[发明专利]一种多孔隙异形复合吸液芯微热管及其制备方法

说明书

本发明公开了一种多孔隙异形复合吸液芯微热管及其制备方法，通过铜粉和铜毛细管烧结组成吸液芯结构，吸液芯结构采用多种孔隙结构。烧结铜粉部分蒸发段采用大孔隙，冷凝段采用小孔隙，绝热段孔隙大小介于两者之间。蒸发段较大的孔隙能够减小气泡阻塞的风险，大幅提升气泡脱离的速度，冷凝段较小的孔隙使得毛细凝聚效应增强，加快冷端气体的凝结。烧结铜粉的多方向孔隙结构为气体从蒸发段逸出和进入冷凝段提供更多空间，铜毛细管的横向孔隙结构为液体回流提供强大毛细力。较大的吸液芯热端和冷端面积能够增加沸腾受热面积和冷凝受冷面积，绝热段采用较窄的设计能够为气流提供较大的通道，保证气流的快速流通，整体加快热量传送。

技术领域

本发明涉及微热管领域，尤其涉及一种多孔隙异形复合吸液芯微热管及其制备方法。

背景技术

随着微型设备的高速发展，电子芯片集成度的迅速提高，在单位面积形成的热通量迅速上升，高热通量已经成为影响电子芯片寿命的重要因素。产品空间的狭小化使得散热成为巨大的挑战，传统的散热方式难以满足需求，具有强大相变传热能力的微热管技术迅速发展。微热管因其高导热率，高可靠性，及无需外部驱动的优点，成为当前效率最高的散热方案之一。

微热管依靠内部工质的气液相变完成导热，能够以微小的温降实现热量的转移，内部以持续的液气液循环变化带走元器件的热量，要确保热管的稳定高效运行，必须使得热管内部气体和液体的高效循环，大的气流通道和强的液体回流能力是影响热管性能的关键因素，而改进吸液芯是优化该关键因素的重要技术手段。

目前常见的平板微热管有沟槽型、烧结型、丝网型几大类。沟槽型吸液芯结构虽然具有重量较轻，液体回流阻力较小的优点，但是其毛细压力较小，驱动冷凝段液体回流的能力较弱，会造成蒸发段过早进入沸腾极限。

传统的烧结式吸液芯和丝网型吸液芯，其整体孔隙分布都是均匀分布的，当整体孔隙较小时，液体回流阻力大，蒸发段气泡逃逸困难，液体回流的较大阻力，使得蒸发段液体不能得到及时补充，会在功率较低时就进入沸腾极限，当整体孔隙较大时，会导致毛细压力的不足，液体回流慢，以及冷凝段液体凝结效率减弱，导致热管整体性能的下降。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种多孔隙异形复合吸液芯微热管及其制备方法。

本发明利用蒸发段较大的孔隙能够减小气泡阻塞的风险，大幅提升气泡脱离的速度，冷凝段较小的孔隙使得毛细凝聚效应增强，加快冷端气体的凝结。烧结铜粉的多方向孔隙结构为气体从蒸发段逸出和进入冷凝段提供更多空间，铜毛细管的横向孔隙结构为液体回流提供强大毛细力。较大的吸液芯热端和冷端面积能够增加沸腾受热面积和冷凝受冷面积，绝热段采用较窄的设计能够为气流提供较大的通道，保证气流的快速流通，整体加快热量传送，解决了现有吸液芯微热管气流通道小，毛细压力小，渗透率低，蒸发和冷凝慢，传热量低的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明使用以下的技术方案来实现：一种多孔隙异形复合吸液芯微热管，包括铜基管、复合吸液芯和填充在铜基管内的液体工质，所述复合吸液芯依次分为蒸发段、绝热段和冷凝段，所述绝热段为矩形，蒸发段宽度由蒸发端向绝热段呈圆弧状递减，冷凝段宽度由绝热段向冷凝端呈圆弧状递增，绝热段面积占比小，蒸发段和冷凝段面积占比大。

作为优选，所述复合吸液芯结构由铜粉和铜毛细管两部分复合烧结，并与所述铜基管烧结在一起，复合吸液芯烧结过程采用分段多次烧结；所述复合吸液芯采用多种孔隙结构，铜毛细管部分为横向方向孔隙结构，以及铜毛细管和铜粉接触部分为多方向孔隙结构。

作为优选，所述烧结铜粉部分的蒸发段、绝热段和冷凝段均为多方向孔隙结构，所述复合吸液芯烧结铜粉部分蒸发段所用铜粉直径为130-150微米，冷凝段所用铜粉直径为70-90微米，绝热段所用铜粉直径为100-120微米。

作为优选，所述蒸发段长度占微热管长度的20％-30％，绝热段长度占微热管长度的40％-60％，冷凝段长度占微热管长度的20％-30％。