[发明专利]一种多层复合吸液芯平板微热管及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及微热管领域，尤其涉及一种多层复合吸液芯平板微热管及其制备方法。

背景技术

微热管是以相变传热为基本工作原理的一种有效的散热器件。随着电子信息产业的发展，电子产品散热问题关系到电子设备的寿命和可靠性，其性能随着温度的升高而降低，失效率也随着其温度成指数关系。微型热管能成功的解决诸如微电子芯片等微小电子器件的散热问题，为其提供稳定的工作环境。微热管还可以满足许多灵敏器件高均温性的要求，所以微热管在航天航空、生物、医疗等领域得到广泛的应用。而在微电子、LED照明和高热流密度的电子芯片领域，平板微热管具有散热面积大，散热效果好、良好的启动性和均温性；易于制造出光滑平整、几何适应性好的外表面，可与电子产品紧密贴合。

微热管的性能主要取决于吸液芯的性能，当毛细力抽回液体不能满足蒸发所需的量时，蒸发端的吸液芯干涸，蒸发端管壁温度急剧上升，导致管壁烧坏。由于平板微热管内部极小的空间以及低的充液率所以更需要增强内部吸液芯的毛细回流能力，减小热阻增加传热量。因而平板微热管吸液芯的毛细力驱动液体回流的大小是制约微热管工作能力的关键因素。

常用平板微热管内部吸液芯的有烧结型、沟槽型、丝网型这几种类型。烧结吸液芯由一定目数的金属粉末烧结在管内壁面而形成与管壁一体的烧结粉末管芯，也有用金属丝网烧结在管内壁面上的管芯.此种管芯有较高的毛细抽吸力，并较大地改善了径向热阻，但因其渗透率较差，故轴向传热能力小。沟槽型吸液芯，在管壳内壁开轴向细槽以提供毛细压力及液体回流通道，槽道式管芯虽然毛细压力较小，但液体流动阻力甚小，因此可达到较高的轴向传热能力，工艺重复性良好，但因此毛细压力小而不利于液体回流；丝网吸液芯，由单层或多层网的网层与管壁之间亦应贴合，各层网的目数可相同或不同可粗可细，若网层多，则液体流通截面大，阻力小，但径向热阻大；用细网时毛细抽吸力大但渗透率较低，液体回流阻力较大，如在近壁因数层用粗孔网，渗透率提升但毛细压力减小，热管的轴向传热能力受到限制，此外其径向热阻较大，工艺重复性差又不能适应管道弯曲的情况。

现有平板微热管制备中常用沟槽式、烧结式和丝网作为内部吸液芯；烧结式吸液芯平板微热管是由金属粉末烧结在管内壁面而形成与管壁一体的烧结粉末管芯，此种管芯有较高的毛细抽吸力，但因其渗透率较差，会产生很大的回流阻力；沟槽式吸液芯平板微热管，在管壳内壁采用犁削成形开轴向细槽以提供毛细压头及液体回流通道，槽的截面形状可为矩形，梯形，圆形及变截面槽道，槽道式管芯毛细压力较小，很难加工出深宽比大的毛细沟槽，来提升毛细力，同样难以适用在平板微热管中；丝网式吸液芯平板微热管，单层多层丝网紧贴在管壁之上，但是采用细网时毛细抽吸力大但流动阻力亦增加，采用粗网的毛细抽吸力小但流动阻力小，会产生很大的热阻。热管吸液芯的设计制备目的是提升毛细抽力和渗透率，以保证吸液芯在提供足够的毛细压力和高渗透率的同时，还要起到强化传热的效果，这样不仅能提高热管的传热量和极限热流密度，还能提高热管的均温性保证热管安全高效的运行。

单一的吸液芯结构存在各自的缺点很难进一步提升传热性能。采用由两种或以上吸液芯结构或材料组成的复合吸液芯结构，来克服单一吸液芯结构所存在的不可避免的缺点，即沟槽吸液芯结构毛细力小、烧结吸液芯结构渗透率低和丝网吸液芯结构热阻大等问题，复合吸液芯结构能够综合单一吸液芯结构的优点，达到提高传热性能的目的。而且随着金属3D打印技术的发展，通过激光对金属粉末的选区烧结技术得到复杂的单层、双层或者多层的铜金属网状吸液芯结构。

因此采用由两种或以上吸液芯结构或材料组成的复合吸液芯结构，复合吸液芯结构克服单一吸液芯结构所存在的不可避免的缺点，即沟槽吸液芯结构毛细力小、烧结吸液芯结构渗透率低和丝网吸液芯结构热阻大等问题，复合吸液芯结构能够综合单一吸液芯结构的优点，达到提高传热性能的目的。

然而现有的复合吸液芯结构的结构简单，大多是网状结构，额外增加的吸液芯层大多是泡沫铜层等普通的薄层，这种一层是网状结构，另一层是普通薄层的结构的毛细回流效果差，蒸发和冷凝慢，传热量低。并且，如果想要做成多个网状结构层结合的方式，现有的制备工艺无法将多个网状结构层结合。

因而，现有的基于复合吸液芯结构的微热管一层是网状结构，另一层是普通薄层，毛细回流效果差，蒸发和冷凝慢，传热量低是本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

本发明实施例提供了一种多层复合吸液芯平板微热管及其制备方法，用于解决现有的基于复合吸液芯结构的微热管一层是网状结构，另一层是普通薄层，毛细回流效果差，蒸发和冷凝慢，传热量低的技术问题。