[發明專利]冷凝端擴展型一體化平板熱管

有效

• 申請號: 201110280435.2
• 申請日: 2011-09-20
• 公開（公告）號: CN102506600A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 紀獻兵;徐進良;阿邦達
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: F28D15/04
• 分類號: F28D15/04
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 史雙元

技術領域

本發明屬于散熱裝置，特別涉及一種冷凝端擴展型一體化平板熱管。

背景技術

隨著科學技術的發展，大功率激光器、大功率LED、紅外探測陣列、大功率和高性能微處理器等光電子/微電子芯片(簡稱“光電芯片”)及其應用系統的微型化和高度集成化，導致單位容積內的發熱量急劇增大，出現局部熱流密度較大且不均勻的現象，傳統的單純使用空氣強迫對流冷卻的散熱方式已經達到其傳熱極限，散熱問題成為制約高熱流密度光電芯片技術及產業發展的主要瓶頸。

而平板熱管作為一種高效相變式換熱裝置，具有傳熱溫差小、傳熱性能高、其體積小、重量輕、具有優良的等溫性等優點，利用高性能平板熱管代替鋁或銅材料的空氣強制對流散熱方案已經成為目前解決制約大功率光電芯片散熱的一種重要的途徑。

目前平板熱管作為散熱裝置的一部分，它與散熱翅片大都是分開設計和制造的，應用時要在接觸面涂抹導熱硅脂后再將平板熱管帖附在散熱翅片的底面，盡管這種設計便于加工制作，但這樣的設計會使平板熱管與散熱翅片間的接觸熱阻較大，極大的影響了整個散熱裝置的工作性能，因此把平板熱管與風冷散熱翅片進行一體化設計，就可以消除這部分接觸熱阻，有效的提高散熱效率。但僅僅進行一體化平板設計還是不夠完善的，因為一體化平板熱管的散熱翅片的基部是均溫的，溫度較高，但翅片的末端溫度較低，基部與末端存在著較大的溫度差，而熱量最終大部分是通過翅片的末端散失到空氣中的，這個較大的溫差降低了散熱器的散熱效率。

如果減小翅片末端與其基部的溫度差就可以極大的提高散熱器的散熱效率。因此在散熱翅片內部構造較多的通道將使蒸汽均勻的分布于翅片內部的通道內并冷凝，不僅擴大了蒸汽冷凝面積，而且使整個散熱翅片處于均溫狀態，從而大大提高了翅片散熱的效率(所謂的肋效率)。傳統散熱翅片的基部與末端存在著較大的溫度差，其平板熱管只能實現散熱翅片基部的均溫，這個較大的溫差降低了散熱器的散熱效率。而本發明的散熱器實現了整個散熱翅片的均溫。平板熱管在設計時為了防止抽真空變形，在散熱翅片的底部構造有很多槽道，一方面起支撐作用，另一方面槽道是氣體溢出的通道，同時可以增加熱管的縱向導熱能力。但由于翅片的尺寸較小，因此翅片內部的通道也較小，因此冷凝的液體會由于表面張力的作用停留在孔內，因此每個孔內必須插一根能夠吸液的毛細吸液芯，一方面可以把冷凝的液體傳送到蒸發面，另一方面可以使散熱器在反重力下工作。因此在每個通道內插有毛細吸液芯或者刻有能夠吸液的微槽，這也是本專利的一個關鍵技術。

發明內容

本發明的目的是提供一種冷凝端擴展型一體化平板熱管，其特征在于，將平板熱管制作于散熱翅片內部，并通過在散熱翅片內部的通道，使平板熱管和散熱翅片實現一體化，消除平板熱管和散熱片間的接觸熱阻，同時增大蒸汽冷凝面積，使整個散熱片都處于均溫狀態，提高了平板熱管的散熱性能。

所述平板熱管包括散熱翅片1的外層翅片9與底板5固定，多孔金屬材料層3通過燒結的方式附著在底板5上，散熱翅片1的各中間翅片之間間隙及中間翅片與外層翅片9的間隙相等并在散熱翅片基部10相互連接，各中間翅片在散熱翅片基部下面形成溝槽7；多孔金屬材料層3與各中間翅片連接；毛細吸液芯2制作在各中間翅片內腔8中，抽真空和注液管道4與多孔金屬材料層3連接。

所述毛細吸液芯2、中間翅片內腔8及溝槽7均與多孔金屬材料層3的孔相通。

所述吸液毛細芯2結構呈細長形，長度為散熱片中間翅片內腔8的長度，其橫截面為圓形、方形或者多邊形。

所述底板由銅材料制成，其邊壁與抽真空和注液管道4相連；并通過抽真空和注液管道4向多孔金屬材料層3內的充入低沸點液體，所述平板熱管的散熱過程是當多孔金屬材料層3內的低沸點液體受熱發生汽化時，蒸汽在微小壓力下從多孔材料的內部溢出，通過散熱翅片底部的溝槽均勻的流向翅片內部作為冷凝通道的中間翅片內腔8，在中間翅片內腔8內部發生冷凝，熱量傳遞給散熱翅片，在外界風扇的吹動下進一步散失到周圍環境中，而冷凝后的液體則通過毛細吸液芯2和多孔金屬材料層3到達蒸發面，實現液體的補充和液體循環。作用結果是整個散熱片都處于均溫狀態，散熱器的散熱效率大大提高。在散熱翅片的底部有許多溝槽7，其作用是一方面讓液體汽化產生的蒸汽在溝槽7內運行，在冷凝端進行自由分配并冷凝，另一方面起支撐作用，防止熱管在抽真空時發生變形，同時可以提高平板熱管縱向的導熱能力，提高散熱裝置的散熱效率。

所述低沸點液體選用水、丙酮或乙醇。