[实用新型]热柱阵列蒸汽干道复合吸液芯

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种吸液芯，特别是涉及一种热柱阵列蒸汽干道复合吸液芯。 

背景技术

热柱作为一种特殊的热管，在具备有高导热率、高可靠性、热响应快、无需外加驱动力的同时，将热管圆柱状的蒸发段改进为一蒸发平面，从而能将其直接压合于电子芯片上进行导热，已成为了当前高热流密度电子芯片散热的理想元件。由于微电子制造技术的快速发展，采用高集成化，微型化的电子芯片已是大势所趋，这对热柱的传热性能有了更高的要求，因此提高热柱的传热性能仍是关键。热柱的传热性能主要由毛细吸液芯结构决定，目前常用的烧吸液芯结构包括烧结型、沟槽型和丝网型。烧结式吸液芯具有较大的毛细抽吸力，传热量较大，但存在毛细压力提高的同时液体回来阻力增大的矛盾，且存在一定的方向性；沟槽式吸液芯槽道液体流动阻力小，但毛细压力小，传热量较小，热柱方向性很强；而丝网式吸液芯可得出很高的传热性能，但因制造工艺重复性差已基本被淘汰。 

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有用于热柱的吸液芯的不足，提出一种热柱阵列蒸汽干道复合吸液芯，该复合吸液芯具有热阻低，导热率高，能在不同角度高性能工作的优点。 

本实用新型通过如下技术方案实现： 

一种热柱阵列蒸汽干道复合吸液芯：该复合吸液芯为圆柱状结构，包括蒸汽干道和毛细层；毛细层为多段沿复合吸液芯轴向堆叠的铜粉烧结式毛细层，不同段的毛细层具有不同的孔隙率，从接近热源处起，毛细层孔隙率由小到大沿吸液芯轴向梯度排列；烧结所用铜粉粒径为100～400网目；蒸汽干道为空心结构，贯穿整个毛细层，包括主蒸汽干道和副蒸汽干道；主蒸汽干道位于圆柱形复合吸液芯中心，副蒸汽干道为多个，位于主蒸汽干道外周，多个副蒸汽干道，以及副蒸汽干道与主蒸汽干道之间间隔；主蒸汽干道的横截面积大于副蒸汽干道的横截面积，主蒸汽干道的横截面积至少占所述吸液芯横截面总面积的六分之一；蒸汽干道底面距离吸液芯底面0.5～2mm，蒸汽干道顶面位于吸液芯顶面。 

优选地，各个副蒸汽干道的横截面积相同。所述主蒸汽干道和副蒸汽干道的横截面为圆 形、矩形或三角形。各个副蒸汽干道均匀分布在主蒸汽干道外周。毛细层数量与各毛细层的轴向高度可变。 

所述的热柱阵列蒸汽干道复合吸液芯的制造方法，可采用石墨或者不锈钢做为芯棒和模具原材料，可在芯棒和模具表面喷涂一层抗高温的脱模剂，以减少芯棒在拨出时的拔出力及多孔材料脱模时的脱模力，避免吸液芯结构遭到破坏、芯棒拔不出或脱模失败。 

所述的热柱阵列蒸汽干道复合吸液芯，其铜粉颗粒之间的粘结形态以及孔隙形态都受到吸液芯烧结温度的较大影响。温度过低，铜粉颗粒之间的粘结不充分，吸液芯结构强度不够；温度过高，铜粉颗粒之间会粘结成块状，无明显的孔隙结构。经过多次实验，确定合理的烧结温度范围为850℃～900℃。 

本实用新型适用于各种长度和直径的导热热柱，可应用于高热流密度的半导体芯片的散热。本实用新型制造工艺与传统的烧结式热管吸液芯的制造工艺基本相同，可实现产业化，具有热阻低，传热量大和角度适应性强等优点。 

本实用新型与现有技术相比具有以下优点： 

（1）热柱阵列蒸汽干道复合吸液芯内设置有多个相互分离的蒸汽干道，可实现冷凝工质在吸液芯内的轴向、周向和径向三维流动，保证热柱在任何工作角度下冷凝后的工质都能在冷凝段迅速合理分布，增强热柱的角度适应性;同时，热柱阵列蒸汽干道复合吸液芯内各蒸汽干道以并联方式存在，各个蒸汽干道可根据不同工作情况自动改变干道内的蒸汽压力降，各个蒸汽干道之间能具有不同的蒸汽压力降，提高热柱的导热能力； 

（2）热柱阵列蒸汽干道复合吸液芯沿轴向设置有多个按孔隙率离散梯度排列的毛细层，每个毛细层的孔隙率一致，毛细层按其孔隙率由小到大从吸液芯的底部热源位置向顶面依次排列，使得热柱内蒸汽压降较大的蒸发面以上区域内具有小孔隙率的吸液芯，提高吸液芯的毛细压力，蒸汽压降较小的冷凝端内具有大孔隙率的吸液芯，增强工质的回流速度，最终优化热柱的传热性能； 

（3）热柱阵列蒸汽干道复合吸液芯的各种参数都可以优化，如：各蒸汽干道的形状、当量与数量，毛细层的数量、轴向高度及其孔隙率，以使热柱的性能达到最佳； 

附图说明

图1a是本实用新型热柱阵列蒸汽干道复合吸液芯剖面正视图。 

图1b是本实用新型热柱阵列蒸汽干道复合吸液芯横截面俯视图。 

图2a是热柱阵列蒸汽干道复合吸液芯的另一种结构剖面正视图。