Sintering technology for micro heat pipe with sintered wick

In order to study reasonable sintering technological parameters and appropriate copper powder size range of micro heat pipe (MHP) with the sintered wick, the forming principle of copper powders in wicks and MHP's heat transfer capabilities were first analyzed, then copper powders with different cell sizes and dispersions were sintered in RXL-12-11 resistance furnace under the protection of the hydrogen at different sintering temperatures for different durations of sintering time, and finally the sintered wicks' scanning electron microscope (SEM) images and their heat transfer capabilities were analyzed. The results indicate that the wick sintered with copper powders of larger cell size or smaller size range has better sintering properties and larger heat transfer capabilities; and that the increase of either sintering temperatures or sintering time also helps to improve the wick's sintering properties and heat transfer capabilities, and the former affects more obviously than the latter. Considering both its manufacturing cost and performance requirements, it is recommended that copper powders with the size range of 140-170 μm are sintered at 900-950℃ for 30-60 min in practical manufacturing. In addition, two approaches to improve wick's porosity are also proposed through theoretical analysis, which suggests that the larger the wick's porosity, the better the heat transfer capabilities of the MHP.

Capillary force of a novel skew-grooved wick structure for micro heat pipes

In order to improve the capillary force of grooved wick, a novel skew-grooved wick structure was proposed for micro heat pipes. Risen meniscus experiments were carried out to research the capillary force of the skew-grooved and rectangle-grooved wick and a comparison of capillarity between the two wick structures was explored. A theoretical capillary force model of skew-grooved wick structure was also developed to calculate its effective capillary radius by comparing with the rectangle-grooved wick. From the experimental results, the maximum capillary force of the skewed-grooved wick is 8.62% larger than that of the rectangle-grooved wick. From the theoretical analysis, because the skewed-grooved wick has a smaller effective capillary radius, its maximum capillary force is 8.64% larger than that of the rectangle-grooved wick. The results indicate that the skew-grooved wick provides larger capillary force than the rectangle-grooved wick.

Experimental Thermal Performance of Different Capillary Structures for Heat Pipes

The temperature control in electronic packaging is the key in numerous applications,to avoid overheating and hardware failure.Due to high capability of heat transfer,good temperature uniformity,and no power consumption,heat pipes can be widely used for heat dissipation of electronic components.This paper reports an experimental thermal analysis of different capillary structures for heat pipes.The wicks considered are metal screens,axial microgrooves,and sintered metal powder.The heat pipes are made of copper,a 200 mm length tube and a 9.45 mm external diameter.Working fluid used was distilled water.The devices are investigated in three positions:0,90,and 270°to the horizontal under powers of 5 up to 45 W.The results show that in horizontal(0°)and with the evaporator under the condenser(270°),the heat pipes showed similar results.Nevertheless,in the reverse condition(the position against the gravity with the evaporator above the condenser,90°),the heat pipe with sintered wick presented the best thermal performance,as it has the lowest thermal resistance and supported a higher power.Besides that,the sintered powder capillary structure demonstrates the most homogeneous thermal behavior for every position,making the most suitable for applications susceptible to diverse inclinations.

Development of sintered Ni-Cu wicks for loop heat pipes

The present study fabricated a series of capillary wicks for loop heat pipes(LHPs),using two different methods,the cold-pressing sintering and direct loose sintering,and experimentally investigated the effect of different methods,compositions and sintering parameters on their properties in terms of porosity,permeability and pore radius.Porosity and pore radius were measured by the Archimedes method and Scanning Electron Microscope(SEM),respectively.Permeability of the wicks was compared by calculation using empirical equation.Results show that capillary wicks were successfully fabricated by using two different methods;the optimal capillary wick was found to be sintered at 650℃ for 30min,using direct loose sintering technique,with 90% nickel and 10% copper.The wicks could reach the porosity of 70.07% and the permeability of 10-13m2 order,with mean pore radius of 0.54μm.

超薄微热管的研究现状及发展趋势

快速增加的系统发热已经成为当代先进微电子芯片系统研发和应用中的一项重大技术挑战。热管以其高导热率、高冷却能力、高稳定性和长寿命等优点在高热流密度元件的散热技术领域得到广泛应用。但是,随着电子产品不断朝着高性能化与轻薄化的方向发展,传统圆柱型微热管或普通压扁型热管已难以应用于紧凑、轻薄型的电子设备散热,体积更小、质量更轻、厚度更薄的超薄微热管已成为目前热管技术的重要发展方向和研究热点。详细介绍了超薄微热管的类型及应用,重点综述了目前国内外关于超薄微热管在成形工艺及吸液芯结构等方面的研究进展情况,分析讨论了其在电子器件散热中的发展所存在的问题,并进行科学预测与展望。

烧结式微热管吸液芯的成型方法

目前电子芯片对散热的要求越来越高，烧结式吸液芯微热管已经成为电子芯片理想的散热元件．文中分析了铜粉颗粒在吸液芯中的成型机理，探讨了烧结式微热管吸液芯毛细结构的制造工艺，解决了吸液芯成型温度与成型时间的确定，以及烧结时芯棒的固定、抽出与铜粉颗粒的填充等相关问题．结果表明，采用所提出的制造工艺在900—950℃下烧结30～60min得到的吸液芯具有铜粉颗粒分布均匀、对称性好、生产效率高、成本低等优点，并且制成的微热管具有很好的传热性能．

一种微槽群平板热管传热性能的数值和实验研究

提出了一种具有整体式微槽群吸液芯的新型平板热管。该新型平板热管具有散热效率高、机械强度高、制造工艺简单、重量轻、成本低等优点。建立预测平板热管传热传质特性的数学模型,获得了平板热管内蒸汽和液体的温度场、压力场以及速度场。对新型平板热管的传热性能进行实验研究,结果发现,新型微槽群平板热管的导热系数可达到其管壳材料导热系数的12.3倍,并且具有良好的均温特性。数值模拟的结果与实验测量结果吻合良好。

小型圆热管烧结吸液芯的设计与制造(英文)

小型金属粉末烧结吸液芯圆热管(简称烧结热管)是一种提高高热流密度电子元器件散热性的高热导率元件,而烧结工艺是决定烧结热管质量的关键。根据烧结热管传热特性优化热管吸液芯的结构及工艺,提出制造热管烧结吸液芯的四阶段固相烧结工艺,讨论烧结工艺参数:烧结温度、烧结时间、烧结气氛和烧结位置。结果表明:当烧结吸液芯厚度为0.45 mm,烧结时间为3 h时,159μm铜粉的烧结吸液芯合理的烧结温度是950°C,81μm和38μm铜粉的烧结吸液芯合理的烧结温度为900°C。当铜粉粒径为159μm,烧结温度为950°C时,0.45和0.6 mm吸液芯厚度合理的烧结时间为3 h,而0.75 mm吸液芯厚度合理的烧结时间为1 h。在烧结过程中H2与CuO还原反应能够在铜粉表面形成龟裂纹,而龟裂纹可作为二次结构。水平位置烧结能有效地避免烧结吸液芯与铜管内壁之间产生间隙。

微热管烧结芯制造工艺及其传热性能研究

文章探讨了微热管内表面烧结芯毛细结构的制造工艺,主要解决了烧结时芯棒固定和抽出及烧结铜粉颗粒的填入两大问题,并对烧结芯铜管/烧结芯微热管与普通铜管传热性能进行了比较实验,结果表明,采用改进的方案可大大提高生产效率,得到的烧结铜粉层已基本形成了均匀且界面分开的组织。相对于普通铜管来说,无论是在升温过程还是在降温过程,烧结芯热管具有良好的传热能力。

烧结金属毡吸液芯平板热管传热特性试验研究

提出了一种使用烧结金属毡作为吸液芯的新型平板热管。搭建了该平板热管传热特性的测试系统,通过试验分析了该平板热管的启动性能、均温性能,以及热负荷、工作倾角等对该平板热管传热特性的影响。结果表明,该平板热管具有很强的散热能力,其当量导热系数可以达到壳体材料导热系数的11.2倍,且具有良好的均温特性。

复合吸液芯微细直径热管的传热性能分析

对3种复合吸液芯微细直径热管(外径2 mm)进行了理论分析和实验研究,3种吸液芯分别为铜粉丝网复合吸液芯(SMCP)、泡沫铜丝网复合吸液芯(SMCF)和复合丝网吸液芯(MSM);结合毛细极限理论分析了这3种热管的极限传热功率,并分析其在不同充液率下的极限传热功率、轴向温度分布和蒸发冷凝热阻特性.结果表明:SMCP、SMCF和MSM热管的最佳充液率分别为110%、95%和90%,此时其极限传热功率均为7 W,与理论计算值接近;3种热管的轴向温差随着加热功率的增大而增大,其轴向温差最大值分别为4.22、4.20和4.90℃;随着加热功率的增大,蒸发热阻逐渐增大;充液率较低时,冷凝热阻变化幅度不大,充液率较高时,SMCP热管的冷凝热阻出现较大幅度波动,而SMCF和MSM热管的冷凝热阻相对稳定;当3种热管的充液率为各自最佳充液率且加热功率为7 W时,其蒸发热阻分别为0.437、0.493和0.591℃/W,冷凝热阻分别为0.167、0.106和0.110℃/W.

小型环路热管多孔镍毛细芯的研制

本文以镍粉为原料,采用模压成形和冷压烧结方法,探索了一种配方简单、工艺可靠的多孔镍毛细芯的烧结工艺。通过毛细芯芯体和蒸发器的设计,在满足环路热管毛细芯热力性能要求的同时,提出先烧结后机加工的芯体制造方法,使得不同结构形式毛细芯的制作摆脱模具的限制,降低了制造成本,对科研院所实验研究用环路热管毛细芯的制作提供了一种现实的方法,对环路热管在我国的研发和产业化应用具有现实意义。

烧结式微热管的工质灌注、抽真空与封接

目前微电子与光电子芯片对散热要求日益增高,烧结式微热管已经成为其理想的散热元件,对微热管进行快速抽真空,使微热管中的工质量与真空度符合要求,是决定其制造质量与成本的重要因素。通过对微热管的工作原理及其抽真空-工质灌注-冷焊的制造方法进行分析,提出一种分别采用工质冻结-抽真空-冷焊法与二次除气-冷焊法对烧结式微热管进行抽真空的方法。大量的实验表明,采用所提出的制造方法不仅可以保证微热管中工质量与真空度达到要求,而且抽真空的时间大约比原有方法节省了2/3,具有很好的传热性能。

微热管传热性能影响因素研究

由于具备高效传热性能,微热管在理论研究及各种工程应用领域得到了广泛关注和重视。在微热管的工作循环中,吸液芯是影响其换热性能好坏的关键,吸液芯不但能促使工质液体循环流动,还能促进工质相变,提高热管传热系数。概述了微热管的概念、类型及性能;回顾了微热管的研究历史;综述了微热管全管模型和相变模型的研究现状;分析了微热管的研究思路;最后,展望了其未来可能的发展方向。

扩散焊吸液芯结构对热管传热性能的影响

利用扩散焊分层实体制造技术对蚀刻紫铜薄片进行焊接,完成吸液芯结构(微通道)的制造以及平板热管整体结构的装配。通过系统研究分析了槽道宽度、加热功率以及冷却方式对热管性能的影响。结果表明,该方法能较好地实现热管吸液芯结构以及整体结构的制造;试验过程中槽道宽度为0.4 mm的热管性能最优,在加热功率为40 W、水平放置、加热过程伴随风冷的试验条件下,其最大当量热导率能达2552.2 W·m-1·K-1,为紫铜的6.7倍。采用扩散焊分层实体制造的方法可以在槽道中形成很多小槽道,有利于液体工质的回流,从而提高热管的导热性能。

平板微热管阵列的研究现状与进展

平板微热管阵列作为一种新型高效传热元件,解决了单一微热管热通量和热输运能力有限的问题,提升了热管整体的可靠性,克服了传统圆热管在应用中出现的接触面积小、形状限制、接触热阻等局限。本文总结了平板微热管阵列的内部结构、吸液芯种类、制造和封装工艺,介绍了针对平板微热管阵列性能进行的实验、理论研究及建立的数学模型,阐述了平板微热管阵列在多个领域的应用现状,并提出了进一步的研究重点,为平板微热管阵列的研究提供参考。

激光制备微热管复合沟槽吸液芯及毛细压力验证

吸液芯结构是微热管的重要组成部分,其对微热管传热性能起到关键作用。目前,随着微热管的微型化,多种新型吸液芯结构相继提出,有效的拓宽微热管的应用领域。激光刻蚀法已成为制备微热管微型沟槽的高效可行法。借助激光刻蚀技术优势制备出微热管复合沟槽吸液芯,分析复合沟槽结构具有良好的表面质量;然后建立复合沟槽吸液芯毛细压力轴向分布数学模型,得出微热管内毛细压力沿轴向分布情况,证明复合沟槽提供较大的毛细压力,从而具有优异的传热性能。

纯滚动式绕弯工艺分析与实验研究

为研究一种纯滚动式绕弯成形工艺,采用实验方法研究工艺系统中各个几何参数和工艺参数对于烧结式微热管弯曲中横截面畸变的影响机制。实验结果表明:靠模距弯曲起始线的尺寸越小、模具孔尺寸越小、弯曲角度越小、弯曲角速度越小、相对弯曲半径越大,则弯曲时横截面畸变越小;反之横截面畸变则越大。实验中优化出各个几何参数和工艺参数的最优值。同时该弯管工艺系统能成倍的提高弯管效率。

烧结式微热管纯滚动绕弯成形褶皱分析

如何实现烧结式微热管在不起皱条件下的弯曲成形,是烧结式微热管成形质量控制的关键问题。用有限元分析软件MSC.marc分别建立了不同材料属性下烧结式微热管纯滚动绕弯成形的数值模型,并结合工艺试验,研究了不同工艺条件下微热管弯曲后褶皱缺陷的变化规律;结果表明:材料的热处理状态是烧结式微热管褶皱形成的最主要因素,烧结式铜粉层对褶皱的影响可以忽略。

槽道微热管的研究进展及其发展趋势

微热管作为一种新型的热管技术,被广泛应用于航空航天、军用武器等领域,是解决高热流密度电子元器件散热的主要途径之一。槽道微热管凭借其结构简单、导热性能优越、等温性能优良等优点,近年来受到国内外学者的广泛关注,已成为热管技术中重要的发展方向和研究热点。介绍了槽道微热管在新型吸液芯结构、传热性能、吸液芯制备工艺等方面的研究进展。综合近年来对槽道微热管的研究进展,分析了槽道微热管研究中存在的待解决问题,并阐述了未来槽道微热管的发展趋势。