一种用于平板微型热管的无死体积抽真空和充注装置

摘要

本发明公开了一种用于平板微型热管的无死体积抽真空和充注装置，充注端和抽真空端均由固定壳套和本体构成，固定壳套与本体之间通过螺纹配合；在固定壳套上设置有阵列分布的第一通道，在本体内沿径向设有第二通道且沿本体轴向开设有抽注通道，抽注通道的底端与第二通道相连通，抽真空端的本体顶端连接真空泵；在充注端抽注通道内插入微量进样器，通过微量进样器将工质注入微型热管内；真空泵通过充注端和抽真空端的配合工作实现对平板微型热管的充注和抽真，实现对平板微型热管进行重复充注且能够大幅减小充注孔附近死体积。

权利要求

1.一种用于平板微型热管的无死体积抽真空和充注装置，其特征自在于，包括充注端和抽真空端，所述充注端和抽真空端均由固定壳套(4)和本体(7)构成；固定壳套(4)内沿轴向开有阶梯孔，阶梯孔依次为第一阶圆孔、第二阶圆孔和第三阶圆孔；第一阶圆孔的壁面攻有螺纹，第一阶圆孔处安装有轴封组件，在第三阶圆孔处的固定壳套(4)内部开设有若干条阵列分布的第一通道(4‑1)；

本体(7)外部与固定壳套(4)的阶梯孔尺寸相配套，故本体(7)外部为阶梯轴且自上往下依次为第一阶轴、第二阶轴和第三阶轴；第一阶轴的外壁攻有与第一阶圆孔壁面相配合的螺纹；第二阶轴与轴封组件配合；第三阶轴内设有若干条阵列分布的第二通道(7‑1)；在本体(7)内部沿轴向开设有抽注通道(7‑2)，抽注通道(7‑2)的底端与第二通道(7‑1)相连通；

在抽真空端的本体顶端连接真空泵；在充注端的抽注通道(7‑2)内插入微量进样器(5)，通过微量进样器(5)将工质注入微型热管(1)内；

在微型热管(1)上分别开设充注口(11)和抽真空口(12)，充注端的第三阶圆孔设置于充注口(11)上方；抽真空端第三阶圆孔设置于抽真空口(12)上方。

2.根据权利要求1所述的一种用于平板微型热管的无死体积抽真空和充注装置，其特征自在于，所述第一阶轴的螺纹表面涂抹适量的真空密封酯。

3.根据权利要求1所述的一种用于平板微型热管的无死体积抽真空和充注装置，其特征自在于，所述轴封组件包括密封圈(2)，密封圈(2)由2个环形密封圈组成，2个环形密封圈之间放置有垫片(3)。

4.根据权利要求1‑3中任意一项权利要求所述的一种用于平板微型热管的无死体积抽真空和充注装置，其特征自在于，所述第二通道(7‑1)的数量与第一通道(4‑1)一样，且第二通道(7‑1)与第一通道(4‑1)一一对应。

5.根据权利要求4所述的一种用于平板微型热管的无死体积抽真空和充注装置，其特征自在于，所述固定壳套(4)的底部通过高温环氧树脂与微型热管(1)的表面固定连接。

6.根据权利要求4所述的一种用于平板微型热管的无死体积抽真空和充注装置，其特征自在于，本体(7)内部设置为阶梯孔，自上往下依次为第四通道(7‑3)和抽注通道(7‑2)，在充注端第四通道(7‑3)的底部装有密封塞(6)，进样通道(5‑1)穿过密封塞(6)插入充注通道(7‑2)。

7.根据权利要求5所述的一种用于平板微型热管的无死体积抽真空和充注装置，其特征自在于，在本体(7)的底部固定安装有密封垫(8)。

说明书

一种用于平板微型热管的无死体积抽真空和充注装置

技术领域

[0001] 本发明属于平板微型热管充注与封装技术领域，具体是一种用于平板微型热管的无死体积抽真空和充注装置。

背景技术

[0002] 热管是一种主要利用工质相变传热进行热量传递的传热元件，其热传导能力可达普通固体金属材料的数十甚至数百倍，因此又被称为热超导体。同时，热管能够实现较远距
离的热量传输，使其在工程领域被广泛应用。1984年，Cotter首次提出微型热管的概念，其
工作原理与传统热管类似，作为气液两相相变换热器件，微型热管具有结构小巧，并在较小
的温度梯度内可以进行较大热量传输的特点。基于MEMS技术制造而成的微型热管可以直接
连接甚至集成到半导体芯片上，如此不仅解决了芯片散热材料的兼容问题，还可最大限度
地降低热点部位的温度，增强芯片的均温性。目前，以微型槽道热管、微型脉动热管、微型均
热板和微型回路热管为代表的微型热管在智能手机、太阳能电池、红外探测器和激光器的
冷却控温等方面有着广泛的应用前景。

[0003] 以微型槽道热管为例，传统微型槽型热管的工作过程与普通热管相似，但内部不存在毛细吸液芯，其通道截面非圆形且带有尖角。工质在蒸发段蒸发相变为蒸汽，通过绝热
段扩散至冷凝段后冷凝放出大量的热，然后冷凝液依靠通道截面尖角的毛细作用回流到蒸
发段，如此循环往复。针对上述微型槽道热管的长期测试研究往往需反复改变工质类型或
充液率，且微型热管的内部体积空间极为有限(～10‑100μL)，因此在充注孔处残余死体积
内的额外液相体积将对热管性能产生较大影响，甚至影响测试结果的可靠性，这也是该微
型热管与普通热管的显著区别之一。而对其它类型平板微型热管同样存在着类似问题，因
此针对微型热管开发能够便于实现可重复充注且能够大幅减小充注孔附近死体积的充注
和密封装置，对其应用具有重要意义。

发明内容

[0004] 为了解决现有技术中存在的不足，本申请提出了一种用于平板微型热管的无死体积抽真空和充注装置，能够实现对平板微型热管进行重复充注且能够大幅减小充注孔附近
死体积，同时提高密封性。

[0005] 本发明所采用的技术方案如下：

[0006] 一种用于平板微型热管的充注和真空泵，包括充注端和抽真空端，所述充注端和抽真空端均由固定壳套和本体构成；固定壳套内沿轴向开有阶梯孔，阶梯孔依次为第一阶
圆孔、第二阶圆孔和第三阶圆孔；第一阶圆孔的壁面攻有螺纹，第一阶圆孔处安装有轴封组
件，在第三阶圆孔处的固定壳套内部开设有若干条阵列分布的第一通道；

[0007] 本体外部与固定壳套的阶梯孔尺寸相配套，故本体外部为阶梯轴且自上往下依次为第一阶轴、第二阶轴和第三阶轴；第一阶轴的外壁攻有与第一阶圆孔壁面相配合的螺纹；
第二阶轴与轴封组件配合；第三阶轴内设有若干条阵列分布的第二通道；在本体内部沿轴
向开设有抽注通道，抽注通道的底端与第二通道相连通；

[0008] 在充注端的抽注通道内插入微量进样器，通过微量进样器将工质注入微型热管内，在抽真空端的本体顶端连接真空泵。

[0009] 进一步，在微型热管上分别开设充注口和抽真空口，充注端的第三阶圆孔设置在充注端上方；抽真空端第三阶圆孔设置在抽真空孔上方。

[0010] 进一步，所述第一阶轴的螺纹表面涂抹适量的真空密封酯。

[0011] 进一步，所述轴封组件包括密封圈，密封圈由2个环形密封圈组成，2个环形密封圈之间放置有垫片。

[0012] 进一步，所述第二通道的数量与第一通道一样，且第二通道与第一通道一一对应。

[0013] 进一步，所述固定壳套的底部通过高温环氧树脂与微型热管的表面固定连接。

[0014] 进一步，充注端的本体内部设置为阶梯孔，自上往下依次为第四通道和抽注通道，在第四通道的底部装有密封塞，进样通道穿过密封塞插入抽注通道。

[0015] 进一步，在本体的底部固定安装有密封垫。

[0016] 本发明的有益效果：

[0017] 本发明所设计的装置将固定壳套设置于抽注口的正上方后，通过螺纹调节抽注本体的位置，微型热管的抽注口与固定壳套底部的通道轴向对齐，从而顺利进行抽真空和充
注操作。抽真空/充注完成后，只需将螺纹拧紧即可将抽注本体的硅胶垫密封充注孔，从而
获得被密封且基本无死体积微型热管。本发明所设计的装置能够对平板微型热管进行重复
充注且能够大幅减小充注口附近死体积，同时提高密封性。

附图说明

[0018] 图1是本发明充注端结构示意图；

[0019] 图2是本发明抽真空端结构示意图；

[0020] 图3是两通道口未配合时本体与固定壳套相对位置示意图；

[0021] 图4是两通道口配合时本体与固定壳套相对位置示意图；

[0022] 图5是热管封装后本体与固定壳套相对位置示意图；

[0023] 图6是图1中A局部放大结构示意图；

[0024] 图7是图2中B局部放大示意图。

[0025] 图中，1、微型热管，2、密封圈，3、垫片，4、固定壳套，4‑1、第一通道，5、微量进样器，5‑1、进样通道，5‑2、进样塞杆，6、密封塞，7、本体，7‑1、第二通道，7‑2、抽注通道，7‑3、第四
通道，8、密封垫，9、宝塔型连接头，10、PU软管，11、充注口，12、抽真空口。

具体实施方式

[0026] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不
用于限定本发明。

[0027] 如图1所示的一种用于平板微型热管的无死体积抽真空和充注装置，包括抽真空端和充注端，在微型热管1上分别开设充注孔11和抽真空孔12；抽真空端和充注端均由固定
壳套4和本体7构成。在固定壳套4的内部沿竖直方向开有通孔，该通孔为阶梯孔且自上往下
依次为第一阶圆孔、第二阶圆孔和第三阶圆孔，且三阶圆孔的内径依次递减。第一阶圆孔的
壁面攻有螺纹，第二阶圆孔处安装有轴封组件，轴封组件如图6所示包括密封圈2，密封圈2
由2个环形密封圈组成，2个环形密封圈之间放置有垫片3。在第三阶圆孔处的固定壳套4内
部开设有若干条阵列分布的第一通道4‑1，第一通道4‑1与第三阶圆孔连通；第一通道4‑1上
下两端的距离为h1；在本实施例中，第一通道4‑1共设有4条且相互间隔90°阵列分布。

[0028] 固定壳套4的底部通过高温环氧树脂与微型热管1的表面固定连接；充注端设置于充注孔11上方的第三阶圆孔内；抽真空端设置于抽真空孔12上方的第三阶圆孔内。本体7外
部与固定壳套4的阶梯孔尺寸相配套，故本体7外部为阶梯轴且自上往下依次为第一阶轴、
第二阶轴和第三阶轴；第一阶轴的外壁攻有与第一阶圆孔壁面相配合的螺纹，且在螺纹表
面涂抹适量的真空密封酯，使气密效果更佳。第二阶轴与轴封组件配合强化密封。第三阶轴
内沿径向设有若干条阵列分布的第二通道7‑1，第二通道7‑1的数量与第一通道4‑1一样，且
保证第二通道7‑1与第一通道4‑1一一对应。第二通道7‑1距本体7底端的距离为h2，且h2<
h1。如图7所示，本体7内第二通道7‑1的末端与第一通道4‑1末端均有倒角，如此可以适当降
低螺纹的加工精度以节约成本，也使通过拧螺纹控制对准通道口的方式有了较大的允许误
差范围；另外，第一通道4‑1的过渡结构还可以有效避免在充注过程中工质流至拐角处出现
汽蚀现象。

[0029] 在本体7内部沿竖直方向开设有抽注通道7‑2，抽注通道7‑2的底端与第二通道7‑1的交汇处相连通，在充注端的抽注通道7‑2内可以插入微量进样器5，更具体地，微量进样器
5的进样通道5‑1插入抽注通道7‑2内，在进样通道5‑1内进样塞杆5‑2的作用下推动填充工
质注入微型热管1内。为了提高充注过程的密封性，将抽注本体7内部设置为阶梯孔，自上往
下依次为第四通道7‑3和抽注通道7‑2，在第四通道7‑3的底部装有密封塞6，进样通道5‑1穿
过密封塞6插入抽注通道7‑2。在抽真空端的本体7的顶部设有宝塔型连接头9，宝塔型连接
头9通过PU软管10连接真空泵，实现对微型热管1内部抽真空。

[0030] 在本体7的底部固定安装有密封垫8，如图5当本体7的底端与微型热管1接触时起到压紧缓冲作用，在保证密封的同时避免损坏微型热管1；在如图4位置时对本体7与微型热
管1、固定壳套4之间起密封作用。

[0031] 为了更清楚的说明本申请所保护的一种用于平板微型热管进行抽真空和充注的装置，以下结合本申请装置的工作过程做进一步说明：

[0032] 准备阶段：

[0033] 首先，将充注端的本体7调节至图4位置，使得充注端的第二通道7‑1与第一通道4‑1一一对应；由微量进样器5向第二通道7‑1内注入少量工质以排尽第二通道7‑1内的空气；
再调节本体7至图3位置；此时第二通道7‑1不再与第一通道4‑1连通，但第一通道4‑1、本体7
的底部与第三阶圆孔之间的空隙、充注口11和微型热管1保持连通。

[0034] 抽真空过程：

[0035] 将抽真空端的本体7调节至图4位置，使得抽真空端的第二通道7‑1与第一通道4‑1一一对应；此时，抽真空端、微型热管1、充注端本体7的底部与第三阶圆孔之间的空隙、充注
端的第一通道4‑1连通；使用PU软管将抽真空端上部宝塔连接头与真空泵连接，开启真空
泵，对以上连通的空间进行抽真空，直到上述空间的压力低至0.5Pa，将抽真空端的本体7调
节至图5位置，此时抽真空端的本体7旋转至最低位，同时本体7的底部与微型热管1压紧。

[0036] 充注过程：

[0037] 待抽真空结束后，将充注端的本体7调节至图4位置，此时充注端的第二通道7‑1再次与该端的第一通道4‑1一一对应并连通，推动进样塞杆5‑2将进样通道5‑1内的工质注入
微型热管1内；在完成充注之后，再向下旋转本体7，将本体7调节至图5位置，进而将充注端
本体7底部空腔内的工质再压入微型热管1内，并使充注端本体7底部与微型热管1压紧；由
此实现微型热管1的无死体积封装；由于充注孔的微小尺寸，残留于充注孔处工质体积远小
于热管内部总体积，可以忽略，从而大大降低了密封方式对微型热管内部热质传递过程的
影响，且易于获得更为精确的热管充液率。

[0038] 以上实施例仅用于说明本发明的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本发明的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依
据本发明所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本发明的保护范围之内。