[发明专利]一种热管复合吸液芯及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于热管技术领域，具体涉及一种热管复合吸液芯及其制备方法。

背景技术

近年来,随着微电子产品技术快速发展，电子设备的功率急剧增加，而物理尺寸越来越小，由高热流密度引发的产品失效问题日益严重。具有高导热率、高可靠性、热响应快、无需额外电力驱动等特点的热管成为解决高热流密度芯片散热难题的理想选择。热管的传热性能主要由毛细吸液芯结构决定，目前常用的热管吸液芯结构通常由单一形式的丝网、烧结粉末、沟槽组成。其中，丝网型吸液芯由于工艺重复性差、不能适应管道弯曲的情况，以逐渐被其它形式吸液芯取代；烧结型吸液芯有较高的毛细压力，传热量较大，但因其渗透率较差，存在在毛细压力提高的同时液体回流阻力增大的矛盾，使得热管的轴向传热能力受到限制。沟槽型吸液芯的沟槽形状通常为燕尾形、矩形、梯形，其渗透率大、液体流动阻力小，但微沟槽的加工成本较高、受方向性限制很强，且毛细压力小，传热量较小。为此，有专利200920257293.6提出采用内凹槽吸液芯来提高热管吸液芯的毛细压力，该吸液芯通过热挤压的方式在铜管内壁加工出内凹形沟槽，利用内凹槽上端狭缝提供大的毛细压力；同时内凹槽的内凹腔提供液体回流通道，降低回流阻力。但是由于内凹槽是光滑壁面结构，其提高毛细压力效果有限；且光滑的壁面结构传热面积有限，不利于沸腾传热的强化。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种毛细压力大、回流阻力小且显著强化沸腾传热的热管复合吸液芯。

本发明的另一目的在于提供上述热管复合吸液芯的制备方法。

本发明的具体技术方案如下：

一种热管复合吸液芯，为管状结构，包括一金属外套管和设于该金属外套管内的金属多孔流道，金属多孔流道的外壁与金属外套管的内壁紧密贴合；

所述金属多孔流道由粒径40～180μm的金属粉末颗粒经固相烧结而成，其表面和内部均具有平均孔径为10-100μm的多孔孔隙结构，该金属多孔流道的内壁面沿其周向均匀分布有20～60个长度与所述金属多孔流道的轴向长度相同的吸液凹槽；

所述吸液凹槽包括一内嵌槽体和一狭缝，腔体通过狭缝与所述金属多孔流道的腔体相连通，该内嵌槽体的横截面的当量直径为0.6～1.0mm，该狭缝的深度为0.2～0.4mm，宽度为0.3～0.5mm。

在本发明的一个优选实施方案中，所述内嵌槽体的横截面的形状为圆形、燕尾形或矩形。

在本发明的一个优选实施方案中，所述金属粉末颗粒为铜粉或镍粉，其粒径为50～150μm。

在本发明的一个优选实施方案中，所述吸液凹槽的数量为20～40个。

在本发明的一个优选实施方案中，所述内嵌槽体的横截面的当量直径为0.7～0.9mm。

在本发明的一个优选实施方案中，所述狭缝的深度为0.3～0.4mm，宽度为0.4～0.5mm。

在本发明的一个优选实施方案中，所述金属外套管的材质为紫铜。

一种上述热管复合吸液芯的制备方法，包括如下步骤：

(1)通过线切割方法制造出凸台模具，其上的凸台的尺寸与所述吸液凹槽的尺寸相同；

(2)将凸台模具放入金属外套管中形成环形的填充空间，将金属粉末颗粒填满其中，得预制体；

(3)将预制体放在支架上固定，放入箱式气氛保护电阻炉中烧结，该烧结的升温程序为：以300～400℃/h的速度升温至400～500℃后保温20～40min，然后再以300～400℃/h的速度升温至850～1000℃后保温烧结30～90min；

(4)随炉冷却后，将所述凸台模具拔出，即得所述热管复合吸液芯。

在本发明的一个优选实施方案中，所述凸台模具的材质为石墨或不锈钢。

在本发明的一个优选实施方案中，所述步骤(3)为：将预制体放在支架上固定，放入箱式气氛保护电阻炉中烧结，该烧结的升温程序为：以300～400℃/h的速度升温至400～450℃后保温25～35min，然后再以300～400℃/h的速度升温至900～1000℃后保温烧结30～90min。

本发明的有益效果是：