一種多支路分布熱管及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電子領(lǐng)域散熱構(gòu)件，具體是一種多支路分布熱管及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代科技的發(fā)展，離不開各種類型的電子設(shè)備的支持，這些電子設(shè)備在航天航空、軍工設(shè)備、商業(yè)設(shè)備等領(lǐng)域都有著飛快的發(fā)展。新世紀(jì)以來(lái)，電子設(shè)備逐漸向著微型化、集成化和大功率化的方向發(fā)展，但由于電子設(shè)備集成度的提高，同時(shí)實(shí)現(xiàn)封裝管殼的小型化，導(dǎo)致其功率密度不斷地增大，所產(chǎn)生的熱量也越難以快速傳遞出去，使用壽命、可靠性、穩(wěn)定性不斷地降低，這與其發(fā)展的方向有著強(qiáng)烈地矛盾。為此，電子設(shè)備不斷對(duì)散熱設(shè)計(jì)提出更嚴(yán)格的要求，需要有適應(yīng)其微型化與大功率化發(fā)展的熱設(shè)計(jì)方案。
[0003]而熱管是是依靠自身內(nèi)部工作液體相變來(lái)實(shí)現(xiàn)傳熱的傳熱元件，是一種高熱流密度導(dǎo)熱的理想元件。熱管的工作原理是:在加熱熱管的蒸發(fā)端，管芯內(nèi)的工作液體受熱蒸發(fā)，并帶走熱量，蒸汽從中心通道流向熱管的冷凝端，凝結(jié)成液體，同時(shí)釋放出潛熱，在毛細(xì)力的作用下，液體回流到蒸發(fā)段。就這樣不斷形成一個(gè)個(gè)閉合的循環(huán)，從而將大量的熱量從加熱段傳到散熱段。但傳統(tǒng)熱管的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、冷源和熱源的安裝位置也比較單一性，很難適應(yīng)電子設(shè)備的微型化發(fā)展的安裝靈活性與散熱要求，阻礙其在工程上的廣泛應(yīng)用。
[0004]由此可見(jiàn)，為了適應(yīng)電子元器件的未來(lái)發(fā)展，急需開發(fā)一種更為節(jié)約空間、具有良好等溫性、優(yōu)良的傳熱性能的熱管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)改善傳統(tǒng)熱管散熱的缺點(diǎn)，從而能削弱熱因素和空間因素對(duì)電子元器件的穩(wěn)定性和可靠性的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的首要目的在于針對(duì)傳統(tǒng)熱管的結(jié)構(gòu)單一、散熱能力不足現(xiàn)象，提出了一種較高毛細(xì)壓力的、能節(jié)省大量空間的、高傳熱性能的多支路分布熱管及其制造方法，解決了現(xiàn)有熱管散熱能力不足和散熱空間占有過(guò)大的問(wèn)題。
[0006]本發(fā)明通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
本發(fā)明一方面提供一種多支路分布熱管，包括多通道管接頭、一端密封的第一管殼、第二管殼和第三管殼，所述多通道管接頭設(shè)置有用于連接各管殼的接口，所述多通道管接頭內(nèi)設(shè)有連通各個(gè)接口的密封空腔，所述第一管殼、第二管殼、第三管殼的另一端分別插接于多通道管接頭各接口內(nèi)形成相互連通的T形結(jié)構(gòu)，所述第一管殼、第二管殼、第三管殼內(nèi)壁均設(shè)置有分層多孔毛細(xì)層，所述多通道管接頭的密封內(nèi)腔中填充設(shè)置有使各個(gè)管殼保持連通的毛細(xì)層連接頭，所述第一管殼、第二管殼、第三管殼的內(nèi)孔及通道管接頭的密封空腔內(nèi)填充有液體工質(zhì)。
[0007]進(jìn)一步地，所述多通道管接頭內(nèi)的密封空腔為球形或立方形，使得毛細(xì)層連接頭的外形呈球形或立方形，以便提供足夠的毛細(xì)力以保證冷凝回流工質(zhì)在各個(gè)支路的平衡狀
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[0008]進(jìn)一步地，所述液體工質(zhì)為去離子蒸餾水或乙醇。
[0009]進(jìn)一步地，所述第二管殼的工質(zhì)流道的橫截面面積是第一管殼和第三管殼的工質(zhì)流道的橫截面面積之和，便于第一管殼和第三管殼內(nèi)的工質(zhì)匯集后向第二管殼順利流動(dòng)。
[0010]進(jìn)一步地，各管殼的材料是紫銅、鋁或不銹鋼。
[0011]本發(fā)明另一方面提供一種多支路分布熱管的制造方法，其特征在于，包括以下步驟:
(1)使用焊接工藝將第一管殼、第二管殼和第三管殼與多通道管殼接頭3焊接固定，然后在第三管殼的一端裝配固定好對(duì)燒結(jié)芯棒有對(duì)心固定作用的石墨套；
(2)準(zhǔn)備第一燒結(jié)芯棒和第二燒結(jié)芯棒，所述第一燒結(jié)芯棒的橫截面面積是第二燒結(jié)芯棒橫截面面積的一半，且第一燒結(jié)芯棒和第二燒結(jié)芯棒直徑均小于各管殼的內(nèi)徑，所述第二燒結(jié)芯棒插入第二管殼的一端設(shè)置有直徑與第一燒結(jié)芯棒直徑相同的通孔，然后對(duì)各管殼與兩根燒結(jié)芯棒整體除銹去油處理；接著先將第二燒結(jié)芯棒插入第二管殼內(nèi)，然后將第一燒結(jié)芯棒依次穿入第一管殼、第二燒結(jié)芯棒的通孔、第三管殼內(nèi)并直達(dá)石墨套上，使的第一燒結(jié)芯棒位于第一管殼和第三管殼內(nèi)的中心處，此時(shí)第一燒結(jié)芯棒和第二燒結(jié)芯棒之間呈90度相交，各管殼與各燒結(jié)芯棒之間留有的空隙為l_4mm ;
(3)將目數(shù)為75-100范圍大小的金屬粉末按照計(jì)算量填入第三管殼與第一燒結(jié)芯棒之間的空隙內(nèi)；再將目數(shù)為50-75的金屬粉末按照計(jì)算量填入到多通道管接頭內(nèi)的密封空腔中，接著將目數(shù)為75-100的金屬粉末布滿填入第一管殼與第一燒結(jié)芯棒之間的空隙內(nèi)；這時(shí)再用設(shè)置在第一管殼一端的另一個(gè)石墨套對(duì)第一燒結(jié)芯棒另一端進(jìn)行對(duì)心固定，最后將布滿金屬粉末的第一管殼和第三管殼端頭堵住，接著翻轉(zhuǎn)90度，向第二管殼和第二燒結(jié)芯棒的間隙內(nèi)填入目數(shù)為100-125的金屬粉末；
(4)將插有燒結(jié)芯棒、布滿金屬粉末的多通道管殼放入850-950攝氏度高溫?zé)Y(jié)爐中燒結(jié)2-3h，燒結(jié)后的金屬粉末附著在各管殼的內(nèi)壁，形成分層多孔毛細(xì)層，而附著在多通道管接頭內(nèi)密封空腔中的金屬粉末燒結(jié)后則形成球形或立方形毛細(xì)層連接頭，形成毛細(xì)匯集區(qū)；
(5)燒結(jié)完成后隨爐冷卻到室溫后取出多支路管殼，抽取出各燒結(jié)芯棒，然后對(duì)第一管殼和第二管殼兩端進(jìn)行封閉，最后在第三管殼端頭處進(jìn)行抽真空、灌注液體工質(zhì)、密封，得到多支路分布熱管。
[0012]進(jìn)一步地，所述的金屬粉末為銅、鋁金屬粉末等。
[0013]進(jìn)一步地，所述的第一燒結(jié)芯棒及第二燒結(jié)芯棒的材料為不銹鋼、鎳基合金。
[0014]進(jìn)一步地，所述高溫?zé)Y(jié)爐是指具有可填充保護(hù)性氣體的爐腔的燒結(jié)設(shè)備。
[0015]進(jìn)一步地，所述的保護(hù)性氣體為氮?dú)?、氫氣?br>[0016]相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
(I)與傳統(tǒng)的熱管不同，本發(fā)明提出制造了一種具有空間結(jié)構(gòu)的熱管，適用于多熱源共用一個(gè)冷源散熱、多冷源公用一個(gè)熱源等多種情況，在節(jié)約散熱所需的空間的同時(shí)又能保證燒結(jié)式熱管較高毛細(xì)力、傳熱能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，可以滿足電子設(shè)備微型化發(fā)展的散熱需求。
[0017](2)本發(fā)明的多支路分布熱管解決了現(xiàn)有的回路熱管和均熱板技術(shù)直接應(yīng)用在大功率電子設(shè)備散熱上遇到的制造成本高、加工不方便、散熱設(shè)計(jì)不能滿足造型需求、毛細(xì)結(jié)構(gòu)過(guò)于復(fù)雜難以制造等缺點(diǎn)，本發(fā)明制造過(guò)程簡(jiǎn)單，能大批量生產(chǎn)，適合推廣和普及應(yīng)用。
[0018](3)本發(fā)明所設(shè)計(jì)多支路分布熱管相對(duì)于回路熱管及均熱板有小型化、廉價(jià)化和靈活性好等諸多優(yōu)點(diǎn)，對(duì)電子設(shè)備或大功率電子芯片的安裝位置要求更為靈活，適用于大多數(shù)電子設(shè)備模組系統(tǒng)的性能穩(wěn)定要求和冷卻應(yīng)用要求，可促進(jìn)大功率芯片產(chǎn)品(例如大功率LED芯片等)的市場(chǎng)化發(fā)展。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為本發(fā)明的實(shí)施例一的一種多支路分布熱管剖視不意圖。
[0020]圖2為圖1中A-A處剖視示意圖。
[0021]圖3為圖1中B-B處剖視示意圖。
[0022]圖4是實(shí)施例二中第三管殼與第一燒結(jié)芯棒之間的空隙內(nèi)填充金屬粉末后的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖5是實(shí)施例二中將金屬粉末填入到多通道管接頭內(nèi)的密封空腔中后的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖6是實(shí)施例二中第一管殼與第一燒結(jié)芯棒之間的空隙內(nèi)填充金屬粉末后的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖7是實(shí)施例二中第二管殼與第二燒結(jié)芯棒之間的空隙內(nèi)填充金屬粉末后的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖8是實(shí)施例二中第一燒結(jié)芯棒7和第二燒結(jié)芯棒8裝配前后的位置關(guān)系示意圖。
[0027]圖中:1-第一管殼；2-毛細(xì)層連接頭；3_多通道管殼接頭；4-第二管殼；；5-第三管殼；6-分層多孔毛細(xì)層；7_第一燒結(jié)芯棒；8_第二燒結(jié)芯棒；9石墨套。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的發(fā)明目的作進(jìn)一步詳細(xì)地描述，實(shí)施例不能在此一一贅述，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不因此限定于以下實(shí)施例。
[0029]實(shí)施例一
如圖1所示，一種多支路分布熱管，包括多通道管接頭3、一端密封的第一管殼1、第二管殼4和第三管殼5，所述多通道管接頭3設(shè)置有用于連接各管殼的接口，所述多通道管接頭3內(nèi)設(shè)有連通各個(gè)接口的密封空腔，所述第一管殼1、第二管殼4、第三管殼5的另一端分別插接于多通道管接頭3各接口內(nèi)形成相互連通的T形結(jié)構(gòu)，所述第一管殼1、第二管殼4、第三管殼5內(nèi)壁均設(shè)置有分層多孔毛細(xì)層6 (見(jiàn)圖2、圖3)，所述多通道管接頭3的密封內(nèi)腔中填充設(shè)置有使各個(gè)管殼保持連通的毛細(xì)層連接頭2，所述第一管殼1、第二管殼4、第三管殼5的內(nèi)孔及通道管接頭3的密封空腔內(nèi)填充有液體工質(zhì)，所述液體工質(zhì)為去離子蒸餾水或乙醇。
[0030]進(jìn)一步地，所述多通道管接頭3內(nèi)的密封空腔為球形或立方形。
[0031]同時(shí)，所述第二管殼4的工質(zhì)流道的橫截面面積