CN100343613C - 热管多孔结构层的制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种热管多孔结构层的制造方法包括以下步骤：1)经由刮刀成型制作至少一片状生胚；2)利用前述至少一片状生胚制作与热管的金属管内壁相应的筒状生胚；3)将该筒状生胚置入金属管内；4)对该已置入筒状生胚的金属管进行烧结，形成多孔结构层。本发明通过制成具有不同颗粒大小的生胚再置入金属管内烧结形成不同孔径的多孔结构层，易于控制孔隙大小的分布。
Description
【技术领域】
本发明与热管相关，尤指一种热管多孔结构层的制造方法。
【背景技术】
随着大规模集成电路技术的不断进步及广泛应用，信息产业的发展突飞猛进，高频高速处理器不断推出。由于高频高速运行使得处理器单位时间内产生大量热量，如不及时排除这些热量将引起处理器自身温度的升高，对系统的安全及性能造成很大影响，目前散热问题已经成为新一代高速处理器推出时必需解决的问题。
由于对散热需求不断提高，新式散热装置不断出现。将热管应用于电子元件散热就是其中一种，其利用液体在气、液两态间转变时温度保持不变而可吸收或放出大量热量的原理工作，一改传统散热器单纯以金属热传导方式散热而效率有限的状况。热管是于一密封低压管形壳体内盛装适量汽化热高、流动性好、化学性质稳定、沸点较低的液态物质，如水、乙醇、丙酮等，利用该液态物质受热和冷却而在气、液两态间转变时，吸收或放出大量热量而使热量由管体一端迅速传到另一端。
一般于热管内壁面上设置多孔结构层，通过该多孔结构层产生毛细作用力驱动冷凝后的液体回流。而由于毛细作用力与多孔结构层孔隙大小成反比，即孔隙的直径越小毛细作用力越大，因此为达到较大的毛细作用力，所使用的多孔材料层孔隙的孔径越小越好。然而，由于流体在流动过程中通过流道的孔径越小，流体所受的摩擦阻力及粘滞力越大，因此使得液体回流的阻力增加、流速变小。当热管吸热端吸收热量增加时，蒸发加快，而液体由于回流阻力而速度减小，无法迅速补充吸热端的蒸发液体。容易造成干烧，损坏热管。因此热管多孔结构层的孔隙大小及孔隙分布直接影响热管的性能，故希望能提供一种能有效控制孔隙大小分布的热管的制造方法。
【发明内容】
本发明所要解决的技术问题是提供一种易于控制热管多孔结构层孔隙分布的热管多孔结构层的制造方法。
为解决本发明技术问题，本发明热管多孔结构层的制造方法包括以下步骤：1)经由刮刀成型制作至少一片状生胚；2)利用前述至少一片状生胚制作与热管的金属管内壁相应的筒状生胚；3)将该筒状生胚置入金属管内；4)对该已置入筒状生胚的金属管进行烧结，形成多孔结构层。
本发明热管多孔结构层的制造方法通过制作颗粒大小不同的生胚再置入金属管内烧结形成不同孔径的多孔结构层，易于控制孔隙大小的分布。
【附图说明】
图1是热管沿轴向的截面示意图。
图2是热管沿径向的截面示意图。
图3是本发明热管多孔结构层的制造方法流程图。
图4是刮刀成型制造带状生胚的示意图。
图5是片状生胚的示意图。
图6是片状生胚卷设于拉杆外表面形成筒状生胚的示意图。
图7是拉杆及筒状生胚置入金属管的示意图。
图8是筒状生胚置入金属管内的剖视图。
图9是另一具有双层多孔结构层的热管结构沿径向的截面示意图。
图10是双层片状生胚卷设形成双层筒状生胚的示意图。
图11是双层筒状生胚置入金属管内的剖视图。
【具体实施方式】
下面参照附图，结合实施例对本发明作进一步说明。
如图1及图2所示，热管100包括一中空且封闭的金属管10及设于金属管10内壁面的多孔结构层30，该金属管10可由铜或其它导热性能良好的金属制成，金属管10的横截面呈圆形，可以理解地，金属管10的横截面也可为多边形等其它形状，如板形热管其横截面为方形。金属管10内抽成真空状态并填充有适量的工作液体。
如图3所示为本发明热管100的多孔结构层30制造方法流程图，下面结合图4至图8详细介绍本发明热管100的多孔结构层30的制造方法：
首先，通过刮刀法制作片状生胚420，该片状生胚420是用于烧结成型该多孔结构层30。
此过程中首先用刮刀成型制作带状生胚40，如图4所示为刮刀成型制作带状生胚40的示意图，制造带状生胚40所需的浆料400置于成型机的进料装置300内，该浆料400是由适当比例的粉末、溶剂以及粘结剂混合而成，其中粉末、溶剂以及粘结剂所占的质量百分比分别约为40-80％、10-40％及5-25％。粉末可为陶瓷粉末、金属粉末如铜粉等，溶剂采用有机溶剂，如乙醇、甲苯等，可以促使粉末的分散以及在挥发时形成微小孔隙，粘结剂采用具有易溶及易烧除特性的材料，如聚乙烯醇(Polyvinyl Alcohol，简称PVA)或聚乙烯醇缩丁醛(Polyvinyl Butyral，简称PVB)等。刮刀200置于进料装置300的出料口310处，浆料400流出出料口310时经刮刀200加工成为带状生胚40，然后带状生胚40经传送带500输送出去，在传送的过程中对带状生胚40进行去溶剂处理，如红外线装置600照射，亦可用烤箱加温烘烤等其它方式。在去溶剂处理时浆料400中所含的溶剂受热挥发，粘结剂大多沉积于带状生胚40的下表面形成粘结剂层410。
如图5所示，然后将上述经去溶剂后的带状生胚40裁剪成与金属管10内壁面大小相应的片状生胚420，相应地该片状生胚420包括一粘结剂层430。
其次，制作筒状生胚50。
如图6所示，首先提供一拉杆60，该拉杆60可采用实心的不锈钢棒体，拉杆60的横截面形状为圆形，可以理解地，该拉杆60的横截面形状也可为椭圆、方形、三角形等其它形状，其形状根据热管100横截面形状而定。然后将片状生胚420沿拉杆60的外表面卷设形成筒状生胚50，该筒状生胚50的上表面与拉杆60相接触，筒状生胚50的粘结剂层510朝向外侧。
然后，如图7及图8所示，将上述卷设于拉杆60外表面的筒状生胚50与拉杆60一并置入尚未封口的金属管10内，筒状生胚50的粘结剂层510与金属管10的内壁面相接触。然后通过转动拉杆60使拉杆60沿金属管10内壁圆周对筒状生胚50施加径向作用力，使筒状生胚50通过其粘结剂层510内的粘结剂粘贴于金属管10的内壁面。
最后，对上述已置入筒状生胚50的金属管10进行烧结，首先缓慢加热至450-500℃，此时筒状生胚50内的粘结剂裂解并产生CO2等气体排出筒状生胚50之外，然后加热至500-980℃并保持大约10-60分钟，使筒状生胚50内的粉末颗粒间发生金相的结合，从而形成如图1及图2所示的多孔结构层30，由此即完成热管100的多孔结构层30的制作。
在该烧结过程中可将拉杆60保留于金属管10内，待烧结结束之后抽出，也可在烧结之前抽出，然后再进行烧结。
在完成上述多孔结构层30的制作后，对金属管10填充工作液体并对金属管10抽真空及封口，即可得到热管100。
在上述制程中，仅于金属管10内置入一层筒状生胚50，筒状生胚50内的粘结剂在烧结过程中裂解形成气体溢出、粉末颗粒间发生金相的结合从而形成单层的多孔结构层30。若浆料400所采用粉末颗粒的大小不同，其烧结之后所形成多孔结构层30的孔隙的孔径大小也不同，因此可通过选用不同大小粉末颗粒的浆料而制作不同的生胚，最后经烧结得到不同孔径的多孔结构层。可以理解地，还可以通过选用多种粉末颗粒不同的浆料制成多个不同的生胚，然后将所述各不同的生胚分别置入铜管内，最后烧结形成多层的多孔结构层结构。
如图9至图11所示为双层多孔结构层的制作过程示意图。首先如图9所示，热管100’包括金属管10及设于金属管10内壁面的多孔结构层30’，该多孔结构层30’包括一孔隙直径相对较小的内层32及一孔隙直径相对较大的外层34。
如图10所示，当制造上述多层多孔结构层30’时，首先分别选用不同粉末颗粒的浆料制成内层生胚52及外层生胚54，其中内层生胚52所选用浆料的粉末颗粒小于外层生胚54所选用浆料的粉末颗粒。其次，将内层生胚52沿拉杆60外表面卷成圆筒状，外层生胚54沿内层生胚52的外表面卷成圆筒状，从而该内、外层生胚52、54分层卷设于拉杆60的外表面上。
如图11所示，然后将上述的内、外层生胚52、54及拉杆60一并插入金属管10内，同样通过对拉杆60施力使内、外层生胚52、54之间相粘结同时使外层生胚54与金属管10内壁相粘结。
最后通过烧结使内、外层生胚52、54内的粘结剂裂解排出生胚52、54外，生胚52、54内的粉末颗粒间发生金相的结合从而分别形成如图9所示的多孔结构层30’。
可以理解地，同样可以制作三层或更多层的多孔结构层。而不同的生胚于拉杆外卷设的顺序不同亦可制得孔隙大小排列不同的多层多孔结构层，图9所示为沿金属管10的径向向外孔径递增的多孔结构层，若先将生胚54卷设于拉杆60外表面，然后将生胚52沿生胚54外表面卷成筒状，则形成沿金属管10的径向向外孔隙直径递减的多孔结构层。
本发明通过制成不同的生胚再置入金属管内，经烧结形成不同的多孔结构层，制程简单且易于控制多孔结构层的孔隙分布。
Claims (12)
1.一种热管多孔结构层的制造方法，包括以下步骤：
1)经由刮刀成型制作至少一片状生胚；
2)利用前述至少一片状生胚制作与热管的金属管内壁相应的筒状生胚；
3)将该筒状生胚置入金属管内；
4)对该已置入筒状生胚的金属管进行烧结，形成多孔结构层。
2.如权利要求1所述的热管多孔结构层的制造方法，其特征在于：制作该至少一片状生胚的浆料的成分包括粉末、溶剂以及粘结剂。
3.如权利要求2所述的热管多孔结构层的制造方法，其特征在于：该浆料的粉末、溶剂及粘结剂所占的质量百分比分别为40-80％、10-40％及5-25％。
4.如权利要求2所述的热管多孔结构层的制造方法，其特征在于：该浆料的粉末为金属粉末或陶瓷粉末。
5.如权利要求2所述的热管多孔结构层的制造方法，其特征在于：步骤2)中将片状生胚卷成筒状生胚是将该片状生胚卷制于一拉杆的外表面。
6.如权利要求5所述的热管多孔结构层的制造方法，其特征在于：步骤1)中包括选用粉末颗粒大小不同的浆料制作粉末颗粒大小不同的片状生胚，步骤3)中各粉末颗粒大小不同的片状生胚逐层沿拉杆卷成筒状。
7.如权利要求6所述的热管多孔结构层的制造方法，其特征在于：各片状生胚按粉末颗粒大小递增的方式逐层沿拉杆卷成筒状，从而使形成于金属管内的多孔结构层的孔径沿金属管径向向外递增。
8.如权利要求6所述的热管多孔结构层的制造方法，其特征在于：各片状生胚按粉末颗粒大小递减的方式逐层沿拉杆卷成筒状，从而使形成于金属管内的多孔结构层的孔径沿金属管径向向外递减。
9.如权利要求5至8中任意一项所述的热管多孔结构层的制造方法，其特征在于：步骤3)中拉杆与生胚一并置入金属管内并转动该拉杆，使拉杆沿金属管内壁圆周对生胚施力使生胚通过粘结剂与金属管壁面相粘结。
10.如权利要求9所述的热管多孔结构层的制造方法，其特征在于：该拉杆于烧结之前取出。
11.如权利要求9所述的热管多孔结构层的制造方法，其特征在于：该拉杆待烧结完成之后取出。
12.如权利要求2所述的热管多孔结构层的制造方法，其特征在于：步骤4)包括首先加热至450-500℃使筒状生胚内的粘结剂裂解排出筒状生胚外，然后加热至500-980℃使筒状生胚内的粉末颗粒间发生金相结合。
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