量应用在芯片级散热设计上。平板式热管已有多种形式被提出，但多是利用上下两平板形成一密闭空间，在两平板的内壁上烧结毛细组织，且多以水为工质来做成平板式热管。然而，这种形式并不能很好的提高热管的传热性能，不能有效克服因毛细力不足、流阻过大而产生的干化现象，以及提高因加热量超过临界值而产生液膜导至加热面烧结的沸腾极限，且也不能有效解决因热管制备时清洁与除气不净而产生的非凝结性气体。

(三)发明内容：

因此，为解决上述问题，本发明提出了一种能较为显著提高平板热管的毛细限、沸腾极限和结构强度，并较有效解决因热管制备时清洁与除气不净而产生的非凝结性气体的平板式热管。

根据本发明所述的一种当量直径依次不等的微槽道平板式热管，包括一封闭壳体、工质、毛细组织、以及多孔介质支撑结构。封闭壳体具有由上、下板及侧板焊接组成的空间，且在上、下板及侧板内表面加工出当量直径依次不等的连续相通的三角形或矩形的微槽道，以利于形成汽化核心加快气泡的形成和脱离速度，因气泡在当量直径较大的微槽道中的流动阻力小于在当量直径较小的微槽道阻力，因此使得在热管制备时因清洁与除气不净而产生的非凝结性气体初次使用中通过放气口排除，此举也使得工质在毛细结构内的输送路径变短，并增加了蒸发/冷凝面积，强化了沸腾换热，且大量增加了闭合循环回路；利用多孔介质材料做支撑柱，并借以加强平板式热管结构强度，并提供毛细力使工质回流，且可进一步降低上下板的热阻；采用的粉墨冶金网目式毛细结构与下板一起烧结，上板采用PPI值较大的多孔介质为毛细结构，并辅以PPI值较小的多孔介质支撑柱，以此形成由下板毛细结构、蒸汽腔、上板多孔介质毛细结构到上板冷凝区的蒸汽通道，以及由上板冷凝区、上板多孔介质毛细结构、多孔介质支撑柱、下板毛细结构到下板蒸发区和由上板冷凝区的微槽道、侧板微槽道到下板微槽道的工质回流通道，以此形成蒸汽通道和工质回流流道各异的循环通道，并能使因热管制备时清洁与除气不净而产生的非凝结性气体被毛细力和蒸汽压力推动而伴随整个循环通道循环，并有效克服因毛细力不足、流阻过大而产生的干化现象，以及提高因加热量超过临界值而产生液膜导至加热面烧结的沸腾极限；工质可采用普通热管常用的水、氨等，上、下板及侧板内表面加工出依次不等的连续相通的三角形或矩形的微槽道的当量直径也与之相配，并选用与之匹配的下板粉墨冶金网目结构、多孔介质支撑柱以及上板多孔介质以增强毛细力。采用在上、下板及侧板内表面加工出当量直径依次不等的连续相通的三角形或矩形的微槽道和PPI值不等的多孔介质毛细结构，是因为气泡更容易从当量直径大的微槽道和多孔介质毛细结构的流动阻力比当量直径小的微槽道和多孔介质毛细结构的流动阻力更小，反之其对工质的毛细力更大，加快了气泡的脱离速度和工质的回流速度，从而有力提高了平板热管的毛细极限和沸腾极限，本发明中的微槽道也可加工成当量直径依次变大的喇叭形结构从而达到同样效果。

本发明所述的一种当量直径依次不等的微槽道平板式热管通过在上、下板及侧板内表面加工出当量直径依次不等的连续相通的三角形或矩形的微槽道和PPI值不等的多孔介质，显著提高了平板热管的毛细极限、沸腾极限和结构强度，并也较为有效解决了因热管制备时清洁与除气不净而产生的非凝结性气体。

为了便于深入了解本发明的结构内容以及所能达成有益效果，下面结合附图和具体实施对本发明作进一步详细说明。

(四)附图说明：

图1为本发明平板式热管的剖视图。

图2为本发明的多孔介质支撑柱示意图。

图3为本发明的下板粉墨冶金网目式毛细结构示意图。

图4为本发明的上板多孔介质毛细结构。

图5为本发明的上板和下板主视图。

附图标识：上板1、侧板2、下板3、多孔介质支撑柱4、上板多孔介质毛细结构5、下板粉墨冶金网目式毛细结构6、热源7、蒸汽室8、预留充液口/排气口9。

(五)具体实施方式：

在图1、2中，本发明公开了一种当量直径依次不等的微槽道平板式热管包括上板1、侧板2、下板3、多孔介质支撑柱4、上板多孔介质毛细结构5、下板粉墨冶金网目式毛细结构6、蒸汽室8组成，其成型过程依次为：首先成型上板1与上板多孔介质毛细结构5、侧板2、多孔介质支撑柱4、下板粉墨冶金网目式毛细结构6，再与下板3烧结和焊接；上板多孔介质毛细结构5、多孔介质支撑柱4、上板1、侧板2、下板3、为同一种材料，诸如都为铜或者铝，以利于减小***接触热阻和便于烧结和焊接。

在图1、2、3、4、5中，本发明公开了一种当量直径依次不等的微槽道平板式热管，包括由上板1、侧板2、下板3、多孔介质支撑柱4、上板多孔介质毛细结构5、下板粉墨冶金网目式毛细结构6、蒸汽室8和工质组成，其中在上板1、侧板2、下板3内表面加工出当量直径依次不等(如图5所示的a不等于b)的连续相通的三角形或矩形的微槽道，以利于形成汽化核心加快气泡的形成和脱离速度，因气泡在当量直径较大的微槽道中的流动阻力小于在当量直径较小的微槽道阻力，因此使得在热管制备时因清洁与除气不净而产生的非凝结性气体初次使用中通过放气口9排除，此举也使得工质在毛细结构内的输送路径变短，并增加了蒸发/冷凝面积，强化了沸腾换热，且大量增加了闭合循环回路；多孔介质支撑柱4，可以加强平板式热管结构强度，因PPI值比上板多孔介质毛细结构5大，工质在其中流动阻力也不同，从而提供了足够的毛细力使工质回流，且可进一步降低上下板的热阻；填充工质可通过下板3上的预留充液口/排气口9来填充；下板粉墨冶金网目式毛细结构6，并与下板3、多孔介质支撑柱4和上板多孔介质毛细结构5一起烧结，以此形成由下板3蒸发区微槽道、下板粉墨冶金网目式毛细结构6、蒸汽室8、上板多孔介质毛细结构5到上板1冷凝区微槽道的蒸汽通道，以及由上板1冷凝区的微槽道、上板多孔介质毛细结构5、多孔介质支撑柱4、下板粉墨冶金网目式毛细结构6到下板3蒸发区微槽道和由上板1冷凝区微槽道、侧板2的微槽道到下板3蒸发区微槽道的工质回流通道，以此形成蒸汽通道和工质回流流道各异的循环通道，并能使因热管制备时清洁与除气不净而产生的非凝结性气体被毛细力和蒸汽压力推动而伴随整个循环通道循环，并有效克服因毛细力不足、流阻过大而产生的干化现象，以及提高因加热量超过临界值而产生液膜导至加热面烧结的沸腾极限；工质可采用普通热管常用的水、氨等，上、下板及侧板内表面加工出依次不等的连续相通的三角形或矩形的微槽道的当量直径也与之相配，并选用与之匹配的下板粉墨冶金网目结构6、多孔介质支撑柱4以及上板多孔介质毛细结构5以增强毛细力。也可通过在整个平板式热管成型后，给平板式热管的下板3一定的热流量，通过上板的预留排气口9排除一定的非凝结气体，再一次性烧接。

综上所述的一种当量直径依次不等的微槽道平板式热管，本发明运用独立的分流机构，并构成蒸汽通道与工质回流通道间流阻不相等以及微槽道间阻力各异的结构，配合所产生的、热流不平衡、毛细现象等的原理，形成串联式的顺序单方向流体循环回路，而且蒸汽通道与工质回流通道也能各自形成多通道并联式的结构，只要在工质回流通道内的流阻大于蒸汽通道的大前提下，便能产生联通环状回路，如此本发明使因热管制备时清洁与除气不净而产生的非凝结性气体被毛细力和蒸汽压力推动而伴随整个循环通道循环，并有效克服因毛细力不足、流阻过大而产生的干化现象，以及提高因加热量超过临界值而产生液膜导至加热面烧结的沸腾极限。

以上所述为本发明的较佳实施例的详细说明与图附，并非用来限制本发明，本发明的所有范围应以专利权利书所要求保护的范围为准，凡与本发明的设计思想及其类似变化的实施例、近似结构，都应包含于本发明的专利保护范围之中。

Claims

1.一种当量直径依次不等的微槽道平板式热管，包括封闭壳体、毛细结构和支撑结构，其特征在于：

所述的封闭壳体，包括在内表面加工有当量直径依次不等的连续相通的三角形或矩形的微槽道的上板(1)、侧板(2)和下板(3)，毛细结构包括多孔介质支撑柱(4)、上板多孔介质毛细结构(5)、下板粉墨冶金网目式毛细结构(6)，多孔介质支撑柱(4)作为支撑结构，通过在上板(1)、下板(3)及侧板(2)内表面加工出当量直径依次不等的连续相通的三角形或矩形的微槽道，并结合PPI值不等的多孔介质毛细结构(4)和(5)，构成蒸汽通道与工质回流通道间流阻不相等以及微槽道间阻力各异的结构，配合所产生的、热流不平衡、毛细现象等的原理，形成串联式的顺序单方向流体循环回路，且蒸汽通道与工质回流通道也能各自形成多通道并联式的结构，如此使得因热管制备时清洁与除气不净而产生的非凝结性气体被毛细力和蒸汽压力推动而伴随整个循环通道循环，并有效克服因毛细力不足、流阻过大而产生的干化现象，以及提高因加热量超过临界值而产生液膜导至加热面烧结的沸腾极限。

2.根据权利要求1所述的一种当量直径依次不等的微槽道平板式热管，其特征是所述的平板热管在上板(1)、侧板(2)、下板(3)内表面有连续相通的三角形或矩形的微槽道也可加工成当量直径依次变大的喇叭形结构。