專(zhuān)利名稱(chēng)：一種半開(kāi)放溝槽式熱管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種溝槽式熱管，尤其涉及一種半開(kāi)放溝槽式熱管。
背景技術(shù)：
隨著微電子領(lǐng)域芯片熱流密度急劇增加及有效散熱空間日益狹小等新特點(diǎn)和新 現(xiàn)象的出現(xiàn)，傳統(tǒng)的利用增大有效散熱面積進(jìn)行散熱的方法已經(jīng)不能滿(mǎn)足散熱需求，而具 有高導(dǎo)熱率、良好的等溫性、熱響應(yīng)快、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無(wú)需額外電力驅(qū)動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)的小型/微型 熱管成為高熱流密度芯片導(dǎo)熱的理想元件。熱管的傳熱性能主要取決于管內(nèi)壁吸液芯結(jié) 構(gòu)。傳統(tǒng)銅粉燒結(jié)式吸液芯結(jié)構(gòu)雖然具有較強(qiáng)毛細(xì)壓力，但由于燒結(jié)層與管內(nèi)壁的接觸 熱阻大、液體回流阻力大，且吸液芯結(jié)構(gòu)易損壞，更致命的是燒結(jié)層較厚，重量比溝槽式重 40-60%。內(nèi)置金屬絲網(wǎng)式吸液芯結(jié)構(gòu)雖然空隙率可以達(dá)到45-75%，但同樣是增加了熱 管的重量，另外其加工環(huán)境要在帶有真空系統(tǒng)的真空焊室內(nèi)進(jìn)行，所以對(duì)加工環(huán)境要求相 當(dāng)高，同時(shí)，對(duì)于小型薄壁熱管，在管內(nèi)置入金屬絲網(wǎng)，操作就顯得極不方便，而且金屬編織 網(wǎng)與熱管內(nèi)壁存在接觸不緊密現(xiàn)象，導(dǎo)致其徑向熱阻增大，影響傳熱性能，并且生產(chǎn)成本較 高，該方法現(xiàn)在基本上已經(jīng)不再采用。而光滑溝槽式吸液芯結(jié)構(gòu)的熱管具有壁薄、重量輕、 不存在接觸熱阻、熱響應(yīng)快、吸液芯結(jié)構(gòu)不易損壞等優(yōu)點(diǎn)，符合電子器件輕薄短小型化發(fā)展 趨勢(shì)。 溝槽式熱管的生產(chǎn)工藝已經(jīng)相當(dāng)成熟。中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)200410051825. 2公開(kāi)
了熱管內(nèi)壁的毛細(xì)組織微溝槽的制造設(shè)備及其制造方法，該方法采用高速充液旋壓法和多
齒芯頭使銅管基管內(nèi)壁金屬產(chǎn)生連續(xù)塑性成形，形成微溝槽。內(nèi)壁面的金屬在多齒芯頭與
旋壓球的壓力作用下，經(jīng)過(guò)復(fù)雜的塑性流動(dòng)后發(fā)生塑性變形，從而形成最終的內(nèi)壁面微溝
槽。銅管內(nèi)壁面形成微溝槽后，拉動(dòng)銅管進(jìn)給，就可以獲得具有微溝槽結(jié)構(gòu)的熱管坯體。在
加土過(guò)程中，可通過(guò)設(shè)定不同的加工參數(shù)，加工出不同的截面形狀和齒型的微溝槽。對(duì)熱管
坯體進(jìn)行后續(xù)的封口、抽真空、灌注工作等操作，最終可以獲得溝槽式熱管。 微溝槽熱管具有多種優(yōu)點(diǎn)，但仍存在毛細(xì)壓力較小的缺點(diǎn)。對(duì)于溝槽式熱管，溝槽
的深寬比是影響其毛細(xì)壓力的重要因素。深寬比越大，毛細(xì)壓力越大。傳統(tǒng)的溝槽式熱管，
其溝槽對(duì)熱管內(nèi)部空間完全敞開(kāi)，影響了毛細(xì)壓力的增加。因此，開(kāi)發(fā)一種新的微溝槽吸液
芯結(jié)構(gòu)，以改善熱管傳熱能力，是亟待解決的難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種較高毛細(xì)壓力的半開(kāi)放式微溝槽的新型熱管。
本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的 —種半開(kāi)放溝槽式熱管，包括熱管管體、齒形和微溝槽，所述熱管管體為兩端密封 的圓管結(jié)構(gòu)，圓管直徑3-10mm，齒形均勻分布于熱管管體內(nèi)壁面，齒形的兩個(gè)齒之間形成具 有毛細(xì)作用的微溝槽；微溝槽與管體軸向平行布置；其特征在于所述的齒形是一種傾斜 式齒形，在熱管的橫截面上，其任意一個(gè)單齒的幾何中心線與該齒形所在位置的徑向方向成5° -45°夾角。 所述的熱管管體由導(dǎo)熱系數(shù)高的金屬制備形成。 所述的金屬為紫銅。 所述的齒形的齒數(shù)為45-65齒。 與現(xiàn)有技術(shù)方法相比較，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn) (1)本發(fā)明采用的多齒芯頭，具有傾斜齒形特征，用其所加工的溝槽式熱管溝槽呈
半開(kāi)放狀態(tài)，可以顯著的提高熱管的毛細(xì)壓力，有利于提升熱管傳熱性能。
(2)本發(fā)明采用的多吃心頭采用銑削、線切割等傳統(tǒng)機(jī)械加工方法制作，工藝可
行，制作簡(jiǎn)單。 (3)本發(fā)明的半開(kāi)放式溝槽熱管是沿用傳統(tǒng)溝槽式熱管成熟的高速旋壓加工方 法，工藝簡(jiǎn)單可行，能夠?qū)崿F(xiàn)批量生產(chǎn)。


圖1本發(fā)明半開(kāi)放溝槽式熱管的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為圖2的的橫截面示意圖。
圖3多齒芯頭的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4圖3的橫截面的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5本發(fā)明所用拉刀銑削過(guò)程的示意具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于 此。 如圖1、2所示，一種半開(kāi)放溝槽式熱管，包括熱管管體1、齒形2和微溝槽3，所述 熱管管體1為兩端密封的圓管結(jié)構(gòu)，圓管直徑范圍是3-10mm。齒形2均勻分布于熱管管體 1內(nèi)壁面，齒形2的兩個(gè)齒之間形成具有毛細(xì)作用的微溝槽3。微溝槽3與管體軸向平行布 置。所述的齒形2是一種傾斜式齒形，在熱管的橫截面上，其任意一個(gè)單齒的幾何中心線與 該齒形所在位置的徑向方向成5。 -45°夾角。管體l的材料是一種導(dǎo)熱系數(shù)高的金屬，最 好是紫銅；齒形2在熱管橫截面上均勻分布于管體內(nèi)壁，齒數(shù)優(yōu)選45-65齒。
制備上述半開(kāi)放溝槽式熱管時(shí)，先要設(shè)計(jì)用于制作半開(kāi)放溝槽式熱管的多齒芯 頭，該多齒芯頭包括芯頭基體4、傾斜式齒形5和微溝槽結(jié)構(gòu)6，芯頭基體4為圓管型結(jié)構(gòu)， 中心的孔為用于安裝的通孔41 ;芯頭基體4的直徑范圍是2. 4-9. 4mm。管壁的外表面均勻 分布傾斜式齒形5，傾斜式齒形5的兩個(gè)齒之間形成具有毛細(xì)作用的微溝槽結(jié)構(gòu)6。微溝槽 結(jié)構(gòu)6與管體軸向平行布置。所述的傾斜式齒形5是一種傾斜式齒形，在熱管的橫截面上， 其任意一個(gè)單齒的幾何中心線與該齒形所在位置的徑向方向成5。 -45°夾角。芯頭基體 4材料優(yōu)選高速鋼，采用銑削、線切割或其他機(jī)械加工方法獲得。 傾斜式齒形5均勻分布于芯頭基體4外圓表面，其齒數(shù)是45-65齒，齒高、齒寬以 及形狀結(jié)構(gòu)與半開(kāi)放溝槽式熱管的微溝槽相對(duì)應(yīng)，而多齒芯頭的微溝槽結(jié)構(gòu)6與半開(kāi)放溝 槽式熱管的齒形2相對(duì)應(yīng)。以該多齒芯頭4為刀具，采用現(xiàn)有技術(shù)的高速旋壓法可得一種 半開(kāi)放溝槽式熱管l。
實(shí)施例1 : —種半開(kāi)放溝槽式熱管，包括熱管管體1、齒形2和微溝槽3，熱管管體1為兩端密 封的圓管結(jié)構(gòu)，圓管直徑6mm ;齒形2均勻分布于熱管管體1內(nèi)壁面，齒形2的兩個(gè)齒之間 形成具有毛細(xì)作用的微溝槽3。微溝槽3與管體軸向平行布置。微溝槽3槽深為0. 28mm， 平均槽寬為0. 175mm。齒形2是一種傾斜式齒形，在熱管的橫截面上，其任意一個(gè)單齒的幾 何中心線與該齒形所在位置的徑向方向成15。夾角。管體1的材料是一種導(dǎo)熱系數(shù)高的紫 銅；齒形2在熱管橫截面上均勻分布于管體內(nèi)壁，齒數(shù)為45齒。 用于制作半開(kāi)放溝槽式熱管的多齒芯頭，該多齒芯頭包括芯頭基體4、傾斜式齒形 5和微溝槽結(jié)構(gòu)6，芯頭基體4為圓管型結(jié)構(gòu)，中心的孔為用于安裝的通孔41，通孔直徑為 3mm，芯頭基體直徑為5. 4mm，管壁的外表面均勻分布傾斜式齒形5，傾斜式齒形5的兩個(gè)齒 之間形成具有毛細(xì)作用的微溝槽結(jié)構(gòu)6。傾斜式齒形5的齒高0. 28mm，平均齒寬0. 175mm。 微溝槽結(jié)構(gòu)6與管體軸向平行布置。傾斜式齒形5是一種傾斜式齒形，在熱管的橫截面上， 其任意一個(gè)單齒的幾何中心線與該齒形所在位置的徑向方向成15。夾角。芯頭基體4材料 為高速鋼，采用銑削、線切割機(jī)械加工方法獲得。 如圖5所示，為加工多齒芯頭的示意圖；采用拉刀銑削加工。采用立式盤(pán)銑刀為加 工刀具，分度卡盤(pán)作為夾具。加工時(shí)立式盤(pán)銑刀沿拉刀的軸向進(jìn)給，進(jìn)給過(guò)程中，利用金屬 塑性變形的特性，上一刀加工的齒形受壓迫自然產(chǎn)生傾斜，調(diào)節(jié)一定的吃刀量可以獲得一 定的齒形傾斜角度。吃刀量越大，傾斜的角度越大。本實(shí)施例采用吃刀量為O. 25mm，獲得角 度為15° 。 本發(fā)明傾斜的齒形將微溝槽與熱管內(nèi)部空間分隔成半封閉狀態(tài)，進(jìn)而提高了微溝 槽的深寬比。根據(jù)毛細(xì)壓力的形成原理，此結(jié)構(gòu)能夠有效提高溝槽熱管的毛細(xì)壓力，提高熱 管的傳熱性能。
權(quán)利要求
一種半開(kāi)放溝槽式熱管，包括熱管管體、齒形和微溝槽，所述熱管管體為兩端密封的圓管結(jié)構(gòu)，圓管直徑3-10mm，齒形均勻分布于熱管管體內(nèi)壁面，齒形的兩個(gè)齒之間形成具有毛細(xì)作用的微溝槽；微溝槽與管體軸向平行布置；其特征在于所述的齒形是一種傾斜式齒形，在熱管的橫截面上，其任意一個(gè)單齒的幾何中心線與該齒形所在位置的徑向方向成5°-45°夾角。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半開(kāi)放溝槽式熱管，其特征在于所述的熱管管體由導(dǎo) 熱系數(shù)高的金屬制備形成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半開(kāi)放溝槽式熱管，其特征在于所述的金屬為紫銅。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半開(kāi)放溝槽式熱管，其特征在于所述的齒形的齒數(shù)為45-65齒。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種半開(kāi)放溝槽式熱管，包括熱管管體、齒形和微溝槽，所述熱管管體為兩端密封的圓管結(jié)構(gòu)，圓管直徑3-10mm，齒形均勻分布于熱管管體內(nèi)壁面，齒形的兩個(gè)齒之間形成具有毛細(xì)作用的微溝槽；微溝槽與管體軸向平行布置；所述的齒形是一種傾斜式齒形，在熱管的橫截面上，其任意一個(gè)單齒的幾何中心線與該齒形所在位置的徑向方向成5°-45°夾角半開(kāi)放溝槽式熱管相對(duì)普通全開(kāi)放式微溝槽熱管，可以顯著提高熱管的毛細(xì)極限，從而使熱管具有更高的極限功率，顯著提高了熱管性能。
文檔編號(hào)F28F21/00GK101699209SQ20091019359
公開(kāi)日2010年4月28日 申請(qǐng)日期2009年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月31日
發(fā)明者湯勇, 蔣樂(lè)倫, 陳偉彬 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)