专利名称：用于传热设备的钎焊吸液芯及其制造方法
技术领域：
本发明主要涉及传热设备，该设备以毛细作用作为传递机制，以及特别是用于该设备的吸液芯材料。
背景技术：
众所周知，计算机是一热力器械，从数据中提取熵，并将熵转换成热，再将热散发到环境中。成本合理的情况下，现有的热处理技术将半导体电路产生的废热散发到环境中，这种技术的能力限制了电子系统的密度和时钟速度。
电子系统的传热设备的典型特点是大气作为选择的最终热量接收器。空气冷却给了制造商最广阔的应用市场。当前，用于电子仪器的传热设备的另一典型特点是半导体发热芯片与一被动散热器或主动传热设备热接触，其将热量从芯片传输到几种类型鳍形物中的一种。这些鳍形物通过自然或被动对流将热传递到大气中。
由于半导体设备的需要散发的能量随时间增加，一个问题产生了随时间的过去，可用材料的导热性变得太低，以至于无法在可接受的低温降情况下将半导体设备的热输送到鳍形物。半导体设备产生的热功率密度会非常高，以至于基于铜，银，或甚至金的散热技术都不足以胜任。
现有一种技术已证实对实现散热的效果有益，就是热管技术。一热管包括一密封套和一工作液体，该密封套确定了包括毛细吸液芯的内腔，工作液体在期望的操作温度范围内具有液气二相。当一部分腔处于相对高温时，它就作为蒸发器部分。工作液体在蒸发器部分蒸发引起轻微压力增加，迫使蒸汽向腔内相对低温部分移动，该低温部分作为冷凝器部分。蒸汽在冷凝器部分中冷凝，并通过毛细泵作用经过毛细吸液芯回到蒸发器部分。由于热管是以相变原理而非传导或对流原理操作，热管在理论上传热速率应比传统的传热设备高得多。结果，热管被应用于冷却不同类型的高产热装置，如电子设备(见美国专利号3,613,778；4,046,190；4,058,299；4,109,709；4,116,266；4,118,756；4,186,796；4,231,423；4,274,479；4,366,526；4,503,483；4,697,205；4,777,561；4,880,052；4,912,548；4,921,041；4,931,905；4,982,274；5,219,020；5,253,702；5,268,812；5,283,729；5,331,510；5,333,470；5,349,237；5,409,055；5,880,524；5,884,693；5,890,371；6,055,297；6,076,595和6,148,906)。
由于热管内自然出现的压力差的相互作用而产生的压力梯度导致了系统中的蒸汽流动和液体的毛细流动。该压力梯度使系统液体不再需要外部泵。另外，在真空条件下，平衡时液相与气相的存在导致更高的热效率。为提高热管效率，现有技术已经发展了不同吸液芯结构，以促进冷凝器和蒸发器部分之间液体转移，以及加强吸液芯与其环境之间的传热性能。它们包括在内管表面纵向平行设置的槽和任意划痕。另外，现有技术也揭示了固定于管内壁的吸液芯结构。这些吸液芯的组成和几何结构包括均匀的细金属丝网和烧结的金属。烧结的吸液芯通常包括金属颗粒混合物，该金属颗粒混合物已经被加热到能够引起邻近颗粒各自接触点熔融或焊接。然后，烧结的金属粉末形成具有毛细特征的多孔结构。尽管现有技术中已证实烧结的吸液芯具有足够的传热特性，但颗粒间的金属和金属熔融物之间的间隙减小了通过吸液芯的热量传输，这限制了烧结吸液芯在本领域的应用。
现有技术的设备，尽管能够实现它们的目的，但具有共同的缺陷，原因在于它们没有充分实现给定热管的最大传热潜力。到目前为止，没有人能够设计出一种足够简单地生产的用于热管的吸液芯结构，以及提供所使用热管的最适宜的热传递特性。
发明内容
本发明提供了一种用于传热设备的毛细结构，其包括通过钎焊混合物连接在一起的数个颗粒，以致这些钎焊混合物的焊脚形成于数个颗粒的邻近颗粒之间。用该方法，颗粒之间形成的毛细通路网通过毛细作用帮助工作液体转移，而数个焊脚提供了加强的数个颗粒之间的热传导特性，从而大大促进设备总的传热效率。
在一个具体实例中，提到的热管包括一密封的并且部分抽空的壳体，其中壳体具有内表面，并且至少一部分中被两相可蒸发的液体浸湿。吸液芯置于壳体内至少一个内表面上。吸液芯的优势在于包括通过钎焊混合物连接在一起的数个颗粒，以便这些钎焊化合物焊脚形成于邻近数个颗粒之间，从而在颗粒之间形成的网状毛细通路。
在本发明的另一具体实例中，提到的热管包括密封的并且部分抽空的具有内表面的壳体，并且工作流体置于一部分壳体内。有槽钎焊吸液芯被设置在热管的内表面上，该有槽钎焊吸液芯包括数个单独颗粒和钎焊混合物，所述数个单独颗粒合起来得到一平均颗粒直径，以致这些钎焊化合物焊脚形成于邻近数个颗粒之间。至少提供两个槽脊，流体通过置于至少两个槽脊之间的颗粒层相互传递，其中颗粒层包括至少一个维度，该维度不大于6个平均颗粒直径，其中热量所述颗粒层中的所述颗粒通过数个所述焊脚互相热接合。
本发明还提供了一种用于制造热管容器中内表面热管吸液芯的方法，包括以下步骤提供一种与钎焊混合物混合的金属颗粒浆；金属颗粒具有第一熔点温度，钎焊混合物具有低于第一熔点温度的第二熔点温度；以一方式在至少一部分容器内表面覆盖金属浆，然后干燥形成未加工的吸液芯；未加工的吸液芯加热到不低于第二熔点温度而低于第一熔点温度，致使钎焊混合物由于毛细作用引向邻近的金属颗粒，以便在邻近金属颗粒间形成热分布焊脚，从而得到一钎焊吸液芯。
在本发明的方法的一可选具体实施例中，一具有凹槽轮廓和数个凹槽的心轴置于一部分热管容器内。一平均颗粒直径的金属浆与钎焊混合物混合并导入容器；金属颗粒构成第一熔点温度，钎焊混合物构成第二熔点温度并低于第一熔点温度；至少一部分容器内表面覆盖金属浆，以致金属浆依照心轴凹槽的轮廓，在邻近的凹槽间形成金属浆层，并且厚度不大于6个平均颗粒直径；金属浆干燥形成未加工的吸液芯；然后未加工的吸液芯被加热到不低于第二熔点温度，而低于第一熔点温度的温度，以致钎焊混合物由于毛细作用吸向邻近的金属颗粒之间，在邻近金属颗粒间形成热分布焊脚，因此得到钎焊吸液芯。
本发明的这些和其它特点和优点将通过以下对本发明优选实施例具体说明，连同附图得到更全面的揭示和详尽的描述，附图中同一标号指的是同一部件，此外其中图1是本发明使用的类型中的典型热管壳体的分解透视图；图2是图1所示热管壳体的透视图；图3是图2所示热管的横截面示意图；图4是根据本发明一实施例形成的一部分钎焊吸液芯断面放大的横截面示意图；图5是构成本发明一实施例的金属颗粒和焊脚断面透视图，其高度放大以便清楚显示；图6与图5类似，是根据本发明形成的钎焊吸液芯可选实施例的高度放大图；
图7是具有本发明可选实施例钎焊吸液芯的热管壳体的分解透视图；图8是图7中沿8-8线的截面图；图9是本发明形成的另一可选实施例的热管壳体；图10是图9所示管式热管壳体沿10-10线的截面图；图11是置于图10所示热管壁的部分钎焊吸液芯的高度放大图；图12是具有根据本发明形成的钎焊吸液芯的塔式热管截面透视图；图13是覆盖图12所示塔式热管前表面的钎焊吸液芯的高度放大表面图；图14是具有根据本发明形成的槽式底部吸液芯的塔式热管的可选实施例；图15是根据本发明形成的吸液芯的高度放大表面图；图16是图7，8，13所示槽式吸液芯的破裂截面图；图17是图7，8，13和15所示槽式钎焊吸液芯部分高度放大的截面图；图18是用于制造本发明槽式钎焊吸液芯心轴的端视图。
具体实施例方式
优选实施方式的说明应配合附图阅读，附图也被认为是本发明整个书面的说明书的一部分。附图并不必要成比例，而且本发明中的一些特征可能在比例上或一些示意形式上出于清楚和简要的目的而有些夸大。在本说明书中，相关词汇如“水平的”，“垂直的”，“上”，“下”，“顶”和“底”及其派生词汇(如“水平地”，“向下地”，“向上地”等等)应参照随后的说明和进行讨论的附图所示的方向而解释。这些相关词汇是为了方便说明，通常并不一定要求精确的方向。包括“内部地”对应“外部地”，“纵向的”对应“横向的”，以及类似的表达，在被适当地解释为相对于彼此，或相对于一延长轴，或旋转中心或旋转轴。有关附设、接合和类似关系，诸如“连接”和“互相连接”，除非用其它方式表达，否则所指为一种关系，该关系中的结构是彼此之间直接或通过中间结构间接紧固或附设的，以及两个可移动或刚性的附设或关系。词汇“有效地连接”是如此一种附设、接合或连接，允许相关结构依靠这种关系而如所预期的那样运转。在权利要求书中，装置+功能从句用于涵盖书面说明书或附图所说明、暗示或明确显示的结构以实施书面所陈述的功能，不仅包括结构等同物，还包括等同结构。
参见图1-6，本发明包括一用于热管或散热器2的吸液芯结构，热管或散热器2在下文简称为热管。这种热管2常是一定尺寸和形状的用于转移和/或散发由至少一热源如半导体(未表示出)产生的热能，也就是热接合在一部分热管和散热器(未表示出)之间。热管2通常包括密封的壳体，例如平的中空板状结构(图2)和管式结构(图9，12和14)。不考虑外部轮廓，每一个壳体结构确定蒸发器部分5，冷凝器部分7，和一内部空间或蒸汽腔10。例如平面矩形热管2中，蒸发腔10被限制在底壁12和顶壁14之间。在一管式或塔式热管2中，蒸发腔10从一端向另一端纵向延伸(图9、12和14)。
在一个直线式壳体的优选实例中，底壁12和顶壁14包括基本相同厚度层的热传导材料，如铜，钢，铝，或它们各自的合金之一，并且空间隔开约2.0(mm)到约4.0(mm)以在热管2内形成蒸发腔10。热管2的顶壁14通常大体是平的，并且形状与底壁12是互补的。底壁12优选包括基本平坦的内表面18和周围边缘壁20。周围边缘壁20从内表面18的周围边缘向外突出以围住内表面18。通过沿底壁12和顶壁14的共同边缘进行连接来在热管2内产生蒸发室10，该共同边缘随后在它们的接合面24密封。可蒸发液体(如水、氨或氟里昂未表示出)置于蒸发腔10中，作为热管2的工作液体。例如，热管2可以由铜或铜碳化硅制成，并且通常选择水、氨或氟里昂作为工作液体。在蒸发腔内注入工作液体后，将要最后封闭底壁12和顶壁14共同边缘之前，热管2要被抽成部分真空。
通常，要形成本发明的钎焊吸液芯25，数个金属颗粒27和钎焊混合物30一起加热到钎焊温度使钎焊混合物30熔融，但数个金属颗粒27并不熔融。值得注意的是，在钎焊过程中，金属颗粒27不会熔融被烧结在一起，而是由再固化钎焊混合物产生的焊脚(图5和6中附图标记33指出)在钎焊混合物30和邻近的金属颗粒27表面间形成的冶金接合连接在一起)。有利的是，钎焊混合物30被吸引穿过多孔的金属颗粒混合物27形成焊脚33的原理是“毛细作用”，即液体在多孔材料内部空间移动是由于液体表面分子的固有引力。因此，当钎焊混合物30熔融，熔融的钎焊金属分子互相吸引，作为在熔融钎焊和单个金属颗粒27表面间的表面张力易于将熔融钎焊引到临近金属颗粒27的每一接触位置。当熔融钎焊金属再凝固，焊脚33在每一这种位置处形成。
参见图3-6，为了使热管操作在热管2的壳体内开始，必须在蒸发腔10中设置一毛细管，它将冷凝器部分7的冷凝液体泵回到蒸发器部分，基本不借助于重力作用。在本发明中，钎焊吸液芯25位于确定蒸发腔10边界的内表面18上。钎焊吸液芯25包括与填料金属或金属混合物结合的数个金属颗粒27，该填料金属或金属混合物通常称为“钎焊(braze)”或钎焊混合物30。可以理解的是，“钎焊(brazing)”是指用热和填充金属如钎焊混合物30连接金属。钎焊混合物30极通常的是具有高于450℃-1000℃但低于将被连接形成钎焊吸液芯25的金属颗粒27的熔点温度。
通常，要形成本发明的钎焊吸液芯25，需要数个金属颗粒27和钎焊混合物30一起加热到钎焊温度使钎焊混合物30熔融，但数个金属颗粒27并不熔融。值得注意的是，在钎焊过程中，金属颗粒27不会熔融被烧结在一起，而是由再固化钎焊混合物产生的焊脚(图5和6中附图标记33指出)在钎焊混合物30和邻近的金属颗粒27表面间形成的冶金接合连接在一起。有利的是，钎焊混合物30被吸引穿过多孔的金属颗粒混合物27形成焊脚33的原理是“毛细作用”，即液体在多孔材料内部空间移动是由于液体表面分子的固有引力。因此，当钎焊混合物30熔融，熔融的钎焊金属分子互相吸引，同时熔融钎焊和单个金属颗粒27表面间的表面张力易于将熔融钎焊引到临近金属颗粒27的每一接触位置。当熔融钎焊金属再凝固，焊脚33在每一这种位置处形成。
本发明中，相对于如烧结或熔融技术，钎焊混合物30和焊脚33产生了更高导热性的吸液芯。这种更高导热性的吸液芯直接改善其所构成的传热设备如热管、环形热管等的导热能力。依据蒸发器5所遵从的热流原理，会发现钎焊吸液芯25的电导率的增加处于正比于热导率增加和热导率的平方根增加之间。重要的是，钎焊混合物30的组成成份必须是经过选择的，以免引起构成热管2的材料体系化学不相容。
金属颗粒27可选择任何高导热性金属，其适合于被制成钎焊多孔结构，如碳，钨，铜，铝，镁，镍，金，银，氧化铝，氧化铍，或类似物，也可以包括基本球状，扁圆或长圆的球状体，椭圆体，或并非更适宜的任意的或规则的多边形，或不同截面形状的丝状粒子。例如，当金属颗粒由熔点约1083℃的铜球体(图5)或扁球体(图6)构成，热管2中整体吸液芯钎焊温度约为1000℃。通过改变金属颗粒27混合物中钎焊混合物30的百分比，或钎焊混合物30使用更“惰性”的合金，就会在金属颗粒27和焊脚33之间提供宽范围的导热特性。
例如，在铜/水热管中，任意铜/金比率的钎焊都可使用，尽管具有更多金的钎焊更昂贵。作为钎焊混合物30令人满意的组合被发现是约重量占6％的细粉(-325目)、65％/35％的铜/金微粒的钎焊混合物，与铜粉末(金属颗粒27)充分混合。多一些或少一些钎焊是可能的，尽管钎焊过少会降低钎焊吸液芯25的导热性，过多钎焊又会开始用固化钎焊金属填充吸液芯孔。所发现的最佳范围是约2％和约10％之间的钎焊混合物，取决于钎焊的配方。当采用铜粉作为金属颗粒27时，优选的颗粒形状为球体或类球体。金属颗粒27通常约比200目粗，但约比20目细。细吸液芯粉末经常需要用细的钎焊粉末颗粒。钎焊混合物30的钎焊粉在尺寸上应是金属颗粒27的几分之一，以便制成具有均一特性的均一钎焊吸液芯25。
其它钎焊也可以用于钎焊吸液芯，包括镍基-镍钎焊，银/铜钎焊，锡/银，铅/锡，甚至聚合物。本发明也不仅限于铜/水热管。例如，通过使用铝/镁金属间合金作为钎焊来生产铝和镁多孔钎焊吸液芯。
钎焊混合物30通常应该良好分布于每个金属颗粒表面。钎焊混合物30的这种分布可通过将钎焊混合物30与有机液体粘合剂如乙基纤维素混合来实现，这在每一金属颗粒27(即每一球体或扁球体金属表面)表面产生了用于钎焊混合物30粘着的粘性。本发明一具体实施例中，1/10和2/10克重的铜粉(金属颗粒27)与从滴管滴下的两滴有机溶剂粘合剂如甲基丙烯酸异丁酯漆混合，以便在金属颗粒27(即每一球体或扁球体金属表面)表面产生粘性来使钎焊混合物30粘着。细粉的(如-325目)钎焊混合物30混合进覆盖有铜粉颗粒的液体粘合剂，空气中彻底干燥。约0.072克，重量占约6％的铜/金比率为65％/35％的铜/金钎焊混合物，已经达到令人满意的结果。前述金属颗粒2 7和钎焊混合物30的混合物涂于热管2的内表面，例如底壁12的内表面18，均匀加热金属颗粒27以便钎焊混合物30熔融。由于毛细作用被吸引的熔融钎焊混合物30当在金属颗粒27混合物内固化时形成焊脚33。例如，在约1020℃真空焊钎焊或氢钎焊2至8分钟，优选约5分钟，发现在钎焊吸液芯内提供有足够的焊脚。至少为10-5torr或更低的真空度是足够的，并且如果用氢熔炉则必须采用湿氢。在一实施例中，该组合在真空1020℃中加热，5分钟，真空度约5×10-5torr或更低。
参见图7，8，14和16-17，由金属颗粒27与钎焊混合物30结合形成的槽式钎焊吸液芯结构38也是有优势的。特别是，将心轴40(图18)用于制造槽式吸液芯结构38，该心轴包括数个由平行的凹槽47在空间上分开的平行槽脊45。心轴40的槽脊45形成完成的钎焊槽式吸液芯结构38的凹槽50，并且心轴40的凹槽47形成完成的钎焊槽式吸液芯结构38的槽脊52。每一槽脊52都是一有斜侧壁54a，54b的倒置基本呈“V”字形或突出金字塔形，并与相邻的脊在空间上隔开。凹槽50将槽脊52分开，并且成基本平行的纵向(或横向)排列，至少延伸通过蒸发器部分5。凹槽50末端部分，接近如周围边缘壁20，可以不被进一步的多孔结构限制。在一实施例中，相对薄的钎焊金属颗粒沉积在底壁12的内表面18上，以便在每一凹槽50的底部和空间隔开的槽脊52之间形成槽式吸液芯55。例如，钎焊铜粉颗粒27沉积在槽脊52之间，当在底壁12的所有内表面18和槽脊52的倾斜侧壁54a，54b之间基本沉积时，槽式吸液芯55包括约为一个到六个平均铜颗粒直径的平均厚度(约0.005mm至0.5mm，优选范围从约0.05mm至约0.25mm)。其好处是，在槽式吸液芯55中的金属颗粒27是通过数个焊脚33以热和机械方式进行连接的(图17)。当形成槽式钎焊吸液芯结构38时，底壁12的内表面18(通常为铜表面)覆盖少量有机粘合剂甲基丙烯酸异丁酯漆，并在其表面“喷洒涂覆”铜/金比率为65％/35％的钎焊混合物，并将多余部分抖落。1.250和1.300克(通常约1.272克)的钎焊覆盖的铜粉末27置于钎焊覆盖的铜表面，心轴40放在顶部以形成槽式钎焊吸液芯结构38。
值得注意地是，形成的槽式吸液芯55应是足够薄的，以致导热率delta-T足够小以防止在底壁12的内表面18和形成吸液芯的钎焊粉末间开始沸腾。焊脚33的形成更进一步增强了槽式吸液芯55的导热性。槽式吸液芯55是非常薄的吸液芯结构，在提供必需的横截面积以维持有效地工作液流的槽脊52之间装入液体。槽式吸液芯55的横截面最优设计是其在槽脊52之间有最大可能的平面区域。该区域应具有一个厚度值，如仅1至6个铜粉颗粒。薄的槽式吸液芯55通过限制现实制作方法就会获得良好的性能，只要内表面18的表面上至少有一层铜颗粒并通过数个焊脚33经热力和机械力进行结合。该薄吸液芯区域利用槽式吸液芯层增强的蒸发表面区域，通过限制槽式吸液芯55的厚度，不仅是减少粉末颗粒的用量，同时显著增强了焊脚33连接的金属颗粒27所显示出的导热性，已发现该结构超越相关现有技术的导热局限。
应当理解，本发明不仅仅限于在此揭示和在附图中所示的具体构造，而且还包括在权利要求的范围内的任何改变和等同物。
权利要求
1.一种用于传热设备的毛细结构，包括通过一钎焊混合物连接在一起的数个颗粒，以致所述钎焊混合物的焊脚形成于所述数个颗粒的相邻颗粒之间，从而在所述颗粒间形成一毛细通路网。
2.根据权利要求1所述的毛细结构，其中所述的数个颗粒具有第一熔点温度，所述的钎焊混合物具有低于所述第一熔点温度的第二熔点温度。
3.根据权利要求1所述的毛细结构，其中所述的钎焊混合物含有重量约占65％的铜和35％的金颗粒，以致所述钎焊混合物的焊脚形成于所述数个颗粒的相邻颗粒之间，从而在所述颗粒间产生一毛细通路网。
4.根据权利要求1所述的毛细结构，其中所述的焊脚由处于熔融态时的所述钎焊混合物的毛细作用形成。
5.根据权利要求1所述的毛细结构，其中所述的金属颗粒从由碳、钨、铜、铝、镁、镍、金、银、氧化铝和氧化铍组成的组中选出。
6.根据权利要求1所述的毛细结构，其中所述的金属颗粒具有从由球体、扁球体、扁长球体、椭圆体、多边形和丝状体组成的组中选出的形状。
7.根据权利要求1所述的毛细结构，其中所述的金属颗粒包括熔点约1083℃的铜球体和扁铜球体至少其中之一。
8.根据权利要求3所述的毛细结构，其中所述的钎焊混合物含有重量占6％的铜/金微粒的钎焊混合物。
9.根据权利要求3所述的毛细结构，其中所述的钎焊混合物的范围为约2％至约10％。
10.根据权利要求3所述的毛细结构，其中所述的金属颗粒包括颗粒尺寸范围从约20目到约200目的铜粉末。
11.根据权利要求3所述的毛细结构，其中所述的钎焊混合物颗粒具有约负325目。
12.根据权利要求1所述的毛细结构，其中作为所述钎焊混合物的组成部分的所述金属颗粒比所述金属颗粒的尺寸小。
13.根据权利要求1所述的毛细结构，其中所述的钎焊混合物从由镍为基质的镍钎焊、银/铜钎焊、锡/银、铅/锡和聚合物组成的组中选出。
14.根据权利要求1所述的毛细结构，其中所述的数个金属颗粒包括铝和镁；并且所述钎焊混合物包括铝/镁金属间合金。
15.一种热管，包括一密封的和部分抽空的壳体，所述壳体包括内表面；一吸液芯，置于至少一个所述内表面上，并且包括通过钎焊混合物连接在一起的数个颗粒，以致所述钎焊混合物的焊脚形成于所述数个颗粒的相邻颗粒之间，从而在所述颗粒间形成一毛细通路网；以及一两相液体，其至少部分地置于一部分所述吸液芯内。
16.根据权利要求15所述的热管，其中所述的数个颗粒具有第一熔点温度，所述的钎焊混合物具有低于所述第一熔点温度的第二熔点温度。
17.根据权利要求15所述的热管，其中所述的钎焊混合物含有重量占约65％的铜和35％的金，以致所述钎焊混合物的焊脚形成于所述数个颗粒的相邻颗粒之间，从而在所述颗粒间产生一毛细通路网。
18.根据权利要求15所述的热管，其中所述的焊脚由处于熔融态时的所述钎焊混合物的毛细作用形成。
19.根据权利要求15所述的热管，其中所述的金属颗粒从由碳、钨、铜、铝、镁、镍、金、银、氧化铝和氧化铍组成的组中选出。
20.根据权利要求15所述的热管，其中所述的金属颗粒具有从由球体、扁球体、扁长球体、多边形和丝状体组成的组中选出的形状。
21.根据权利要求14所述的热管，其中所述的金属颗粒包括熔点约1083℃的铜球体和扁铜球体至少其中之一。
22.根据权利要求16所述的热管，其中所述的钎焊混合物含有重量占6％的铜/金微粒的钎焊混合物。
23.根据权利要求16所述的热管，其中所述的钎焊混合物的范围为约2％至约10％。
24.根据权利要求16所述的热管，其中所述的金属颗粒含有颗粒尺寸范围从约20目到约200目的铜粉。
25.根据权利要求16所述的毛细结构，其中所述的钎焊混合物颗粒具有约负325目。
26.根据权利要求16所述的热管，其中作为所述钎焊混合物的一组成部分的所述金属颗粒比所述金属颗粒的尺寸小。
27.根据权利要求16所述的热管，其中所述的钎焊混合物从由镍为基质的镍钎焊、银/铜钎焊、锡/银、铅/锡和聚合物组成的组中选出。
28.根据权利要求16所述的热管，其中所述的数个金属颗粒包括铝和镁；并且所述钎焊混合物包括铝/镁金属间合金。
29.一种热管，包括一密封的并且部分抽空的管状壳体，该管状壳体具有被钎焊吸液芯覆盖的内表面，所述钎焊吸液芯包括通过由钎焊混合物连接在一起的数个铜颗粒，所述钎焊混合物含有重量约占65％的铜和35％的金，以致所述钎焊混合物的焊脚形成于所述数个颗粒的相邻颗粒之间，从而在所述颗粒间形成一毛细通路网；以及一置于所述管状壳体内的工作液体。
30.一种热管、包括一密封并且部分抽空的壳体，该壳体具有一内表面；一有槽钎焊吸液芯，置于所述内表面上，所述吸液芯包括数个单独颗粒和一钎焊混合物，所述数个单独颗粒合起来得到平均颗粒直径钎焊，以便所述钎焊混合物的焊脚形成于所述数个颗粒的邻近颗粒之间，并且还包括至少两个槽脊，所述槽脊通过所述至少两个槽脊之间设置的颗粒层以液体相互联系，其中所述颗粒层包括至少一个不大于6个平均颗粒直径的维度，其中所述颗粒层中的所述颗粒通过数个所述焊脚互相热接合；以及一置于所述壳体内的工作液体。
31.根据权利要求30所述的热管，其中所述的数个金属颗粒具有第一熔点，所述钎焊混合物具有低于第一熔点温度的第二熔点温度。
32.根据权利要求30所述的热管，其中所述的钎焊混合物包括重量约占65％的铜和35％的金，以致所述钎焊混合物的焊脚形成于所述数个颗粒邻近颗粒之间，从而在所述颗粒之间形成一毛细通路网。
33.根据权利要求30所述的热管，其中所述的焊脚由所述钎焊混合物处于熔融态时的毛细作用形成。
34.根据权利要求30所述的热管，其中所述的金属颗粒从由碳、钨、铜、铝、镁、镍、金、银、氧化铝和氧化铍组成的组中选出。
35.根据权利要求30所述的热管，其中所述的金属颗粒具有从由球体、扁球体、扁长球体、多边形和丝状体组成的组中选出的形状。
36.根据权利要求30所述的热管，其中所述的金属颗粒包括熔点约1083℃的铜球体和扁铜球体至少其中之一。
37.根据权利要求30所述的热管，其中所述的钎焊混合物含有重量占6％的铜/金微粒的钎焊混合物。
38.根据权利要求31所述的热管，其中所述的钎焊混合物的范围为约2％至约10％。
39.根据权利要求31所述的热管，其中所述的金属颗粒含有颗粒尺寸范围从约20目到约200目的铜粉。
40.根据权利要求31所述的毛细结构，其中所述的钎焊混合物颗粒不超过负325目。
41.根据权利要求30所述的热管，其中作为所述钎焊混合物的组成部分的所述金属颗粒比所述金属颗粒的尺寸小。
42.根据权利要求30所述的热管，其中所述的钎焊混合物从由镍为基质的镍钎焊、银/铜钎焊、锡/银、铅/锡和聚合物组成的组中选出。
43.根据权利要求30所述的热管，其中所述的数个金属颗粒包括铝和镁；并且所述钎焊混合物包括铝/镁金属间合金。
44.一种热管，包括一密封并且部分抽空的具有一内表面的壳体；一位于所述内表面的有槽钎焊吸液芯，所述吸液芯包括数个单独颗粒和钎焊混合物，以便所述钎焊化合物的焊脚形成于所述数个颗粒的相邻颗粒之间，并且进一步包括至少两个槽脊，所述至少两个槽脊以液体相互联系，其中所述颗粒层中的所述焊脚互相热接合；以及一置于所述壳体内的工作液体。
45.一种热管，包括一密封和部分抽空的管状壳体，所述管状壳体具有被钎焊吸液芯覆盖的内表面，所述钎焊吸液芯包括通过钎焊混合物连接在一起的数个颗粒，以致所述钎焊混合物的焊脚形成于所述数个颗粒的相邻颗粒之间，从而在所述颗粒之间形成一毛细通路网，并且密封壳体的第一末端；一底部，密封固定于所述壳体的第二末端，以便在所述壳体内形成一内表面；一置于所述壳体内的工作液体；至少一鳍状物，其从所述管状壳体外表面径向向外伸出；以及一位于所述内表面的有槽钎焊吸液芯，所述吸液芯包括数个单独颗粒和一钎焊混合物，所述数个单独颗粒合起来得到一平均颗粒直径，以便所述钎焊混合物的焊脚形成于所述数个颗粒的相邻颗粒之间，并且进一步包括至少两个槽脊，所述槽脊通过所述至少两个槽脊之间设置的颗粒层以液体相互联系，其中所述颗粒层包括至少一个不大于6个平均颗粒直径的维度，其中所述颗粒层中的所述颗粒通过数个所述焊脚互相热接合。
46.一种用于在容器内表面制造毛细结构的方法，包括步骤(a)提供与钎焊混合物混合的金属颗粒浆，其中所述金属颗粒具有第一熔点温度，所述钎焊混合物具有低于第一熔点温度的第二熔点温度；(b)用所述浆覆盖所述容器的至少部分内表面；(c)干燥所述浆以形成未加工的吸液芯；以及(d)加热所述未加工的吸液芯至不低于所述第二熔点温度而低于所述第一熔点温度的温度，以便所述钎焊混合物通过毛细作用被引向相邻的金属颗粒，从而在所述的相邻的金属颗粒之间形成热分布焊脚，因此得到钎焊吸液芯。
47.一种根据权利要求46所述的方法形成的毛细结构。
48.根据权利要求46所述的方法，其中包括将两滴有机液体粘合剂与所述金属颗粒浆混合以在金属颗粒表面产生粘性的步骤。
49.根据权利要求48所述的方法，其中所述有机液体粘合剂包括甲基丙烯酸异丁酯漆。
50.根据权利要求46所述的方法，其中步骤(a)包括将重量占6％的铜/金以65％/35％的比例磨碎成负325目的细粉与具有有机液体粘合剂涂层的铜粉末混合，并且让所述混合物在空气中彻底干燥。
51.根据权利要求46所述的方法，其中步骤(b)包括用有机粘合剂涂覆铜表面；用钎焊混合物零星地涂覆所述铜表面，该钎焊混合物包括重量占6％的铜/金以65％/35％的比例磨碎成负325目的细粉；以及从所述铜表面去除过量的钎焊混合物。
52.根据权利要求46所述方法，其中步骤(b)进一步包括放置一心轴于所述金属浆顶部，以便在所述未加工的吸液芯中形成数个槽。
53.根据权利要求46所述方法，其中步骤(d)包括在1020℃真空烘烤所述未加工的吸液芯5分钟，其中所述真空度不大于5×10-5托。
54.一种用于在热管容器内表面上制造热管吸液芯的方法，包括步骤(a)在所述容器的一部分内放置具有槽式轮廓和数个凹槽的心轴；(b)提供具有一平均颗粒直径的金属颗粒浆，并与钎焊混合物混合，其中所述金属颗粒具有第一熔点温度，所述钎焊混合物具有低于第一熔点温度的第二熔点温度；(c)用所述金属浆覆盖至少部分所述容器内表面，以便所述浆依照所述心轴的槽式轮廓在邻近槽间形成不超过约6个平均颗粒直径的浆层；(d)干燥所述浆以形成未加工的吸液芯；(e)加热所述未加工的吸液芯至不低于所述第二熔点温度而低于所述第一熔点温度的温度，以便所述钎焊混合物通过毛细作用被吸向相邻金属颗粒，从而在相邻的金属颗粒之间形成热分布焊脚，因此得到一钎焊吸液芯。
55.一种根据权利要求54所述的方法形成的热管吸液芯。
56.根据权利要求45所述的方法形成的热管吸液芯，其中所述的浆层具有小于约3个平均颗粒直径的厚度。
57.根据权利要求45所述的方法形成的热管吸液芯，其中所述的浆层所包括的颗粒主要由铜形成。
58.根据权利要求45所述的方法形成的热管吸液芯，其中所述的6个平均颗粒直径在从约0.05mm至约0.25mm范围内。
全文摘要
本发明提供了一种用于传热设备如热管(2)的毛细结构(25)，其具有通过钎焊混合物(30)连接在一起的数个颗粒(27)，以致所述钎焊混合物(30)的焊脚(33)形成于所述数个颗粒(27)的相邻颗粒之间。这样，在所述颗粒(27)间形成一毛细通路网以便协助通过毛细作用的工作液体转移，而所述多个焊脚(33)提供所述多个颗粒(27)间增强的传热性质以致大大改善所述设备(2)的整体传热效率。本发明也提供了一种制造所述毛细结构(25)的方法。
文档编号B22F7/00GK1836145SQ200480023420
公开日2006年9月20日 申请日期2004年6月3日 优先权日2003年6月26日
发明者约翰·H·罗森菲尔德, 肯尼思·G·明纳利 申请人:热力公司