CN102778156A - 薄型热管结构及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种薄型热管结构及其制造方法，所述薄型热管结构，系包含：一管体、一网格体，所述管体具有一腔室及至少一第一槽道、至少一第二槽道及工作流体，该第一、二槽道系相互交错延伸；该网格体贴附于前述腔室之内壁；通过本发明令热管之轴向及径向均可传导热量，并通过本制造方法系可实现热管薄型化并大幅提升制造过程的成品率。

Description

薄型热管结构及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种薄型热管结构及其制造方法，尤其涉及一种透过于热管内侧管壁开设相互交错之槽道增加汽液扩散效率令该热管之轴向及径向皆具有传导热量的薄型热管结构及其制造方法。
背景技术
热管，其表观上的热传导率是铜、铝等金属的数倍至数十倍左右而相当的优异，因此是作为冷却用元件而被运用于各种热对策相关机器。从形状来看，热管可分成圆管形状的热管、平面形状的热管。为了冷却CPU等的电子机器的被冷却零件，基于容易安装于被冷却零件且能获得宽广接触面积的观点，宜使用平面型热管。随着冷却机构的小型化、省空间化，在使用热管的冷却机构的情况，也要求该热管的薄型化。
在热管内部设有空间来作为工作流体的流路，收容于该空间内的工作流体，经由蒸发、冷凝等的相变化和移动等，而进行热的转移。接下来详细的说明热管的动作，该热管具备密封的空洞部，通过收容于该空洞部的工作流体之相变化和移动来进行热的转移。
因此，业界采用热管作为导热之元件，将热管穿设于散热鳍片中，利用热管内部充填之低沸点工作液体在发热电子元件处(蒸发端)吸热蒸发，向散热鳍片移动，在散热鳍片处(冷凝端)将发热电子元件产生之热量传递至散热鳍片，利用散热风扇将产生之热量带走，完成对电子元件之散热。
热管之制造方法系透过于一中空管体中填入金属粉末，并将该金属粉末透过烧结之方式于该中空管体内壁形成一毛细结构层，其后对该管体进行抽真空填入工作流体最后封管，但是因为电子设备之薄型化之需求，而需将热管制作成薄型。
均温板其原理与热管相同一样透过工作流体的蒸发以及冷凝作热传导，唯一不同之处系为热管主要系采轴向热传导，而均温板系为大面积近似面与面之热传导，犹如现行电子设备采薄型化设计，故为了搭配该电子设备使用，势必亦需将热管或均温板作一薄型化设计。
公知技术系透过将一热管压扁制成扁平板状，藉以符合薄型化之需求，要将热管制作成薄型首要系将热管进行填粉烧结后将该热管压扁成为扁平状，其后进行填入工作流体后最后进行封管，又或者先将热管之管体压成扁状其后在进行填粉烧结作业，但因管体内部腔室极为狭窄，造成填粉作业施工不易，并由于热管内之毛细结构同时要兼具支撑及毛细力传导使用，在过于狭窄之空间内则效果有限。
另者，热管内部之蒸气通道将会因过度狭窄影响汽液循环，则此一制程及结构甚不适当。
其中公知技术中最大之问题系为薄型化之热管虽具有较大之受热及散热面积，但热管仅具有轴向之热传导效果，对于径向之热传导则无法达成；所以公知技术具有下列缺点：
1.薄型化热管加工不易；
2.易破坏热管内毛细结构；
3.制造成本较高；
4.无法径向传导热量。
发明内容
本发明之主要目的在提供一种轴向及径向皆具有传导热量功能的薄型热管结构。
本发明另一目的在提供一种可制成薄型化热管的薄型热管结构制造方法。
为达上述目的，本发明系提出一种薄型热管结构，系包含：一管体、一网格体；所述管体具有一腔室，该腔室之内壁具有至少一第一槽道及至少一第二槽道，所述第一、二槽道系相互交错延伸；该网格体具有多个网格，该网格体贴附于前述腔室内壁。
为达上述目的，本发明系提出一种薄型热管结构制造方法，系包含下列步骤：
准备一中空管体及一网格体；
于该中空管体之内壁开设至少一第一槽道及至少一第二槽道；
将该网格体贴设于前述管体之内壁；
将该管体加压制成扁状；
对该管体进行抽真空并填入工作流体；
将该管体封闭。
透过本发明之薄型热管结构及其制造方法，系可令热管实现薄型化，并令管体轴向及径向皆可传递热量，大幅提升传热效率。
具体实施方式
本发明之上述目的及其结构与功能上的特性，将依据所附图式之较佳实施例予以说明。
请参阅图1、图1a、图2和图2a，系为本发明之薄型热管结构第一实施例之立体分解图及组合图及立体分解图及组合图之局部放大图，如图所示，所述薄型热管结构1，系包含：一管体11、一网格体12；
所述管体11具有一腔室111及一工作流体13(如图8所示)，该腔室111之内壁1111具有至少一第一槽道1111a及至少一第二槽道1111b，所述第一、二槽道1111a、1111b系相互交错延伸；
所述网格体12具有多个网格121，该网格体12贴附于前述腔室111之内壁1111。
所述该管体11更具有一第一封闭端112及一第二封闭端113，所述第一封闭端112及第二封闭端113系与前述腔室111相连通。
请参阅图3系为本发明之薄型热管结构第二实施例之管体剖视图，如图所示，本实施例之部分结构系与前述第一实施例相同，故在此将不再赘述，惟本实施例与前述第一实施例之不同处系为所述第一、二槽道1111a、1111b表面具有烧结粉末5，并所述烧结粉末5系为铜粉末及铝粉末其中任意一种，本实施例系以铜粉末作为说明但并不仅仅限于此种物质。
请参阅图4系为本发明之薄型热管结构第三实施例之管体剖视图，如图所示，本实施例之部分结构系与前述第一实施例相同，故在此将不再赘述，惟本实施例与前述第一实施例之不同处系为所述第一槽道1111a系呈弧状延伸，所述第二槽道1111b系呈弧状延伸，并该第一、二槽道1111a、1111b系相互交错，并于该第一、二槽道1111a、1111b交错处形成至少一交错部1111c。
请参阅图5系为本发明之薄型热管结构第四实施例之管体剖视图，如图所示，本实施例之部分结构系与前述第一实施例相同，故在此将不再赘述，惟本实施例与前述第一实施例之不同处系为所述第一槽道1111a系呈螺旋状延伸，所述第二槽道1111b系呈螺旋状延伸，并该第一、二槽道1111a、1111b系相互交错，并于该第一、二槽道1111a、1111b交错处形成至少一交错部1111c。
请参阅图6系为本发明之薄型热管结构第五实施例之管体剖视图，如图所示，本实施例之部分结构系与前述第一实施例相同，故在此将不再赘述，惟本实施例与前述第一实施例之不同处系为所述第一槽道1111a及第二槽道1111b仅设于该管体11之靠近该第一封闭端112及该第二封闭端113处。
请参阅图7、图8，系为本发明之薄型热管结构应用示意图及A-A剖视图，如图所示，当所述管体11具有一受热端11a及一散热端11b，所述受热端11a系与至少一热源3接触，并该散热端11b与至少一散热元件4接触，于本实施例中该散热元件4系以一散热器作为说明但并不仅限于此，当所述热源3产生热量，并由该受热端11a吸附热量令该液态工作流体13a产生蒸发转换为汽态工作流体13b，并该汽态工作流体13b系透过该网格体12间之空隙向该散热端11b传导并于该散热端11b冷却，经由冷却后之汽态工作流体13b冷凝成液态工作流体13a，并透过该第一、二槽道1111a、1111b于该管体11之腔室111的内壁1111扩散回流，故该液态工作流体13a可沿该管体11之第一、二槽道1111a、1111b之轴向及径向产生回流至受热端11a。
请参阅图9和图10，系为本发明之薄型热管结构另一应用示意图及B-B剖视图，如图所示，若将受热端11a与该热源3接触之一侧设为吸热侧11c，则相反该吸热侧11c之另侧设为散热侧11d，可将散热元件4设于该散热侧11d，当吸热侧11c吸收到该热源3所产生之热量进而令液态工作流体13a产生蒸发转换为汽态工作流体13b而传导至散热侧11d冷却，受冷却产生冷凝之液态工作流体13a沿该第一、二槽道1111a、1111b回流至该吸热侧11c继续汽液循环。
故本发明之薄型热管结构1不仅具有轴向传道热量之功效，其径向更具有传导热量之功效，并且可透过网格体12增加其支撑度。
请参阅图11、图12、图13，系为本发明之薄型热管结构制造方法第一实施例之步骤流程图及加工示意图并辅以参阅图4、图5，如图所示，并一并参阅图1、图2，所述薄型热管结构制造方法，系包含下列步骤：
S1：准备一中空管体及一网格体；
系准备一中空之管体11及一网格体12，所述中空之管体11及网格体12系为导热性质佳之金属材质如铜材质及铝材质其中任一，又或者为任一种导热性质佳之金属，本实施例系以铜材质作为说明但并不仅限于此。
S2：于该中空管体之内壁开设至少一第一槽道及至少一第二槽道；
透过机械加工(可为车削加工)之方式沿该中空之管体11之内部腔室111表面开设至少一第一槽道1111a及至少一第二槽道1111b，所述第一槽道1111a及第二槽道1111b系可呈直线状延伸(如图1所示)及弧状延伸(如图4所示)及螺旋状延伸(如图5所示)其中任一。
S3：将该网格体贴设于前述管体之内壁；
将前述网格体12置入前述中空之管体11之腔室111内，并完整平贴于该管体11内之腔室111的内壁1111，并同时覆盖前述第一、二槽道1111a、1111b。
S4：将该管体加压制成扁平状；
将所述管体11放置于冲压加工机具2上，透过冲压加工之方式将该管体11压制成扁平状。
S5：对该管体进行抽真空并填入工作流体；
将经过压成扁平状之管体11之腔室111进行抽真空以及填入工作流体13之作业。
S6：将该管体封闭。
最后将抽真空及填入工作流体13之管体11呈开放之一端进行封闭作业。
请覆参阅图11，系为本发明之薄型热管结构制造方法第二实施例之步骤流程图，如图所示，并一并参阅图1、图2，所述薄型热管结构制造方法，系包含下列步骤：
S1：准备一中空管体及一网格体；
S2：于该中空管体之内壁开设至少一第一槽道及至少一第二槽道；
S3：将该网格体贴设于前述管体之内壁；
S4：将该管体加压制成扁状；
S5：对该管体进行抽真空并填入工作流体；
S6：将该管体封闭。
前述各步骤系与前述第一实施例作业方法相同系可参阅第一实施例之说明，故在此将不再赘述，惟本实施例与前述第一实施例之不同处系为步骤S2：于该中空管体之内壁开设至少一第一槽道及至少一第二槽道；
本实施例于该中空之管体11之内壁1111开设至少一第一槽道1111a及至少一第二槽道1111b系透过机械加工之铣削之方式，沿该中空之管体11内部之腔室111内壁1111开设至少一第一槽道1111a及一第二槽道1111b。
请参阅图14，系为本发明之薄型热管结构制造方法第三实施例之步骤流程图，如图所示，并一并参阅图1、图2，所述薄型热管结构制造方法，系包含下列步骤：
S1：准备一中空管体及一网格体；
S2：于该中空管体之内壁开设至少一第一槽道及至少一第二槽道；
S3：将该网格体贴设于前述管体之内壁；
S4：将该管体加压制成扁状；
S7：对该管体进行热处理；
S5：对该管体进行抽真空并填入工作流体；
S6：将该管体封闭。
前述各步骤系与前述第一实施例作业方法相同系可参阅第一实施例之说明，故在此将不再赘述，惟本实施例与前述第一实施例之不同处系为于步骤S5：对该管体进行抽真空并填入工作流体；及步骤S4：将该管体加压制成扁状；两步骤之间更包含一步骤S7：对该管体进行热处理；系透过热处理之方式对该中空之管体11及设置于该中空之管体11内部之网格体12进行加热，所述热处理之方式于本实施例中系以扩散接合之方式作为举例，但并不引以为限，该扩散接合系令两者(管体11及网格体12)间更为紧密贴合，提升热传之效率。
本发明之薄型热管齐轴向或径向皆具有传导热量之效果，故无论系作为轴向热传导又或者作为径向大面积热传导均具有极佳之热传导效能。
图式说明
图1为本发明之薄型热管结构第一实施例之立体分解图；
图1a为本发明之薄型热管结构第一实施例之局部放大图
图2为本发明之薄型热管结构第一实施例之立体组合图；
图2a为本发明之薄型热管结构第一实施例之局部放大图；
图3为本发明之薄型热管结构第二实施例之立体组合剖视图；
图4为本发明之薄型热管结构第三实施例剖视图；
图5为本发明之薄型热管结构第四实施例剖视图；
图6为本发明之薄型热管结构第五实施例剖视图；
图7为本发明之薄型热管结构应用示意图；
图8为本发明之图7A-A剖视图；
图9为本发明之薄型热管结构应用示意图；
图10为本发明之图8B-B剖视图；
图11为本发明之薄型热管结构制造方法第一实施例之步骤流程图；
图12为本发明之薄型热管结构制造方法之加工示意图；
图13为本发明之薄型热管结构制造方法之加工示意图；
图14为本发明之薄型热管结构制造方法第三实施例之步骤流程图。
主要元件符号说明
薄型热管结构1
管体11
受热端11a
散热端11b
腔室111
内壁1111
第一槽道1111a
第二槽道1111b
交错部1111c
第一封闭端112
第二封闭端113
网格体12
网格121
工作流体13
液态工作流体13a
汽态工作流体13b
热源3
散热元件4
烧结粉末5

Claims (12)

1.一种薄型热管结构，系包含：
一管体，具有一腔室及一工作流体，该腔室之内壁具有至少一第一槽道及至少一第二槽道，所述第一、二槽道系相互交错延伸；
一网格体，具有多个网格，该网格体贴附于前述腔室内壁。
2.如权利要求1所述的薄型热管结构，其中所述第一、二槽道表面具有烧结粉末。
3.如权利要求2所述的薄型热管结构，其中所述烧结粉末系为铜粉末及铝粉末其中任一。
4.如权利要求1所述的薄型热管结构，其中所述该管体还具有一第一封闭端及一第二封闭端，所述第一封闭端及第二封闭端系与前述腔室相连通。
5.如权利要求1所述的薄型热管结构，其中所述第一槽道系呈弧状延伸，所述第二槽道系呈弧状延伸，并该第一、二槽道系相互交错，并于该第一、二槽道交错处形成至少一交错部。
6.如权利要求1所述的薄型热管结构，其中所述第一槽道系呈螺旋状延伸，所述第二槽道系呈螺旋状延伸，并该第一、二槽道系相互交错，并于该第一、二槽道交错处形成至少一交错部。
7.如权利要求4所述的薄型热管结构，其中所述管体仅于靠近该第一封闭端及该第二封闭端处设有前述第一、二槽道。
8.一种薄型热管结构制造方法，系包含下列步骤：
准备一中空管体及一网格体；
于该中空管体之内壁开设至少一第一槽道及至少一第二槽道；
将该网格体贴设于前述管体之内壁；
将该管体加压制成扁状；
对该管体进行抽真空并填入工作流体；
将该管体封闭。
9.如权利要求8所述的薄型热管结构制造方法，其中所述步骤将该管体压成扁状后更具有一步骤对该管体进行热处理。
10.如权利要求9所述的薄型热管结构制造方法，其中所述热处理系为扩散接合。
11.如权利要求8所述的薄型热管结构制造方法，其中所述步骤将该管体加压制成扁状系透过冲压法。
12.如权利要求8所述的薄型热管结构制造方法，其中所述步骤于该中空管体之内壁开设至少一第一槽道及一第二槽道系通过车削加工及铣削加工其中任一加工法所制成。
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