[发明专利]一种超薄相变传热装置

说明书

本发明公布一种超薄相变传热装置，包括底板、盖板、充液管和工质。底板上设有凹腔和翼型结构加强筋，盖板上设有经过多层纳米结构修饰的绕流槽道毛细芯，底板、盖板和充液管焊接成型后通过充液管冲入定量工质，工质在底板和盖板形成的空腔中循环流动。本发明通过加强筋与毛细芯的改良，纾解了超薄相变传热装置毛细力不足以及超薄空间下气液界面剪切力过高的难题，提高了超薄平板的毛细极限与携带极限，强化了超薄相变传热装置的传热性能。

技术领域

本发明涉及电子设备热管理技术领域。

背景技术

随着微电子技术的迅猛发展，电子器件尤其是消费电子产品逐渐朝高热流密度、轻薄化方向发展，狭小空间内小型电子元件热量的高效疏导已成为一个亟需解决的挑战。超薄相变传热装置(厚度小于2mm)作为一种高效的二维两相传热器件，利用工质的气液相变潜热，可将电子元件的局部热点的热量迅速传导并扩散至面积较大的冷凝面上，从而具有热阻低、均温性好等优点，目前已在狭小空间内高功率元件散热中得到广泛应用。

超薄相变传热装置的工作原理与普通热管相同，热端蒸发的气态工质在压差作用下输运到冷端，冷凝成液态工质后通过毛细芯抽吸至热源，完成一个工质循环。要保证热管正常工作，毛细芯能提供的最大毛细力(△p_c)_max必须能克服以下三个阻力之和：液态工质从蒸发段到冷凝段的流动阻力△p_l，液态工质从冷凝段返回蒸发段的流动阻力△p_v，热管工作方位决定的重力压力△p_g。即必须满足以下条件

(△p_c)_max≥△p_l+△p_v+△p_g

随着相变传热装置厚度的不断降低，蒸汽腔空间不断被压缩导致气态工质流速迅速增加，将带来两个后果，一是液态气流动压降△p_v上升，二是由于气液逆向运动导致的气液界面剪切力增大，间接造成液态工质回流阻力△p_l增大。常规相变传热装置毛细芯一般为单一尺度结构，存在毛细力与渗透率(表征液体流动阻力)难以兼顾的问题。同时，为了结构强度考虑需在蒸发腔内部设置圆形加强筋，从未带来为气液两相工质的流动带来负面影响。因此，超薄相变传热装置特殊的尺寸特性对相变传热装置毛细性和整体构型的设计优化提出了新的要求。

发明内容

本发明提供一种超薄相变传热装置，通过加强筋与毛细芯的改良，纾解了超薄相变传热装置毛细力不足以及超薄空间下气液界面剪切力过高的难题，提高了超薄平板的毛细极限与携带极限，强化了超薄相变传热装置的传热性能。

本发明提出的一种超薄相变传热装置，包括底板、盖板、充液管和工质；所述底板、盖板和充液管焊接成型后通过充液管冲入定量工质，工质在底板和盖板形成的空腔中循环流动；所述底板为长方体结构，一侧加工出凹腔、阵列加强筋和充液管预留槽；所述加强筋为翼型结构，前半部分迎着气态工质来流方向使用圆形结构，后半部分使用抛物线结构；所述盖板为长方体结构，一侧加工出毛细芯和加强筋基座，毛细芯为槽道结构，加强筋基座与加强筋平面尺寸相同。

进一步的，所述槽道根据加强筋基座形状做适应性绕流设计。

进一步的，所述槽道使用界面化学氧化法改性，在槽道外表面上覆盖纳米球-纳米棒-纳米花三层复合纳米结构。

进一步的，所述超薄相变传热装置厚度为0.5至1.5mm。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

本发明的超薄相变传热装置采用翼型加强筋和经过纳米结构修饰的绕流槽道毛细芯，在不影响超薄相变传热装置结构强度的前提下可减小气态工质输运速度和压降，降低气液界面阻力，提高毛细芯毛细力，强化了超薄相变传热装置的传热性能。

附图说明

图1为本发明装置的爆炸视图。