CN101598512A - 具有双毛细结构的热管及其制作方法 - Google Patents

具有双毛细结构的热管及其制作方法 Download PDF

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王证都
廖邦宏
曾国峰
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Abstract

本发明提供了一种具有双毛细结构的热管,其包括金属管、受热部、第一毛细结构、第二毛细结构及工作流体,此金属管内部形成有容腔,受热部形成于该金属管的一段,第一毛细结构以金属粉末所烧结而成,且其对应受热部而设置在容腔内,第二毛细结构容置在容腔内并与第一毛细结构的一端连接,且该第二毛细结构具有内管及设于内管与金属管内壁之间的毛细组织,工作流体填注于容腔内部;此外,本发明还提供了一种具有双毛细结构的热管的制作方法。本发明的热管及其制作方法不仅可避免热管的干烧损坏,且具有较佳结构强度,以有效地防止毛细结构塌陷现象,而能提高热管的导热速度与效率,且可提升热管的制作成品率。

Description

具有双毛细结构的热管及其制作方法
技术领域
本发明有关于一种热管,尤指一种具有双毛细结构的热管及其制作方法。
背景技术
随着计算机的中央处理器(CPU)的运算速度不断提高,其所产生的热量也越来越高,以往由铝挤型散热器及风扇所组成的散热装置,已不能满足目前的中央处理器的使用需求,于是业内人士陆续开发出具有更高导热效率的热管(Heat Pipe),并将其与散热器作组合,以有效地解决现阶段的散热问题;然而,热管内部的结构设计与工作流体多少,将关系到热管的导热速度及效率,当工作流体太多时将造成热管内部的气体槽沟缩小,而大幅度地影响到导热效率;反之,当工作流体太少则易使热管内部产生干烧(Dry Out)现象,而使热管损坏报废;基于前述理由,本发明人对热管及其制作方法进行创新发明。
公知的具有双毛细结构的热管,如中国台湾专利公开号200626862所揭示,其主要包括金属管、毛细结构及工作流体,其中该毛细结构包括沿金属管径向叠设的两层或两层以上丝网,该两层或两层以上丝网包括沿金属管圆周展开至少一层呈平面状的丝网及一层呈折状的丝网,该折状丝网在金属管内形成沿其轴向的流道,该工作流体则填注于该金属管内部。
然而,公知的具有双毛细结构的热管,其毛细结构由平面状丝网及折状丝网所组合而成,在实际使用上存在有下述问题,由于其毛细结构为丝网,因此在结构的强度方面稍显不足,往往在热管实际运作过程中产生塌陷情况,而影响其导热效率;另此类丝网的上、下均为粗糙面,不论在气体流通或液体回流,都将造成相当程度的阻挡作用,而令内部的流体不易高速移动及将热量带离。
此外,前述的公开案还揭露热管的制造方法,包括以下步骤:首先提供至少一层片状的平面状丝网及一层片状的折状丝网;其次将丝网逐层卷成筒状体;最后将上述筒状体置入金属管内。一般热管的外缘直径都不大,欲将丝网型态的毛细结构置入金属管内部已相当得不容易,又要将此组合毛细结构与金属管内壁面相贴附接触,如此更令热管的制作困难度提高,并导致热管的制作不合格率居高不下;着实有待加以改善。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的在于提供一种具有双毛细结构的热管及其制作方法,不仅可避免热管的干烧(Dry Out)损坏,且具有较佳结构强度,以有效地防止毛细结构塌陷现象,而能提高热管的导热速度与效率,且可提高热管的制作成品率。
为了达成上述的目的,本发明提供一种具有双毛细结构的热管,包括金属管、受热部、第一毛细结构、第二毛细结构及工作流体,该金属管内部形成有容腔,受热部形成于该金属管的一段,该第一毛细结构以金属粉末所烧结而成,且其对应该受热部而设置在该容腔内;该第二毛细结构容置在该容腔内并与该第一毛细结构的一端连接,且其具有内管及设于该内管与该金属管内壁之间的毛细组织;该工作流体填注于该容腔内部。
同时,本发明还提供了一种具有双毛细结构的热管制作方法,其步骤包括:
a)提供金属管;
b)将芯棒***该金属管中,在该芯棒外缘及该金属管内壁之间形成有间隙;
c)将金属粉末填入该间隙内;
d)对该金属粉末进行加温烧结,在该金属管内部形成有第一毛细结构;
e)将该芯棒取出;
f)提供第二毛细结构;
g)将该第二毛细结构置入该金属管内部,并与该第一毛细结构的一端连接;以及
h)将工作流体填入该金属管内部,并对该金属管进行除气及封口压合。
本发明的具有双毛细结构的热管及其制作方法,借由在金属管的受热部内部形成绵密毛细结构,而在金属管的其余内部则形成有大容置空间的内管及槽沟,不仅可避免热管的干烧(Dry Out)损坏,且具有较佳结构强度,以有效地防止毛细结构塌陷现象,而能提高热管的导热速度与效率,且可提升热管的制作成品率。
附图说明
图1为本发明的具有双毛细结构的热管的截面图;
图2为沿图1中2-2线的剖视图;
图3为沿图1中3-3线的剖视图;
图4为本发明的具有双毛细结构的热管的制作流程图;
图5为本发明的芯棒***金属管的截面图;
图6为本发明的金属粉末填入金属管的截面图;
图7为本发明的第二毛细结构未置入金属管的立体分解图;
图8为本发明的具有双毛细结构的热管的局部截面图;
图9为本发明的具有双毛细结构的热管应用到电子发热组件的使用状态图;
图10为本发明的具有双毛细结构的热管的另一个实施例的截面图。
附图标记说明
金属管10        容腔11
受热部12        放热部13
分隔条14        第一毛细结构20
第二毛细结构30  内管31
凸条32          工作流体40
芯棒5           间隙51
导热板6         散热鳍片组7
散热鳍片71      电子发热组件8
槽沟A
步骤a、b、c、d、e、f、g、h
具体实施方式
有关本发明的详细说明及技术内容,配合附图说明如下,然而所附附图仅提供参考与说明用,并非用来对本发明加以限制。
请参照图1、图2及图3所示,分别为本发明的具有双毛细结构的热管的截面图、沿图1中2-2线的剖视图及沿图1中3-3线的剖视图,本发明提供一种具有双毛细结构的热管(Heat Pipe),主要包括金属管(Metal Tube)10、第一毛细结构(Capillary)20、第二毛细结构(Capillary)30及工作流体(Working Fluid)40。其中在金属管10内部具有容腔(Chamber)11,并在金属管10的底段形成有受热部(Heat-absorption Part)12及顶段形成有放热部(Heat-dissipation Part)13,其中受热部12用以与电子发热组件8(如图9所示)作贴附接触,而放热部13则供散热鳍片组7(如图9所示)套接。第一毛细结构20以金属粉末所烧结(Sintering)而成,且其对应于前述的受热部12而设置在容腔11内部。第二毛细结构30具有内管31及设于内管31与金属管10内壁之间的毛细组织,此内管31的内壁为光滑表面,而本实施例的毛细组织由从内管31的外周缘延伸出的两条或两条以上凸条32、及形成于任意两条相邻凸条32之间的槽沟(Channel)A所构成;这些凸条32与内管31的轴心线相互平行。第二毛细结构30设置在金属管10的容腔11内并与第一毛细结构20的一端相互贴附连接;且内管31的轴心线与金属管10的轴心线相互平行;工作流体40填注于容腔11内部。
请参照图4所示,为本发明的具有双毛细结构的热管的制作流程图,其方法步骤包括:
a)提供金属管10(如图5所示),在此步骤中,此金属管10可为铜等导热性、散热性良好的材料所制成,且其形状可为圆形或其它各种不同几何形状;此金属管10的内壁为光滑表面,可以成型治具(图中未示出)对金属管10的底端进行缩口加工、或以焊接装置(图中未示中)对金属管10的底端进行焊接封口加工。
b)将芯棒5***该金属管10中,在该芯棒5外缘及该金属管10内壁之间形成有间隙51(如图5所示);在此步骤中,将外周缘尺寸小于金属管10内周缘尺寸的芯棒5***,借以在芯棒5的外周缘及金属管10的内周壁之间形成有间隙51。
c)将金属粉末填入该间隙51内(如图6所示);在此步骤中,此金属粉末的置入量小于前述间隙51容积的一半,且被金属粉末所填注的区域对应热管的受热部12,本实施例的金属粉末填入金属管10的高度略大于受热部12的长度。
d)对该金属粉末进行加温烧结,在该金属管10内部形成有第一毛细结构20;在此步骤中,以加温烧结(Sintering)工艺对填入的金属粉末进行烧结,而在金属管10下方处内壁形成有圆环形的第一毛细结构20。
e)将该芯棒5取出;在此步骤中,可左、右摇晃此芯棒5,而使第一毛细结构20与芯棒5产生松动现象,再将芯棒5从金属管10中取出;如此,可在受热部12的内部形成中空状。
f)提供第二毛细结构30(如图7所示);在此步骤中,第二毛细结构30具有内管31及设于内管31与金属管10内壁之间的毛细组织,而本实施例的毛细组织由从内管31的外周缘延伸出的两条或两条以上凸条32、及形成于任意两条相邻凸条32之间的槽沟(Channel)A所构成。
g)将该第二毛细结构30置入该金属管10内部,并与该第一毛细结构20的一端连接;在此步骤中,将第二毛细结构30穿入金属管10内,且第二毛细结构30的底端与前述第一毛细结构20的顶端相互贴附接触(如图8所示)。
h)将工作流体40填入该金属管10内部,并对该金属管10进行除气及封口压合;在此步骤中,可将金属管10呈直立状或倾斜状摆设,再将纯水等工作流体40填入金属管10的容腔11内部(如图8所示)。其次以加温等除气方式将金属管10内部的气体排出,再对金属管10的开口端进行封口压合。
请参照图9所示,为本发明的具有双毛细结构的热管应用到电子发热组件的使用状态图,该放热部13可供散热鳍片组7套接,此散热鳍片组7由多数个散热鳍片71所相互叠接组成,受热部12则通过导热板6与电子发热组件8相互贴附接触,此电子发热组件8运作后将产生高热量,此热量将令工作流体40产生汽化,此汽化流体因相变化产生潜热而带走大量的热量,此热量将从受热部12沿着第二毛细结构30的内管31的中心处高速移动至放热部13,利用前述散热鳍片组7的散热作用,将使该汽化流体被冷凝成液体,并借由气体高低压差效应或重力作用,通过各槽沟A再流回到第一毛细结构20处,借由第一毛细结构20的毛细作用力,而使冷凝液体回流到热管与电子发热组件8相互贴接的一端,如此以构成热管的连续循环运作。
请参照图10所示,本发明的具有双毛细结构的热管的另一个实施例的截面图,本发明的热管除了可为上述实施例外,其第二毛细结构30的毛细组织由从金属管10的内壁延伸出的两条或两条以上分隔条14、及形成于任意两条相邻分隔条14之间的槽沟A所构成;如此,也具有前述实施例的等同效果。
以上所述,仅为本发明的较佳实施例而已,并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (12)

1、一种具有双毛细结构的热管,其特征在于,包括:
金属管,内部形成有容腔;
受热部,形成于该金属管的一段;
第一毛细结构,以金属粉末所烧结而成,该第一毛细结构对应该受热部而设置在该容腔内;
第二毛细结构,容置在该容腔内并与该第一毛细结构的一端连接,该第二毛细结构具有内管及设于该内管与该金属管内壁之间的毛细组织;以及
工作流体,填注于该容腔内部。
2、如权利要求1所述的具有双毛细结构的热管,其特征在于,所述毛细组织由从该内管的外周缘延伸出的两条或两条以上凸条、及形成于任意两条相邻该凸条之间的槽沟所构成。
3、如权利要求1所述的具有双毛细结构的热管,其特征在于,所述毛细组织由从该金属管的内壁延伸出的两条或两条以上分隔条、及形成于任意两条相邻该分隔条之间的槽沟所构成。
4、如权利要求1所述的具有双毛细结构的热管,其特征在于,所述内管的轴心线与所述金属管的轴心线相互平行。
5、如权利要求1所述的具有双毛细结构的热管,其特征在于,所述内管的内壁为光滑表面。
6、如权利要求1所述的具有双毛细结构的热管,其特征在于,该热管更包括放热部,该放热部形成于该金属管远离该受热部的另一段。
7、一种具有双毛细结构的热管的制作方法,其特征在于,其步骤包括:
a)提供金属管;
b)将芯棒***该金属管中,在该芯棒外缘及该金属管内壁之间形成有间隙;
c)将金属粉末填入该间隙内;
d)对该金属粉末进行加温烧结,在该金属管内部形成有第一毛细结构;
e)将该芯棒取出;
f)提供第二毛细结构;
g)将该第二毛细结构置入该金属管内部,并与该第一毛细结构的一端连接;以及
h)将工作流体填入该金属管内部,并对该金属管进行除气及封口压合。
8、如权利要求7所述的具有双毛细结构的热管的制作方法,其特征在于,所述步骤a)中的该金属管的一端以缩口方式进行加工。
9、如权利要求7所述的具有双毛细结构的热管的制作方法,其特征在于,所述步骤a)中的该金属管的一端以焊接方式进行封口加工。
10、如权利要求7所述的具有双毛细结构的热管的制作方法,其特征在于,所述步骤c)中该金属粉末的置入量小于该间隙容积的一半,且被该金属粉末所填注的区域形成为该热管的受热部。
11、如权利要求10所述的具有双毛细结构的热管的制作方法,其特征在于,所述步骤c)中该金属粉末填入该金属管的高度大于该受热部的长度。
12、如权利要求7所述的具有双毛细结构的热管的制作方法,其特征在于,所述步骤f)中该第二毛细结构具有内管及设于该内管与该金属管内壁之间的毛细组织。
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