TWI407071B - Thin heat pipe structure and manufacturing method thereof - Google Patents

Description

薄型熱管結構及其製造方法

一種薄型熱管結構及其製造方法，尤指一種可以增強薄型熱管之支撐力並可提升熱管製造良率的薄型熱管結構及其製造方法。

按，產業不斷發展，冷卻或熱量的移除始終為電子產業發展的一大障礙。隨著高效能的要求、整合度的提高以及多功能的應用，對於散熱的要求也面臨極大挑戰，故對於熱量移轉效率的研發就成為電子工業的主要課題。

散熱片(Heat Sink)通常被使用在將電子元件或系統產生的熱量散逸在大氣之中；而在熱阻較低的情形下，顯示該散熱片具有較高的散熱效率。一般來說，熱阻係由散熱片內部之擴散熱阻以及該散熱片表面與大氣環境之間之對流熱阻所構成；在應用上，高傳導性之材料如銅、鋁等常被用以製作散熱片以降低擴散熱阻；然而，對流熱阻則限制了散熱片的效能，使其無法達成新一代電子元件的散熱要求。

據此，目前市場均著眼於更有效率的散熱機制，並陸續提出具有高導熱效能的薄型熱管(Heat pipe)及均熱板(Vapor chamber)，並將其可與散熱器作搭配組合，以有效解決現階段的散熱問題。

按，目前之薄型熱管結構，其係透過於薄型熱管內之中空部分填入金屬粉末，並透過燒結之方式於該薄型熱管之內壁形成一燒結形式之毛細結構，又或者以金屬網置入其中空部分作為毛細結構，其後將該薄型熱管抽真空並填充工作流體最後封閉；由於習知的薄型熱管因無支撐結構之設計則會造成蹋陷或熱膨脹，因此當對該薄型熱管加壓時，該薄型熱管內部之毛細結構(即燒結之金屬粉末)易受到擠壓破壞而由該薄型熱管之內壁脫落，故令該薄型熱管之熱傳效能大幅降低，並且因該薄型熱管僅於該腔室內壁面具有毛細結構或中空部位具有金屬網，故當工作液體由汽化冷凝為液態時，僅能靠重力或壁面之毛細結構回流，其汽液循環效率極為不佳；台灣新型專利專利號M336673，係揭示一種均溫板及其支撐結構，該均溫板包括殼體及容設於其殼體內部之毛細結構及支撐結構，此支撐結構包括一板體，於板體上開設有對應排列且間隔配置的複數槽道，於各槽道內部分別成型有一波浪片，此波浪片之上下兩端面分別抵壓於毛細組織，並使毛細組織與殼體之內壁面相互貼接；透過將該波浪片設置於均溫板之中空部位，雖然該波浪片可解決前述燒結粉末受到壓迫而垂落或蹋陷之現象並增加汽相變化量、增加熱的傳遞速度，但波浪片並無顯著幫助液態工作流體回流、增加毛細極限的效果。

於習知技術中，無論是均溫板或是薄型熱管其內部支撐結構現階段仍為積極改善之目標；故習知具有下列缺點：

1.　生產良率不佳；

2.　汽液循環效率不佳；

3.　支撐結構不良。

爰此，為解決上述習知技術之缺點，本發明之主要目的，係提供一種利用薄片體的複數網格增加汽相變化量、熱的傳遞速度，以及利用凸柱增加較佳的支撐力、且可利用具有毛細結構的凸柱增加液態工作流體回流的速度以提高毛細極限。

本發明另一目的係提供一種提升生產良率，降低生產成本的薄型熱管結構製造方法。

為達上述目的本發明係提供一種薄型熱管結構，係包含：一管體、一薄片體、至少一凸柱，所述管體具有一容置空間，並該容置空間具有一第一側及一第二側，並該容置空間兩端分別連接一第一封閉端及一第二封閉端，該容置空間內具有工作流體；該薄片體設於前述管體之容置空間內，該薄片體具有複數網格；所述凸柱固設於前述薄片體之網格內，並該凸柱兩端係分別連接該第一、二側。

為達上述目的本發明係提供一種薄型熱管結構製造方法，係包含下列步驟：準備一扁平狀管材及一具有複數網格及凸柱之薄片體；將該薄片體置入該扁平狀管材內；將該扁平狀管材封閉。

藉由上述之薄型熱管結構，係可大幅提升薄型熱管結構之支撐度及熱傳效率，所述之製造方法係可提升製程良率及降低生產成本者。

為使更進一步瞭解本發明之特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖。

本發明之上述目的及其結構與功能上的特性，將依據所附圖式之較佳實施例予以說明。

請參閱第1a、1b、2圖，係為本發明之薄型熱管結構第一實施例之立體分解圖及組合剖視圖，如圖所示，所述薄型熱管結構1，係包含：一管體11、一薄片體12、至少一凸柱13；所述管體11係呈扁平狀具有一容置空間111，並該容置空間111具有一第一側1111及一第二側1112，並該容置空間111兩端分別連接一第一封閉端112及一第二封閉端113，該容置空間111內具有工作流體2。

所述薄片體12設於前述管體11之容置空間111內，該薄片體具有複數第一延伸部12a及複數第二延伸部12b，該等第一、二延伸部12a、12b相互交錯連接，並共同界定複數網格121。

該凸柱13係為一燒結粉末體，係選擇固設於前述薄片體12之任一網格121內，又或設置於每一網格121內(如第1b圖所示)，並該凸柱13兩端係分別連接該第一、二側1111、1112。

該凸柱13係可依客制化之需求增加或減少，又或針對於該薄片體12某一部位設置較為密集。

請參閱第3圖，係為本發明之薄型熱管結構第二實施例之組合剖視圖，如圖所示，本實施例之部分結構係與前述第一實施例相同，故在此將不再贅述，惟本實施例與前述第一實施例不同處係為所述凸柱13外緣更具有至少一溝槽131。

請參閱第4圖，係為本發明之薄型熱管結構第三實施例之組合剖視圖，如圖所示，本實施例之部分結構係與前述第一實施例相同，故在此將不再贅述，惟本實施例與前述第一實施例不同處係為，所述凸柱13係為一銅柱。

請參閱第5圖，係為本發明之薄型熱管結構第四實施例之組合剖視圖，如圖所示，本實施例之部分結構係與前述第三實施例相同，故在此將不再贅述，惟本實施例與前述第三實施例不同處係為，所述凸柱13外緣具有至少一溝槽132。

請參閱第6圖，係為本發明之薄型熱管結構第五實施例之組合剖視圖，如圖所示，本實施例之部分結構係與前述第三實施例相同，故在此將不再贅述，惟本實施例與前述第三實施例不同處係為，所述凸柱13外緣設有一燒結粉末環體133。

請參閱第7圖，係為本發明之薄型熱管結構第六實施例之組合剖視圖，如圖所示，本實施例之部分結構係與前述第五實施例相同，故在此將不再贅述，惟本實施例與前述第五實施例不同處係為，所述燒結粉末環體133具有至少一溝槽1331。

請參閱第8圖，係為本發明之薄型熱管結構第七實施例之薄片體立體圖，如圖所示，本實施例之部分結構係與前述第一實施例相同，故在此將不再贅述，惟本實施例與前述第一實施例不同處係為所述第一延伸端12a係呈弧狀，並於該等第一延伸端12a弧狀內緣形成一通道12c。

於前述各實施例中透過凸柱13之設置，不僅可大幅增加薄型熱管結構1之支撐強度，更可增加薄型熱管結構1內部之汽液循環效率，工作流體可由該凸柱13回流，藉以加速熱傳效率。

請參閱第9圖，並一併參閱第1、2、11、12圖，第9圖係為本發明之薄型熱管結構製造方法第一實施例之步驟流程圖，係包含下列步驟：

S1：準備一扁平狀管材及一具有複數網格及凸柱之薄片體；係提供一扁平狀之管材(即管體11)及一具有複數網格(即網格121)與凸柱(即凸柱13)之薄片體(即薄片體12)該管材可為銅材質及鋁材質或其中任一熱傳效果較佳之材質，於本實施例中係以銅材質作為說明，但並不引以為限，所述凸柱13係為一燒結粉末體，並藉由機械加工之沖壓法，利用一沖壓模具31及一沖頭32透過將該凸柱13壓入該薄片體12之網格121中與該薄片體12結合。

S2：將該薄片體置入該扁平狀管材內；將所述薄片體(即薄片體12)及設於其上之凸柱(即凸柱13)一同置入該管材內(即容置空間111)。

S3：將該扁平狀管材封閉。

最後將該管材(即管體11)進行封閉作業。

請復閱第9圖，並一併參閱第1、2、13、14圖，本發明之薄型熱管結構製造方法第二實施例，係包含下列步驟：

S1：準備一扁平狀管材及一具有複數網格及凸柱之薄片體；係提供一扁平狀之管材(即管體11)及一具有複數網格(即網格121)與凸柱(即凸柱13)之薄片體(即薄片體12)該管材可為銅材質及鋁材質或其中任一熱傳效果較佳之材質，於本實施例中係以銅材質作為說明，但並不引以為限，所述凸柱13係為一燒結粉末體，並透過燒結之方式將金屬粉末4與該薄片體12結合，其中燒結係透過填粉步驟將該金屬粉末4填入欲燒結成型凸柱13之處，其後將金屬粉末4壓實並同時進行燒結，使得凸柱13得以成型與該薄片體12結合(如第13及14圖所示)。

本實施例之步驟S2及S3係與前述第一實施例相同故在此將不再贅述。

前述第一及第二實施例中之薄片體12之網格121係透過沖壓法所成型。

請參閱第10圖，並一併參閱第1、2圖，第10圖係為本發明之薄型熱管結構製造方法第三實施例之步驟流程圖，係包含下列步驟：本實施例之步驟S1及S2及S3係與前述第一實施例相同故在此將不再贅述，惟本實施例與前述第一實施例不同處係為於步驟S2(將該薄片體置入該扁平狀管材內)及S3(將該扁平狀管材封閉)兩步驟間更具有一步驟S4：對該凸柱及該扁平狀管材進行擴散接合製程。

透過擴散接合之步驟係可令所述凸柱13與該管體11緊密結合，藉以增加該凸柱13與該管體11之結合度避免熱阻現象發生。

1．．．薄型熱管結構

11．．．管體

12．．．薄片體

12a．．．第一延伸部

12b．．．第二延伸部

12c．．．通道

121．．．網格

111．．．容置空間

1111．．．第一側

1112．．．第二側

13．．．凸柱

131．．．溝槽

132．．．溝槽

133．．．燒結粉末環體

1331．．．溝槽

2．．．工作流體

31．．．沖壓模具

32．．．沖頭

4．．．金屬粉末

第1a圖係為本發明之薄型熱管結構第一實施例之立體分解圖；

第1b圖係為本發明之薄型熱管結構第一實施例之另一立體分解圖；

第2圖係為本發明之薄型熱管結構第一實施例之組合剖視圖；

第3圖係為本發明之薄型熱管結構第二實施例之組合剖視圖；

第4圖係為本發明之薄型熱管結構第三實施例之組合剖視圖；

第5圖係為本發明之薄型熱管結構第四實施例之組合剖視圖；

第6圖係為本發明之薄型熱管結構第五實施例之組合剖視圖；

第7圖係為本發明之薄型熱管結構第六實施例之組合剖視圖；

第8圖係為本發明之薄型熱管結構第七實施例之薄片體立體圖；

第9圖係為本發明之薄型熱管結構製造方法第一實施例之步驟流程圖；

第10圖係為本發明之薄型熱管結構製造方法第三實施例之步驟流程圖；

第11圖係為本發明之薄型熱管結構製造方法第一實施例加工示意圖；

第12圖係為本發明之薄型熱管結構製造方法第一實施例加工示意圖；

第13圖係為本發明之薄型熱管結構製造方法第二實施例加工示意圖；

第14圖係為本發明之薄型熱管結構製造方法第二實施例加工示意圖。

1．．．薄型熱管結構

11．．．管體

111．．．容置空間

1111．．．第一側

1112．．．第二側

112．．．第一封閉端

113．．．第二封閉端

12．．．薄片體

12a．．．第一延伸部

12b．．．第二延伸部

121．．．網格

13．．．凸柱

Claims (12)

1. 一種薄型熱管結構，係包含：一管體，係呈扁平狀具有一容置空間，並該容置空間具有一第一側及一第二側，並該容置空間兩端分別連接一第一封閉端及一第二封閉端，該容置空間內具有工作流體；一薄片體，設於前述管體之容置空間內，該薄片體具有複數第一延伸部及複數第二延伸部，該等第一、二延伸部相互交錯連接，並共同界定複數網格，所述第一延伸部係呈弧狀，並於該等第一延伸部弧狀內緣形成一通道；至少一凸柱，固設於前述薄片體之任一網格內，並該凸柱兩端係分別連接該第一、二側。
2. 如申請專利範圍第1項所述之薄型熱管結構，其中所述凸柱係為一銅柱。
3. 如申請專利範圍第1項所述之薄型熱管結構，其中所述凸柱係為一銅柱，並該凸柱外緣具有至少一溝槽。
4. 如申請專利範圍第1項所述之薄型熱管結構，其中所述凸柱係為一燒結粉末體。
5. 如申請專利範圍第1項所述之薄型熱管結構，其中所述所述凸柱係為一銅柱，該凸柱外緣設有一燒結粉末環體。
6. 如申請專利範圍第1項所述之薄型熱管結構，其中所述凸柱係為一燒結粉末體，並該外部具有至少一溝槽。
7. 如申請專利範圍第1項所述之薄型熱管結構，其中所述凸柱設置於每一網格內。
8. 一種薄型熱管結構製造方法，係包含下列步驟： 準備一扁平狀管材及一具有複數網格及凸柱之薄片體；將該薄片體置入該扁平狀管材內，同時將該扁平狀管材封閉。
9. 如申請專利範圍第9項所述之薄型熱管結構製造方法，其中所述凸柱係透過沖壓法與該薄片體結合。
10. 如申請專利範圍第9項所述之薄型熱管結構製造方法，其中所述凸柱係透過粉末燒結成型於該薄片體上。
11. 如申請專利範圍第9項所述之薄型熱管結構製造方法，其中所述薄片體之該等網格係透過沖壓法所成型。
12. 如申請專利範圍第9項所述之薄型熱管結構製造方法，其中將該薄片體置入該扁平狀管材內，及將該扁平狀管材封閉此兩步驟間更具有一步驟對該凸柱及該扁平狀管材進行擴散接合製程。