一种孔槽复合芯扁平热管及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种孔槽复合芯扁平热管及其制造方法，扁平热管包括热管壳体和多孔结构毛细层，壳体由外径为６－１０ｍｍ，厚度为０．２０－０．４５ｍｍ，其内壁面加工有均匀分布轴向微沟槽的圆管压扁而成，多孔毛细层由金属粉末附着于壳体微沟槽壁面烧结形成，厚度为０．３０－０．７０ｍｍ，多孔毛细层分布有轴向微裂槽。本发明专利技术孔槽复合芯扁平热管显著提高烧结层与壁面的结合强度，且可同时具备了烧结式热管的较高毛细力和沟槽式热管的较高渗透性，尤其在于烧结多孔毛细层表面的轴向微裂槽，提供了附加的蒸汽通道，增加了气液界面面积，促进工质的蒸发，可以显著提高了扁平热管传热性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种热管，尤其涉及。
技术介绍
随着微电子领域芯片热流密度急剧增加及有效散热空间日益狭小等新特点和新 现象的出现，传统的利用增大有效散热面积进行散热的方法已经不能满足散热需求，而具 有高导热率、良好的等温性、热响应快、结构简单、无需额外电力驱动等优点的小型/微型 热管成为高热流密度芯片导热的理想元件。在热管内部充填有沸点较低、容易挥发的液体 (如水)。它的工作原理是真空状态下，当热管一段受热时，热管内沟槽中的液体迅速蒸 发，水蒸气在微小的压力差下流向另一端，并且释放出热量后，重新凝结成液体；液体再借 助毛细力的作用回流。如此循环不止，热量由热管一端传至另一端。为了改善热管的散热 能力，人们将铜粉烧结在热管内壁，以进一步提高热管散热的效力。然而，这种结构的热管由于其内壁是光滑的，铜粉颗粒与热管内壁的接触点少仅有一个铜粉颗粒与内壁相接触。而且在热管应用过程中，由于空间的限制常需要把热管压 扁到一定的厚度以减小电子产品的总体厚度。压扁加工后的扁平热管易出现烧结粉层与管 壁脱离的结构缺陷；而且热管压扁还会使蒸汽通道剧烈减小，不利于工质循环，将极大的影 响热管的传热性能。论文“槽道热管压扁度对传热的影响”(陶汉中，张红，庄骏.北京化工 大学学报(自然科学版)，2007，34(1))在将槽道热管压扁后发现将直径为6mm的槽道热 管压扁成2mm扁平热管后，极限传输功率降至原来的1/4。将直径为6mm的柱状热管分别 压扁至3. 5、3及2. 5mm时，热阻基本稳定在0. 08°C /W左右，但压扁至2mm时，热阻明显增 大。直径为6mm的柱状热管压扁成3. 5mm扁平热管时，蒸发换热系数增大，但从3. 5mm压扁 至2mm后，蒸发换热系数急剧下降。
技术实现思路
本专利技术的首要目的在于克服现有的热管压扁加工后其内壁不易粘附铜粉的缺陷， 提供这样一种热管，其内壁与铜粉颗粒接触点多、接触面积大，不仅易于粘附铜粉，而且粘 附铜粉后不易脱落，同时提供扁平热管以额外的蒸汽通道，提高烧结管的渗透率，改善工质 循环，提高传热性能。本专利技术第二目的在于提供上述孔槽复合芯扁平热管的制造方法。为了实现首要目的，本专利技术所采取的技术方案是—种孔槽复合芯扁平热管，包括热管壳体和多孔结构毛细层，所述壳体由外径为 6-10mm,厚度为0. 20-0. 45mm,其内壁面加工有均勻分布轴向微沟槽的圆管压扁而成，轴向 微沟槽深度为0. 25-0. 35mm,宽度为0. 15-0. 25mm ；所述多孔毛细层由金属粉末附着于壳体 微沟槽壁面烧结形成，厚度为0. 30-0. 70mm，多孔毛细层分布有轴向微裂槽，使得多孔毛细 层的孔隙率可达55% -65% ；所述金属粉末为铜粉；粒径为80 150目；孔槽复合芯扁平 热管两端封闭、内部抽真空并灌注液体工质；所述壳体材料是铜、铝或不锈钢。为进一步实现本专利技术目的，所述壳体的材料优选紫铜。所述液体工质优选为纯净水。本专利技术第二目的通过如下技术方案实现孔槽复合芯扁平热管的制造方法，包括以下步骤(1)制备带微沟槽的金属圆管带微沟槽金属圆管外径为6-10mm，壁 厚0. 20-0.45mm,内壁均勻分布轴向微沟槽，该微沟槽深度为0. 25-0. 35mm,宽度为 0. 18-0. 25mm ；(2)插入芯棒以控制铜粉层的厚度，填入铜粉，金属圆管内半径与芯棒3半径 之差为铜粉层厚度，铜粉粒径为在80目至150目；填好铜粉后的金属圆管和芯棒一起在 930-980°C下烧结2-4h，烧结后，将铜管冷却到室温取出，取出芯棒；(3)往金属圆管内灌注工作液体、抽真空并封闭管体两端，得到具有孔槽复合芯的 圆热管；(4)将所得圆热管压扁，压扁过程中轴向沟槽张开并撕裂烧结粉层薄弱位置，获得 具有裂槽特征的孔槽复合芯的扁平热管。4、根据权利要求4所述的孔槽复合芯扁平热管的制造方法，其特征在于所述步 骤(1)还包括清洗并去除金属圆管的内壁氧化层。与现有技术方法相比较，本专利技术具有以下优点(1)本专利技术的孔槽复合芯扁平热管采用带内沟槽的铜管作为热管壳体，显著提高 烧结层与壁面的结合强度，可有效防止热管在制备成扁平热管过程造成的粉层掉落现象。(2)本专利技术的孔槽复合芯扁平热管同时具备了烧结式热管的较高毛细力和沟槽式 热管的较高渗透性，利于提高热管性能。(3)本专利技术的孔槽复合芯扁平热管烧结多孔毛细层表面的轴向微裂槽，提供了附 加的蒸汽通道，增加了气液界面面积，促进工质的蒸发，可以显著提高了扁平热管性能。附图说明图1本专利技术孔槽复合芯扁平热管的横截面示意图；图2为图1的A-A剖面SEM图。图3本专利技术利用芯棒进行粉层厚度控制的结构示意图；图4现有光滑内壁的烧结式扁平热管横截面示意图；图5本专利技术压扁成型过程的示意图。具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的说明，但本专利技术的实施方式不限于 此。如图1、2所示，一种孔槽复合芯扁平热管，包括壳体1和多孔毛细层2。所述壳体 1由外径为6-10mm，厚度为0. 20-0. 45mm，其内壁面加工有均勻分布轴向微沟槽11的圆管压 扁而成，该微沟槽为方形，深度为0. 25-0. 35mm,宽度为0. 15-0. 25mm ；所述的多孔毛细层2 由金属粉末附着于壳体1微沟槽壁面烧结形成，厚度为0. 30-0. 70mm，多孔毛细层2分布有 轴向微裂槽21，使得多孔毛细层2的孔隙率可达55% -65% ；孔槽复合芯扁平热管两端封闭、内部抽真空并灌注液体工质。壳体ι的材料是紫铜；多孔毛细层2的金属粉末为铜粉；粒径为在80目至150目。微裂槽21宽度大于0. 15mm，且深度大于0.20mm方为有效微裂槽。制备上述孔槽复合芯扁平热管时，首先制备带微沟槽11圆铜管Ia ；带微沟槽11 圆铜管Ia外径为6-10mm，壁厚0. 20-0. 45mm,内壁均勻分布45-70个轴向微沟槽，该微沟槽 深度为0. 25-0. 35mm,宽度为0. 18-0. 25mm ；清洗并去除圆铜管Ia内壁氧化层，以保证铜粉 与内壁面的良好接触，也将利于烧结过程铜粉与壁面的结合。然后插入芯棒以控制铜粉层 的厚度，填入铜粉，铜管Ia内半径与芯棒3半径之差即为铜粉层厚度。铜粉粒径为在80目 至150目。振动铜管与芯棒3以保证铜粉层具有一定的孔隙率，如图3所示。填充好铜粉 后的铜管和芯棒一起在930-980°C下进行高温烧结2-4h。烧结后，将铜管冷却到室温取出， 取出芯棒3，再进行抽真空、灌注工质，并封闭圆管的两端，得到具有孔槽复合芯的圆热管。将所获得的圆热管压扁，可以获得具有孔槽复合芯的扁平热管，且在烧结粉层与 蒸汽腔的接触界面形成了均勻分布的轴向微裂槽。如图2、5所示，由于作为热管壳体的铜 管具有轴向内沟槽，烧结粉层覆盖于沟槽表面并且厚度约为沟槽深度的1. 5-2. 5倍，这样 导致圆铜管Ia在压扁过程中，圆铜管Ia的上下表面由圆弧状展平为平面状态的过程中，圆 铜管Ia管壁内部微沟槽逐渐张开，产生的周向力逐渐撕裂烧结粉层的薄弱位置，且由于壳 体1内壁面轴向微沟槽11为轴向布置，因此所形成的微裂槽为轴向微裂槽21。但由于填 粉过程中难免出现粉层各处孔隙率不均勻，导致铜粉在烧结过程在各处结合力不一致，因 此所产生的轴向微裂槽21可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种孔槽复合芯扁平热管，其特征在于：包括热管壳体和多孔结构毛细层，所述壳体由外径为６－１０ｍｍ，厚度为０．２０－０．４５ｍｍ，其内壁面加工有均匀分布轴向微沟槽的圆管压扁而成，轴向微沟槽深度为０．２５－０．３５ｍｍ，宽度为０．１５－０．２５ｍｍ；所述多孔毛细层由金属粉末附着于壳体微沟槽壁面烧结形成，厚度为０．３０－０．７０ｍｍ，多孔毛细层分布有轴向微裂槽，使得多孔毛细层的孔隙率可达５５％－６５％；所述金属粉末为铜粉；粒径为８０～１５０目；孔槽复合芯扁平热管两端封闭、内部抽真空并灌注液体工质；所述壳体材料是铜、铝或不锈钢。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：汤勇，蒋乐伦，陈伟彬，魏小玲，欧栋生，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]