[發明專利]一種選區激光熔化制備非線性樹狀吸液芯裝置

無效

• 申請號: 201110241115.6
• 申請日: 2011-08-22
• 公開（公告）號: CN102274968A
• 公開（公告）日: 2011-12-14
• 發明（設計）人: 黃延祿;楊彥哲;湯勇;楊永強
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 羅觀祥

技術領域

本發明屬于電子制造工業技術領域，特別是涉及一種選區激光熔化制備非線性樹狀吸液芯裝置。

背景技術

隨著電子器件散熱要求的熱流密度不斷增長，熱管具有極高的導熱性、優良的等溫性、熱流密度可變性、恒溫特性環境的適應性等優良特點，可以滿足電子電器設備對散熱裝置緊湊、可靠、控制靈活、高散熱效率、不需要維修等要求。因此，熱管技術已成為電氣設備散熱、電子器件冷卻、半導體元件以及大規模集成電路板散熱的首選技術。

吸液芯為熱管最核心的部分，它除了提供毛細力，也可以增大蒸發和冷凝面積從而加強相變傳熱過程，同時也助于保持一個蒸發溫度的均勻分布。一旦微熱管的物理尺寸、外殼和吸液芯材料類型、工質流體確定之后，其傳熱性能就決定于吸液芯的性能。根據吸液芯通道特征將其分為三類：簡單均勻型、非均勻獲復合型和復雜設計型三種。從工藝方法上分吸液芯結構有溝槽式、絲網式、燒結式等。

溝槽式吸液芯結構發展方向是進一步提高溝槽深寬比及優化幾何形狀。研究發現，在相同測試條件下，薄壁高深寬比粗糙槽面溝槽式微熱管比現有光滑槽面溝槽式微熱管傳熱性能可提高55％以上。溝槽式吸液芯用切削方法制成，會對金屬材料產生應力應變，降低疲勞壽命，切削方法只適合于制作被加工面表面上以及有限深度內的形狀，而且考慮到要有進刀槽和退刀槽，更適合加工線性的規則的圖形結構，所以溝槽式吸液芯的結構復雜性受很大的限制，無法制成非線性的多尺度的吸液芯結構。對于現在對于一些對熱管性能有極高要求的高精尖領域，溝槽式吸液芯并不能總是提供足夠毛細力的同時降低回流阻力。

燒結結構的吸液芯實際是一種多孔材料，臺灣奇宏科技有限公司(AVC)對不同粒度銅粉梯度燒結毛細吸液芯進行了探索，結果發現，多粒度銅粉梯度燒結可以增加銅粉與壁面的接觸強度，減小熱阻，更重要的是能解決毛細吸力提高的同時液體回流阻力增大的矛盾。而燒結式特殊的成型方式雖然具有低成本、高產量的優勢，但是無法在微觀上控制結構和形狀，以現有技術手段，依然很難大幅度提高吸液芯的結構科學性進而提高工作效率。

吸液芯結構設計的目標是提高毛細吸力、減小回流阻力和提高導熱系數，這要求在減小吸液芯微孔半徑的同時增大液體回流通道的尺寸。雖然研究者在溝槽式和燒結式吸液芯設計和制造方面做了許多努力，但在解決提高毛細吸力同時減小回流阻力這一矛盾方面仍未取得理想成果。其原因是：改善固液、固汽界面結構以增強沸騰(蒸發段)和凝結(冷凝段)能力的訴求，以及提高毛細吸力、減小回流阻力的訴求，使得理想吸熱芯的表面微結構、微通道尺寸和孔隙率在徑向和軸向呈非線性變化，因此機械加工和燒結方法很難完成。

但是實驗研究表明，三種傳統的加工方法所產生的吸液芯結構的傳熱能力均遠低于“樹狀”吸液芯結構。而由于“樹狀結構”的復雜性和不規則性，傳統的加工方法無法進行直接制備，使得吸液芯結構的工作能力提高很緩慢，成為制約散熱技術發展的因素。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺點和不足，提供一種選區激光熔化制備非線性樹狀吸液芯裝置，能快速的制備任意管徑比、分叉角的“樹狀結構”吸液芯。

本發明通過以下技術方案來實現：

一種選區激光熔化制備非線性樹狀吸液芯裝置，包括控制器、激光發生器、光路傳輸原件、掃描振鏡系統、F-θ鏡、成型室、進氣口、出氣口、成型件升降缸、粉末升降缸、粉末回收缸；

所述激光發生器、光路傳輸原件、掃描振鏡系統、F-θ鏡依次光路設置連接；

所述F-θ鏡設置于成型室的上端中部，所述進氣口設置于成型室一側的內壁上端，所述出氣口設置于成型室另一側的內側壁下端，所述成型室內還設置有數控移動刷片；

所述成型件升降缸設置于成型室的下端，粉末升降缸設置于成型件升降缸的一側，粉末回收缸設置于粉末升降缸的另一側；

所述光路傳輸原件包括光纖傳輸線路以及依次安裝在光纖傳輸線路上的準直擴束鏡；所述光路傳輸原件由光隔離器和光纖耦合頭構成。

所述掃描振鏡系統、激光發生器、數控移動刷片、粉末升降缸、粉末回收缸分別與控制器連接。所述控制器為計算機。

該裝置還包括由全反鏡和半反鏡組成的分光鏡系統、所述掃描振鏡系統為雙掃描振鏡系統，所述分光鏡系統設置于激光發生器與雙掃描振鏡系統之間的光路中。

上述裝置對吸液芯的選區激光熔化成型過程具體包括如下步驟：

(1)建立吸液芯的CAD幾何模型，并進行分層離散，生成掃描路徑數據，將所述的掃描路徑數據導入控制器1中。