專利名稱：熱管及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱管及其制造方法，特別是涉及一種成本低卻具有高 效能的平板式熱管及其制造方法。
背景技術(shù)：
隨著科技發(fā)達(dá)，電子元件單位面積上的晶體管數(shù)量越來越多，造成其使用時(shí)發(fā)熱量的增加。而由于熱管(heat pipe)是一種簡單卻極有效的散熱裝 置，因此已被廣泛地應(yīng)用于各種電子散熱產(chǎn)品的需要上。其工作原理是通 過工作介質(zhì)氣、液兩相間相變化的潛熱來傳遞能量。在蒸發(fā)段(vaporization section),工作流體藉蒸發(fā)潛熱自熱源帶走大量熱能，其蒸汽充滿原已抽真 空的管內(nèi)空間并在冷凝段(condensation section)凝結(jié)成液體并釋放熱能，而 工作介質(zhì)靠內(nèi)部毛細(xì)結(jié)構(gòu)(wick)提供的毛細(xì)力流回至蒸發(fā)段進(jìn)行相變化的 循環(huán)，持續(xù)而有效地將熱能從熱源傳輸至遠(yuǎn)處散出。平板式熱管(Plate heat pipe)屬于熱管的一種，其工作原理與傳統(tǒng)式熱管 相同，因具有比傳統(tǒng)式熱管更大面積的傳導(dǎo)面，且符合"輕、薄、短、小" 的高實(shí)用價(jià)值，故大量被應(yīng)用在大型散熱面的電子產(chǎn)品上。平板式熱管已 有多種形式被提出，但多是利用上下個(gè)別的兩平板結(jié)合后以形成一密閉空 間，且在兩平板的內(nèi)壁上形成有毛細(xì)結(jié)構(gòu)。圖1繪示現(xiàn)有的平板式熱管的示意圖，其中該平板式熱管IO是由一上 板12與一下板14相對組合而形成，且在其相接處涂布焊料13并以焊接方 式將上板12與下板14焊接在一起。而在上板12與下板14的內(nèi)壁上形成 有毛細(xì)結(jié)構(gòu)15，唯此種現(xiàn)有上下板焊接方式缺點(diǎn)在于其為避免在焊接時(shí)焊 料溢入上下板的內(nèi)壁，故于該上下板12、 14的內(nèi)壁上會(huì)有一毛細(xì)結(jié)構(gòu)的不 連續(xù)區(qū)121、 141形成，不僅對于熱管中熱傳導(dǎo)路徑的中斷，也會(huì)影響平板 式熱管內(nèi)的熱傳導(dǎo)效率。由于傳統(tǒng)上利用上下兩平板焊接在一起，不僅焊接路徑長且焊接可靠 度低，更導(dǎo)致毛細(xì)結(jié)構(gòu)無法連續(xù)性的形成于平板內(nèi)壁。再者，當(dāng)平板式熱
管10的尺寸較大時(shí)，該上下板12、 14的中央部分會(huì)相對地缺乏足夠的支 撐力，使得局部區(qū)域造成產(chǎn)生折曲或凹陷，甚至因破壞平板式熱管10的整 體構(gòu)造而造成平板式熱管10失效。此外，傳統(tǒng)上利用焊接讓上下平板相結(jié)合的方法，也因零件多及模治 具技術(shù)程度高，使得成本相對較為高昂。發(fā)明內(nèi)容因此，為了解決上述問題，本發(fā)明提出一種平板式熱管及其制造方法， 以 一體成型的環(huán)狀體并于兩端部直接擠壓封口的方式形成密閉空間，可取 代現(xiàn)有以焊接讓上下兩分離的平板相結(jié)合的方式，可減少零件數(shù)目，簡化 制作工藝步驟。根據(jù)本發(fā)明的目的，提出一種平板式熱管，包括一扁平式中空環(huán)體， 其具有二開放端且中空環(huán)體的內(nèi)壁表面形成有一毛細(xì)結(jié)構(gòu)，其中靠近二開放端處更具有一彎折部，使中空環(huán)體形成一密閉空間，并于密閉空間內(nèi)充 填有一工作流體。根據(jù)本發(fā)明的另一目的，提出一種平板式熱管的制造方法，其步驟包 括提供一扁平式中空環(huán)體，其具有二開放端且中空環(huán)體的內(nèi)壁表面形成 有一毛細(xì)結(jié)構(gòu)；以及于靠近二開放端處各形成一彎折部，使中空環(huán)體形成 一密閉空間，并于密閉空間內(nèi)充填有 一工作流體。如上述的平板式熱管及其制造方法，其中中空環(huán)體是以擠型制作工藝 或抽拉制作工藝而一體成型，而彎折部是以治具加工方式(如沖壓制作工藝 等)而各自形成于中空環(huán)體的二端。中空環(huán)體的截面形狀為橢圓形、半圓弧、 矩形、三角形、四邊形、梯形、五角形、六角形、八角形、等邊多邊形或 不等邊多邊形。中空環(huán)體的材質(zhì)為一高熱傳導(dǎo)材料，例如是鋁、銅、鈦、 鉬、銀、不銹鋼、 -碳鋼或其它合金等。如上述的平板式熱管及其制造方法，其中中空環(huán)體內(nèi)更包括至少一支 撐物，而于中空環(huán)體內(nèi)形成多個(gè)腔室。毛細(xì)結(jié)構(gòu)都設(shè)置于中空環(huán)體的內(nèi)壁 表面與支撐物的表面，以形成連續(xù)的毛細(xì)結(jié)構(gòu)。支撐物用以增加中空環(huán)體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度且可增加毛細(xì)結(jié)構(gòu)的面積。支撐物包括一扁平狀的片狀物、一 有弧度的片狀物或是具有其它等效的形狀。毛細(xì)結(jié)構(gòu)采用選自燒結(jié)、黏著、填充及沉積所組成的族群其中之一或 其結(jié)合的方法所形成。毛細(xì)結(jié)構(gòu)的材質(zhì)包括選自塑料、金屬、合金、多孔 性非金屬材料所組成的族群其中之一。毛細(xì)結(jié)構(gòu)為金屬彈簧狀、溝槽狀、 柱狀、網(wǎng)狀或以金屬粉粒成型的多孔質(zhì)結(jié)構(gòu)。工作流體為無機(jī)化合物、純 水、醇類、酮類、液態(tài)金屬、冷媒、有機(jī)化合物或其混合物之一。如上述的平板式熱管及其制造方法，其中平板式熱管可通過一基座或 是直接與一熱源接觸，用以將熱源發(fā)散的熱快速傳導(dǎo)至平板式熱管?；?為一實(shí)心金屬塊體。熱源為一發(fā)熱的電子元件，例如是中央處理器、晶體 管、服務(wù)器、高階繪圖卡、硬盤、電源供應(yīng)器、行車控制系統(tǒng)、多媒體電 子機(jī)構(gòu)、無線通信基地臺(tái)或高階游戲機(jī)等。為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征、和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉一較佳實(shí)施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說明如下


圖1為現(xiàn)有的平板式熱管的示意圖；圖2A為依照本發(fā)明較佳實(shí)施例的一種平板式熱管的示意圖；圖2B為圖2A的彎折部的放大圖；圖2C為圖2A的平板式熱管的剖面示意圖；圖3為依照本發(fā)明較佳實(shí)施例的另一種平板式熱管的示意圖；圖4為圖3的平板式熱管的剖面示意圖；圖5A為本發(fā)明較佳實(shí)施例的再一種平板式熱管的示意圖；圖5B為圖5A的平板式熱管的剖面示意圖；圖6A為本發(fā)明較佳實(shí)施例的又一種平板式熱管的示意圖；圖6B為圖6A的平板式熱管的剖面示意圖。主要元件符號(hào)說明10:平板式熱管12:上板121:不連續(xù)區(qū)13:焊料14:下板141:不連續(xù)區(qū)15:毛細(xì)結(jié)構(gòu) 20、 30:平板式熱管 22、 32:中空環(huán)體 23a、 23b:開放端 25、 35:毛細(xì)結(jié)構(gòu)26a、 26b、 56a、 56b、 66a、 66b:彎折部27:密閉空間28:工作流體321:凹陷37:腔室38:支撐物39:基座具體實(shí)施方式
以下將參照相關(guān)圖式，說明依本發(fā)明的散熱模塊及其熱管的實(shí)施例。請同時(shí)參照圖2A與圖2C，圖2A為依照本發(fā)明較佳實(shí)施例的一種平板 式熱管的示意圖，而圖2C為圖2A的平板式熱管的剖面示意圖。在圖2A 中，平板式熱管20包括扁平式中空環(huán)體22，其具有二開放端23a、 23b，且 中空環(huán)體22的內(nèi)壁表面形成有一毛細(xì)結(jié)構(gòu)25，其中靠近二開放端23a、 23b 處更分別具有一彎折部26a、 26b，使中空環(huán)體22形成一密閉空間27，并于 密閉空間27內(nèi)充填有一工作流體28。接著，請參照圖2A與圖2B,圖2B為圖2A的彎折部的放大圖。中空 環(huán)體22是利用擠型制作工藝或抽拉制作工藝而一體成型制造，而彎折部 26a、 26b是以治具加工方式(如沖壓制作工藝等)而各自形成于中空環(huán)體22 的二端23a、 23b，使得中空環(huán)體22能夠形成一密閉空間27，如圖2C所示。 中空環(huán)體22的材質(zhì)為一高熱傳導(dǎo)材料，例如是鋁、銅、鈦、鉬、銀、不銹 鋼、碳鋼或其它合金等，且中空環(huán)體22的截面形狀為橢圓形、半圓孤、矩 形、三角形、四邊形、梯形、五角形、六角形、八角形、等邊多邊形或不 等邊多邊形。另外，在彎折部26a、 26b與中空環(huán)體22的內(nèi)壁連接處可再施 以焊接、軟焊或硬焊，可用以加強(qiáng)平板式熱管20的密閉性。另請同時(shí)參照圖3與圖4，圖3為依照本發(fā)明較佳實(shí)施例的另一種平板 式熱管的示意圖，而圖4為圖3的平板式熱管的剖面示意圖。本實(shí)施例中
的平反式熱管30與上述圖2A中的平板式熱管20中相同或相當(dāng)?shù)脑菢?biāo)示同一圖號(hào)，而本實(shí)施例與上述圖2A的平板式熱管20的不同之處在于 平板式熱管30的中空環(huán)體32可更包括至少一支撐物38,而在中空環(huán)體32 內(nèi)形成多個(gè)腔室37,且在每一腔室37內(nèi)都充填有工作流體28。在此，需 特別說明的是，每一腔室37可各自獨(dú)立并形成單獨(dú)的封閉空間，或者，每 一腔室37之間也可相互流通，只要平板式熱管的整體形成一封閉空間即可。由于毛細(xì)結(jié)構(gòu)35同時(shí)設(shè)置于中空環(huán)體32的內(nèi)壁表面與支撐物38的表 面，故可形成連續(xù)的毛細(xì)結(jié)構(gòu)35。支撐物38用以增加中空環(huán)體32的結(jié)構(gòu) 強(qiáng)度且可增加毛細(xì)結(jié)構(gòu)35的面積。支撐物38例如是一扁平狀的片狀物、 一有孤度的片狀物或是具有其它等效的形狀。毛細(xì)結(jié)構(gòu)35采用選自燒結(jié)、 黏著、填充及沉積所組成的族群其中之一或其結(jié)合的方法所形成。毛細(xì)結(jié) 構(gòu)35的材質(zhì)包括選自塑料、金屬、合金、多孔性非金屬材料所組成的族群 其中之一。毛細(xì)結(jié)構(gòu)35為金屬彈簧狀、溝槽狀、柱狀、網(wǎng)狀或以金屬粉粒 成型的多孔質(zhì)結(jié)構(gòu)。工作流體28為無機(jī)化合物、純水、醇類、酮類、液態(tài) 金屬、冷媒、有機(jī)化合物或其混合物之一。另外，平板式熱管30可通過一基座39與一熱源接觸，用以將熱源發(fā) 散的熱快速傳導(dǎo)至平板式熱管30?；?9為一實(shí)心金屬塊體，且基座39 的尺寸大小并不限定，可依據(jù)所需熱源的實(shí)際大小做設(shè)計(jì)。此外，中空環(huán) 體32可另在欲與基座39接觸的地方設(shè)一凹陷321，其大小恰可容納基座 39，可產(chǎn)生定位的功能，如圖3所示。熱源為一發(fā)熱的電子元件，例如是 中央處理器、晶體管、服務(wù)器、高階繪圖卡、硬盤、電源供應(yīng)器、行車控 制系統(tǒng)、多媒體電子機(jī)構(gòu)、無線通信基地臺(tái)或高階游戲機(jī)等。然而，本發(fā) 明并不限于此，如圖2A所示的平板式熱管20，其可直接與一熱源接觸， 用以將熱源發(fā)散的熱快速傳導(dǎo)至平板式熱管2 0 。工藝或抽拉制作工藝而一體成型以提供一中空環(huán)體，該中空環(huán)體的截面形 狀為械圓形、半圓孤、矩形、三角形、四邊形、梯形、五角形、六角形、 八角形、等邊多邊形或不等邊多邊形，而該環(huán)體的材質(zhì)為一高熱傳導(dǎo)材料， 例如是鋁、銅、鈦、鉬、銀、不銹鋼、 >碳鋼或其它合金等。該中空環(huán)體可 再行機(jī)械加工(例如施加一外力將其打扁)后變成扁平式的中空環(huán)體，其具有 二開放端，再于該中空環(huán)體內(nèi)采用例如是燒結(jié)、黏著、填充或沉積等方法， 以形成一毛細(xì)結(jié)構(gòu)于該中空環(huán)體的內(nèi)壁，其中該毛細(xì)結(jié)構(gòu)為金屬彈簧狀、 溝槽狀、柱狀、網(wǎng)狀或以金屬粉粒成型的多孔質(zhì)結(jié)構(gòu)。之后，可先在中空環(huán)體上的一適當(dāng)位置打孔，作為后續(xù)注入工作流體 與抽真空之用。再利用治具如沖頭或壓頭等，在中空環(huán)體的二端產(chǎn)生永久 變形以產(chǎn)生彎折部，用以形成一密閉空間。如此一來，不需要使用如現(xiàn)有 以焊接讓上下兩分離的平板相結(jié)合的方式，即可以迅速又大量地完成動(dòng)作， 不僅可減少零件數(shù)目，更可簡化制作工藝步驟。另外，彎折部26a、 26b的形成方式亦不僅限于圖2A至圖4所示的方 式，例如，請參見圖5A與圖5B，治具是于僅施壓于中空環(huán)體的單側(cè)末端， 使其產(chǎn)生永久變形并分別產(chǎn)生彎折部56a、 56b，用以使中空環(huán)體形成一密 閉空間?；蛘撸垍⒁妶D6A與圖6B，治具同時(shí)施壓于中空環(huán)體的二側(cè)末 端，使其產(chǎn)生永久變形并分別產(chǎn)生彎折部56a、 56b,用以使中空環(huán)體形成 一密閉空間。承上所述，本發(fā)明的平板式熱管及其制造方法，由于以一體成型方式 取代傳統(tǒng)的上下板焊接方式，不僅焊道路徑減少而使可靠度增加，且可形 成連續(xù)的毛細(xì)結(jié)構(gòu)，可幫助工作流體位于封閉的中空環(huán)體內(nèi)不斷循環(huán)流動(dòng)， 達(dá)到有效增加散熱效果，相比較于現(xiàn)有的具有一毛細(xì)結(jié)構(gòu)的不連續(xù)區(qū)，本 發(fā)明的平板式熱管的制造方法，可提供一更佳的熱傳導(dǎo)路徑。再者，針對較大尺寸的平板式熱管，可在支撐力較弱之處加以支撐物 的設(shè)計(jì)，可避免局部區(qū)域造成產(chǎn)生折曲或凹陷，并免除因平板式熱管的整 體構(gòu)造遭受破壞而造成整個(gè)平板式熱管失效。并且，本發(fā)明的平板式熱管的制造方法，可一次同時(shí)燒結(jié)，并可依不 同使用者的個(gè)別需求，調(diào)整平板式熱管的長度，且模具便宜又可一次同時(shí) 燒結(jié)數(shù)個(gè)平板式熱管，可達(dá)到簡化制作工藝步驟的優(yōu)點(diǎn)，整體而言，本發(fā) 明的平板式熱管的制造方法，具有幾何形狀變化容易，且成本便宜等優(yōu)點(diǎn)。以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發(fā)明的精神與 范疇，而對其進(jìn)行的等效修改或變更，均應(yīng)包含于所附的權(quán)利要求中。
權(quán)利要求
1.一種熱管，包括一中空環(huán)體，其具有二開放端且該中空環(huán)體的內(nèi)壁表面形成有一毛細(xì)結(jié)構(gòu)，其中靠近該二開放端處更具有一彎折部，使該中空環(huán)體形成一密閉空間，并于該密閉空間內(nèi)充填有一工作流體。
2. 如權(quán)利要求l所述的熱管，其中該中空環(huán)體是以擠型制作工藝或抽 拉制作工藝而一體成型。
3. 如權(quán)利要求2所述的熱管，其中該熱管為平板式，該熱管為一體成 型該中空環(huán)體后再行機(jī)械加工至該中空環(huán)體呈扁平式。
4. 如權(quán)利要求l所述的熱管，其中該些彎折部是以工具加工方式而各 自形成于該中空環(huán)體的二端。
5. 如權(quán)利要求4所述的熱管，其中該加工方式為沖壓制作工藝。
6. 如權(quán)利要求1所述的熱管，其中在形成該些彎折部之后，可于該些 彎折部與該中空環(huán)體的內(nèi)壁連接處再施以焊接、軟焊或硬焊用以加強(qiáng)該平板式熱管的密閉性。
7. 如權(quán)利要求l所述的熱管，其中該中空環(huán)體內(nèi)更包括至少一支撐物， 而于該中空環(huán)體內(nèi)形成多A腔室，且于每該腔室內(nèi)都充填有該工作流體。
8. 如權(quán)利要求7所述的熱管，其中每該腔室是各自獨(dú)立并形成單獨(dú)的 封閉空間，或者其中每該腔室之間為相互流通，且該熱管整體形成該封閉 空間。
9. 如權(quán)利要求7所述的熱管，其中該毛細(xì)結(jié)構(gòu)都設(shè)置于該中空環(huán)體的 內(nèi)壁表面與該支撐物的表面，以形成連續(xù)的該毛細(xì)結(jié)構(gòu)。
10. 如權(quán)利要求7所述的熱管，其中該支撐物包括一扁平狀的片狀物、 一有孤度的片狀物或是具有其它等效的形狀。
11. 一種熱管的制造方法，其步驟包括提供一中空環(huán)體，其具有二開放端且該中空環(huán)體的內(nèi)壁表面形成有一 毛細(xì)結(jié)構(gòu)；以及在靠近該二開放端處各形成一彎折部，使該中空環(huán)體形成一密閉空間， 并于該密閉空間內(nèi)充填有 一工作流體。
12. 如權(quán)利要求ll所述的制造方法，其中該中空環(huán)體是以擠型制作工 藝或抽4立制作工藝而 一體成型。
13. 如權(quán)利要求12所述的制造方法，其中一體成型該中空環(huán)體后再行 機(jī)械加工至該中空環(huán)體呈扁平式。
14. 如權(quán)利要求11所述的制造方法，其中該些彎折部是以治具加工方 式而各自形成于該中空環(huán)體的二端。
15. 如權(quán)利要求14所述的制造方法，其中該加工方式為沖壓制作工藝。
16. 如權(quán)利要求11所述的制造方法，其中在形成該些彎折部之后，可 在該些彎折部與該中空環(huán)體的內(nèi)壁連接處再施以焊接、軟焊或硬焊用以加 強(qiáng)該平板式熱管的密閉性。
17. 如權(quán)利要求ll所迷的制造方法，其中該中空環(huán)體內(nèi)還包括至少一 支撐物，而在該中空環(huán)體內(nèi)形成多個(gè)腔室，且在每該腔室內(nèi)都充填有該工 作流體，且其中每該腔室是各自獨(dú)立并形成單獨(dú)的封閉空間，或者每該腔 室之間為相互流通，且該熱管整體形成該封閉空間。
全文摘要
本發(fā)明公開一種平板式熱管及其制造方法，該平板式熱管包括一扁平式中空環(huán)體，其具有二開放端且中空環(huán)體的內(nèi)壁表面形成有一毛細(xì)結(jié)構(gòu)，其中靠近二開放端處更具有一彎折部，使中空環(huán)體形成一密閉空間，并在密閉空間內(nèi)充填有一工作流體。
文檔編號(hào)F28D15/04GK101162134SQ20061014234
公開日2008年4月16日 申請日期2006年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月10日
發(fā)明者莊明德, 林祺逢, 陳錦明 申請人:臺(tái)達(dá)電子工業(yè)股份有限公司