[发明专利]一种选区激光熔化制备非线性树状吸液芯装置

说明书

技术领域

本发明属于电子制造工业技术领域，特别是涉及一种选区激光熔化制备非线性树状吸液芯装置。

背景技术

随着电子器件散热要求的热流密度不断增长，热管具有极高的导热性、优良的等温性、热流密度可变性、恒温特性环境的适应性等优良特点，可以满足电子电器设备对散热装置紧凑、可靠、控制灵活、高散热效率、不需要维修等要求。因此，热管技术已成为电气设备散热、电子器件冷却、半导体元件以及大规模集成电路板散热的首选技术。

吸液芯为热管最核心的部分，它除了提供毛细力，也可以增大蒸发和冷凝面积从而加强相变传热过程，同时也助于保持一个蒸发温度的均匀分布。一旦微热管的物理尺寸、外壳和吸液芯材料类型、工质流体确定之后，其传热性能就决定于吸液芯的性能。根据吸液芯通道特征将其分为三类：简单均匀型、非均匀获复合型和复杂设计型三种。从工艺方法上分吸液芯结构有沟槽式、丝网式、烧结式等。

沟槽式吸液芯结构发展方向是进一步提高沟槽深宽比及优化几何形状。研究发现，在相同测试条件下，薄壁高深宽比粗糙槽面沟槽式微热管比现有光滑槽面沟槽式微热管传热性能可提高55％以上。沟槽式吸液芯用切削方法制成，会对金属材料产生应力应变，降低疲劳寿命，切削方法只适合于制作被加工面表面上以及有限深度内的形状，而且考虑到要有进刀槽和退刀槽，更适合加工线性的规则的图形结构，所以沟槽式吸液芯的结构复杂性受很大的限制，无法制成非线性的多尺度的吸液芯结构。对于现在对于一些对热管性能有极高要求的高精尖领域，沟槽式吸液芯并不能总是提供足够毛细力的同时降低回流阻力。

烧结结构的吸液芯实际是一种多孔材料，台湾奇宏科技有限公司(AVC)对不同粒度铜粉梯度烧结毛细吸液芯进行了探索，结果发现，多粒度铜粉梯度烧结可以增加铜粉与壁面的接触强度，减小热阻，更重要的是能解决毛细吸力提高的同时液体回流阻力增大的矛盾。而烧结式特殊的成型方式虽然具有低成本、高产量的优势，但是无法在微观上控制结构和形状，以现有技术手段，依然很难大幅度提高吸液芯的结构科学性进而提高工作效率。

吸液芯结构设计的目标是提高毛细吸力、减小回流阻力和提高导热系数，这要求在减小吸液芯微孔半径的同时增大液体回流通道的尺寸。虽然研究者在沟槽式和烧结式吸液芯设计和制造方面做了许多努力，但在解决提高毛细吸力同时减小回流阻力这一矛盾方面仍未取得理想成果。其原因是：改善固液、固汽界面结构以增强沸腾(蒸发段)和凝结(冷凝段)能力的诉求，以及提高毛细吸力、减小回流阻力的诉求，使得理想吸热芯的表面微结构、微通道尺寸和孔隙率在径向和轴向呈非线性变化，因此机械加工和烧结方法很难完成。

但是实验研究表明，三种传统的加工方法所产生的吸液芯结构的传热能力均远低于“树状”吸液芯结构。而由于“树状结构”的复杂性和不规则性，传统的加工方法无法进行直接制备，使得吸液芯结构的工作能力提高很缓慢，成为制约散热技术发展的因素。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点和不足，提供一种选区激光熔化制备非线性树状吸液芯装置，能快速的制备任意管径比、分叉角的“树状结构”吸液芯。

本发明通过以下技术方案来实现：

一种选区激光熔化制备非线性树状吸液芯装置，包括控制器、激光发生器、光路传输原件、扫描振镜系统、F-θ镜、成型室、进气口、出气口、成型件升降缸、粉末升降缸、粉末回收缸；

所述激光发生器、光路传输原件、扫描振镜系统、F-θ镜依次光路设置连接；

所述F-θ镜设置于成型室的上端中部，所述进气口设置于成型室一侧的内壁上端，所述出气口设置于成型室另一侧的内侧壁下端，所述成型室内还设置有数控移动刷片；

所述成型件升降缸设置于成型室的下端，粉末升降缸设置于成型件升降缸的一侧，粉末回收缸设置于粉末升降缸的另一侧；

所述光路传输原件包括光纤传输线路以及依次安装在光纤传输线路上的准直扩束镜；所述光路传输原件由光隔离器和光纤耦合头构成。

所述扫描振镜系统、激光发生器、数控移动刷片、粉末升降缸、粉末回收缸分别与控制器连接。所述控制器为计算机。

该装置还包括由全反镜和半反镜组成的分光镜系统、所述扫描振镜系统为双扫描振镜系统，所述分光镜系统设置于激光发生器与双扫描振镜系统之间的光路中。

上述装置对吸液芯的选区激光熔化成型过程具体包括如下步骤：

(1)建立吸液芯的CAD几何模型，并进行分层离散，生成扫描路径数据，将所述的扫描路径数据导入控制器1中。