槽道式平板熱管均熱器制造技術

本發明專利技術涉及一種槽道式平板熱管均熱器，可被應用于電子器件散熱裝置中，起到均勻熱流分布的作用。本發明專利技術將輻射狀的多槽道結構與熱管下底板進行了一體化設計，強化了平板熱管形狀的穩定性，使平板熱管可以做的更薄。槽道與沸騰池相連通的呈鋸齒型的端部以及槽道的強化沸騰作用，可以極大地提高沸騰換熱效率。輻射狀的多槽道設計增強了毛細力的作用，從而使平板熱管可以在反重力條件下工作。凸出平臺與上蓋板底面相接觸，不但起到了支撐作用，還強化了平板熱管的軸向導熱。此均熱板由下底板和上蓋板直接焊接而成，有利于磨具成型批量生產的實行，具有廣闊的應用前景。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種槽道式平板熱管均熱器，可被應用于電子器件散熱裝置中。
技術介紹
電子芯片小型化與高發熱量的趨勢，使電子設備的散熱凸現出以下幾個顯著特點(1)局部熱流密度非常大，熱量容易在局部發生聚集，導致局部溫度過高。(2)熱流密度分布不均勻，高熱流密度通常僅僅局限在很小的空間范圍內。(3)在電子設備啟動過程中，容易出現瞬時功率“飆升”，燒壞電子設備。(4)需要散失的總熱流量并不是很大。所以，解決電子設備冷卻的關鍵是如何減小過高的局部熱流密度，防止出現熱點而導致設備故障。為了增強散熱效果，一般都會在電子芯片上加裝一個比芯片體積大得多的熱沉。這樣很容易在芯片表面產生熱點。而且使熱沉具有較大的擴散熱阻，內部截面上的熱流密度分布非常不均勻，熱沉的散熱效果受到了一定的影響。現在為了防止電子芯片內部由于熱量聚積而產生熱點的基本手段仍是在芯片表面貼附具有高導熱系數的實心純銅板均熱器，將電子芯片內部產生的熱量以熱傳導的方式引出到散熱器翅片上，再借翅片與其周圍空氣的對流作用將熱量傳入氣流中帶走(如圖1所示)。實心純銅板均熱器在一定程度上能起到使熱流量分布均勻，消除熱點的作用。但是由于銅的導熱系數有限，其均熱效果并不是非常明顯。如果采用鉆石之類的超導熱材料制造均熱器，其昂貴的價格將使其難以普及到實際應用中。因此提出了平板熱管式均熱器。平板熱管式均熱器能最大限度的使熱流密度趨于均勻，這是因為其利用了熱管高效導熱的原理。熱管是人們所知的最有效的傳熱元件之一，它可將大量熱量通過很小的截面積進行遠距離的傳輸而無需外加動力。熱管的一端為蒸發段，另一端為冷凝段。當熱管的一端受熱時毛細芯中的液體蒸發汽化，蒸汽在微小的壓差下流向另一端放出熱量凝結成液體，液體再沿多孔材料靠毛細力的作用流回蒸發段。如此循環往復，熱量由熱管的一端傳至另一端。傳統的熱管呈管狀，依據熱管內部毛細結構的不同可以分為絲網熱管，槽道熱管和燒結熱管。平板熱管均熱器是一種異型熱管，它的冷凝段和蒸發段被兩個平面(蒸發面和冷凝面)所代替，又叫做扁平熱管。在這種熱管中，在垂直于熱流方向上的尺寸較大，但在平行于熱流方向上的尺寸很小。蒸發面與冷凝面之間的距離一般只有幾毫米。正是由于平板熱管這種特殊的形狀，給平板熱管的制作加工以及內部毛細回路的布置帶來了困難(1)蒸發面和冷凝面的面積較大，容易在抽真空、燒結和焊接過程中產生變形，必須靠增加壁厚和內部支撐來保持熱管的形狀。(2)為了減小散熱器的體積和重量，一般均熱器整體厚度為4mm。內部腔體高度只有1至2mm。如此狹小的空間給傳統毛細結構回路的布置帶來了困難，沒有足夠的毛細壓力會使平板熱管在反重力條件下失效。(3)紫銅本身具有較強的熱傳導能力。平板熱管厚度為4mm時，與同尺寸紫銅板相比，相變熱傳導軸向導熱能力的優勢已經不是十分明顯。其優勢在于徑向熱傳導，也就是具有很好的均熱效果。
技術實現思路
本專利技術旨在解決平板熱管均熱器加工過程中壁面易產生變形、毛細結構很難形成回路以及軸向熱阻較大等缺點。提出一種槽道式平板熱管均熱器。本專利技術能使均熱器具有較強的軸向和徑向導熱能力，并且能在反重力條件下工作。本專利技術所采用的技術方案參見圖2。槽道式平板熱管均熱器由上蓋板4和下底板9焊接而成。上蓋板4側面留有充液孔5。在下底板9的凸出平臺上加工出多條輻射狀的矩形槽道8。槽道8的深度與凸出平臺的高度相同，寬度小于0.5mm。下底板9的凸出平臺頂部與上蓋板4底部相接觸，凸出平臺的側面與平板熱管側壁之間留有蓄液通道10。槽道8與凸出平臺內的沸騰池7和側面的蓄液通道10相通。沸騰池7的位置應與電子芯片與均熱板的接觸位置相對應。熱管工作時，工質在沸騰池7和距熱源較近的槽道8內沸騰。產生的蒸汽順著槽道運動到上蓋板4的底部，并發生凝結，放出熱量。凝結出的液體在槽道毛細力的作用下，返回沸騰池7附近再次沸騰，完成工質的相變循環過程。如果充入的工質較多，多余的工質會被蒸汽的推動力排入蓄液通道10內，這樣多于的液體就不會對工質的循環運動產生阻礙。當熱源的散熱功率加大時，熱管需要更多的工質來維持循環時，毛細力的作用會重新將工質從蓄液通道10吸回槽道內。槽道8與沸騰池7相連通的呈鋸齒型的端部以及槽道本身都具強化沸騰的作用，因此可以極大地提高沸騰換熱效率。輻射狀的多槽道設計將較大的熱管蒸汽腔用大量的槽道代替，增強了毛細力的作用，使工質的相變循環運動更加順暢，從而使平板熱管可以在反重力條件下工作。毛細結構與熱管下底板的一體化設計，強化了平板熱管形狀的穩定性，使平板熱管可以做的更薄。凸出平臺與上蓋板底面相接觸，不但起到了支撐作用，還強化了平板熱管的軸向導熱。此均熱板由下底板和上蓋板直接焊接而成，省去了燒結、布置絲網等繁瑣的加工過程，有利于磨具成型批量生產的實行，具有廣闊的應用前景。本專利技術的有益效果1.毛細結構與熱管下底板的一體化設計，強化了平板熱管形狀的穩定性，使平板熱管可以做的更薄。2.輻射狀的多槽道設計增強了毛細力的作用，使工質的相變循環運動更加順暢，從而使平板熱管可以在反重力條件下工作。3.凸出平臺與上蓋板底面相接觸，不但起到了支撐作用，還強化了平板熱管的軸向導熱。4.槽道與沸騰池相連通的呈鋸齒型的端部以及槽道本身都具強化沸騰的作用，因此可以極大地提高均熱器的性能。5.蓄液通道可以將多余的工質進行儲存，使之不會對工質的循環運動產生阻礙。附圖說明圖1均熱器的應用方式；圖2圓盤型槽道式平板熱管均熱器內部結構示意圖；圖3具有更強換熱效果的槽道布置示意圖；圖4熱源位于中心的矩型槽道式平板熱管均熱器槽道布置示意圖；圖5熱源不位于中心的矩型槽道式平板熱管均熱器槽道布置示意圖；圖1～圖5中標號為1.翅片熱沉，2.均熱器，3.電子芯片，4.上蓋板，5.充液孔，6.焊縫，7.沸騰池，8.槽道，9.下底板，10.蓄液通道，11.環形槽道，12.主體槽道，13.外圈槽道。具體實施例方式在實際應用中，本專利技術的上蓋板4和下底板9的外形與翅片熱沉1的下底面形狀相同，即槽道式平板熱管均熱器的具體形狀應該與翅片熱沉1的下底面形狀相同。具體可分為圓盤形和矩形兩種。平板熱管均熱器內部沸騰池7的位置也應該與電子芯片3的安裝位置相對應。沸騰池7的大小尺寸應該小于電子芯片3的尺寸。下面結合附圖具體說明具體實施例方式當量直徑為20mm的電子芯片位于均熱器中心時，圓盤形槽道式平板熱管均熱器的具體結構可參見圖2。槽道式平板熱管均熱器的壁厚為1mm，下底板9上的凸出平臺高為2mm，因此整個槽道式平板熱管均熱器的厚度只有4mm。均熱器的截面直徑與翅片熱沉1下底面相同。下底板9上的凸出平臺側面與熱管壁面之間留有寬度為1.5mm的環形蓄液通道10。凸出平臺中心有直徑為10mm的沸騰7池。槽道8寬0.2mm，呈輻射狀對稱排列，相鄰槽道之間的夾角為3°。為了加強換熱效果，可以采用具有更強換熱效果的槽道排列形式如圖3所示。這種設計使凸出平臺外圈的槽道加密，并通過一條環形槽道11將外圈槽道13與主體槽道12連接起來，使平板熱管具有更好的均熱效果。矩形槽道式平板熱管均熱器的槽道布置結構如圖4和圖5所示。分別為電子芯片位于均熱器中心點和為于非中心點兩種情況。權利要求1.槽道式平板熱管均熱器，包括上蓋板(4)，下底板(9)，充液孔(5)；本文檔來自技高網...

【技術保護點】
槽道式平板熱管均熱器，包括上蓋板（４），下底板（９），充液孔（５）；其中，上蓋板（４）與下底板（９）連接，充液孔（５）位于上蓋板（４）的側面，其特征在于：所述的下底板（９）上設置有與底板成一體的凸出平臺，凸出平臺上布置有多條輻射狀的槽道（８），槽道（８）之間通過凸出平臺內的沸騰池（７）相連通，凸出平臺頂部與上蓋板（４）的底部相接觸。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉中良，張明，
申請(專利權)人：北京工業大學，
類型：發明
國別省市：11[中國|北京]