一种脉动热管扩热板制造技术

本实用新型专利技术提供了一种脉动热管扩热板，包括基板，前、后堵头，脉动热管和盖板，所述基板上设置若干个平行的毛细管槽道，相邻两毛细管槽道之间的基板上设置深度不超过基板厚度的狭缝；在基板两端面上设置有若干个凸起部，且每个凸起部的两侧壁与毛细管槽道的侧壁相切；基板开有毛细管槽道和狭缝的一面焊接有盖板；基板的两端面上分别焊接前、后堵头，每个堵头上设置若干个凹槽，凹槽和凸起部的数量相同，并形成脉动热管的弯头，其中一个堵头上还设置连通环路和充液管。本实用新型专利技术的脉动热管扩热板是一种高效导热元件，并且结构简单，易加工，利用脉动热管的特性和微尺度强化换热方法增大换热量，使得电子元器件的工作性能更加可靠，能广泛应用于电子元器件的冷却领域。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种脉动热管扩热板，制备的脉动热管扩热板是一种高效导热元件，能广泛应用于电子元器件的冷却领域。
技术介绍
目前，电子产品广泛应用于计算机、航空航天、通信、军工、民用电子设备等领域。而电子元器件可靠性的改善、功率容量的增加以及结构的微小型化等都直接取决于器件本身热控制的完善程度，因此散热问题已成为电子产品稳定运行、研制与发展的关键问题。电子元器件的正常工作温度范围一般为-5 +65°C，超过这个温度范围，元件的性能明显下降，不能稳定工作，这将影响系统运行的可靠性。研究和实际应用表明，单个半导体元件的温度每升高10°c，系统的可靠性将降低50%，温度每下降10°C，其寿命会延长一 倍。尤其是随着电子技术的迅速发展，电子器件的高频、高速以及集成电路的密集和小型化，使得单位容积电子器件的发热量快速增大。以微电子芯片为例，目前其散热量一般已达60 90W/cm2，最高已达200W/cm2。由此可见，电子设备的散热在多个领域都备受关注，成为急需解决的关键技术问题。脉动热管作为一种新型、高效的传热元件，结构简单、成本低、可实现高热流、安装方便等特点，在微电子元器件的冷却以及航空航天领域的热控制技术中极具应用和发展潜力。脉动热管的运行原理和传热特性与传统热管有很大的区别。脉动热管工作时，一般可分为三部分，管的两端分别为加热段和冷却段，管的中部为绝热段，绝热段也可省略。如图I所示，为脉动热管的基本原理示意图，其运行原理为当管径足够小时，管内将形成串联的汽塞和液塞；在加热段，汽泡或汽柱与管壁之间的液膜将不断受热蒸发，导致汽泡膨胀，压力升高；同时在冷却段，汽泡将冷凝缩小并破裂，压力下降，致使加热段和冷凝段之间产生了驱动压力差，推动汽、液段塞在加热段和冷却段之间往复运动，热量从一端传向了另一端，从而实现热的传递或温度控制。可见，在脉动热管中，工质的相变主要是为工质提供动力，相变换热在脉动热管的总传递热流中所占的比重较小，热管主要依靠工质的显热变化实现热量传递。
技术实现思路
本技术的目的在于针对电子元器件现有散热技术的缺点和不足，提供一种脉动热管扩热板，以提高电子元器件的散热效率，简化散热部件的结构，利用脉动热管的特性和微尺度强化换热方法增大换热量，使得电子元器件的工作性能更加可靠。为实现上述目标，本技术提供了一种脉动热管扩热板，所述脉动热管扩热板(1)包括基板(9)，前、后堵头(11、12)，脉动热管(2)和盖板(4、5、6)，其特征在于，所述基板(9)上设置若干个平行的毛细管槽道(7)，相邻两毛细管槽道(7)之间的基板(9)上设置深度不超过基板厚度的狭缝(8);在与前、后堵头(11、12)连接的基板两端面上设置有若干个凸起部(10)，每个凸起部(10)位于相邻两毛细管槽道(7)之间的基板(9)上，且每个凸起部(10)的两侧壁与毛细管槽道(7)的侧壁相切；基板(9)开有毛细管槽道(7)和狭缝(8)的一面焊接有盖板(6);在形成有凸起部(10)的基板(9)的两端面上分别焊接前、后堵头(11、12)，每个堵头(11、12)上设置若干个凹槽(11-2、12-1)，凹槽(11-2、12-1)的数量和对应的凸起部(10)的数量相同，凹槽(11-2、12-1)和凸起部(10)相互配合形成脉动热管(2)的弯头，其中一个堵头(11、12)上还设置连通环路(11-1)和充液管(3)，所述脉动热管(2)中填充有工质。优选地，所述基板(9)为无氧铜板或L2铝板。优选地，所述工质为R113、R124、R134a、水、氨、乙醇、丙酮或乙二醇。优选地，所述毛细管槽道(7)的横截面为角管或圆管。优选地，在基板上加工毛细管槽道的方式为机械雕刻、电火花线切割、振动切削或铸造。 采用线切割的方式在基板上毛细管槽道的加工方式为机械雕刻、电火花线切割、振动切削或铸造。机械雕刻由于采用的是纯机械刀具雕刻方式，基板表面的毛刺较大。电火花线切割可加工窄缝达0. 07mm,内孔圆角小于0. 035mm。振动切削不适用于切入薄板后对槽道的加工，但是振荡切削对于板表面上的加工时可以提高加工精度和表面质量，提高已加工表面的耐磨性和耐蚀性，保证其加工表面完整性。铸造工艺较为传统，铸造出的元件一般较为粗糙，不适于铸造尺寸较小的元件。对于堵头可在加工板直接铣出槽道，这样方法简便；为了进一步提高堵头结构的质量，可以采用振动切削。同现有技术相比，本技术的脉动热管扩热板具有以下显著的优点(1)结构简单，成本低；(2)可以实现高热流密度传热，易于实现微型化；(3)在合适的充装量下，热流密度可以很大而不会烧干；(4)适应性强，可以根据工作状况的不同弯折成适宜的形状，因此具有相当多的变化形式，这大大增加了它的适应性，扩大了其应用领域；(5)适用范围广泛，脉动热管可以用于水平加热甚至顶加热方式。而传统热管用于顶加热方式时，运行受到很大的限制，重力热管则根本不能运行。附图说明图I为本技术的脉动热管扩热板的基本结构示意图。图2为脉动热管扩热板横截面的示意图。图3为基板正视图。图4为基板侧视图。图5为简化后带有连通环路的堵头示意图。图6为简化后堵头横截面示意图。图7为正方形截面毛细管的脉动热管热展板横截面示意图。图8为圆形截面毛细管的脉动热管热展板横截面示意图。具体实施方式以下结合附图和具体实施例，进一步阐明本技术，应理解这些实施例仅用于说明本技术而不用于限制本技术的范围，在阅读了本技术之后，本领域技术人员对本技术的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。如图I至6所示，所述脉动热管扩热板I包括基板9，前、后堵头11、12，脉动热管2和盖板4、5、6，其特征在于，所述基板9上设置若干个平行的毛细管槽道7，相邻两毛细管槽道7之间的基板9上设置深度不超过基板厚度的狭缝8，扩热板横截面如图2所示；在与前、后堵头11、12连接的基板两端面上设置有若干个凸起部10，如图3、4所示，每个凸起部10位于相邻两毛细管槽道7之间的基板9上，且每个凸起部10的两侧壁与毛细管槽道7的侧壁相切；基板9开有毛细管槽道7和狭缝8的一面焊接有盖板6 ;在形成有凸起部10的基板9的两端面上分别焊接前、后堵头11、12，每个堵头11、12上设置若干个凹槽11-2、12-1，凹槽11-2、12-1的数量和对应的凸起部10的数量相同，凹槽11-2、12-1和凸起部10相互配合形成脉动热管2的弯头，其中一个堵头11、12上还设置连通环路11-1和充液管3，前、后堵头11、12形状如图5、6所示,所述脉动热管2中填充有工质。无氧铜板和L2铝板是优先选用的扩热板材料。考虑到所设计扩热板的应用背景，选取的工质应该在低温范围(200-550K)内。此范围内的工质较多，比较常用的主要有 水、氨、乙醇、丙酮、乙二醇、R113、R124和R134a等。设计选用了丙酮、乙醇等工质。为进一步提高脉动热管扩热板的性能，还将考虑在所选工质基液中加入纳米粒子。为保证与管壳材料、工质具有相容性，对于丙酮、乙醇工质将加入Cu、CuO纳米粒子，对配置成的纳米流体来进行实验。优选地，毛细管槽道7的横截面为角管或圆管，本技术主要采用正方形截面和圆形截面的毛细管通道，如图7、图8所示。如图7所示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种脉动热管扩热板，所述脉动热管扩热板（1）包括基板（9），前、后堵头（11、12），脉动热管（2）和盖板（4、5、6），其特征在于，所述基板（9）上设置若干个平行的毛细管槽道（7），相邻两毛细管槽道（7）之间的基板（9）上设置深度不超过基板厚度的狭缝（8）；在与前、后堵头（11、12）连接的基板两端面上设置有若干个凸起部（10），每个凸起部（10）位于相邻两毛细管槽道（7）之间的基板（9）上，且每个凸起部（10）的两侧壁与毛细管槽道（7）的侧壁相切；基板（9）开有毛细管槽道（7）和狭缝（8）的一面焊接有盖板（6）；在形成有凸起部（10）的基板（9）的两端面上分别焊接前、后堵头（11、12）,每个堵头（11、12）上设置若干个凹槽（11？2、12？1）,凹槽（11？2、12？1）的数量和对应的凸起部（10）的数量相同,凹槽（11？2、12？1）和凸起部（10）相互配合形成脉动热管（2）的弯头,其中一个堵头（11、12）上还设置连通环路（11？1）和充液管（3），所述脉动热管（2）中填充有工质。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：桂小红，王焕光，刘强，
申请(专利权)人：中国科学院工程热物理研究所，
类型：实用新型
国别省市：