一种环路热管结构及电子产品制造技术

本发明专利技术公开了一种环路热管结构及电子产品，环路热管结构包括封装壳和毛细芯；封装壳内有依次连通的蒸发腔、液体循环通道、冷凝通道和气体循环通道，毛细芯设于蒸发腔内，蒸发腔沿毛细芯厚度方向的第一内壁上设有第一微柱阵列；毛细芯夹设于第一微柱阵列与蒸发腔沿毛细芯厚度方向的第二内壁之间；蒸发腔至少具有第一分布区和第二分布区；第一微柱阵列包括若干微柱，且第一分布区内微柱的排布密度大于第二分布区内微柱的排布密度。电子产品包括上述环路热管结构。本发明专利技术可增大蒸发腔的换热表面积，还能形成额外的毛细力，增加第一分布区处的补液能力、防止第一分布区处的毛细芯因接触的高温芯片而出现干烧现象，提高了沸腾极限。限。限。

【技术实现步骤摘要】
一种环路热管结构及电子产品


[0001]本专利技术属于散热
，尤其涉及一种超薄的环路热管结构及电子产品。

技术介绍

[0002]随着微电子和微机加工技术的进步，电子器件的集成度和性能不断提高，尺寸却不断缩小，散热问题成为主要技术瓶颈之一。热管属于高效无源的超导热器件，其等效热导率超过10000W
·
m
‑1·
K
‑1，远超现有材料的热导率，在电子器件散热方面得到广泛应用，并逐渐向微型化和超薄化发展。然而，环路热管微型化后，蒸发器内腔容积压缩，汽化空间减小，沸腾极限下降；此外，冷凝器工质侧流速和流通截面积减小，平均冷凝换热系数降低，在极受限的电子产品内部，冷凝极限降低，从而限制整个环路热管的传热极限。

技术实现思路

[0003]旨在克服上述现有技术中存在的至少之一处不足，本专利技术提供了一种环路热管结构及电子产品，至少可提高沸腾极限。
[0004]为解决上述现有技术中存在的问题，本专利技术实施例提供了一种环路热管结构，包括封装壳和毛细芯；所述封装壳内成型有依次连通的蒸发腔、气体循环通道、冷凝通道和液体循环通道，所述毛细芯设置于所述蒸发腔内，所述蒸发腔沿所述毛细芯厚度方向的第一内壁上设有第一微柱阵列；所述毛细芯夹设于所述第一微柱阵列与所述蒸发腔沿所述毛细芯厚度方向的第二内壁之间；
[0005]所述蒸发腔内至少具有第一分布区和第二分布区；所述第一微柱阵列包括若干微柱，且所述第一分布区内所述微柱的排布密度大于所述第二分布区内所述微柱的排布密度。
[0006]进一步，所述冷凝通道内设有第二微柱阵列；或/和，所述液体循环通道内设有第三微柱阵列。
[0007]进一步，所述环路热管结构的稳定运行条件为：
[0008]ΔP
cap
≥ΔP
flow
‑
resistance
；
[0009]P
flow
‑
resistance
＝ΔP
v
+ΔP
L
+ΔP
cond
+ΔP
w
+ρ
L
ghsinφ；
[0010]其中，ΔP
cap
为毛细压头，P
flow
‑
resistance
为总流体阻力，ΔP
v
为气体循环通道压降，ΔP
L
为液体循环通道压降，ΔP
cond
为冷凝通道压降，ΔP
w
为液体在毛细芯内的压降，ρ
L
ghsinφ为重力静压头，φ为环路热管结构与地面的夹角。
[0011]进一步，所述封装壳包括密封连接的底板和顶盖；所述顶盖上凹设有依次连通的蒸发槽、气体循环槽、冷凝槽和液体循环槽；所述蒸发槽、所述气体循环槽、所述冷凝槽和所述液体循环槽与所述底板围出所述蒸发腔、所述气体循环通道、所述冷凝通道和所述液体循环通道。
[0012]进一步，所述顶盖包括环形本体部、内圈边沿部和外圈边沿部；所述蒸发槽、所述液体循环槽、所述冷凝槽和所述气体循环槽成型于所述环形本体部上；
[0013]所述底板到所述环形本体部顶面之间的距离为恒定距离，所述底板的上表面与所述内圈边沿部的底面和所述外圈边沿部的下表面平齐且焊接或粘接。
[0014]进一步，所述冷凝槽呈蛇形槽结构。
[0015]进一步，所述毛细芯为金属粉末加压烧结的多孔结构，厚度小于等于1mm。
[0016]进一步，所述蒸发腔包括安装室和蒸汽汇集室，所述毛细芯设置于所述安装室内并将所述安装室分隔为多个间隔排布的蒸汽槽道，所有所述蒸汽槽道均与所述蒸汽汇集室交汇连通，所述蒸汽汇集室临近所述气体循环通道且与其连通。
[0017]进一步，所述毛细芯的制备步骤包括：
[0018]S1、配置金属粉末浆料：将金属粉末放入PVA水溶液中进行搅拌形成金属粉末浆料；其中，金属粉末与PVA水溶液的质量比为5:1～10:1；
[0019]S2、金属粉末浆料印刷：将与所述毛细芯相适配的耐高温合金模具、若干层金属丝网、石墨片由上到下层叠设置在模座上；随后将所述金属粉末浆料均匀填充到所述耐高温合金模具的毛细芯成型腔中；
[0020]S3、脱脂成型：将填充满所述金属粉末浆料的所述耐高温合金模具、所述金属丝网、所述石墨片及所述模座一同放置于真空烧结炉中进行脱脂处理以形成定型的毛细芯胚体；
[0021]S4、烧结：在所述真空烧结炉中对所述毛细芯胚体进行烧结；整个烧结过程中所述真空烧结炉维持微正压，并采用氮气或氩气全程保护；
[0022]S5、清洗干燥：烧结完成后，从所述耐高温合金模具上取出毛细芯半成品；并从所述毛细芯半成品上剥除所述石墨片，然后采用去离子水、乙醇进行清洗，随后放入真空干燥炉进行干燥，干燥后获得所述毛细芯。
[0023]进一步，所述PVA水溶液包括PVA、表面活性剂和去离子水；其中，PVA的质量分数为10～20％，表面活性剂的质量分数为5％～15％，其余为去离子水。
[0024]本专利技术实施例还提供了一种电子产品，包括壳体和设置于所述壳体内的待散热器件；还包括上述环路热管结构；所述环路热管结构设置于所述壳体内，所述待散热器件与所述蒸发腔的第一分布区处的外侧壁抵接，且所述待散热器件与所述毛细芯位于所述第一微柱阵列的相对两侧。
[0025]由于采用了上述技术方案，本专利技术取得的有益效果如下：
[0026]本专利技术中的环路热管结构，包括环形的封装壳和毛细芯；封装壳内成型有依次连通的蒸发腔、液体循环通道、冷凝通道和气体循环通道，毛细芯设置于蒸发腔内，蒸发腔沿毛细芯厚度方向的第一内壁上设有第一微柱阵列；毛细芯夹设于第一微柱阵列与蒸发腔沿毛细芯厚度方向的第二内壁之间；蒸发腔内至少具有第一分布区和第二分布区；第一微柱阵列包括若干微柱，且第一分布区内微柱的排布密度大于第二分布区内微柱的排布密度。在电子产品中使用时，待散热器件与蒸发腔的第一分布区处的外侧壁抵接。第一微柱阵列一方面个可以增大蒸发腔的换热表面积，强化与待散热器件接触的第一分布区处的传热，提高沸腾极限；另一方面还能形成额外的毛细力，将第二分布区的液体吸至第一分布区，增加第一分布区的补液能力、防止第一分布区因接触的高温芯片而出现干烧现象。
附图说明
[0027]图1是本专利技术环路热管结构的结构分解图；
[0028]图2是图1中顶盖另一视角下的结构放大图；
[0029]图3是图1中顶盖和毛细芯的安装关系图；
[0030]图4是图1中底板和待散热器件的位置关系图；
[0031]图5是毛细芯制备过程中使用模具的结构示意图；
[0032]图6.1至图6.11是不同质量比下浆料烧结的毛细芯的外观图；
[0033]图7是不同质量比下浆料烧结的毛细芯的吸液特性曲线；
[0034]图中：1
‑
底板，11...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种环路热管结构，其特征在于，包括封装壳和毛细芯；所述封装壳内成型有依次连通的蒸发腔、气体循环通道、冷凝通道和液体循环通道，所述毛细芯设置于所述蒸发腔内，所述蒸发腔沿所述毛细芯厚度方向的第一内壁上设有第一微柱阵列；所述毛细芯夹设于所述第一微柱阵列与所述蒸发腔沿所述毛细芯厚度方向的第二内壁之间；所述蒸发腔内至少具有第一分布区和第二分布区；所述第一微柱阵列包括若干微柱，且所述第一分布区内所述微柱的排布密度大于所述第二分布区内所述微柱的排布密度。2.根据权利要求1所述的环路热管结构，其特征在于，所述冷凝通道内设有第二微柱阵列；或/和，所述液体循环通道内设有第三微柱阵列。3.根据权利要求2所述的环路热管结构，其特征在于，所述环路热管结构的稳定运行条件为：ΔP
cap
≥ΔP
flow
‑
resistance
；P
flow
‑
resistance
＝ΔP
v
+ΔP
L
+ΔP
cond
+ΔP
w
+ρ
L
ghsinφ；其中，ΔP
cap
为毛细压头，P
flow
‑
resistance
为总流体阻力，ΔP
v
为气体循环通道压降，ΔP
L
为液体循环通道压降，ΔP
cond
为冷凝通道压降，ΔP
w
为液体在毛细芯内的压降，ρ
L
ghsinφ为重力静压头，φ为环路热管结构与地面的夹角。4.根据权利要求1所述的环路热管结构，其特征在于，所述封装壳包括密封连接的底板和顶盖；所述顶盖上凹设有依次连通的蒸发槽、气体循环槽、冷凝槽和液体循环槽；所述蒸发槽、所述气体循环槽、所述冷凝槽和所述液体循环槽与所述底板围出所述蒸发腔、所述气体循环通道、所述冷凝通道和所述液体循环通道。5.根据权利要求4所述的环路热管结构，其特征在于，所述顶盖包括环形本体部、内圈边沿部和外圈边沿部；所述蒸发槽、所述液体循环槽、所述冷凝槽和所述气体循...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏进家，张锋，杨小平，孙锲，李法团，张永海，杜慕，马祥，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：