CN205897915U - 一种手机散热用超薄热管 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种手机散热用超薄热管，该超薄热管包括金属管体、金属丝网吸液芯和工作介质，其中金属管体尾部和头部两端焊接密封，金属管体的管段经相变压扁工艺后成扁平状，形成超薄热管的密闭内腔；金属丝网吸液芯由螺旋金属丝网或平面金属丝网或两者复合烧结而成；工作介质一般为汽化潜热高、比热容大的液体。本实用新型内部的金属丝网结构，气液通道分离且通畅，整体厚度完全适应手机内部狭小散热空间；吸液芯毛细力大，工作介质回流阻力小，传热性能好；金属丝网结构紧密，不易散开，力学性能好，易于弯折和压扁成型。本实用新型手机散热用超薄热管，其工艺简单稳定，适合批量生产，效率高，良品率高。

Description

一种手机散热用超薄热管

技术领域

本实用新型属于热传导技术领域，涉及一种热管技术，特别是涉及一种手机散热用超薄热管。

背景技术

随着手机智能化、集成化和轻薄化程度的提高，对其处理器的性能，如数据处理能力、通讯网络能力、高清拍摄像处理能力、高分辨力显示输出能力等的要求更高，功耗也会相应的剧增，而当下手机的厚度一般在8毫米以下；由于厚度薄，对设备内部以CPU、摄像头等为主的发热元件散热提出了更加严苛的要求。散热不及时所带来的手机严重发热问题，极大地破坏了用户的操作舒适感，同时发热带来的降频问题直接影响了设备的工作流畅度，而且手机长时间工作在较高温度下，设备的续航能力会大幅下降，其内部电子元件的性能和寿命也会急剧下降。

热管是一种相变传热元件，具有较高的导热系数和传热功率，其导热系数是现有金属材料的几十倍到几百倍，但常规热管从直径到厚度均难以适应手机内狭小的空间，而传统利用石墨薄膜和导热胶的手机散热技术也遭遇瓶颈，故急需设计面向手机散热的超薄热管。

手机散热用超薄热管厚度要求非常薄，其厚度多大在0.30-0.60毫米，而且在其内部还需设置相互分离的气液通道，以保证工作时气液循环高效传热。超薄热管制作时所用管材壁厚一般为0.05-0.10毫米，制作过程中极易变形，同时超薄热管成型往往还需要经过弯折和压扁。

现有技术中超薄热管吸液芯一般为铜粉烧结式，其制造过程中需向薄壁金属管内填入金属粉末，填粉操作过程十分困难，一致性很难保证，同时厚度也会严重受限，只能制作厚度为0.8-1.5毫米的超薄热管，而且采用传统工艺制作超薄热管时，极易出现褶皱和塌陷，制造难度非常大，效率低下，良品率低。

中国专利(发明专利申请号：201310743998.X)公开了一种“具有纤维束的超薄热管的同轴编织毛细结构及其超薄热管”，该超薄热管的吸液芯结构为纤维束同轴编织的毛细结构，其毛细结构分为主传输毛细部和同轴编织毛细部，主传输毛细部由若干根纤维束捆扎组成，同轴编织毛细部是由若干股交织且缠绕主传输毛细部的丝线组成，每股包含若干根。该专利申请的毛细吸液芯结构过于复杂，制造困难，难于量产，而且其毛细结构直径太大，制作的超薄管厚度太厚，不能用于手机散热。

由此可见，手机散热用超薄热管无论是在结构设计还是制造工艺上，都需要重新设计或改进。

发明内容

本实用新型的目的是针对上述问题，提供一种结构设计合理，传热性能优异的手机散热用超薄热管，超薄热管内部吸液芯采用丝网结构，气液通道分离且通畅，传热性能好，毛细力大，工作介质回流阻力小，适用于手机散热；其制造方法工艺简单稳定，适合批量生产，效率高，能有效避免制作超薄热管过程中的各种变形和缺陷；解决了现有技术出现的上述问题。

本实用新型所采用的技术方案是，一种手机散热用超薄热管，其包括：金属管体，金属丝网和工作介质，

所述的金属管体壁厚为0.05-0.10毫米，其尾部和头部两端焊接密封，金属管体的管段经相变压扁工艺后成扁平状，形成超薄热管的密闭内腔；

所述金属丝网，装于金属管体的密闭内腔，经过高温烧结粘结在金属管体内壁形成超薄热管的吸液芯；

所述工作介质填充于金属管体的密闭内腔，工作介质为汽化潜热大、比热容高的液体材料。

本实用新型所述的一种手机散热用超薄热管，其特征还在于，

所述金属丝网的吸液芯为单一结构，或为复合结构；

所述金属丝网吸液芯的单一结构，由具有三维结构的螺旋丝网烧结而成，所述螺旋丝网由几十根到上百根与金属管体材质相同的实心丝线经专用设备旋转编织制得，丝线整体呈螺旋中空环形，丝线与丝线之间相互交织，螺旋交错排列，螺旋丝网拉伸成扁平状烧结，烧结后其底面粘结在金属管体内壁形成单一毛细吸液芯结构；

所述金属丝网吸液芯的单一结构，或由具有二维结构的平面丝网烧结而成，所述平面丝网由若干根与金属管体材质相同的实心丝线经专用设备平面正交编织制得，丝线与丝线呈“井”字形纵横交错排列，平面丝网烧结后底面粘结在金属管体内壁形成单一毛细吸液芯结构；

所述金属丝网吸液芯的复合结构，由所述具有三维结构的螺旋丝网与所述具有二维结构的平面丝网上下层叠贴合烧结，烧结后螺旋丝网与平面丝网上下表面相互粘结，且处于下层的丝网底面粘结在金属管体内壁，形成复合结构的毛细吸液芯。

所述手机散热用超薄热管整体厚度为0.30-0.60毫米，所述金属管体内金属丝网的吸液芯整体厚度为0.10-0.50毫米。

本实用新型手机散热用超薄热管，金属管体内部的金属丝网吸液芯是螺旋丝网、平面丝网或螺旋丝网和平面丝网的复合丝网结构，气液通道分离且通畅，传热性能好，适用于手机散热。螺旋丝网结构的吸液芯结构紧密，不易散开，工艺简单；毛细力大，工作介质回流阻力小；使用金属丝网吸液芯制得超薄热管的传热性能稳定，力学性能好，易于弯折、压扁成型；采用螺旋丝网和平面丝网复合结构的金属丝网吸液芯不仅具有螺旋丝网结构吸液芯的优点，而且使用其制得超薄热管的传热功率会更高一些。

附图说明

图1a、图1b是本实用新型手机散热用超薄热管结构示意图；

图2a、图2b是本实用新型金属丝网螺旋丝网吸液芯示意结构图；

图2c、图2d是本实用新型金属丝网平面丝网吸液芯示意结构图；

图2e是本实用新型金属丝网复合结构吸液芯结构示意图；

图3a、图3b是本实用新型穿丝网使用的中心棒结构示意图；

图4是本实用新型手机散热用超薄热管的制造方法工艺步骤示意图；

图5a、图5b是本实用新型穿丝网工艺步骤示意图；

图6是本实用新型制造方法金属管体相关工艺步骤定位位置示意图；

图7是本实用新型手机散热用超薄热管经折弯工艺后结构示意图；

图8是本实用新型手机散热用超薄热管经压扁工艺后结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

一种手机散热用超薄热管，如图1a和图1b所示，其包括：金属管体1，金属丝网2和工作介质；金属管体1壁厚为0.05-0.10毫米，其尾部和头部两端焊接密封，金属管体1的管段经相变压扁工艺后成扁平状，形成超薄热管的密闭内腔；金属丝网2，装于金属管体1的密闭内腔，经过高温烧结粘结在金属管体1内壁形成超薄热管的吸液芯；工作介质填充于金属管体1的密闭内腔，工作介质为汽化潜热大，比热容高的液体材料。

本实用新型金属丝网2的吸液芯为单一结构，或为复合结构；其中，所述金属丝网2吸液芯的单一结构由具有三维结构的螺旋丝网21烧结而成，如图2a、图2b所示，螺旋丝网21由几十根到上百根与金属管体1材质相同的实心丝线经专用设备旋转编织制得，丝线整体呈螺旋中空环形，丝线与丝线之间相互交织，螺旋交错排列，螺旋丝网拉伸成扁平状烧结，烧结后其底面粘结在金属管体1内壁形成单一毛细吸液芯结构。

金属丝网2吸液芯的另一种单一结构，如图2c、图2d所示，由具有二维结构的平面丝网22烧结而成，平面丝网22由若干根与金属管体1材质相同的实心丝线经专用设备平面正交编织制得，丝线与丝线呈“井”字形纵横交错排列，平面丝网烧结后底面粘结在金属管体1内壁形成单一毛细吸液芯结构。

金属丝网2吸液芯的复合结构，如图2e所示，由具有三维结构的螺旋丝网21与具有二维结构的平面丝网22上下层叠贴合烧结，烧结后螺旋丝网21与平面丝网22上下表面相互粘结，且处于下层的丝网底面粘结在金属管体1内壁，形成复合结构的毛细吸液芯23。

本实用新型所提供的超薄热管，主要包括金属管体1、金属丝网2吸液芯、工作介质。其中金属管体1构成超薄热管的密闭内腔；金属丝网2吸液芯可由螺旋丝网21，或平面丝网22，或两者复合烧结而成；主要作用是提供工作介质汽化分离场所，促进液化后的工作介质回流；工作介质一般为液体(常温下)，优选汽化潜热大、比热容高的介质，如纯水、乙醇与纯水的混合溶剂、丙酮与纯水的混合溶剂等。

如图3a、图3b所示，本实用新型用来将金属丝网2穿入金属管体1的中心棒3为一单边削边的圆直棒，中心棒3的***端端头加工一“C”型卡槽31，同时斜面削边，以方便用“C”型卡槽卡住金属丝网，将其送进金属管体1内。

制造本实用新型手机散热用超薄热管的方法，如图4所示，该制造方法包括以下工艺步骤：中心棒清洗、中心棒烘干、中心棒热处理、丝网定长、丝网清洗、丝网烘干、坯管定长、尾部缩管、坯管清洗、坯管烘干、尾部焊接、穿丝网、烧结、打标、拔中心棒、退火、注液、抽真空、二除定长(二次除气与定长处理的简称)、矫直、头部焊接、折弯、压扁、检测、成品处理。

制造本实用新型手机散热用超薄热管具体制造工艺步骤是：

步骤(1)：中心棒清洗：根据所需成品热管的长度确定中心棒3的长度，中心棒3的外形结构如图3a和图3b所示，该结构主要是为了确保穿入的金属丝网2达到烧结位置，确保螺旋丝网21、平面丝网22或者两者层叠复合丝网的烧结质量；对中心棒3进行清洗，主要是除油处理，优选采用带有超声波功能的清洗装置，清洗试剂优选热脱剂。

步骤(2)：中心棒烘干：将清洗完毕的中心棒3进行烘干处理。

步骤(3)：中心棒热处理：将烘干后的中心棒3放入还原气氛烧结炉进行高温热处理，主要是为了提高中心棒的耐用度。

步骤(4)：丝网定长：根据所需成品超薄热管的长度确定金属丝网2的长度，并按照该长度裁切金属丝网2。

步骤(5)：丝网清洗：将裁切好的金属丝网2进行除油处理。

步骤(6)：丝网烘干：将清洗完毕的金属丝网2进行烘干处理。

步骤(7)：坯管定长：根据所需成品超薄热管的长度确定金属管体1的长度，裁切金属管体1。

步骤(8)：尾部缩管：将裁切后的金属管体1尾部进行缩口处理，尾部缩口主要是为了方便后续焊接，确保形成密封可靠的焊缝。

步骤(9)：坯管清洗：对尾部缩管处理后的金属管体1进行清洗处理，包括除油处理、去除表面氧化层处理等。

步骤(10)：坯管烘干：将清洗完毕的金属管体1进行烘干处理。

步骤(11)：尾部焊接：对金属管体1的尾部缩口部位进行焊接处理，形成密封的焊缝，优选采用TIG焊接。

步骤(12)：穿丝网：使用经过步骤(3)热处理后的中心棒3将金属丝网2穿入经过步骤(11)尾部焊接的金属管体1内部，确保金属丝网2与金属管体1内壁紧密接触。

如图5a、图5b所示，穿丝网时，先将金属丝网2拉直，将其头部的一小段弯折90°，再将金属丝网2弯折部位卡入中心棒3的“C”型卡槽31内将其钩住，然后将金属丝网2一面紧密贴合在中心棒3的削边平面上，一面慢慢使用中心棒3将金属丝网2推入金属管体1内，直至中心棒3无法推入为止。中心棒3头部设计的“C”型卡槽是起固定金属丝网2的作用，防止推入中心棒过程中金属丝网2与中心棒3削边平面前后滑动错位；其削边平面的作用是在送金属丝网2过程中压紧金属丝网2，确保金属丝网与金属管体1内部紧密贴合，提高金属丝网的烧结粘结强度。

步骤(13)：烧结：将步骤(12)中穿好金属丝网2的金属管体1连同其内部***的中心棒3一起放入还原气氛烧结炉内进行高温烧结处理，通过高温烧结使金属丝网粘结在金属管体内壁形成超薄热管吸液芯。

步骤(14)：打标：对经过步骤(13)后的金属管体1进行打标处理，即在金属管体1上烧结金属丝网2的那一侧做标记处理，具体是使用打标装置在金属管体1烧结金属丝网吸液芯的那一面的特定部位打上打扁标记，如图5a、图5b和图6所示，作为金属管体1烧结金属丝网吸液芯面的标记，该标记在后续压扁时作为超薄热管定位基准，可避免压扁金属管体1时其内部金属丝网吸液芯出现偏离超薄热管管身中心位置的现象。

步骤(15)：拔中心棒：将中心棒3从经过打标处理后的金属管体1内部拔出。

步骤(16)：退火：将拔出中心棒3的金属管体1放入还原气氛烧结炉内进行退火处理，使金属管体1内壁和金属丝网吸液芯充分还原。

步骤(17)：注液：对退火处理后的金属管体1进行充注工作介质操作，即向金属管体1内部灌注工作介质，工作介质的质量主要由金属吸液芯的孔隙率、成品热管的长度以及热管的工作环境决定。

步骤(18)：抽真空：将灌注工作介质的金属管体1管内进行抽真空处理，并利用封口模具挤压冷焊密封金属管体1的管口处；对金属管体1内部进行抽真空处理是为了实现管内较高的真空度，降低工作介质的沸腾温度，确保较低工作温度下，工作介质在热管内部能迅速汽化，进行正常的传热工作。

步骤(19)：二除定长：将经过步骤(18)抽真空处理的金属管体1进行二次除气与定长处理，优选利用加热沸腾排气手段去除金属管体1内部残存的不凝性气体，进一步提高金属管体1内的真空度，并利用封口模具挤压冷焊密封金属管体1的二除定长封口处，如图6所示，该部位到尾部焊接处的距离短于抽真空后形成的封口处到尾部焊接处的距离，然后利用切断模具将该二除定长封口处以上的管身部分切断，并将聚集在该金属管体1部位内受热上升的不凝性气体一并被去除。

步骤(20)：矫直：将步骤(19)二除定长后的金属管体1进行矫直处理，确保后续金属管体1头部焊接部位的可靠性与外观一致性。

步骤(21)：头部焊接：将矫直后金属管体1二除定长冷焊封口部位的头部进行焊接处理，形成可靠的球形焊缝，确保金属管体1头部密封可靠，无泄露，头部焊接优选采用TIG焊接。

步骤(22)：折弯：针对非直线超薄热管，使用折弯模具将步骤(21)中的金属管体1进行弯折成型；所述的折弯工艺在液压冲床上进行，使用成型模具冲弯圆形直热管的方式进行热管弯角的成型，能有效避免折弯过程热管管身出现塌陷，确保弯角部位过渡圆滑，无褶皱。折弯成型后的热管如图7所示。

步骤(23)：压扁：使用压扁模具对经过折弯后的热管，按照打扁标记指定面，进行金属管体1压扁成型，达到要求厚度。压扁前对圆形热管进行一定温度的烘烤，压扁过程中压扁上下模具和热管始终处于预热状态，管内工质为饱和蒸汽状态，管体内壁承受向外的饱和蒸汽压力，该压力在压扁过程起到支撑作用，确保压扁后超薄热管身平滑，无凹陷；如图8所示，为压扁成型后的手机散热用超薄热管。

步骤(24)：检测：对压扁成型后的超薄热管进行检测，包括产品外观检测、尺寸检测和传热性能测试，剔除不良产品。

步骤(25)：成品处理：对检测合格的超薄热管产品进行成品处理，包括清洗、抛光、表面钝化等。

上述实施方式只是本实用新型的一个实例，不是用来限制本实用新型的实施与权利范围，凡依据本实用新型申请专利保护范围所述的内容做出的等效变化和修饰，均应包括在本实用新型申请专利范围内。

Claims (3)

1.一种手机散热用超薄热管，其包括：金属管体(1)，金属丝网(2)和工作介质，其特征在于，

所述的金属管体(1)壁厚为0.05-0.10毫米，其尾部和头部两端焊接密封，金属管体(1)的管段经相变压扁工艺后成扁平状，形成超薄热管的密闭内腔；

所述金属丝网(2)，装于金属管体(1)的密闭内腔，经过高温烧结粘结在金属管体(1)内壁形成超薄热管的吸液芯；

所述工作介质填充于金属管体(1)的密闭内腔，工作介质为汽化潜热大、比热容高的液体材料。

2.根据权利要求1所述的一种手机散热用超薄热管，其特征在于，所述金属丝网(2)的吸液芯为单一结构，或为复合结构；

所述金属丝网(2)吸液芯的单一结构由具有三维结构的螺旋丝网(21)烧结而成，所述螺旋丝网(21)由几十根到上百根与金属管体(1)材质相同的实心丝线经专用设备旋转编织制得，丝线整体呈螺旋中空环形，丝线与丝线之间相互交织，螺旋交错排列，螺旋丝网拉伸成扁平状烧结，烧结后其底面粘结在金属管体(1)内壁形成单一毛细吸液芯结构；

所述金属丝网(2)吸液芯的单一结构或由具有二维结构的平面丝网(22)烧结而成，所述平面丝网(22)由若干根与金属管体(1)材质相同的实心丝线经专用设备平面正交编织制得，丝线与丝线呈“井”字形纵横交错排列，平面丝网烧结后底面粘结在金属管体(1)内壁形成单一毛细吸液芯结构；

所述金属丝网(2)吸液芯的复合结构，由所述具有三维结构的螺旋丝网(21)与所述具有二维结构的平面丝网(22)上下层叠贴合烧结，烧结后螺旋丝网(21)与平面丝网(22)上下表面相互粘结，且处于下层的丝网底面粘结在金属管体(1)内壁，形成复合结构的毛细吸液芯(23)。

3.根据权利要求1所述的一种手机散热用超薄热管，其特征在于，所述手机散热用超薄热管整体厚度为0.30-0.60毫米，所述金属管体(1)内金属丝网(2)的吸液芯整体厚度为0.10-0.50毫米。