用于传热设备的钎焊吸液芯及其制造方法技术

本发明专利技术提供了一种用于传热设备如热管（２）的毛细结构（２５），其具有通过钎焊混合物（３０）连接在一起的数个颗粒（２７），以致所述钎焊混合物（３０）的焊脚（３３）形成于所述数个颗粒（２７）的相邻颗粒之间。这样，在所述颗粒（２７）间形成一毛细通路网以便协助通过毛细作用的工作液体转移，而所述多个焊脚（３３）提供所述多个颗粒（２７）间增强的传热性质以致大大改善所述设备（２）的整体传热效率。本发明专利技术也提供了一种制造所述毛细结构（２５）的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术主要涉及传热设备，该设备以毛细作用作为传递机制，以及特别是用于该设备的吸液芯材料。
技术介绍
众所周知，计算机是一热力器械，从数据中提取熵，并将熵转换成热，再将热散发到环境中。成本合理的情况下，现有的热处理技术将半导体电路产生的废热散发到环境中，这种技术的能力限制了电子系统的密度和时钟速度。电子系统的传热设备的典型特点是大气作为选择的最终热量接收器。空气冷却给了制造商最广阔的应用市场。当前，用于电子仪器的传热设备的另一典型特点是半导体发热芯片与一被动散热器或主动传热设备热接触，其将热量从芯片传输到几种类型鳍形物中的一种。这些鳍形物通过自然或被动对流将热传递到大气中。由于半导体设备的需要散发的能量随时间增加，一个问题产生了随时间的过去，可用材料的导热性变得太低，以至于无法在可接受的低温降情况下将半导体设备的热输送到鳍形物。半导体设备产生的热功率密度会非常高，以至于基于铜，银，或甚至金的散热技术都不足以胜任。现有一种技术已证实对实现散热的效果有益，就是热管技术。一热管包括一密封套和一工作液体，该密封套确定了包括毛细吸液芯的内腔，工作液体在期望的操作温度范围内具有液气二相。当一部分腔处于相对高温时，它就作为蒸发器部分。工作液体在蒸发器部分蒸发引起轻微压力增加，迫使蒸汽向腔内相对低温部分移动，该低温部分作为冷凝器部分。蒸汽在冷凝器部分中冷凝，并通过毛细泵作用经过毛细吸液芯回到蒸发器部分。由于热管是以相变原理而非传导或对流原理操作，热管在理论上传热速率应比传统的传热设备高得多。结果，热管被应用于冷却不同类型的高产热装置，如电子设备(见美国专利号3,613,778；4,046,190；4,058,299；4,109,709；4,116,266；4,118,756；4,186,796；4,231,423；4,274,479；4,366,526；4,503,483；4,697,205；4,777,561；4,880,052；4,912,548；4,921,041；4,931,905；4,982,274；5,219,020；5,253,702；5,268,812；5,283,729；5,331,510；5,333,470；5,349,237；5,409,055；5,880,524；5,884,693；5,890,371；6,055,297；6,076,595和6,148,906)。由于热管内自然出现的压力差的相互作用而产生的压力梯度导致了系统中的蒸汽流动和液体的毛细流动。该压力梯度使系统液体不再需要外部泵。另外，在真空条件下，平衡时液相与气相的存在导致更高的热效率。为提高热管效率，现有技术已经发展了不同吸液芯结构，以促进冷凝器和蒸发器部分之间液体转移，以及加强吸液芯与其环境之间的传热性能。它们包括在内管表面纵向平行设置的槽和任意划痕。另外，现有技术也揭示了固定于管内壁的吸液芯结构。这些吸液芯的组成和几何结构包括均匀的细金属丝网和烧结的金属。烧结的吸液芯通常包括金属颗粒混合物，该金属颗粒混合物已经被加热到能够引起邻近颗粒各自接触点熔融或焊接。然后，烧结的金属粉末形成具有毛细特征的多孔结构。尽管现有技术中已证实烧结的吸液芯具有足够的传热特性，但颗粒间的金属和金属熔融物之间的间隙减小了通过吸液芯的热量传输，这限制了烧结吸液芯在本领域的应用。现有技术的设备，尽管能够实现它们的目的，但具有共同的缺陷，原因在于它们没有充分实现给定热管的最大传热潜力。到目前为止，没有人能够设计出一种足够简单地生产的用于热管的吸液芯结构，以及提供所使用热管的最适宜的热传递特性。
技术实现思路
本专利技术提供了一种用于传热设备的毛细结构，其包括通过钎焊混合物连接在一起的数个颗粒，以致这些钎焊混合物的焊脚形成于数个颗粒的邻近颗粒之间。用该方法，颗粒之间形成的毛细通路网通过毛细作用帮助工作液体转移，而数个焊脚提供了加强的数个颗粒之间的热传导特性，从而大大促进设备总的传热效率。在一个具体实例中，提到的热管包括一密封的并且部分抽空的壳体，其中壳体具有内表面，并且至少一部分中被两相可蒸发的液体浸湿。吸液芯置于壳体内至少一个内表面上。吸液芯的优势在于包括通过钎焊混合物连接在一起的数个颗粒，以便这些钎焊化合物焊脚形成于邻近数个颗粒之间，从而在颗粒之间形成的网状毛细通路。在本专利技术的另一具体实例中，提到的热管包括密封的并且部分抽空的具有内表面的壳体，并且工作流体置于一部分壳体内。有槽钎焊吸液芯被设置在热管的内表面上，该有槽钎焊吸液芯包括数个单独颗粒和钎焊混合物，所述数个单独颗粒合起来得到一平均颗粒直径，以致这些钎焊化合物焊脚形成于邻近数个颗粒之间。至少提供两个槽脊，流体通过置于至少两个槽脊之间的颗粒层相互传递，其中颗粒层包括至少一个维度，该维度不大于6个平均颗粒直径，其中热量所述颗粒层中的所述颗粒通过数个所述焊脚互相热接合。本专利技术还提供了一种用于制造热管容器中内表面热管吸液芯的方法，包括以下步骤提供一种与钎焊混合物混合的金属颗粒浆；金属颗粒具有第一熔点温度，钎焊混合物具有低于第一熔点温度的第二熔点温度；以一方式在至少一部分容器内表面覆盖金属浆，然后干燥形成未加工的吸液芯；未加工的吸液芯加热到不低于第二熔点温度而低于第一熔点温度，致使钎焊混合物由于毛细作用引向邻近的金属颗粒，以便在邻近金属颗粒间形成热分布焊脚，从而得到一钎焊吸液芯。在本专利技术的方法的一可选具体实施例中，一具有凹槽轮廓和数个凹槽的心轴置于一部分热管容器内。一平均颗粒直径的金属浆与钎焊混合物混合并导入容器；金属颗粒构成第一熔点温度，钎焊混合物构成第二熔点温度并低于第一熔点温度；至少一部分容器内表面覆盖金属浆，以致金属浆依照心轴凹槽的轮廓，在邻近的凹槽间形成金属浆层，并且厚度不大于6个平均颗粒直径；金属浆干燥形成未加工的吸液芯；然后未加工的吸液芯被加热到不低于第二熔点温度，而低于第一熔点温度的温度，以致钎焊混合物由于毛细作用吸向邻近的金属颗粒之间，在邻近金属颗粒间形成热分布焊脚，因此得到钎焊吸液芯。附图说明本专利技术的这些和其它特点和优点将通过以下对本专利技术优选实施例具体说明，连同附图得到更全面的揭示和详尽的描述，附图中同一标号指的是同一部件，此外其中图1是本专利技术使用的类型中的典型热管壳体的分解透视图；图2是图1所示热管壳体的透视图；图3是图2所示热管的横截面示意图；图4是根据本专利技术一实施例形成的一部分钎焊吸液芯断面放大的横截面示意图；图5是构成本专利技术一实施例的金属颗粒和焊脚断面透视图，其高度放大以便清楚显示；图6与图5类似，是根据本专利技术形成的钎焊吸液芯可选实施例的高度放大图； 图7是具有本专利技术可选实施例钎焊吸液芯的热管壳体的分解透视图；图8是图7中沿8-8线的截面图；图9是本专利技术形成的另一可选实施例的热管壳体；图10是图9所示管式热管壳体沿10-10线的截面图；图11是置于图10所示热管壁的部分钎焊吸液芯的高度放大图；图12是具有根据本专利技术形成的钎焊吸液芯的塔式热管截面透视图；图13是覆盖图12所示塔式热管前表面的钎焊吸液芯的高度放大表面图；图14是具有根据本专利技术形成的槽式底部吸液芯的塔式热管的可选实施例；图15是根据本专利技术形成的吸液芯的高度放大表面图；图16是图7，8，13所示槽式吸液芯的破裂截面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于传热设备的毛细结构，包括：通过一钎焊混合物连接在一起的数个颗粒，以致所述钎焊混合物的焊脚形成于所述数个颗粒的相邻颗粒之间，从而在所述颗粒间形成一毛细通路网。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰H罗森菲尔德，肯尼思G明纳利，
申请(专利权)人：热力公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]