TWI289191B - Method for manufacturing sintered heat pipe - Google Patents

Description

1289191 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 ，尤其係指一種燒結式熱 本發明係關於一種熱導管之製造方法 導管之製造方法。 【先前技術】 熱導管因體積小、利用相變潛熱作用快速輸送大量熱能、溫度 ^布均勻、構造簡單、重量輕、無需外加作用力、壽命長、低熱阻、

，距傳輸等特性，符合目前電腦等領，散熱需求，因此被廣泛用 來解決散熱問題。 熱導管的驅動原理是利用蒸發部之毛細結構内所蕴含的工作流 體，吸收外部«之熱量而蒸發，由於紐產 導管的冷凝部方向㈣義麟送熱量，最餘冷凝料卻凝魅 放熱。此後，凝縮的工作流體被吸收於冷凝部之毛細結構内，藉由 毛細結構產生的毛細壓差，而被驅動回歸於蒸發部，上述工作流體 的移動及_過麵環運作，從而使熱量轉發部销向冷凝部傳 輸0 熱導管之毛細結構在整個傳熱過程令扮演著極其重要的角色， 習知的毛細結構包含燒結式毛細結構、溝槽式毛細結構、纖維式毛 細結構及筛網式毛細結構，該等毛細結構各有其優缺點。其中，燒 結，毛細結構储由粉體直接燒結於管_成，其具有多蒸汽通道 及微小幹轉雜，而可明加親的流動速率及提耗細塵力， 適合應驗反重力及高功率的鱗"，目前獅廣泛。 ’、、、:而U熱導官在製造上亦相對複雜，且生產良率一直較 ，，其主要經過插入芯棒、填入粉體、燒結處理、芯棒脫膜等製程。 第一f所不為製造燒結式熱導管所慣用的方法，主要為於熱導管之 ‘一又版1 t插入心棒2,於導熱殼體丨與芯棒2之間填入粉體通 4為銅私)進行燒結，燒結完成後使芯棒2脫模，即將芯棒2抽離導 6 1289191 熱殼體卜在上述各步驟中，造成良率低的主要製程在於芯棒脫膜， 衫要原岐健3與騎2(騎林_)表縣麟過程中易產 生擴散鍵結（MU— Bond)而結合在—起，以及銅粉在_〜酿 - 肖有2%〜3%_彡關題，如第二_示。因此當完錢結後要將芯 棒2抽離時，必需額外施加更多的外力，而熱導管經過高溫燒結後 其導熱殼體1表錄化，使得解錄職形，嚴重者無法脫膜而 - 造成不良率的增加。 目&自知的改善將芯棒2經過IUb處理及於芯棒2表面 塗佈财反應層，例如：鶴粉(w)、說化爛㈣)、氧化細变粉（Ai2〇3)。 Ρ 所添加的粉體極易因抽拔時的摩擦力而剝落進而殘留於熱導管内， 其影響為·⑴極可能造紐塞毛細結構，造成讀介質回流不順 暢；（2)所塗佈的抗反應層厚度逐漸縮減，導致芯棒在使用次數上受 到嚴重的限制。當不銹鋼棒表面塗佈氮化硼（BN)後通常可以使用 5〜8次，而芯棒的使用壽命一般為1〇〜5〇次，因此計算每燒結一支熱 導管時芯棒及表面塗佈所佔的費用約為成本的1〇〜2〇%。如果可以增 加芯棒的使用次數甚至可以不用芯棒，則將可以大幅降低熱導管製 造成本、維持產品的品質，增加產品的競爭力。 _ 【發明内容】 為解決燒結式熱導管在製造過程中由於芯棒脫模所造成製程良 率低以及成本較高的技術問題，在此實有必要提供一種燒結式熱導 ^之製造方法’以&幵製程良率’並降低其生產成本。 該燒結式熱導管之製造方法包括如下步驟：將一芯棒插入熱導 管之殼體内，且使該芯棒與殼體之間留有間隙；在上述間隙内填入 流動性良好之高熱傳導粉體漿料；對填入之流動性漿料進行固化定 型處理；漿料定型後將芯棒抽離殼體；以及對上述殼體及定型製料 進行高溫燒結，使該高熱傳導粉體形成為熱導管之毛細結構層。 上述製造方法係通過成型技術將先調製衆料顆粒’利用毁料顆 7 1289191 因而不 且由於 成年充填於芯棒與殼體_，輕流動«料固化 $ ’再將4抽離，此後在燒結過針已無須使用芯棒， :導致燒結後芯棒脫模__題，可有效提昇製程良率l 本上棒可重❹錢用’亦㈣相枝降低生產成 本，提幵產品競爭力。 【實施方式】 第三圖揭示為本發雜結賴導管之較佳製程，主要包括五個 步驟，即插人芯棒'填人槳料、漿料定型、抽 =管内形成燒結毛細層，該製程係讀形成該燒結毛二的= 傳卜粉體槪献可流雜之漿料，並·機械力_，將此聚料 〜體注入熱導管之—定雜空_，再·加熱或冷卻等方式使聚 料定型，以轉所設計之形狀及厚度，抽出芯棒，再施以高溫燒結 而成為具毛細結構之鮮管叮面結合第四_職程之各步驟進 行說明。 第四圖揭示為本發明燒結式鮮管在製魏財其巾-實施例 的結構示意圖’包括-導熱殼體10、-定位塊20、一芯棒30及一 擠壓機40。料驗體1G彳紋位奴輯2()上，且—端形成縮口 端11 ’該雜3G的前卿成雜並設有排纽3卜制棒30之外 徑小於該導餘體丨㈣魄，藉此，芯棒_人賴舰ι〇之後 f兩者之間3形成—疋的預留間隙，即可利用設於擠壓機上之攒 壓桿41往前推_產生的機觀力將雛好讀料5()壓擠填入至 導熱殼體10與芯棒30之間的預留空間内。 該祕50之調配可採用將多種低溫高分子材料、分散劑、高熱 傳粉體、黏結解依重量喊者體積比_配職加溫後具流動性 之流體’在娜時，通過加熱使低溫高分子材料制軟化點以形 成具流動性之賴50。其巾，齡散劑_於高熱料粉體顆粒分 散均勻’雜結射於雜㈣後使高熱料粉體齡之間枯貼而 1289191 維持駭贱之微。在讎触巾，w 5G _含量必需維持在 適當的滅，财過高’則Μ流動，料高加熱溫度；減過低， 則祕5G不易凝固且易造成生胚密度的降低。所選擇的低溫高分子 材料可以是轉類高分子、石⑽、高分子，所_的高熱傳導粉體 可以是金屬粉末或者陶錄末，比如銅、紹、銀、錄、鈦、人工鑽 石顆粒、喊m或者為上雜_種騎的合金，亦或為上 述多種元素的组合。 该装料5〇之調配還可採用在高熱傳導粉體中加入揮發性高的溶 劑、黏結劑、分散劑等，並按一定的重量比或者體積比而調配形成 具流動性之流體，在舰時，_5G_含量必需轉在適當 的黏度，其巾，所麵的高揮發性輔可以是麵、麵、烧類溶 劑。 •操鱗，其動作方式為：將尖端具排氣孔31之芯棒3〇 一端置 入導熱殼體1G峨吐於其_端u，另—端可與顏機4〇連為 =亦可置入播壓機4〇之具空孔之擠壓桿^ 0，而導熱殼體川之 非縮口端的圓周面與麵機4G出料口處的圓周面抵接；接著將調配 好的水料50在擠壓機4〇的進料處經由播壓桿41的前進推擠，而沿 tC機^的出料口往導熱殼體1〇之方向推進，而導熱殼體⑺内產 生的大里氣體則_芯棒3G前端預留的排氣孔31排出，直到毅料 50,滿導熱<體1G喃留嶋為止；然後對填人之祕％進行固 化定型，針對不同的装料調配方式，·料50填充及固化定型的方 式稍有獨，如果對㈣係顧上述第_餅填人低溫高分子材料 t式期彿成’則需先經過加溫使高分子材料軟化後再擠入導熱 ⑽1〇 Θ ’亚在定位塊2G内通以冷卻祕將導熱M 1G冷卻，達 !同寺將’、/,,〔動之襞料冷卻固化的目的。如果敷料％係採用上述第 一種=填人兩揮發性溶劑的方式，則可採祕溫(贼〜航)供烤方 式將门，^劑丨後蒸發，使得萊料％的黏度越來越稠，最後達 9 1289191 漿料50定型後，因襞料5〇收縮而與芯棒3〇分離，即可將芯棒 3^〇輕易歸，而得到-均勻厚度的毛細結構生胚；最後將具此固化 襞料50之導熱殼體1G做高溫燒結處理，於燒結完成後再經由 一端封口、抽真空、注工作液體、另端封口等步驟即可以得到一燒 結式熱導官6G，且其管晴成有-均勻厚度之燒結粉末式毛細結構 層1如第五圖所示。針對上述第_種雛方式形成的㈣％，在 進仃南溫燒結之誠需觸低溫緩慢輯，使原來填人之低溫高分 子材料燒失掉，聰止該高分子翻因加熱過快而軟化造成的 塌陷問題’在實務上，可採用具有不同軟化溫度點的多種低溫高分 子材料進彳了雛，據此在進行燒失時可將其依溫度關分段燒失掉。 ★在本實施例巾，由於在燒結進行之前，芯棒3〇 gp已被抽離導熱 设體10 ’而在燒結過程中已無須使用芯棒，可避免習知製程中由於 鱗與熱導管之殼體曝結而結合在—够魏模關題，因此該 芯棒30可重複多次使用，並有效提昇產品良率。 為配合自動化生產，還可將上述製程各步聽合控㈣、統而實 現生產自動化，其中主機構可包含：漿料調配系統、定量填料系統、 漿料冷卻定型系統、燒結爐紐以及控·統，經由控制系統的控 制設計將各製程動作依序排定動作時機及時間，即可完成自動化生 產。 是以，上述實施例具有改善習用技術之眾多優點： (一） 利用成型技術將漿料預先定型在殼體内，在熱導管燒結 前，將芯棒取出，而在燒結過程中已無須使用芯棒，因而不會 燒結後芯棒脫模困難的問題，可避免使用芯棒所造成的缺點Y有效 提歼製程良率；同時亦達到有效降低生產成本，提昇產品競爭力。 (二） 利用擠壓製程可製作厚度均一的毛細結構層，避免利用其 他方式所造成毛細結構厚度不均及填粉不實的缺點。 (三） 結合自動化設備可提升量產性。 綜上所述，本發明確已符^發明專利之要件，遂依法提出專利 1289191 申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，自不能以此限制 本案之中請料msi。舉凡熟悉本紐藝之人士援依本發明之精神 所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍内。 【圖式簡單說明】 第一圖係習知燒結式熱導管製程示意圖。 第二圖係為銅粉在燒結製程中的熱分析圖。 第三圖係本發明燒結式熱導管之較佳製程的流程圖。 第四圖係本發魏結式鱗管在製造過財其中—實劇的結構示

意圖 的縱向剖視圖。 第五圖係依第四圖之製程所得的燒結式熱導管 【主要元件符號說明】 … 導熱殼體 定位塊 排氣孔 擠壓桿 熱導管 10 20 31 41 60 縮口端 芯棒 擠壓機 漿料 毛細結構層 11 30 40 50 61

Claims (1)

1289191 十、申請專利範圍： - 丨· 一種燒結式熱導管之製造方法，包括如下步驟·· • _ 將一芯棒插入熱導管之殼體内，且使該芯棒與殼體之間留有間隙； 在上述間隙内填入流動性良好之高熱傳導粉體漿料； 對填入之流動性衆料進行固化定型處理； 漿料定型後將芯棒抽離殼體；以及 - 對上述叙體及定型漿料進行高溫燒結，使該高熱傳導粉體形成為 熱導管之毛細結構層。 2·如申請專利範圍第丨項所述之燒結式熱導管之製造方法，其中該 • 熱導管殼體之一端形成縮口狀。 3·如申請專利範圍第2項所述之燒結式熱導管之製造方法，其中該 心棒插入殼體後其前端係抵止於殼體的縮口端，且該芯棒之前端 設有排氣孔。 4·如申請專利範圍第1項所述之燒結式熱導管之製造方法，其中該 具流動性之漿料係以擠壓方式注入上述間隙内。 5·如申請專利範圍第1項所述之燒結式熱導管之製造方法，其中該 具流動性之漿料係由高熱傳導粉體中填加低溫高分子材料與黏結 劑並在填入上述間隙前經加溫軟化而成。 • 6·如申請專利範圍第5項所述之燒結式熱導管之製造方法，其中所 填加的低溫高分子材料為塑膠類高分子、石蝶系高分子。 7·如申請專利範圍第5項所述之燒結式熱導管之製造方法，其中對 漿料進行定型係採用冷卻固化的方式。 8·如申請專利範圍第7項所述之燒結式熱導管之製造方法，還包括 在芯棒抽離殼體後，利用加熱使定型漿料中的低溫高分子材料燒 失掉。 9·如申請專利範圍第丨項所述之燒結式熱導管之製造方法，其中該 漿料係由高熱傳導粉體中填加包括溶劑與黏結劑在内的成分而調 配形成。 12 1289191 10.如申請專概_ 9顿述之燒結 造 填加的溶劑係為_、酮類或溶劑Γ 去 職定型====導管之製造方法，其帽 式熱…一 13·1申it:::第5項或者第9項所述之燒結式熱導管之製造方

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