本發(fā)明涉及一種復(fù)合纖維毛細結(jié)構(gòu)、其制造方法及熱管，尤指一種由不同線徑的金屬線交織成麻花狀雙層式結(jié)構(gòu)，其內(nèi)層編織網(wǎng)線徑大于外層編織網(wǎng)線徑的復(fù)合纖維毛細結(jié)構(gòu)，及其制造方法與具有該復(fù)合纖維毛細結(jié)構(gòu)的熱管。

背景技術(shù)：

為降低成本并提高產(chǎn)品應(yīng)用彈性及競爭力，計算機、智能型電子裝置、投影機及高功率LED照明產(chǎn)品紛紛朝向輕薄化設(shè)計，而空間的縮減卻也導(dǎo)致相關(guān)產(chǎn)品面臨更加嚴重的散熱問題，使產(chǎn)品因高溫產(chǎn)生性能及穩(wěn)定性下降甚至故障。薄型化電子裝置的散熱問題源自局部高溫的產(chǎn)生，例如運算處理單元及LED光源產(chǎn)生區(qū)域，為克服局部熱點所造成的產(chǎn)品開發(fā)瓶頸，市場急需一薄型化高導(dǎo)熱產(chǎn)品。

就熱管類產(chǎn)品而言，傳統(tǒng)熱管內(nèi)部具有讓汽相流體流動的蒸汽腔體(Vapor Chamber)及驅(qū)使液體回流的毛細結(jié)構(gòu)(Capillary Structure)，當(dāng)工作液體在蒸發(fā)端吸收足夠的熱量變成汽相，此蒸氣流再借由蒸氣腔體將熱量傳送到冷凝端，此時冷凝端將熱量散出，工作流體由汽相冷卻為液相，再借由毛細結(jié)構(gòu)讓液相液體回流到蒸發(fā)段，以此模式不斷來回循環(huán)產(chǎn)生散熱效果，具極佳熱傳導(dǎo)性能，但熱管類產(chǎn)品薄型化的制作工藝與設(shè)計相對上會困難許多，其會面臨的挑戰(zhàn)如下：

A.由于薄型化熱管與傳統(tǒng)熱管最大的不同處在于內(nèi)部的截面積變小，在毛細結(jié)構(gòu)不變的狀態(tài)下，壓扁程序雖對液體流通截面積變化差異不大，但當(dāng)熱管壓得越薄時，蒸汽空間將會變的越小，也就是蒸汽通道半徑變小，因此相較于傳統(tǒng)熱管，蒸氣壓損就需要額外考慮。例如，當(dāng)薄型熱管由2mm厚度降低至0.8mm時，其有效長度乘最大熱傳量可減少七倍之多。

B.薄型熱管可沿用舊有的燒結(jié)、溝槽、金屬網(wǎng)或復(fù)合熱管工藝，適當(dāng)將毛細結(jié)構(gòu)區(qū)域厚度變薄，直接經(jīng)過壓扁程序制作，然而這些作法較難制作1mm 以下的超薄型熱管，主要是因為扣除上下管壁約0.2～0.3mm厚度之后，內(nèi)部僅剩下約0.7mm高度的空間，加上毛細結(jié)構(gòu)的厚度會將內(nèi)部空間全部占據(jù)。因此，必須留下一定空間以維持順暢的蒸氣通道，如此一來，毛細結(jié)構(gòu)的設(shè)計與制作方式將會更為要求，才能在毛細壓差、汽相壓損與液相壓損三者之間取得平衡。

C.以熱管扁平化工藝必須克服壓扁時壓力不均，導(dǎo)致中央凹陷問題。若產(chǎn)生中央凹陷，熱管與發(fā)熱源或冷卻端接觸時將會有較大間隙，導(dǎo)致接觸熱阻提高，另外，因為形變的關(guān)系，蒸汽通道截面積將會比預(yù)期更小，更使其性能低下。目前常用作法是將毛細結(jié)構(gòu)調(diào)整至中央，兼顧支撐作用，另外亦可利用加熱法，使熱管內(nèi)部壓力提高，于壓扁工藝階段時對外產(chǎn)生推力，避免產(chǎn)生不必要的形變。扁平化后熱管的結(jié)構(gòu)強度亦必須符合使用上壓力差變化，才不會使結(jié)構(gòu)脆弱處大氣壓力壓扁，或是運作時內(nèi)部壓力太大而爆管的問題。

目前已經(jīng)有許多熱管制造業(yè)者針對低于1mm的超薄型熱管設(shè)計不同的毛細結(jié)構(gòu)制作方式，主要可分為燒結(jié)、溝槽、金屬網(wǎng)、纖維束或復(fù)合熱管工藝，燒結(jié)工藝主要沿用燒結(jié)管工藝并稍作改良，制作特殊模具，使燒結(jié)銅粉固定于銅管內(nèi)部某一區(qū)塊，再經(jīng)過壓扁程序制作超薄型熱管，燒結(jié)工藝雖可制作毛細力較強的毛細結(jié)構(gòu)，但工藝難度與成本較高，且較難以應(yīng)用于未來更薄型化的產(chǎn)品。至于以溝槽與金屬網(wǎng)制作的毛細結(jié)構(gòu)雖具有成本優(yōu)勢，但由于其毛細半徑較大難以獲得足夠的毛細力。因此，有許多業(yè)者提出復(fù)合式毛細結(jié)構(gòu)設(shè)計以提升性能，卻也導(dǎo)致工藝難度與成本增加。目前適用于超薄型熱管的毛細結(jié)構(gòu)中，纖維束設(shè)計具有較小的線徑可獲得較高的毛細力及更小高度的支撐結(jié)構(gòu)。但傳統(tǒng)的同軸編織毛細結(jié)構(gòu)由于僅通過多個金屬絲交織而成，其各金屬絲間的間隙雖然可提供毛細傳輸作用，但因其中心部位呈空心長管狀的結(jié)構(gòu)，壓制后只可得到又扁又寬的松散毛細結(jié)構(gòu)，無法獲得較為密實且集中的毛細結(jié)構(gòu)，其雜亂分布于流道內(nèi)的設(shè)計將導(dǎo)致較高流動阻力，導(dǎo)致性能降低。

據(jù)此，薄型化熱管的毛細結(jié)構(gòu)其毛細傳輸效果不如一般熱管，需要以特定設(shè)計尋求毛細結(jié)構(gòu)與管體內(nèi)部蒸氣流通道的平衡，才能有效發(fā)揮其應(yīng)有的毛細傳輸力。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種復(fù)合纖維毛細結(jié)構(gòu)、其制造方法及熱管，以提 高薄型化熱管的毛細結(jié)構(gòu)的最大熱傳能力。

為實現(xiàn)上述目的，在一實施例中，本發(fā)明提出一種復(fù)合纖維毛細結(jié)構(gòu)，其包含：

一第一編織層，由具有一第一線徑的金屬線構(gòu)成的呈筒狀的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；以及

一第二編織層，由具有一第二線徑的金屬線構(gòu)成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，第一線徑大于第二線徑，第二編織層包覆于第一編織層外。

其中，該第一編織層是由多束至少一股的具有該第一線徑的金屬線交錯編織而成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，該第二編織層是由多束至少一股的具有該第二線徑的金屬線交錯編織而成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

其中，其中該金屬線由具導(dǎo)熱性的金屬材質(zhì)構(gòu)成。

為實現(xiàn)上述目的，在一實施例中，本發(fā)明提出一種復(fù)合纖維毛細結(jié)構(gòu)的制造方法，其包含：

備置一芯線；

于芯線外包覆一第一編織層，第一編織層為由具有一第一線徑的金屬線構(gòu)成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；

于第一編織層外包覆一第二編織層，第二編織層為由具有一第二線徑的金屬線構(gòu)成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，第一線徑大于第二線徑；以及

將芯線取出。

其中，其為先決定該第二線徑的尺寸以及該第二編織層的厚度，而后決定該第一線徑的尺寸以及該第一編織層的厚度，以及該芯線的直徑。

其中，該第一編織層是由多束至少一股的具有該第一線徑的金屬線交錯編織而成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，該第二編織層是由多束至少一股的具有該第二線徑的金屬線交錯編織而成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

其中，該金屬線由具導(dǎo)熱性的金屬材質(zhì)構(gòu)成。

為實現(xiàn)上述目的，在一實施例中，本發(fā)明提出一種熱管，其包含：

一腔體，為一封閉真空腔體，內(nèi)部填充有工作流體；以及

一復(fù)合纖維毛細結(jié)構(gòu)，設(shè)置于腔體內(nèi)，其包括：

一第一編織層，由具有一第一線徑的金屬線構(gòu)成的呈筒狀的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；以及

一第二編織層，由具有一第二線徑的金屬線構(gòu)成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，第一線徑大于第二線徑，第二編織層包覆于第一編織層外。

其中，該第一編織層是由多束至少一股的具有該第一線徑的金屬線交錯編織而成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，該第二編織層是由多束至少一股的具有該第二線徑的金屬線交錯編織而成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

其中，該腔體與該金屬線由具導(dǎo)熱性的金屬材質(zhì)構(gòu)成。

本發(fā)明的復(fù)合纖維毛細結(jié)構(gòu)、其制造方法及熱管，可以提高薄型化熱管的毛細結(jié)構(gòu)的最大熱傳能力。

以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細描述，但不作為對本發(fā)明的限定。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的復(fù)合纖維毛細結(jié)構(gòu)的一實施例的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為圖1實施例的A部放大結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為圖1實施例的B-B剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明的復(fù)合纖維毛細結(jié)構(gòu)的制造方法的流程圖。

圖5為本發(fā)明的熱管的外觀結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為圖5的C-C剖面放大結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7為本發(fā)明的熱管與傳統(tǒng)毛細結(jié)構(gòu)熱管運作功率與熱阻比較圖。

其中，附圖標記：

100：復(fù)合纖維毛細結(jié)構(gòu)

110：第一編織層

111、121：金屬線

120：第二編織層

130：芯線

200：腔體

300：熱管

400：復(fù)合纖維毛細結(jié)構(gòu)的制造方法的流程

402～408：步驟

T：厚度

h：高度

ψ1：第一線徑

ψ2：第二線徑

具體實施方式

請參閱圖1至圖3所示，本發(fā)明提出的復(fù)合纖維毛細結(jié)構(gòu)100，其包含一第一編織層110與一第二編織層120，第一編織層110是由多束至少一股的具有一第一線徑ψ1的金屬線111交錯編織構(gòu)成的呈筒狀的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。第二編織層120是由多束至少一股的具有一第二線徑ψ2的金屬線121交錯編織構(gòu)成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，第一線徑ψ1大于第二線徑ψ2，第二編織層120包覆于第一編織層110外。金屬線111、121由具導(dǎo)熱性的金屬材質(zhì)構(gòu)成。

如圖2所示第二編織層120是由四股一束的金屬線121交錯編織，然不限于此，視實際設(shè)計而決定金屬線121的股數(shù)，第一編織層110的金屬線111同理。

關(guān)于復(fù)合纖維毛細結(jié)構(gòu)100的制造方法，請參閱圖3及圖4所示，本發(fā)明提出的復(fù)合纖維毛細結(jié)構(gòu)的制造方法的流程400，其包含：

步驟402：備置一芯線130；芯線130的材質(zhì)不限，具有一定硬度足以承受第一編織層110及第二編織層120纏繞而不致變形或斷裂即可；

步驟404：于芯線130外包覆一第一編織層110，第一編織層110為由具有一第一線徑ψ1的金屬線111構(gòu)成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；

步驟406：于第一編織層110外包覆一第二編織層120，第二編織層120為由具有一第二線徑ψ2的金屬線121構(gòu)成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，第一線徑第一線徑ψ1大于第二線徑第二線徑ψ2；以及

步驟408：將芯線130取出。

請參閱圖5及圖6所示，本發(fā)明提出一種薄型的熱管300，由復(fù)合纖維毛細結(jié)構(gòu)100與腔體200構(gòu)成。復(fù)合纖維毛細結(jié)構(gòu)100，包含一第一編織層110與一第二編織層腔體120。腔體200與構(gòu)成第一編織層110與第二編織層腔體120的金屬線皆可采用具導(dǎo)熱性的金屬材質(zhì)構(gòu)成，例如，銅、鋁、不銹鋼。熱管300的制造方法，是將原本呈圓筒狀的復(fù)合纖維毛細結(jié)構(gòu)100(如圖1所示外觀)放入原本亦呈圓筒狀的腔體200內(nèi)，而后將腔體200連同復(fù)合纖維毛細結(jié)構(gòu) 100加工壓扁成圖6所示扁平狀，而后將腔體200一端封閉、抽真空并將工作流體(例如，水)填充于腔體200內(nèi)，而后再將腔體200另一端封閉，使復(fù)合纖維毛細結(jié)構(gòu)100被封閉于腔體200內(nèi)，構(gòu)成如圖5所示外型。

請參閱圖6及圖7所示，本發(fā)明并應(yīng)用此結(jié)構(gòu)制作實施例驗證其效益。如圖6所示，當(dāng)熱管300的厚度T為1.0mm，腔體200內(nèi)部高度h＝0.7mm，第一編織層110采用第一線徑ψ1＝0.1mm的金屬線，第二編織層120采用第二線徑ψ2＝0.05mm的金屬線，于腔體200內(nèi)填充約116mg的水為工作流體，其最大熱傳量如圖7所示，可達20W，優(yōu)于傳統(tǒng)毛細結(jié)構(gòu)熱管的12W，此外，可有效降低超薄型熱管熱阻，如圖7所示，于輸入瓦數(shù)為10W時，相較于傳統(tǒng)毛細結(jié)構(gòu)熱管約0.2K/W的熱阻，本發(fā)明的熱阻可降低至約0.1K/W。

綜上所述，本發(fā)明所提供的復(fù)合纖維毛細結(jié)構(gòu)，是由不同線徑的金屬線交織成麻花狀雙層式結(jié)構(gòu)，由于位于內(nèi)層的第一層編織網(wǎng)線徑大于位于外層的第二編織層，因此應(yīng)用于熱管時，可提供較大的工作流體流動空間，借以降低流動阻力，而位于外層密集的第二層編織層則可提供較高毛細力，以提高最大熱傳能力。

當(dāng)然，本發(fā)明還可有其它多種實施例，在不背離本發(fā)明精神及其實質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍。