CN213515205U - 毛细吸液芯、相变潜热式散热器 - Google Patents
毛细吸液芯、相变潜热式散热器 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型涉及一种毛细吸液芯包括钛金属编织网，钛金属编织网包括若干钛金属网层，钛金属网层包括纵横交织的钛金属丝，钛金属丝的表面设有二氧化钛亲水层。本实用新型还公开了相变潜热式散热器，包括密闭的散热器壳体，散热器壳体的内侧上衬设有上述毛细吸液芯。工作流体在散热器的吸热端吸收热量后汽化，流至散热器的放热端放热后液化，进入放热端处的钛金属编织网，在毛细力作用下回到吸热端。本实用新型采用表面具有二氧化钛亲水层的钛金属丝制成的毛细吸液芯，具有提升毛细吸液芯的相变潜热换热能力的特点。
Description
技术领域
本实用新型涉及毛细吸液芯、相变潜热式散热器，特别涉及一种涉及改进的毛细吸液芯、采用该毛细吸液芯的相变潜热式散热器，属于芯片散热领域。
背景技术
随着5G网络的商业化运行，电子消费型产品，如智能手机、Ipad、笔记本电脑、VR等电子产品快速迭代，电子消费产品轻量化、薄型化、柔性化设计逐渐成为用户体验的客观要求。当然，薄型化及轻量化设计对芯片热管理提出了更高的要求，芯片散热不仅影响到芯片的运行速度及稳定性、用户体验感，还决定了芯片的使用寿命。近几年各家智能手机、平板Ipad、笔记本Noted book从石墨片材料、heat pipe到液冷技术(Vapor Chamber)的技术推广，所谓的液冷散热(二相流潜热Vapor Chamber)已经被推成用户体验的热点。相变潜热式散热产品结构由三大部分构成：封闭的壳体、毛细吸液芯、工作流体，其散热能力有待提高。
实用新型内容
本实用新型毛细吸液芯、相变潜热式散热器公开了新的方案，采用表面具有二氧化钛亲水层的钛金属丝制成的毛细吸液芯，解决了现有毛细吸液芯换热能力有待提高的问题。
本实用新型毛细吸液芯包括钛金属编织网，钛金属编织网包括若干钛金属网层，钛金属网层包括纵横交织的钛金属丝，钛金属丝的表面设有二氧化钛亲水层，散热器内的工作流体在散热器的吸热端吸收热量后汽化，汽化的工作流体流至散热器的放热端放热后液化，液化的工作流体进入放热端处的钛金属编织网，进入钛金属编织网的液化的工作流体在毛细力作用下回到吸热端。
进一步，本方案的钛金属丝的截面呈圆形，钛金属丝的线径是10μm～100μm，钛金属网层的网孔通径是10μm～100μm，二氧化钛亲水层的厚度是200nm～500nm。
更进一步，本方案的钛金属丝上沿周向设有多个沿轴向延伸的槽通径、深度是微纳米级的沟槽结构。
进一步，本方案的钛金属丝是扁平带状结构，钛金属丝的宽度是10μm～100μm，钛金属网层的网孔通径是10μm～100μm，二氧化钛亲水层的厚度是200nm～500nm。
本实用新型还公开了一种相变潜热式散热器，包括密闭的散热器壳体，散热器壳体的内侧上衬设有毛细吸液芯，毛细吸液芯包括钛金属编织网，钛金属编织网包括若干钛金属网层，钛金属网层包括纵横交织的钛金属丝，钛金属丝的表面设有二氧化钛亲水层，散热器内的工作流体在散热器的吸热端吸收热量后汽化，汽化的工作流体流至散热器的放热端放热后液化，液化的工作流体进入放热端处的钛金属编织网，进入钛金属编织网的液化的工作流体在毛细力作用下回到吸热端。
本实用新型毛细吸液芯、相变潜热式散热器采用表面具有二氧化钛亲水层的钛金属丝制成的毛细吸液芯，具有提升毛细吸液芯的相变潜热换热能力的特点。
附图说明
图1是毛细吸液芯实例一的示意图。
图2是毛细吸液芯实例一的钛金属丝的示意图。
图3是毛细吸液芯实例二的示意图。
图4是没有二氧化钛亲水层的钛金属丝表面水滴亲水性状态示意图。
图5是具有二氧化钛亲水层的钛金属丝表面水滴亲水性状态示意图。
图6是相变潜热式散热器的示意图。
其中，图4中的θ1表示水滴与没有二氧化钛亲水层的钛金属丝表面的接触角，图5中的θ2表示水滴与具有二氧化钛亲水层的钛金属丝表面的接触角，显然，θ1＞θ2，表示二氧化钛亲水层提高了钛金属丝表面的亲水性。
其中，图6中的散热器的外部的实心箭头表示热量的流动情况，毛细吸液芯内的实心箭头表示液化的工作流体的流动情况，散热器内部的空心箭头表示汽化的工作流体的流动情况。
其中，100是钛金属网层，110是钛金属丝，111是沟槽结构，201是吸热端，202是放热端，210是散热器壳体，220是毛细吸液芯，221是钛金属编织网。
具体实施方式
如图1、2、3所示，本实用新型毛细吸液芯包括钛金属编织网，钛金属编织网包括若干钛金属网层，钛金属网层包括纵横交织的钛金属丝，钛金属丝的表面设有二氧化钛亲水层，散热器内的工作流体在散热器的吸热端吸收热量后汽化，汽化的工作流体流至散热器的放热端放热后液化，液化的工作流体进入放热端处的钛金属编织网，进入钛金属编织网的液化的工作流体在毛细力作用下回到吸热端。上述方案采用表面具有二氧化钛亲水层的钛金属丝制成的毛细吸液芯，钛金属编织成的丝网具有质量轻、屈服强度高等特点，特别适合用与轻量化、薄型化的热管技术中，纯金属钛丝网经过大气氧化法在表面生成TiO2(二氧化钛)，使其具有更强的水滴亲水性，即液膜在毛细表面快速润湿扩散性，如图4、5所示，钛金属丝在表面上没有二氧化钛亲水层的情况下，其表面亲水性明显没有表面上具有二氧化钛亲水层的情况下的效果好。因此，具有二氧化钛亲水层的钛金属丝的亲水性显著提高，从而提升了毛细吸液芯的相变化潜热换热能力。基于以上方案，本方案公开了以下两种具体的毛细吸液芯的钛金属丝的形状。
实施例一
如图1所示，本方案的钛金属丝的截面呈圆形，钛金属丝的线径是10μm～100μm，钛金属网层的网孔通径是10μm～100μm，二氧化钛亲水层的厚度是200nm～500nm。基于以上方案，为了进一步提升毛细力，改善表面润湿性，增强换热效果，如图2所示，本方案的钛金属丝上沿周向设有多个沿轴向延伸的槽通径、深度是微纳米级的沟槽结构。这种沟槽结构相对于光滑表面，显著提升了毛细力，特别是在长距离毛细回流的情况下，具有较好的换热效果，其在低热流密度时有助于表面汽泡脱离，在高热流密度时有助于提高表面润湿性。
实施例二
如图3所示，本方案的钛金属丝是扁平带状结构，钛金属丝的宽度是10μm～100μm，钛金属网层的网孔通径是10μm～100μm，二氧化钛亲水层的厚度是200nm～500nm。
本方案还公开了一种毛细吸液芯的制造方法，包括以下步骤：⑴将线径是10μm～100μm的钛金属丝编织成网孔通径是10μm～100μm的钛金属网层，将钛金属网层清洗干净；⑵将清洗干净的钛金属网层放入精密烤箱内烘烤120min～150min，在钛金属丝的表面形成二氧化钛亲水层，精密烤箱内的烘烤环境的温度控制在650℃～750℃，湿度控制在小于20％，氧含量控制在30％～45％，精密烤箱的温度误差控制在+1℃/－1℃内；⑶将经烘烤氧化加工的钛金属网层组合成钛金属编织网，将钛金属编织网按设定的方式安装形成毛细吸液芯。基于以上方案，本方案方法的步骤⑵中的二氧化钛亲水层的厚度是200nm～500nm。
钛金属编织丝网经过大气氧化法处理，在纯金属钛丝网表面生成TiO2亲水层。以上工艺所需设备是精密烤箱，烤箱需要具备自动温度监控功能，且温度误差需控制在+1℃/－1℃以内，电加热风在烤箱内循环，其中采用了湿度调节模块，氧含量分析仪，以及工业用氧气设备。钛金属丝网在处理前需要清洗干净，具体控制参数是，温度：650℃～750℃，湿度：小于20％，氧含量：30％～45％，在精密烤箱内的烘烤时间：120min～150min。通过以上所列参数在钛金属丝表面生成的TiO2膜厚为200nm～500nm，该范围的膜厚质地及附着力较好，不会有气泡(破洞)产生。上述方案在纯钛金属丝网表面生成均匀的二氧化钛/TiO2亲水层，其功能有助于提升表面亲水性，即水滴在毛细表面快速润湿扩散，从而提升其相变化潜热换热能力。
如图6所示，本实用新型还公开了一种相变潜热式散热器，包括密闭的散热器壳体，散热器壳体的内侧上衬设有毛细吸液芯，毛细吸液芯包括钛金属编织网，钛金属编织网包括若干钛金属网层，钛金属网层包括纵横交织的钛金属丝，钛金属丝的表面设有二氧化钛亲水层，散热器内的工作流体在散热器的吸热端吸收热量后汽化，汽化的工作流体流至散热器的放热端放热后液化，液化的工作流体进入放热端处的钛金属编织网，进入钛金属编织网的液化的工作流体在毛细力作用下回到吸热端。
本方案公开了一种应用在相变潜热产品中的核心部件毛细吸液芯，其常见的形式是金属编织网。本方案的毛细吸液芯选用钛或钛合金金属编织丝网，钛或钛合金金属编织丝网的金属丝的线径是10μm～100μm，编织网的网孔通径是10μm～100μm，但不局限所列尺寸，编织钛网所用的钛金属丝不受其线径或物理形状所限制。钛金属编织网采用大气氧化法制做，氧化后表面生成的二氧化钛亲水层，使其具有更强的表面亲水性能，同时，钛金属编织网的编织样式可以是平行、交错、单层、多层等。
本方案毛细吸液芯、相变潜热式散热器并不限于具体实施方式中公开的内容，实施例中出现的技术方案可以基于本领域技术人员的理解而延伸，本领域技术人员根据本方案结合公知常识作出的简单替换方案也属于本方案的范围。
Claims (5)
1.毛细吸液芯，其特征是包括钛金属编织网，所述钛金属编织网包括若干钛金属网层，所述钛金属网层包括纵横交织的钛金属丝，所述钛金属丝的表面设有二氧化钛亲水层，散热器内的工作流体在散热器的吸热端吸收热量后汽化，汽化的工作流体流至散热器的放热端放热后液化，液化的工作流体进入所述放热端处的所述钛金属编织网，进入所述钛金属编织网的液化的工作流体在毛细力作用下回到所述吸热端。
2.根据权利要求1所述的毛细吸液芯，其特征在于，所述钛金属丝的截面呈圆形，所述钛金属丝的线径是10μm～100μm，所述钛金属网层的网孔通径是10μm～100μm，所述二氧化钛亲水层的厚度是200nm～500nm。
3.根据权利要求2所述的毛细吸液芯，其特征在于，所述钛金属丝上沿周向设有多个沿轴向延伸的槽通径、深度是微纳米级的沟槽结构。
4.根据权利要求1所述的毛细吸液芯，其特征在于，所述钛金属丝是扁平带状结构，所述钛金属丝的宽度是10μm～100μm，所述钛金属网层的网孔通径是10μm～100μm，所述二氧化钛亲水层的厚度是200nm～500nm。
5.相变潜热式散热器，其特征是包括密闭的散热器壳体，所述散热器壳体的内侧上衬设有毛细吸液芯，所述毛细吸液芯包括钛金属编织网，所述钛金属编织网包括若干钛金属网层，所述钛金属网层包括纵横交织的钛金属丝，所述钛金属丝的表面设有二氧化钛亲水层，散热器内的工作流体在散热器的吸热端吸收热量后汽化，汽化的工作流体流至散热器的放热端放热后液化，液化的工作流体进入所述放热端处的所述钛金属编织网，进入所述钛金属编织网的液化的工作流体在毛细力作用下回到所述吸热端。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112964106A (zh) * | 2021-03-18 | 2021-06-15 | 中国电子科技集团公司第十六研究所 | 一种超亲水多层复合毛细芯及其制备方法 |
| CN113758330A (zh) * | 2021-09-02 | 2021-12-07 | Oppo广东移动通信有限公司 | 传热元件及终端 |
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2020
- 2020-09-23 CN CN202022108541.XU patent/CN213515205U/zh active Active
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