[发明专利]一种无吸液芯超薄热管装置

说明书

本发明公开了一种无吸液芯超薄热管装置，该热管适用于高热流强度微电子器件的散热冷却。其技术方案为通过在超薄热管内壁面上分别制备间隔分布的亲水表面和疏水表面，且上壁面和下壁面呈对称结构，分别组成亲水通道区和疏水通道区，并将自润湿液体作为工质充注到热管中。其中疏水通道区为工质的气相运输通道，亲水通道区为工质的液相回流通道。本发明通过热管内壁面亲疏水表面的构建以及自润湿工质的使用实现了无吸液芯结构超薄热管的有效运行和高效传热，具有结构简单、厚度薄、传热性能和烧干极限高的特点。

技术领域

本发明涉及微电子器件或智能手机的散热冷却技术领域，具体为一种无吸液芯超薄热管装置。

背景技术

近年来，随着技术的快速发展，各种信息通讯产品正以前所未有的速度实现高度集成化和微小型化，直接导致其工作热负荷和单位面积发热量的显著增加，严重影响整个系统的安全可靠性，缩短产品使用寿命，并成为制约其发展的重要瓶颈。以智能手机为例，相对于电脑散热而言，其散热空间尺寸大幅减小，散热条件更加困难，且对散热装置的便携性也有更大的要求。而超薄热管具有体积小、重量轻和导热率高的特点，为现代电子元件设备(特别是空间结构高度紧凑的智能手机)的散热提供了一种有效的手段。但是，如何在降低热管厚度的同时维持其高导热性能，是目前超薄热管研究中一个亟待解决的难题。在传统的超薄热管中，吸液芯结构是其关键的组成部分，是实现热管有效工作的重要前提。如公开号为103940274A的专利提出了一种腔内含有沟槽部和粉末烧结部的超薄热管，轴向延伸的沟槽与其上附着的金属网通过烧结结合成一体，不仅热管尺寸能够大幅减小，同时亦能够保证良好的导热效率及稳定性。但是，该种复合吸液芯结构也将提高超薄热管制造工艺的复杂性和成本，而且吸液芯结构不允许热管本身产生一定的形变，因此限制了其应用领域和尺寸的进一步减小。Lewis等在《Science Bulletin》(2015，60(7)∶701-706)上发表的“Microfabricated Ultra-thin All-polymer Thermal Ground Planes”一文提出了一种使用高分子材料制作的柔性超薄热管，并通过光刻技术在其表面制作出柱状阵列实现了吸液芯结构的功能，所制作的热管厚度仅为0.3mm,并具有良好的传热性能和烧干特性。但考虑工艺成本和传热性能的更大提升，寻找或采用其它更加简易实用的方法来实现吸液芯结构的功能，在推广超薄热管技术方面具有很高的潜在应用价值。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种无吸液芯超薄热管装置，通过自润湿工质在超薄热管内独特的相变循环运动实现热管的有效运行，克服了传统超薄热管需复杂吸液芯结构的限制，使其能更好的应用于对智能手机、智能手表等微电子器件的散热冷却。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的。

一种无吸液芯超薄热管装置,其特征在于，包括热管管壳，工质，

所述热管管壳为封闭壳体，包括蒸发段，绝热段，冷凝段；

所述热管管壳在冷凝段的侧表面开有抽真空/充注液孔；

所述蒸发段和冷凝段，包括亲水通道；所述绝热段包括亲水通道，疏水通道；

所述蒸发段、绝热段和冷凝段的交界处存在亲水表面区域向疏水表面区域的过渡区，过渡区内热管管壳的内壁面为亲疏水梯度能表面，即工质在热管管壳的内壁面上的接触角由小变大呈梯度变化，热管管壳内壁面由亲水表面区域变成疏水亲水表面区域。

所述绝热段分为三个通道，左右对称两侧通道均为亲水通道，中间通道为单个疏水通道或为若干个间隔分布的亲水通道和疏水通道的组合；

所述绝热段的亲水通道、疏水通道沿长度方向贯穿绝热段；

所述亲水通道通过蒸发段、绝热段、冷凝段相互连通。

所述热管管壳的材料为易加工塑形、导热性能强、耐热性和气密性好的金属材料或高分子材料。