TW201425855A - 熱導管及其製造方法 - Google Patents

Abstract

一種熱導管的製造方法，包括以下步驟：提供一縱長圓管；提供一縱長桿體，該桿體包括一上半部及一下半部，該上半部與該下半部的橫截面均為半圓形，該上半部的半徑小於下半部的半徑，該桿體的下半部的半徑與圓管的內徑一致；將該桿體插入該圓管中，在圓管的內壁面與桿體的上半部之間形成一容置部；提供複數金屬粉末，將金屬粉末填入所述容置部中，將金屬粉末高溫燒結，形成貼附在圓管的內壁面上的第一毛細結構，然後取出桿體；向該圓管內填充工作介質，密封該圓管以形成熱導管。

Description

熱導管及其製造方法

本發明涉及一種熱導管及其製造方法，特別涉及一種應用於電子元件散熱領域的熱導管及其製造方法。

現階段，熱導管因其具有較高傳熱量的優點，已被廣泛應用於具較大發熱量的電子元件中。習知的熱導管通常包括一中空的密閉管體、設於該管體內的毛細結構及填充於管體內的工作介質。該熱導管工作時，利用管體內部填充的低沸點工作介質在其蒸發部吸收發熱電子元件產生的熱量後蒸發汽化，蒸氣帶著熱量運動至冷凝部，並在冷凝部液化凝結將熱量釋放出去，從而對電子元件進行散熱。該液化後的工作介質在熱導管壁部毛細結構的作用下回流至蒸發部，繼續蒸發汽化及液化凝結，使工作介質在熱導管內部循環運動，將電子元件產生的熱量源源不斷的散發出去。

傳統工藝製造的熱導管中，熱導管的管體內部的毛細結構通常係貼設於該管體的整個內壁，其佔用管體內部較多的空間。熱導管在使用時，工作介質由於受到重力影響，位於管體頂部的毛細結構發揮較少的作用。蒸汽空間受到毛細結構的制約，氣態工作介質的流阻增大，工作介質循環受阻，導致熱導管的導熱性能不佳。

有鑒於此，有必要提供一種導熱性能較佳的熱導管及其製造方法。

一種熱導管的製造方法，包括以下步驟：

步驟一，提供一中空的縱長圓管；

步驟二，提供一縱長桿體，該桿體包括一上半部及與該上半部對接的一下半部，該上半部與該下半部的橫截面均為半圓形，該上半部的半徑小於下半部的半徑，該桿體的下半部的半徑與圓管的內徑對應一致；

步驟三，將該桿體插入該圓管中，該桿體的下半部的外周面與圓管的內壁面對應貼合，在圓管的內壁面與桿體的上半部之間形成一容置部；

步驟四，提供複數金屬粉末，將金屬粉末填入所述容置部中，將金屬粉末高溫燒結，從而形成貼附在圓管的內壁面上的第一毛細結構，然後取出所述桿體；

步驟五，向該圓管內填充工作介質，密封性閉合該圓管以形成圓形熱導管。

一種熱導管，包括一縱長的管體、沿該管體的縱長方向貼附於該管體內壁面上的一第一毛細結構及注入該管體內的工作介質，所述第一毛細結構的橫截面呈半圓環狀。

藉由本發明的製造方法製造的熱導管既能藉由內設的第一毛細結構提供熱導管運作的毛細力，同時能得到較大的蒸汽空間，使得更小尺寸的微型熱導管得以實現，節省了原材料，降低了製造成本。

圖1與圖2所示為本發明第一實施例中的熱導管10，該熱導管10包括一縱長的扁平管體11、沿該管體11的縱長方向設置於該管體11內壁面上的一第一毛細結構12及注入該管體11內的適量工作介質15。該熱導管10具有一蒸發段101及一冷凝段102，該蒸發段101與冷凝段102分別設於該管體11的兩端。

該管體11由銅等導熱性良好的材料製成。該管體11由一中空圓管壓扁形成。該管體11在與其縱長方向垂直的徑向上的截面為扁平橢圓形。該管體11包括一倒U形頂板111及一U形底板112，該頂板111與底板112上下相正對接合。該管體11為中空密封體，其內部形成一蒸汽空間110。該管體11的管壁很薄，在製作第一毛細結構12時，能得到較大的蒸汽空間110。該管體11的內壁面係一光滑的壁面。

該第一毛細結構12緊密貼置於該管體11的底板112內壁面上，自該熱導管10的蒸發段101延伸到冷凝段102。該第一毛細結構12為由銅等金屬粉末燒結形成的多孔性結構。該第一毛細結構12內部空隙小，蒸發表面積大，毛細力強，抗重力效果好，且打扁後的最大傳熱量損失較小，有助於工作介質15的蒸發吸熱，從而有效的傳遞熱導管10的蒸發段101的熱量。

上述工作介質15為水、蠟、酒精、甲醇等具較低沸點的物質。當該熱導管10的蒸發段101與一熱源（圖未示）接觸時，該工作介質15從蒸發段101處吸熱蒸發，並通過蒸汽空間110向冷凝段102移動，在冷凝段102放熱後凝結成液體，將熱量釋放出去，完成對熱源的散熱。該第一毛細結構12提供毛細力使在熱導管10的冷凝段102凝結成液態的工作介質15回流至蒸發段101，實現工作介質15在管體11內部的相變化循環運動，以完成對熱源的持續散熱。

圖3至圖5所示為上述本發明第一實施例的熱導管10的製造方法，其包括如下步驟：

步驟一：提供一中空的縱長圓管16，該圓管16的壁厚均勻。

步驟二：提供一桿體14，該桿體14採用耐高溫的材料。首先採用氮氣氛圍進行高溫表面處理，使桿體14產生表層氮化，然後在桿體14表面噴塗有機脫模劑。如圖3所示，該桿體14為一縱長桿體。該桿體14包括一上半部143及與該上半部143對接的一下半部145。該上半部143與該下半部145的橫截面均為半圓形，該上半部143的半徑小於下半部145的半徑。該桿體14的下半部145的半徑與圓管16的內徑對應一致，即該上半部143的半徑小於圓管16的內徑。

步驟三：如圖4所示，將該桿體14插入該圓管16中。由於該桿體14的下半部145的半徑與圓管16的內徑對應，下半部145的外周面與圓管16的內壁面對應貼合，而該桿體14的上半部143的半徑小於圓管16的內徑，從而在圓管16的內壁面與桿體14的上半部143之間形成一容置部141。該容置部141的橫截面呈半環狀。

步驟四：提供複數金屬粉末，將金屬粉末填入所述容置部141中，振動該圓管16﹐填滿後將金屬粉末高溫燒結，從而形成貼附在圓管16的內壁面上的橫截面呈半圓環狀的第一毛細結構12，然後取出所述桿體14。

步驟五：如圖5所示，向該圓管16內填充工作介質15，抽真空並密封性閉合該圓管16以形成圓形熱導管19。

進一步地，施以外力將該圓形熱導管19打扁即形成扁平熱導管10。

為在熱導管19扁平後保證第一毛細結構12的位置不偏移，需對第一毛細結構12在該圓管16外部進行定位，定位方式可採用在圓管16外部對應內部第一毛細結構12的位置刻痕標識，或用有色筆進行標識，或對對應位置印日期標識以作區分，均可達到要求。從對應標識的方向施力，則該圓形熱導管19被打扁，第一毛細結構12在圓形熱導管19被打扁後橫截面呈U型。所述扁平熱導管10內於第一毛細結構12以外的區域形成蒸汽空間110。

圖6與圖7所示為本發明第二實施例中的熱導管20，該熱導管20與第一實施例中的熱導管10類似，該熱導管20包括一縱長的扁平管體21、縱向設於該管體21內的一第一毛細結構22及注入該管體21內的適量工作介質25。該熱導管20沿縱長方向具有一蒸發段201及一冷凝段202。該管體21包括一頂板211及一底板212。該管體21內在第一毛細結構22與該管體21的內壁面之間形成一蒸汽空間210。

第二實施例中的熱導管20與第一實施例中的熱導管10的不同之處在於：該熱導管20還包括形成於管體21內壁面上的一第二毛細結構23，該第二毛細結構23呈連續的鋸齒狀結構，包括複數等距間隔的凸起部231及形成於相鄰凸起部231之間的溝槽233。這些凸起部231環設於管體21的整個內壁面上。該第二毛細結構23的凸起部231的橫截面呈梯形。所述第一毛細結構22設置於該管體21底板212的內壁面處的第二毛細結構23上。該第二毛細結構23自該熱導管20的蒸發段201延伸到冷凝段202。所述熱導管20內於第一毛細結構22與第二毛細結構23以外的區域形成蒸汽空間210。

當該熱導管20工作時，該工作介質25於該第一、第二毛細結構22、23間相互滲透，燒結的第一毛細結構22具有較大的毛細力，溝槽狀的第二毛細結構23具有較高的滲透率及較小的熱阻力利於工作介質25於溝槽233中順利流動，從而使該熱導管20具有良好的傳熱性能，適用於內部空間狹小的電子設備如筆記本電腦等。

請同時參見圖8，上述熱導管20的製造方法與熱導管10的製造方法類似，包括如下步驟：

步驟一：提供一中空的縱長圓管26。

步驟二：提供一桿體14，該桿體14採用耐高溫的材料。首先採用氮氣氛圍進行高溫表面處理，使桿體14產生表層氮化，然後在桿體14表面噴塗有機脫模劑。如圖3所示，該桿體14為一縱長桿體。該桿體14包括一上半部143及與該上半部143對接的一下半部145。該上半部143與該下半部145的橫截面均為半圓形，該上半部143的半徑小於下半部145的半徑。該桿體14的下半部145的半徑與圓管16的內徑對應一致，即該上半部143的半徑小於圓管16的內徑。

步驟三：將該桿體14插入該圓管26中。在圓管26的內壁面與桿體14的上半部143之間形成一容置部141。該容置部141的橫截面呈半環狀。

步驟四：提供複數金屬粉末，將金屬粉末填入所述容置部141中，振動該圓管26﹐填滿後將金屬粉末高溫燒結，從而形成貼附在圓管26的內壁面上的第一毛細結構22，然後取出所述桿體14。

步驟五：向該圓管26內填充工作介質25，抽真空並密封性閉合該圓管26以形成圓形熱導管29。

進一步地，施以外力將該圓形熱導管29打扁即形成扁平熱導管20。

為在熱導管29扁平後保證第一毛細結構22的位置不偏移，需對第一毛細結構22在該圓管26外部進行定位，定位方式可採用在圓管26外部對應內部第一毛細結構22的位置刻痕標識，或用有色筆進行標識，或對對應位置印日期標識以作區分，均可達到要求。從對應標識的方向施力，則該圓形熱導管29被打扁，第一毛細結構22在圓形熱導管29被打扁後橫截面呈U型。

第二實施例的熱導管20的製造方法與第一實施例的熱導管10的製造方法的不同之處在於：在步驟一中，圓管26的內壁面經過蝕刻，在圓管26的整個內壁形成複數間隔的、橫截面呈梯形的凸起部231，且相鄰的二凸起部231間形成有溝槽233，這些凸起部231及溝槽233共同形成第二毛細結構23。所述扁平熱導管20內部於第一毛細結構22與第二毛細結構23以外的區域形成蒸汽空間210。各凸起部231的末端所圍成的半徑與桿體14的下半部145的半徑相等。

藉由本發明的製造方法製造的熱導管10、20既能藉由內設的第一毛細結構12、22提供熱導管10、20運作的毛細力，同時節省出較大的蒸汽空間110、210，使得更小尺寸的微型熱導管得以實現，節省了原材料，降低了製造成本。

綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，舉凡熟悉本案技藝之人士，在爰依本發明精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下之申請專利範圍內。

10、20．．．扁平熱導管

11、21．．．管體

12、22．．．第一毛細結構

13、23．．．第二毛細結構

14．．．桿體

15、25．．．工作介質

16、26．．．圓管

19、29．．．圓形熱導管

101、201．．．蒸發段

102、202．．．冷凝段

110、210．．．蒸汽空間

111、211．．．頂板

112、212．．．底板

141．．．容置部

131、231．．．凸起部

133、233．．．溝槽

143．．．上半部

145．．．下半部

圖1為本發明第一實施例的扁平熱導管的縱向剖面示意圖。

圖2為圖1所示扁平熱導管的徑向剖面示意圖。

圖3為圖1所示扁平熱導管的製造方法中一桿體的立體示意圖。

圖4為將圖3所示的桿體插入一圓管中的示意圖。

圖5為圖1所示扁平熱導管的製造方法中一圓形熱導管的徑向剖面示意圖。

圖6為本發明第二實施例的扁平熱導管的縱向剖面示意圖。

圖7為圖6所示扁平熱導管的徑向剖面示意圖。

圖8為圖6所示扁平熱導管的製造方法中一圓形熱導管的徑向剖面示意圖。

10．．．扁平熱導管

11．．．管體

12．．．第一毛細結構

15．．．工作介質

101．．．蒸發段

102．．．冷凝段

110．．．蒸汽空間

Claims (10)

1. 一種熱導管的製造方法，包括以下步驟：
   步驟一，提供一中空的縱長圓管；
   步驟二，提供一縱長桿體，該桿體包括一上半部及與該上半部對接的一下半部，該上半部與該下半部的橫截面均為半圓形，該上半部的半徑小於下半部的半徑，該桿體的下半部的半徑與圓管的內徑對應一致；
   步驟三，將該桿體插入該圓管中，該桿體的下半部的外周面與圓管的內壁面對應貼合，在圓管的內壁面與桿體的上半部之間形成一容置部；
   步驟四，提供複數金屬粉末，將金屬粉末填入所述容置部中，將金屬粉末高溫燒結，從而形成貼附在圓管的內壁面上的第一毛細結構，然後取出所述桿體；
   步驟五，向該圓管內填充工作介質，密封性閉合該圓管以形成圓形熱導管。
2. 如申請專利範圍第1項所述的熱導管的製造方法，其中所述熱導管內部於第一毛細結構以外的區域形成一蒸汽空間。
3. 如申請專利範圍第1項所述的熱導管的製造方法，其中在步驟二中，將該桿體插入圓管中之前，採用氮氣氛圍對桿體進行高溫表面處理，使桿體產生表層氮化，然後在桿體表面噴塗有機脫模劑。
4. 如申請專利範圍第1項所述的熱導管的製造方法，其中在步驟二中，將該桿體插入圓管中之前，圓管的整個內壁經過蝕刻形成複數間隔的、橫截面呈梯形的凸起，且相鄰的凸起間形成有溝槽，這些凸起及溝槽共同形成第二毛細結構。
5. 如申請專利範圍第1項所述的熱導管的製造方法，其中還包括在步驟五之後，施以外力將該圓形熱導管打扁以形成扁平熱導管的步驟。
6. 如申請專利範圍第5項所述的熱導管的製造方法，其中所述熱導管的製造方法在施以外力將該圓形熱導管打扁以形成扁平熱導管的步驟之前，還包括在圓管外部對應內部第一毛細結構的位置進行標識的步驟，沿著對應標識的方向施力，將該圓形熱導管打扁。
7. 如申請專利範圍第6項所述的熱導管的製造方法，其中所述標識的步驟係藉由在圓管外部對應內部第一毛細結構的位置刻痕標識，或在對應位置用有色筆進行標識，或對對應位置印日期標識。
8. 一種由申請專利範圍第1至4項中任一項所述的方法製造的熱導管，包括由所述圓管形成的一縱長的管體，所述第一毛細結構沿該管體的縱長方向貼附於該管體的內壁面上，其中所述第一毛細結構的橫截面呈半環狀。
9. 如申請專利範圍第8項所述的熱導管，其中該熱導管具有一蒸發段及一冷凝段，該第一毛細結構自蒸發段延伸到冷凝段。
10. 一種由申請專利範圍第5至7項中任一項所述的方法製造的熱導管，包括將所述圓管打扁形成的一縱長的扁平管體，其中該管體在與其縱長方向垂直的徑向上的截面為扁平橢圓形，該管體包括一倒U形頂板及一U形底板，該頂板與底板上下相正對接合，所述第一毛細結構沿該管體的縱長方向貼置於該管體的底板內壁面上。