一种上盖板设置腔室的平板式微型环路热管制造技术

本发明专利技术提供了一种平板式微型环路热管，包括主板和上盖板，所述上盖板与主板封装在一起，所述主板包括蒸发室、冷凝室，蒸发室和冷凝室之间连接蒸汽管道和液体管道，所述蒸发室内设置多孔介质薄片，上盖板上设置空腔，所述空腔与蒸汽管道连通，所述空腔设置在多孔介质薄片相对的位置。本发明专利技术通过在上盖板上设置空腔，便于毛细芯多孔介质中工作液遇热蒸发的蒸汽快速溢出，避免蒸汽滞留在毛细芯处，从而阻塞整个多孔介质结构，导致毛细芯蒸干，使整个微型环路热管系统陷入瘫痪。同时蒸汽的快速排出可以加快整个装置内部的循环，提高传热散热效率。

【技术实现步骤摘要】
一种上盖板设置腔室的平板式微型环路热管
本专利技术属于换热器领域，尤其涉及平板式微型环路热管系统。
技术介绍
随着微电子和信息技术的飞速发展，器件与电路的高度集成化和小型化成为重要的发展趋势，但集成度提高所带来的芯片单位面积发热强度攀升和温度升高将严重威胁装置和设备的可靠性。已有研究发现微电子芯片具有表面发热分布不均匀的特点，某些局部热点处的热流强度甚至可高达1000w/cm2，其被认为是造成芯片失效乃至损坏的关键原因。为此，开发直接给芯片降温并提高其整体均温性的微型冷却器已成为近年来热控制研究关注的热点。微型环路热管就是近年来为了适应这种需要而开发的一种重要的微型冷却器。作为气液两相相变换热器件，微型热管具有结构小巧和在较小的温度梯度内可以进行较大热量传输的特点。目前现有技术的微型平板热管，在蒸发端设置毛细芯多孔介质后，毛细芯多孔介质中工作液遇热蒸发的蒸汽快速溢出，大量蒸汽滞留在毛细芯处，从而阻塞整个多孔介质结构，导致毛细芯蒸干，使整个微型环路热管系统陷入瘫痪。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种高效且结构微小的平板式微型环路热管系统，提高对微型芯片的散热能力。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种平板式微型环路热管，包括主板和上盖板，所述上盖板与主板封装在一起，所述主板包括蒸发室、冷凝室，蒸发室和冷凝室之间连接蒸汽管道和液体管道，所述蒸发室内设置多孔介质薄片，上盖板上设置空腔，所述空腔与蒸汽管道连通，所述空腔设置在与多孔介质薄片相对的位置。作为优选，薄片厚度与主板蒸发室槽道厚度相同，多孔介质薄片上表面不能超过主板上表面。作为优选，液体管道和蒸发室之间连接毛细力管道。作为优选，所述的多孔介质薄片的孔隙率为K，多孔介质的厚度为H1，所述空腔的厚度为H2，则满足如下条件：H2＝a*Ln(K*H1)-b，其中200<a<210，760<b<770；140μm<H2<240μm；80μm<K*H1<130μm。作为优选，60％<K<80％，100μm<H1<200μm。作为优选，H1＝c*H2，0.7<c<0.8。作为优选，蒸汽管道宽度为液体管道宽度的2－5倍。作为优选，蒸汽管道宽度为液体管道宽度的3倍。作为优选，还包括液体补偿室，所述液体补偿室与蒸发室和液体管道接合处连通。与现有技术相比较，本专利技术具有如下的优点：1)通过在上盖板上设置空腔，便于毛细芯多孔介质中工作液遇热蒸发的蒸汽快速溢出，避免蒸汽滞留在毛细芯处，从而阻塞整个多孔介质结构，导致毛细芯蒸干，使整个微型环路热管系统陷入瘫痪。同时蒸汽的快速排出可以加快整个装置内部的循环，提高传热散热效率。2)通过设置隔热通道，将气液分开传输，避免了汽液流动过程中的换热现象发生，从而影响气体和液体的传输，减少流动阻力，避免通道的阻塞，增大热流传输距离。3)将环路热管结构小型化，能够直接贴合到微型芯片表面，将热量直接带走，散热效率高。4)毛细芯采用镍基多孔介质结构，能够提供较大的毛细力，能够维持整个装置的快速运转，并利用工作液的潜热带走大量的热量。5)本专利技术通过多次试验，得到一个最优的平板型微型环路热管优化结果，并且通过试验进行了验证，从而证明了结果的准确性。附图说明图1是本专利技术平板型微型环路热管主板的示意图；图2是本专利技术平板型微型环路热管盖板示意图；图3是本专利技术平板型微型环路热管蒸发室A-A截面示意图；图4是本专利技术平板型微型环路热管气液管道C-C截面示意图；图5是本专利技术平板型微型环路热管B-B截面示意图；图6是本专利技术平板型微型环路热管多孔介质毛细芯示意图；图7是本专利技术平板型微型环路热管三维示意图。附图标记如下：附图标记如下：1主板，2蒸发室，3液体补偿室，4注液排气小孔，5隔热通孔，6液体管道，7蒸汽管道，8冷凝室，9上盖板浅腔位置，10上盖板，11薄片型多孔介质毛细芯具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。一种平板式微型环路热管，包括主板1和上盖板10，所述上盖板10与主板1封装在一起，所述主板1包括蒸发室2、冷凝室8，蒸发室2和冷凝室8之间连接蒸汽管道7和液体管道6，所述蒸汽管道7和液体管道6之间通过隔热通孔5分开。本专利技术的环路热管，将蒸汽管道7和液体管道6全部设置在一块主板1上，使得结构小型化，能够直接贴合到微型芯片表面，将热量直接带走，散热效率高，可以广泛应用于电子芯片等微小部件的散热。本专利技术通过设置隔热通孔5，将气液分开传输，可以有效地将热量聚集在蒸发器处，从而将热量高效的通过气液管道转移到冷凝室进行散热。避免热量扩散到液体管道，使液体管道中的液体蒸发形成气泡，从而阻碍整个循环的流畅运行，从而不能实现气液相分开这一最初的原则。作为优选，所述的隔热通孔5是主板1上设置的通道槽。作为优选，所述的通道槽在厚度方向上贯穿整个主板1。即如图4所示。通过在主板厚度上贯通整个主板，可以使得蒸汽管道7和液体管道6之间彻底隔开，进一步增加了蒸汽管道7和液体管道6之间的隔热性能。作为优选，所述的上盖板10上设置与主板1上通道槽相对应的通道槽。作为优选，在隔热通孔5内设置绝热材料，进一步阻碍热量在蒸汽管道7和液体管道6之间传递。作为优选，隔热通孔5的宽度是0.5mm。作为优选，所述蒸发室2位于隔热通孔5的蒸汽管道的一侧。通过如此设置，可以保证蒸汽的蒸发后直接进入蒸汽管道，保证了气体的输送，减少流动阻力，避免通道的阻塞，增大热流传输距离。作为优选，所述蒸发室2内设置多孔介质薄片11，将薄片11通过过盈配合安装到微型环路热管主板1的蒸发室2处。作为优选，薄片11厚度与主板蒸发室2槽道厚度相同，多孔介质薄片11上表面不能超过主板1上表面。通过如此设置，避免因上盖板与主板不能紧密结合而产生缝隙，使整个装置失效。所述多孔介质薄片11通过多孔介质毛细芯产生毛细力。蒸发室2吸收微型芯片的热量，加热多孔介质毛细芯部位使表面工作液蒸发，蒸汽经过蒸汽管道进入微型环路热管的冷凝室，在冷凝室进行放热并液化为工作液，在冷凝室放热完成后的工作液再通过液体管道循环进入微型环路热管的蒸发器进行加热蒸发，从而完成一个循环。整个装置由多孔介质结构毛细芯产生的毛细力提供一部分动力，达成循环。毛细芯设置在蒸发器内，蒸发器既与蒸汽管道相接又与液体管道相接，液体管道、毛细芯以及液体补偿室均通过一个小的腔室相连，具体的见图1。液体管道6和蒸发室2之间连接管道，如图1所示，所述管道也具有毛细力，将蒸汽管道7内的液体吸到蒸发室2内。在蒸发室2内依靠多孔介质薄片毛细芯的毛细力将液体沿着多孔介质薄片长度方向(即图1的上下方向)将液体吸到蒸发室2的不同位置，然后再进入蒸汽管道7，从而形成一个循环。在研究中发现，沿着蒸发室2的上下方向，蒸汽管道内的流体分布不均匀，其中下部分布流体多，上部分布流体少，因此造成局部换热不均匀，同时造成不同位置蒸汽管道7的流体分布不均匀和温度分布不均匀，从而造成局部温度过高或者过低，容易造成热管的损坏。针对上述的情况，本专利技术进行了改进，使其达到流体分布均匀，温度分布均匀。沿着多孔介质毛细芯毛细力的方向(即图1的下部到上部)，不同位置的所述多孔介质毛细芯的毛细力逐渐增强。通过沿着下部到上部，毛细本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种平板式微型环路热管，包括主板和上盖板，所述上盖板与主板封装在一起，所述主板包括蒸发室、冷凝室，蒸发室和冷凝室之间连接蒸汽管道和液体管道，所述蒸发室内设置多孔介质薄片，上盖板上设置空腔，所述空腔设置在与多孔介质薄片相对的位置，所述空腔与蒸汽管道连通。

【技术特征摘要】
1.一种平板式微型环路热管，包括主板和上盖板，所述上盖板与主板封装在一起，所述主板包括蒸发室、冷凝室，蒸发室和冷凝室之间连接蒸汽管道和液体管道，所述蒸发室内设置多孔介质薄片，上盖板上设置空腔，所述空腔设置在与多孔介质薄片相对的位置，所述空腔与蒸汽管道连通。2.如权利要求1所述的环路热管，其特征在于，薄片厚度与主板蒸发室槽道厚度相同，多孔介质薄片上表面不能超过主板上表面。3.如权利要求1所述的环路热管，其特征在于，液体管道和蒸发室之间连接毛细力管道。4.如权利要求1所述的环路热管，其特征在于，所述的多孔介质薄片的孔隙率为K，多孔介质的厚度为H1，所述空腔的厚度为H2，则满足如下条件：H2＝a*Ln(K*H1...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭春生，陈子昂，仝兴华，王天跃，黄瀚锐，马小禹，曲芳仪，年显勃，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东,37