[發(fā)明專利]一種蒸發(fā)室和蒸汽管道不直接連通的平板式環(huán)路熱管

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710081748.2
• 申請(qǐng)日: 2017-02-15
• 公開（公告）號(hào): CN107087375B
• 公開（公告）日: 2018-04-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭春生;年顯勃;卓超杰;紀(jì)文睿;張凌浩;紀(jì)浩然;于其晨;張晟維;陳子昂;曲芳儀
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號(hào): F28D15/04
• 分類號(hào): F28D15/04
• 代理公司: 青島聯(lián)信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)37227
• 代理人: 張媛媛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于換熱器領(lǐng)域，尤其涉及平板式微型環(huán)路熱管系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著微電子和信息技術(shù)的飛速發(fā)展，器件與電路的高度集成化和小型化成為重要的發(fā)展趨勢(shì)，但集成度提高所帶來的芯片單位面積發(fā)熱強(qiáng)度攀升和溫度升高將嚴(yán)重威脅裝置和設(shè)備的可靠性。已有研究發(fā)現(xiàn)微電子芯片具有表面發(fā)熱分布不均勻的特點(diǎn)，某些局部熱點(diǎn)處的熱流強(qiáng)度甚至可高達(dá)1000w/cm2，其被認(rèn)為是造成芯片失效乃至損壞的關(guān)鍵原因。為此，開發(fā)直接給芯片降溫并提高其整體均溫性的微型冷卻器已成為近年來熱控制研究關(guān)注的熱點(diǎn)。

微型環(huán)路熱管就是近年來為了適應(yīng)這種需要而開發(fā)的一種重要的微型冷卻器。作為氣液兩相相變換熱器件，微型熱管具有結(jié)構(gòu)小巧和在較小的溫度梯度內(nèi)可以進(jìn)行較大熱量傳輸?shù)奶攸c(diǎn)。

現(xiàn)有技術(shù)中，一般蒸發(fā)室都是直接與蒸汽管道連通，此種情況下存在流動(dòng)阻力較大，而且因?yàn)橹苯优c蒸汽管道連通，還會(huì)出現(xiàn)干涉蒸汽腔內(nèi)部液體的流動(dòng)，降低換熱效率，尤其是是蒸發(fā)室設(shè)置毛細(xì)芯后，此種問題更為明顯。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在提供一種高效且結(jié)構(gòu)微小的平板式微型環(huán)路熱管系統(tǒng)，提高對(duì)微型芯片的散熱能力。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種平板式微型環(huán)路熱管，包括主板和上蓋板，所述上蓋板與主板封裝在一起，所述主板包括蒸發(fā)室、冷凝室，蒸發(fā)室和冷凝室之間連接蒸汽管道和液體管道，其特征在于，上蓋板上設(shè)置空腔，所述蒸發(fā)室和蒸汽管道不直接連通，所述蒸發(fā)室和蒸汽管道通過上蓋板的空腔連通。

作為優(yōu)選，所述空腔設(shè)置在與蒸發(fā)室相對(duì)的位置，并且延伸到蒸發(fā)管道的靠近蒸發(fā)室的端部。

作為優(yōu)選，蒸發(fā)室內(nèi)設(shè)置多孔介質(zhì)薄片，薄片厚度與主板蒸發(fā)室槽道厚度相同，多孔介質(zhì)薄片上表面不能超過主板上表面。

作為優(yōu)選，多孔介質(zhì)薄片毛細(xì)力沿著液體管道向蒸汽管道方向，沿著多孔介質(zhì)毛細(xì)芯毛細(xì)力的方向，不同位置的所述多孔介質(zhì)薄片的毛細(xì)力逐漸增強(qiáng)。

作為優(yōu)選，沿著多孔介質(zhì)毛細(xì)芯毛細(xì)力的方向，毛細(xì)芯的毛細(xì)力逐漸增強(qiáng)的幅度越來越大。

作為優(yōu)選，多孔介質(zhì)薄片的長(zhǎng)度為L(zhǎng)_總，在多孔介質(zhì)薄片11毛細(xì)力最大的一端的毛細(xì)力是F_上，則多孔介質(zhì)薄片的毛細(xì)力分布如下：

F＝F_上*(L/L_總)^a，其中a是系數(shù)，1.24<a<1.33；L是多孔介質(zhì)薄片距離多孔介質(zhì)薄片毛細(xì)力最小的一端的距離。

作為優(yōu)選，液體管道和蒸發(fā)室之間連接毛細(xì)力管道。

作為優(yōu)選，所述的多孔介質(zhì)薄片的孔隙率為K，多孔介質(zhì)的厚度為H1，所述空腔的厚度為H2，則滿足如下條件：H2＝a*Ln(K*H1)-b，其中200<a<210，760<b<770；

140μm<H2<240μm；80μm<K*H1<130μm。

作為優(yōu)選，60％<K<80％，100μm<H1<200μm。

作為優(yōu)選，H1＝c*H2，0.7<c<0.8。

作為優(yōu)選，蒸汽管道寬度為液體管道寬度的2－5倍。

作為優(yōu)選，蒸汽管道寬度為液體管道寬度的3倍。

作為優(yōu)選，還包括液體補(bǔ)償室，所述液體補(bǔ)償室與蒸發(fā)室和液體管道接合處連通。

與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明具有如下的優(yōu)點(diǎn)：

1)蒸發(fā)室不與蒸汽管道直接連通，蒸發(fā)室與蒸汽管道之間通過空腔9連通。使得蒸發(fā)室內(nèi)工作液受熱蒸發(fā)，蒸汽一般會(huì)向上走進(jìn)入到上蓋板淺腔內(nèi)，由淺腔再進(jìn)入到蒸汽管道內(nèi)，此方式蒸汽收到的阻力較小，有利于提高效率。直接連通并不能提高整個(gè)裝置的效率，而且會(huì)干涉蒸發(fā)室，尤其是設(shè)置毛細(xì)芯后內(nèi)部液體的流動(dòng)。通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，蒸發(fā)室2不與蒸汽管道直接連通，上述的設(shè)置能夠提高12.8-15.6％左右的換熱效率，同時(shí)還能降低7％左右的換熱阻力。

2)通過在上蓋板上設(shè)置空腔，便于毛細(xì)芯多孔介質(zhì)中工作液遇熱蒸發(fā)的蒸汽快速溢出，避免蒸汽滯留在毛細(xì)芯處，從而阻塞整個(gè)多孔介質(zhì)結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致毛細(xì)芯蒸干，使整個(gè)微型環(huán)路熱管系統(tǒng)陷入癱瘓。同時(shí)蒸汽的快速排出可以加快整個(gè)裝置內(nèi)部的循環(huán)，提高傳熱散熱效率。