CN100356129C - 平板式热管及其支撑结构 - Google Patents

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Abstract

本发明有关一种平板式热管及其支撑结构。支撑结构接触热管内壁的毛细组织，用以避免毛细组织剥离。支撑结构是一多层或单层的结构，包括一多孔层，多孔层中具有多个蒸汽通道，蒸汽通道是以三维空间配置且相互连通。多孔层还提供一毛细力使热管的工作流体回流。支撑结构的材质包括一金属，例如为一发泡金属材料，其孔隙率约为70%至95%，且孔径大小约30ppi至100ppi。本发明的热管及其支撑结构，不仅可充分支撑毛细组织，降低毛细组织与热管内壁的热阻，并提供蒸气流动空间，进一步提供毛细力使热管的工作流体回流，以提高热管散热效率。

Description

平板式热管及其支撑结构
技术领域
本发明有关一种平板式热管，特别是有关一种可避免毛细组织剥离的热管。
背景技术
热管(heat pipe)是一种简单却极有效的散热装置，已被广泛地应用于各种电子散热产品上。其工作原理是借由工作流体液、气两相间相变化的潜热来传递能量。在蒸发段(vaporization section)，工作流体借蒸发潜热自热源带走大量热能，其蒸汽充满原已抽真空的管内空间并在冷凝段(condensation section)凝结成液体并释放热能，而工作液体靠内部毛细组织提供的毛细力流回至蒸发段进行相变化的循环，持续而有效地将热能从热源传输至远处散出。
平板式热管属于热管的一种，其工作原理与传统式热管相同，因具有比传统式热管更大面积的传导面，且符合“轻、薄、短、小”的高实用价值，故大量被应用在大型散热面的电子产品上。平板式热管已有多种形式被提出，但多是利用上下两平板形成一密闭空间，且在两平板的内壁上形成有毛细组织。当使用多孔性粉末(sintered powder)，例如为铜粉等，借助其与上下两平板烧结为一体，以形成毛细组织于两平板的内壁上。然而，由于烧结所使用的温度相当高，易导致平板软化，故必须增加平板的厚度，借以加强其强度.然而此作法不仅增加材料成本，更使得产品整体的重量增加，实非一良好解决方案.
若使用多孔性金属网(mesh)，或是多孔性粉末独立烧结，借以形成毛细组织时，必须在贴附于两平板内壁上的毛细组织之间使用多个支撑物，以避免毛细组织塌陷，导致热传导效率变差，并确保毛细组织可良好贴附于平板的内壁上.请参照图1A，其是现有一种平板式热管的示意图.图1A已揭示于美国专利第6,293,333号发明中，利用金属网布经压出成型的微流道毛细组织11置入一扁平的金属管道12中。上下两层毛细组织使用支撑柱(stiffener)13支撑并与管道壁密贴。
请参照图1B，其是现有另一种平板式热管的示意图。在图1B中，主要由上平板10a与下平板10b所构成的平板式热管，其毛细组织11是以多孔性粉末独立烧结而成。在两毛细组织11之间，以适当间距设置有多个与形成毛细组织11相同材质的多孔性粉末所形成的支撑柱14，用以避免毛细组织11塌陷，且两相邻支撑柱14之间形成一蒸汽通道。
然而，随着平板式热管尺寸越做越大，支撑物的个数或截面积需随之增加以提供足够的支撑力，避免毛细组织在没有支撑物支撑的地方塌陷。一旦支撑物的个数或截面积增加，不仅使得热管的整体重量随之增加，亦使得原本蒸汽流动的空间减少，且阻隔原有的蒸汽通道，致使热管散热效率受到影响。
发明内容
因此，为解决上述问题，本发明提出一种热管及其支撑结构，具有多孔层及多个蒸汽通道，不仅可充分支撑毛细组织，降低毛细组织与热管内壁的热阻，并提供蒸气流动空间，还可提供毛细力使热管的工作流体回流，增加热管散热效率。
根据本发明一方面的一种应用于热管的支撑结构，接触热管内壁的毛细组织，用以避免毛细组织剥离。支撑结构是一多层或单层的结构，包括一多孔层，多孔层中具有多个蒸汽通道，蒸汽通道是以三维空间配置且相互连通.多孔层还提供一毛细力使热管的工作流体回流。支撑结构的材质包括一金属，例如为一发泡金属材料，其孔隙率约为70％至95％，且孔径大小约30ppi至100ppi。
根据本发明另一方面的一种热管，包括一封闭体、毛细组织以及支撑结构。封闭体内具有一空间，而毛细组织贴附于封闭体内壁.支撑结构接触热管内壁的毛细组织，用以避免毛细组织剥离。支撑结构是一多层或单层的结构，包括一多孔层，多孔层中具有多个蒸汽通道，蒸汽通道是以三维空间配置且相互连通。多孔层还提供一毛细力使热管的工作流体回流。支撑结构的材质包括一金属，例如为一发泡金属材料，其孔隙率约为70％至95％，且孔径大小约30孔/英寸(ppi)至100孔/英寸(ppi)。支撑结构可利用注入一惰性气体于一熔融态金属中，经冷却后形成，或者，可利用溅镀或涂布一金属于一多孔性海绵组织上，再除去多孔性海绵组织后形成。
为让本发明的上述和其它目的、特点和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合附图进行详细说明如下：
附图说明
图1A是现有一种平板式热管的示意图。
图1B是现有另一种平板式热管的示意图。
图2是依照本发明较佳实施例的平板式热管的示意图。
具体实施方式
请参照图2，其是依照本发明较佳实施例的平板式热管的示意图。本发明较佳实施例所揭示的平板式热管20具有一由上下两平板20a与20b所形成的封闭体，并包括毛细组织21以及支撑结构24。封闭体内具有一空间，毛细组织21贴附于封闭体内壁，亦即贴附于二平板20a与20b。
毛细组织21的形成方式并不限制，例如可使用多孔性粉末(sinteredpowder)，如铜粉等，独立烧结而成，或使用多孔性金属网(mesh)等。
支撑结构24，包括一多孔层，多孔层中具有多个蒸汽通道，蒸汽通道是以三维空间配置且相互连通。多孔层还提供一毛细力使热管的工作流体回流。
支撑结构24可为一多层或单层的结构，且利用支撑结构24上下接触热管内壁的毛细组织21，可避免毛细组织21剥离。另外，支撑结构24可提供一压力于毛细组织21，使毛细组织21较紧密贴附于热管内壁，可进一步降低毛细组织21与热管内壁的热阻。
支撑结构24的材质包括一金属，例如为一发泡金属材料，其孔隙率约为70％至95％，且孔径大小约30ppi至100ppi，较佳地例如是50ppi。至于发泡金属的制作方式，可利用注入一惰性气体于一熔融态金属中，经冷却后形成。或者，可利用溅镀或涂布一金属于一多孔性海绵组织上，再除去多孔性海绵组织后形成。
由于支撑结构24为大孔隙率的构造，相较于可提供相同支撑力的现有使用支撑柱的构造，使用本发明支撑结构24的热管，其单位重量反而较轻。且，将支撑结构24应用于支撑毛细组织21上相当方便，只要置入两平板之间，使支撑结构24上下接触毛细组织21即可，不仅可减少制程上的繁复手续，还可增加产品上的可靠度。另外，支撑结构并不仅限于为单一层的结构，亦可为多层结构。
又，由于支撑结构24本身的多孔层即具有相当多的孔洞，蒸发为气态的工作流体即可利用这些孔洞作为其蒸汽通道，于三维空间中自由流动。
综上所述，本发明所揭示的平板式热管及其支撑结构，具有多孔层及多个蒸汽通道，不仅可充分支撑毛细组织21，确保毛细组织21与热管内壁相贴合的完整性，提高制造优良率，并降低毛细组织21与热管内壁的热阻。另提供蒸气流动空间，还可提供毛细力使热管的工作流体回流，以增加热管散热效率。
虽然本发明已以一较佳实施例揭示如上，然而其并非用以限定本发明，任何熟悉本技术的人员在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的等效的改变或替换，因此本发明的保护范围当视后附的本申请的权利要求范围所界定的为准。

Claims (21)

1.一种应用于热管的支撑结构，包括一多孔层，该多孔层具有多个蒸汽通道，其中该支撑结构接触该热管内壁的毛细组织，用以避免该毛细组织剥离。
2.如权利要求1所述的支撑结构，其特征在于所述多个蒸汽通道是以三维空间配置。
3.如权利要求1所述的支撑结构，其特征在于该多孔层具有多个蒸汽通道，这些蒸汽通道相互连通。
4.如权利要求1所述的支撑结构，其特征在于该多孔层还提供一毛细力使该热管的工作流体回流。
5.如权利要求1所述的支撑结构，其特征在于该支撑结构的材质包括一金属，且该支撑结构是为一多层或单层的结构。
6.如权利要求1所述的支撑结构，其特征在于该支撑结构为一发泡金属材料。
7.如权利要求6所述的支撑结构，其特征在于该支撑结构是利用注入一惰性气体于一熔融态金属中，经冷却后形成，或者，该支撑结构是利用溅镀或涂布一金属于一多孔性海绵组织上，再除去该多孔性海绵组织后形成。
8.如权利要求1所述的支撑结构，其特征在于该多孔层的孔隙率为70％至95％。
9.如权利要求1所述的支撑结构，其特征在于该多孔层的孔径大小为30孔/英寸至100孔/英寸。
10.如权利要求1所述的支撑结构，其特征在于该毛细组织包括金属编织网、沟槽、烧结粉末或纤维束。
11.一种热管，包括：
一封闭体，其内具有一空间；
一毛细组织，贴附于该封闭体内壁；以及
一支撑结构，包括一多孔层，该多孔层具有多个蒸汽通道；
其中，该支撑结构接触该毛细组织，用以避免该毛细组织剥离。
12.如权利要求11所述的热管，其特征在于该封闭体包括有二平板，且该毛细组织贴附于二平板内壁。
13.如权利要求11所述的热管，其特征在于所述多个蒸汽通道是以三维空间配置。
14.如权利要求11所述的热管，其特征在于该多孔层具有多个蒸汽通道，这些蒸汽通道相互连通。
15.如权利要求11所述的热管，其特征在于该多孔层还提供一毛细力使该热管的工作流体回流。
16.如权利要求11所述的热管，其特征在于该支撑结构的材质包括一金属，且该支撑结构为一多层或单层的结构。
17.如权利要求11所述的热管，其特征在于该支撑结构为一发泡金属材料。
18.如权利要求17所述的热管，其特征在于该支撑结构是利用注入一惰性气体于一熔融态金属中，经冷却后形成，或者，该支撑结构是利用溅镀或涂布一金属于一多孔性海绵组织上，再除去该多孔性海绵组织后形成。
19.如权利要求11所述的热管，其特征在于该多孔层的孔隙率为70％至95％。
20.如权利要求11所述的热管，其特征在于该多孔层的孔径大小为30-100孔/英寸。
21.如权利要求11所述的热管，其特征在于该毛细组织包括金属编织网、沟槽、烧结粉末或纤维束。
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