專利名稱：熱管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱管。
背景技術(shù)：
隨著電子產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展，電子元件(特別是中央處理器)運(yùn)行速度和整體性能在不斷提升。然而，隨之產(chǎn)生的高瓦特?cái)?shù)的廢熱問(wèn)題必須克服。而熱管由于具有可利用潛熱快速輸送大量熱能、溫度分布均勻、構(gòu)造簡(jiǎn)單、重量輕、無(wú)需外加作用力、壽命長(zhǎng)、低熱阻及可遠(yuǎn)距離傳熱等特點(diǎn)，被廣泛用來(lái)解決散熱問(wèn)題。
熱管是主要由真空密封的管形殼體、其內(nèi)壁上設(shè)置的毛細(xì)結(jié)構(gòu)(如粉體燒結(jié)物、溝槽結(jié)構(gòu)、絲網(wǎng)結(jié)構(gòu)等)及其內(nèi)裝入的適量工作液體(如水、乙醇、丙酮等)組成。
圖1所示為一種現(xiàn)有技術(shù)中常用于計(jì)算機(jī)散熱模組的熱管，該散熱模組利用熱管內(nèi)的工作流體的相變作用，將熱源的熱量快速傳導(dǎo)至散熱鰭片上，再利用風(fēng)扇將散熱鰭片上的熱能快速有效的排出計(jì)算機(jī)機(jī)殼外部。該熱管管殼10內(nèi)表面設(shè)置有毛細(xì)結(jié)構(gòu)20，管殼10內(nèi)密封有適量工作液體。該熱管包含蒸發(fā)段40、絕熱段50及冷凝段60三部分，當(dāng)工作流體在蒸發(fā)段40受熱汽化，該蒸汽流體因相變產(chǎn)生潛熱而能帶走大量熱能并沿?zé)峁苤行牡恼羝黧w通道70作高速運(yùn)動(dòng)，蒸汽流體在冷凝段60因放熱作用而冷凝成液體，通過(guò)重力或管殼10的毛細(xì)力作用下通過(guò)液態(tài)流體通道80回到加熱端40，如此連續(xù)循環(huán)。
上述結(jié)構(gòu)中，所有蒸汽流體全在蒸汽流體通道70內(nèi)流動(dòng)，蒸汽流體與液態(tài)流體的循環(huán)流動(dòng)比較單一，不利于提高熱管熱傳導(dǎo)性能。另外，由于毛細(xì)結(jié)構(gòu)設(shè)置于沿管殼內(nèi)壁面，使蒸氣流體流動(dòng)至冷凝段時(shí)其熱量必需通過(guò)毛細(xì)結(jié)構(gòu)部及其內(nèi)的冷卻液體與管殼壁面進(jìn)行換熱進(jìn)而傳導(dǎo)至散熱鰭片上，蒸汽流體與管殼壁面換熱阻力大。
圖2及圖3所示為上述熱管的蒸汽液體與冷凝液體在管殼10內(nèi)部逆向流動(dòng)。由于冷凝液體與蒸汽液體透過(guò)毛細(xì)結(jié)構(gòu)20的間隙互相接觸，可能發(fā)生夾帶限制(entrainment limit)造成剪切力作用而冷凝液體與蒸汽液體的循環(huán)流動(dòng)受阻并產(chǎn)生對(duì)冷凝液體傳導(dǎo)至蒸發(fā)段之前再加熱情形，導(dǎo)致熱傳輸效能的遽降，且隨著功率的增加此限制更加嚴(yán)重，從而嚴(yán)重影響傳統(tǒng)熱管的傳熱性能。
為解決上述傳統(tǒng)單一熱管的問(wèn)題，業(yè)界開發(fā)出回路熱管(Loop Heat Pipe，LHP)，如圖4所示。該回路式熱管也包含蒸發(fā)段40’、絕熱段50’及冷凝段60’三部分，其蒸發(fā)段40’及冷凝段50’設(shè)有毛細(xì)結(jié)構(gòu)20’，該回路式熱管的最基本制作原理是將原先傳統(tǒng)熱管合一的蒸汽流體通道70與液態(tài)流體通道80，以串聯(lián)方式展開而區(qū)分為蒸汽流體通道70’及液態(tài)流體通道80’予以重新組合連接而構(gòu)成一循環(huán)回路式超熱傳導(dǎo)體，即所謂的回路式熱管以取代原來(lái)的傳統(tǒng)的單管式熱管。雖然回路式熱管比傳統(tǒng)熱管具有更優(yōu)越的性能，但由于無(wú)法突破技術(shù)的瓶頸，例如加熱中心須偏離中心位置、充填工作流體不易、密封技術(shù)層面高等原因使其制程復(fù)雜、成本高并且冷凝段位置的散熱鰭片不易固定、組裝空間大等原因使其不易運(yùn)用，最后導(dǎo)致無(wú)法大量生產(chǎn)。因此，如果能以現(xiàn)行熱管的量產(chǎn)制造技術(shù)再輔以結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)而能達(dá)到類似回路式熱管的性能，則不但具備量產(chǎn)性同時(shí)也提供解決目前高功率熱量問(wèn)題及降低其生產(chǎn)成本，是業(yè)界汲汲努力的目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容有鑒于此，有必要提供一種汽—液分流的高導(dǎo)熱性能的熱管。
一種熱管，包括一密封的金屬管殼，其內(nèi)裝入適量工作流體，該管殼內(nèi)還設(shè)有毛細(xì)結(jié)構(gòu)，使管殼內(nèi)部形成至少兩個(gè)隔開的空腔部，位于管殼中部的毛細(xì)結(jié)構(gòu)朝向空腔部的表面上設(shè)有汽—液分流隔板。
所述熱管制造方法與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)由于該毛細(xì)結(jié)構(gòu)使管殼內(nèi)部形成至少兩個(gè)隔開的空腔部，從而形成多個(gè)蒸汽流體通道，蒸汽流體與液態(tài)流體的循環(huán)流動(dòng)較快且具多方向性，有利于提高熱管熱傳導(dǎo)性能；由于該汽—液分流隔板將蒸汽流體通道與液態(tài)流體通道有效區(qū)隔，使得高溫蒸汽能快速傳輸至冷凝段，并避免絕熱段的高溫蒸汽對(duì)冷凝回流液體的再加熱效應(yīng)、進(jìn)而改善汽—液兩相的逆流沖擊現(xiàn)象。另外，使用汽—液分流隔板可降低芯棒與毛細(xì)結(jié)構(gòu)間的擴(kuò)散反應(yīng)或熱膨脹殘留應(yīng)力問(wèn)題所導(dǎo)致芯棒脫膜易黏著而造成不良率的增加。
下面參照附圖，結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。

圖1是現(xiàn)有熱管的示意圖。
圖2是現(xiàn)有熱管的一種汽液兩相逆流作用示意圖。
圖3是現(xiàn)有熱管的另一種汽液兩相逆流作用示意圖。
圖4是現(xiàn)有回路式熱管的示意圖。
圖5是本發(fā)明熱管的一實(shí)施例示意圖。
圖6是本發(fā)明熱管的另一實(shí)施例示意圖。
具體實(shí)施方式以下參照?qǐng)D5及圖6，對(duì)本發(fā)明熱管較佳實(shí)施例詳加說(shuō)明，俾利完全了解。
請(qǐng)參閱圖5為本發(fā)明熱管的一較佳實(shí)施例，其主要包含一金屬管殼100、毛細(xì)結(jié)構(gòu)200、汽—液分流隔板300及金屬管殼100內(nèi)填充的適量工作流體(圖未示)。該熱管將毛細(xì)結(jié)構(gòu)200及隔板300設(shè)置于管殼100內(nèi)并填充工作流體，然后予以抽真空并封閉管殼100而成。該毛細(xì)結(jié)構(gòu)200包括管殼100兩端沿內(nèi)壁面設(shè)置的端部毛細(xì)結(jié)構(gòu)200及沿管殼100內(nèi)壁面軸向延伸的環(huán)狀毛細(xì)結(jié)構(gòu)200，該端部毛細(xì)結(jié)構(gòu)200與環(huán)狀毛細(xì)結(jié)構(gòu)200連結(jié)并朝向管殼100中部厚度逐漸減小。該環(huán)狀毛細(xì)結(jié)構(gòu)200于管殼100中心沿軸向延伸包圍形成蒸汽流體通道700，并且與管殼100壁面具一定間隙而另形成一沿管殼100內(nèi)壁面的蒸汽流體通道700’，該毛細(xì)結(jié)構(gòu)200形成液態(tài)流體通道800。該汽—液分流隔板300設(shè)置于該環(huán)狀毛細(xì)結(jié)構(gòu)200的內(nèi)表面，使蒸汽流體通道700與液態(tài)流體通道800相隔開。該熱管也包含蒸發(fā)段400、絕熱段500及冷凝段600三部分。該隔板300設(shè)置于對(duì)應(yīng)絕熱段500的毛細(xì)結(jié)構(gòu)200朝向空腔部的表面上，其目的為防止隔板300兩端延及蒸發(fā)段400與冷凝段600處而影響在蒸發(fā)段400與冷凝段600的蒸汽流體與冷凝液體的正常循環(huán)流動(dòng)。
其工作流體的作動(dòng)原理為當(dāng)熱管蒸發(fā)段400受熱后傳導(dǎo)至熱管內(nèi)部工作流體，工作流體由液態(tài)轉(zhuǎn)變成汽態(tài)的相變作用使得大量的熱被帶離蒸發(fā)段400，其經(jīng)由絕熱段500而傳輸至冷凝段600，絕熱段500區(qū)域因設(shè)置汽—液分流隔板300使得蒸汽流體通道700內(nèi)只有單純的蒸汽流通，而在毛細(xì)結(jié)構(gòu)200內(nèi)在冷凝段600被冷凝之液態(tài)冷凝液體流動(dòng)的液態(tài)流體通道800來(lái)輸送液態(tài)工作流體至蒸發(fā)段400，而無(wú)汽—液兩相逆流所產(chǎn)生的剪應(yīng)力作用，因此，高溫的蒸汽并不會(huì)對(duì)經(jīng)冷凝作用后的工作流體施以再加熱效應(yīng)，可有效提升工作流體的吸放熱效應(yīng)，進(jìn)而提高熱管性能。
本發(fā)明熱管由于使用汽—液分流隔板貼設(shè)于毛細(xì)結(jié)構(gòu)表面上，改善芯棒的脫膜性能，可降低芯棒與毛細(xì)結(jié)構(gòu)間的擴(kuò)散反應(yīng)或熱膨脹殘留應(yīng)力問(wèn)題所導(dǎo)致芯棒脫膜易黏著而造成不良率的增加。
請(qǐng)?jiān)賲㈤唸D6為本發(fā)明的另一實(shí)施例，其與圖5主要差異在于金屬管殼100內(nèi)設(shè)置有其中部形成五個(gè)筒狀空腔部的毛細(xì)結(jié)構(gòu)200，每一空腔部中部部位的毛細(xì)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面設(shè)有汽—液分流隔版300，從而每一分流隔版300內(nèi)形成蒸汽流體通道800，其余的毛細(xì)結(jié)構(gòu)200形成液態(tài)流體通道800，其具有多重回路熱管的功能。
可以理解地，本發(fā)明熱管的汽—液分流隔板的兩端可分別往蒸發(fā)段與冷凝段適當(dāng)延伸；汽—液分流隔板沿毛細(xì)結(jié)構(gòu)部與空腔部的界面延伸而形成管狀體，其橫截面形狀可以是圓形、橢圓形、多邊形等多種形狀的殼體；汽—液分流隔板的厚度可以是薄膜(＜1μm)、厚膜(＞1μm)、薄管或厚管；汽—液分流隔板的形態(tài)可以是薄模狀、細(xì)網(wǎng)格狀。汽—液分流隔板的材料可以是銅、鋁等金屬或合成樹脂等材料。
還可以理解地，本發(fā)明熱管的毛細(xì)結(jié)構(gòu)可以是溝槽狀、網(wǎng)格狀、纖維狀、燒結(jié)粉體、多孔連通、波浪狀薄板及其復(fù)合毛細(xì)結(jié)構(gòu)。
是以，本發(fā)明的熱管可改善現(xiàn)有技術(shù)的關(guān)鍵在于；1.多個(gè)蒸汽流體通道設(shè)計(jì)毛細(xì)結(jié)構(gòu)使管殼內(nèi)部形成至少兩個(gè)隔開的空腔部，從而形成多個(gè)蒸汽流體通道，蒸汽流體與液態(tài)流體的循環(huán)流動(dòng)較快且具多方向性，有利于提高熱管熱傳導(dǎo)性能。
2.汽—液分流隔板的設(shè)計(jì)在熱管的絕熱區(qū)域介于毛細(xì)結(jié)構(gòu)及蒸汽流體通道間設(shè)計(jì)一汽—液分流隔板，以避免蒸汽流與冷凝液態(tài)的剪力作用。
3.汽—液分流隔板的設(shè)計(jì)在熱管的絕熱區(qū)域介于毛細(xì)結(jié)構(gòu)及蒸汽流體通道間設(shè)計(jì)一汽—液分流隔板，以避免絕熱段的熱量對(duì)于凝結(jié)液體再行加熱作用，而影響其冷凝液的回流效應(yīng)。
4.汽—液分流隔板的設(shè)計(jì)由于使用汽—液分流隔板貼設(shè)于毛細(xì)結(jié)構(gòu)表面上，可降低芯棒與毛細(xì)結(jié)構(gòu)間的擴(kuò)散反應(yīng)或熱膨脹殘留應(yīng)力問(wèn)題所導(dǎo)致芯棒脫膜易黏著而造成不良率的增加。
權(quán)利要求
1.一種熱管，包括一密封的金屬管殼，其內(nèi)裝入適量工作流體，該管殼內(nèi)還設(shè)有毛細(xì)結(jié)構(gòu)，其特征在于該管殼內(nèi)部形成至少兩個(gè)隔開的空腔部，位于管殼中部的毛細(xì)結(jié)構(gòu)朝向空腔部的表面上還設(shè)有汽-液分流隔板。
2.如權(quán)利要求1所述的熱管，其特征在于所述毛細(xì)結(jié)構(gòu)沿管殼內(nèi)部軸向延伸并包圍形成一空腔部，同時(shí)與管殼壁面具一定間隙而另形成一空腔部。
3.如權(quán)利要求2所述的熱管，其特征在于所述管殼兩端內(nèi)壁面另設(shè)有呈朝向管殼中部其厚度逐漸減小的毛細(xì)結(jié)構(gòu)。
4.如權(quán)利要求1所述的熱管，其特征在于所述管殼內(nèi)設(shè)置有其中部形成數(shù)個(gè)空腔部的毛細(xì)結(jié)構(gòu)，每一空腔部中心部的毛細(xì)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面設(shè)有汽-液分流隔版而形成蒸汽流體通道，其余的毛細(xì)結(jié)構(gòu)部形成液態(tài)流體通道，使熱管形成多重回路。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的熱管，其特征在于所述熱管具有蒸發(fā)段、絕熱段及冷凝段，該隔板設(shè)置于對(duì)應(yīng)絕熱段的部分。
6.如權(quán)利要求5所述的熱管，其特征在于所述隔板兩端可分別向蒸發(fā)段與冷凝段適當(dāng)延伸。
7.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的熱管，其特征在于所述隔板沿毛細(xì)結(jié)構(gòu)部與空腔部的界面延伸而形成管狀體，其橫截面形狀可以是圓形、橢圓形或多邊形。
8.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的熱管，其特征在于所述隔板呈薄膜狀或細(xì)網(wǎng)格狀。
9.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的熱管，其特征在于所述毛細(xì)結(jié)構(gòu)可以是溝槽狀、網(wǎng)格狀、纖維狀、燒結(jié)粉體、波浪狀薄板及其復(fù)合毛細(xì)結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種熱管，包括一金屬管殼、毛細(xì)結(jié)構(gòu)、工作流體及汽—液兩相分流隔板。該毛細(xì)結(jié)構(gòu)使管殼內(nèi)部形成至少兩個(gè)隔開的空腔部，從而形成多個(gè)蒸汽流體通道，蒸汽流體與液態(tài)流體的循環(huán)流動(dòng)較快且具多方向性，有利于提高熱管熱傳導(dǎo)性能。位于管殼中心部的毛細(xì)結(jié)構(gòu)朝向空腔部的表面上還設(shè)有汽—液分流隔板，以有效避免蒸汽與冷凝液體的剪力作用及絕熱區(qū)域?qū)淠后w的再加熱效應(yīng)，而提高熱管性能并提升制程良率。
文檔編號(hào)H01L23/34GK1967130SQ20051010152
公開日2007年5月23日 申請(qǐng)日期2005年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月17日
發(fā)明者侯春樹, 劉泰健, 童兆年, 孫至賢 申請(qǐng)人:富準(zhǔn)精密工業(yè)(深圳)有限公司, 鴻準(zhǔn)精密工業(yè)股份有限公司