CN101354222A - 均温板及其交错式毛细结构以及二者的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种均温板及其交错式毛细结构，以及该毛细结构的制造方法。该方法是主要在一金属板片上切割出多个组成对的{}形沟槽，以交错方式排列于板片上，于每一组沟槽的每一单边沟槽所围绕的板面区间中分别向不同侧冲压成半圆柱形片体，在板片的板面布设多孔层，并于每一片体内分别固定一圆柱形多孔体，再将每一组沟槽内的二多孔体及半圆柱形片体反向垂直扭转使其与板片成垂直状态，最后将板片及多孔体一并置入一壳体内，使多孔体及片体的两端面分别接触壳体的板面，即形成一均温板。

Description

均温板及其交错式毛细结构以及二者的制造方法

技术领域

本发明涉及热管，特别涉及热管的毛细结构。

背景技术

热管(heat pipe)的原理是利用工作流体(working fluid)的潜热(latent heat)而产生热量的移转，其结构主要是在一封闭管体内置入工作流体及毛细结构，并使管内形成低压状态。管体可区分为蒸发部及冷凝部，工作流体于蒸发部(evaporating part)吸收外界热量而蒸发成气体，该气态工作流体(vapor phase working fluid)会朝向低温且低压的冷凝部(condensing part)流动，通过位于冷凝端的散热器吸收气态工作流体所带的潜热，而使气态工作流体变为液态。该液态(liquid phase)工作流体再借助毛细结构所具有的毛细压力(capillary pressure)牵引而回流(reflux)到蒸发端，如此重复循环，可达到极好的传热效果。

均温板的原理与热管极为类似，但其形体为平板状，而非热管的管状，其蒸发部与冷凝部为二维(2D)的面状，不同于热管的一维(1D)线状。故均温板的热交换效率远高于热管，并可将发热组件发热面所产生的热量快速且均匀地传递至大面积的均温板上。由于近来个人计算机的中央处理器(CPU)的散热需求急剧升高，甚至热管的传热效率已难以满足新型CPU的散热需求，均温板或类似的板状热管(flat platetype heat pipe)因此而受到重视。

热管或均温板的热传性好坏主要决定于毛细结构，而毛细结构的特性主要又决定于其材料及其设置的方式或型态，其中在材料方面已有许多成熟的进展，如多孔性烧结物(porous sintered compound)及纤维管束(fiber bundle)均具有极为优异的亲水性及毛细性，且已被广泛的采用。但在毛细结构的设置型态上则仍存有极大的改进空间，如图1所示即为一公知均温板剖视图，由于均温板内部需维持低压(低于外部大气压力)，为避免均温板的板状壳体因压力而凹陷，需在其内部设置支撑体，顶靠于两板面之间，图中所示的均温板是将毛细结构(1a)设定为以多孔性材料制成的浪板形态，夹合于上下两板面(2a，3a)之间。该毛细结构(1a)的浪板形态一方面可形成支撑作用，另一方面可形成液态工作流体的回流路径，但由于该毛细结构(1a)本质上为片状体，为使其稍具可形变的弹性，其厚度极为有限，故该毛细结构(1a)所能产生的毛细路径数量相对受到限制，其所能输送液态工作流体的能力有所不足，再加上该毛细结构(1a)在两板面(2a，3a)形成斜向路径，其长度比垂直距离长，液态工作流体输送所需时间即相对被延长，使得这种均温板极易发生干烧(dry-out)情形，因工作流体已完全气化，但毛细结构(1a)无法及时将液态工作流体输送至蒸发端。

发明内容

本发明的主要目的，在于提供一种均温板及其交错式毛细结构，以及二者的制造方法，该毛细结构具有交错式立体形的多孔体，可提供大量且充分的毛细路径供液态工作流体回流之用，有效提高工作流体的输送能力。

本发明的另一目的，在于提供一种均温板的交错式毛细结构及其制造方法，其多孔体系垂直于均温板的板面，使液态工作流体的输送距离缩小到最短，缩短输送所需的时间。

为达成上述目的，按照本发明提供的均温板的毛细结构，包括：板片，开设有多组成对的[]形沟槽，每一组沟槽的二单边沟槽所围绕的板面区间形成分别向不同侧凹入的片体，所述二片体分别对向扭转而与垂直于板片的两侧；二多孔层，布设于所述板片的两侧；多个多孔体，成柱状，固定于每一所述片体内。

按照本发明的一种实施方案提供的均温板，以一壳体封合所述毛细结构，所述壳体的内壁布设有多孔层，而每一组对向多孔体的高度介于所述壳体的内壁间距与所述多孔层间距之间，使片体及多孔体与壳体的多孔层紧密接触。

按照本发明的另一种实施方案提供的均温板，以一壳体封合所述毛细结构，所述壳体的内壁布设有多孔层，而每一组对向多孔体的高度介于壳体的内壁间距与多孔层间距之间，使所述片体的所述尖锥受壳体的压迫而溃缩，而所述多孔体则与壳体的多孔层紧密接触。

按照本发明提供的均温板的毛细结构制造方法，包括下列步骤：提供一金属板片；在所述金属板片上开设多组[]形沟槽；在每一组沟槽的二单边沟槽所围绕的板面区间内分别向不同侧冲压成半圆柱形片体；在所述板片表面布设多孔层及各所述片体内固定多孔体；对向扭转同一组沟槽内的多孔体及片体使其垂直于板片的两侧。

按照本发明提供的均温板制造方法，包括：提供均温板的壳体；在壳体的内壁布设多孔层；将前述制作完成的毛细结构封合于所述壳体内。

按照本发明提供的均温板及其交错式毛细结构，以及二者的制造方法相比现有技术具有如下优点：

由于该毛细结构具有交错式立体形的多孔体，因而可提供大量且充分的毛细路径供液态工作流体回流之用，有效提高工作流体的输送能力。另外，由于多孔体垂直于均温板的板面，使液态工作流体的输送距离缩小到最短，缩短输送所需的时间。

附图说明

图1为公知均温板的剖视图；

图2为本发明的板片部分的第一状态正视图；

图3为本发明的板片部分的第二状态立体图；

图4A为图3的剖视图；

图4B为本发明的板片部分的第三状态剖视图；

图4C为本发明的板片部分的第四状态剖视图；

图5为图4C的立体图；

图6为本发明的毛细结构与壳体的分解剖视图；

图7为本发明的毛细结构与壳体的组合剖视图；

图8为图7的立体图；

图9为本发明的制造方法的流程图；

图10为本发明的板片部分的另一实施例的正视图。

【组件代表符号】

一、公知部分

1a...毛细结构

2a，3a...板面

二、本发明部分

1...金属板片

11...沟槽

110...沟槽

11a，11b...单边沟槽

111a，111b...片体

112a，112b...多孔体

113a，113b...多孔层

114...尖锥

2...壳体

21...上壳体

22...下壳体

211.221...多孔层

S1～S8...步骤

具体实施方式

以下结合附图说明本发明的一优选实施例。但以下说明中所述的“水平”、“垂直”或“上下”等相对性用语，通常是为了便于解释而配合附图的视角或方向而采用，若未特别说明，即非为一绝对或恒定的状态。

图2为本发明的板片部分的第一状态正视图，首先提供一金属板片1，其形状对应于待组装的均温板，图中以矩形表示，当然也可为圆形、三角形或其它平面的形状。在板片1开设多个组成对的{}形沟槽11，每一组沟槽11由二对向的单边沟槽11a，11b所组成，其排列方式以如图所示的交错矩阵形态为最佳，因为这种方式可在同一面积内设置最多数量的沟槽11，其设置密度以每10mm×10mm的面积内设置一至四组沟槽11为优选。次于每一组沟槽11的每一单边沟槽11a，11b所围绕的板面区间内分别向板片1的不同侧冲压成半圆柱形片体111a，111b，其中位于同一排的沟槽11的同一侧单边沟槽11a或11b，其所冲压的片体111a，111b皆朝向板片1的同一侧，即每一组沟槽11内的两片体111a，111b反向设置于板片1的两侧，且片体111a，111b的轴线方向平行于沟槽11的短边，即如图3及图4A所示。

再将板片1放置成水平状态，使一侧片体111a位于下方即图4A的状态。在板片1的上方板面上及位于下方的片体111a内布设金属粉末，并加以烧结，以形成一位于板面上的多孔层113b及位于片体111a内的近似圆柱形的多孔体112a。且多孔层113b及多孔体112a形成接续状态。接着将板片1翻转180度，再以相同的步骤在另一侧板面上制作相对应的多孔层113a及多孔体112b，即如图4B所示，其后再将每一多孔体112a，112b暨片体111a，111b向片体111a，111b凹入的方向分别扭转90度，使每一组沟槽11a，11b内的多孔体112a，112b以对向方式直立于板片1上，即多孔体112a，112b与板片1垂直于板片1的两侧，如图4C及图5所示。由于沟槽11系为{}形开设，其长边的中央处会形成一尖锥114，尖锥114凸出于圆柱形多孔体112a，112b的两端面，此即完成毛细结构的制作。

接着请参见图6，均温板由一壳体2与前述毛细结构封合而成，壳体2主要由上壳体21及下壳体22对应组成。在进行封合作业之前，上下壳体21，22的内侧壁面先行分别布设多孔层211，221，多孔层211，221优选地可为与多孔体112相同的金属粉末烧结而成，而每一组对向多孔体112a，112b的总高度介于上下壳体21，22的内壁间距与多孔层211，221间距之间。因此在上下壳体21，22封合后，片体111a，111b的尖锥114会受上下壳体21，22的压迫而略为溃缩，以确保片体111a，111b可与上下壳体21，22紧密接触，形成稳定的支撑作用。而多孔体112a，112b则同时分别与壳体2的多孔层211，221紧密接触，因板片1表面上的多孔层113a，113b不仅可蕴涵大量的液态工作流体，并可衔接上下错置的多孔体112a，112b，形成完整且绵密的液态工作流体的输送路径，即如图7、8所示。

图9为本发明的均温板的毛细结构及使用该毛细结构的均温板的制造方法的流程图。该方法包括：提供一金属板片S1，在该金属板片上开设多组{}形沟槽S2，在每一组沟槽的每一单边沟槽所围绕的板面区间内分别向不同侧冲压成半圆柱形片体S3，在该板片表面布设多孔层及各该片体内固定多孔体S4，对向扭转同一组沟槽内的二多孔体及片体使其分别垂直于板片的两侧S5，此即完成毛细结构的制作。另行提供均温板的壳体S6，并于壳体的内壁布设多孔层S7，再将前述制作完成的毛细结构封合于壳体内S8，即完成均温板的制作。但此处所指的完成，仅指与本发明有关部分的完成，并未包含如灌注工作流体及除气等公知且必要的步骤。

另有一种虽非优选但仍然可行的实施例，即如图10所示，即沟槽110开设成[]形，去除长边中央处的弯曲尖点。这种沟槽110所形成片体不具有前述的尖锥114，只要能确保沟槽110内片体的高度及位置的精准度，则以这种形状的沟槽110所形成的片体也可达到极好的支撑作用。

以上所述仅为本发明的一优选实施例的具体说明，并不具有限制性，其它未变更实质的等效变换，均应属于本发明的权利要求的保护范围内。

Claims (19)

1.一种均温板的毛细结构，其特征在于，包括：

板片，开设有多组成对的[]形沟槽，每一组沟槽的二单边沟槽所围绕的板面区间形成分别向不同侧凹入的片体，所述二片体分别对向扭转而与垂直于板片的两侧；

二多孔层，布设于所述板片的两侧；

多个多孔体，成柱状，固定于每一所述片体内。

2.如权利要求1所述的毛细结构，其特征在于，所述板片的沟槽呈{}形，且每一单边沟槽内的片体的一端分别形成有一尖锥，所述尖锥凸出多孔体的端面。

3.如权利要求1或2所述的毛细结构，其特征在于，所述片体成半圆柱形。

4.如权利要求3所述的毛细结构，其特征在于，所述多孔体为圆柱形。

5.如权利要求3所述的毛细结构，其特征在于，所述半圆柱形片体的轴线方向平行于所述沟槽的短边。

6.如权利要求1或2所述的毛细结构，其特征在于，所述多孔体及多孔层为烧结金属粉末。

7.如权利要求1或2所述的毛细结构，其特征在于，所述板片上所开设的多个组沟槽以交错矩阵形态排列。

8.如权利要求1或2所述的毛细结构，其特征在于，所述多个组沟槽的设置密度为每10mm×10mm的板片面积内设置一至四组沟槽。

9.一种使用如权利要求1所述的毛细结构的均温板，所述均温板以一壳体封合所述毛细结构，其特征在于，所述壳体的内壁布设有多孔层，而每一组对向多孔体的高度介于所述壳体的内壁间距与所述多孔层间距之间，使片体及多孔体与壳体的多孔层紧密接触。

10.一种使用如权利要求2所述的毛细结构的均温板，所述均温板以一壳体封合所述毛细结构，其特征在于，所述壳体的内壁布设有多孔层，而每一组对向多孔体的高度介于壳体的内壁间距与多孔层间距之间，使所述片体的所述尖锥受壳体的压迫而溃缩，而所述多孔体则与壳体的多孔层紧密接触。

11.如权利要求9或10所述的均温板，其特征在于，所述片体为半圆柱形。

12.如权利要求11所述的均温板，其特征在于，所述多孔体为圆柱形。

13.如权利要求12所述的均温板，其特征在于，所述半圆柱形片体的轴线方向平行于所述沟槽的短边。

14.如权利要求9或10所述的均温板，其特征在于，所述多孔体及多孔层为烧结金属粉末。

15.如权利要求9或10所述的均温板，其特征在于，所述板片上所开设的多个组沟槽以交错矩阵形态排列。

16.如权利要求9或10所述的均温板，其特征在于，所述多个组沟槽的设置密度为每10mm×10mm的板片面积内设置一至四组沟槽。

17.一种均温板的毛细结构制造方法，包括下列步骤：

提供一金属板片；

在所述金属板片上开设多组[]形沟槽；

在每一组沟槽的二单边沟槽所围绕的板面区间内分别向不同侧冲压成半圆柱形片体；

在所述板片表面布设多孔层及各所述片体内固定多孔体；

对向扭转同一组沟槽内的多孔体及片体使其垂直于板片的两侧。

18.如权利要求17所述的毛细结构制造方法，其特征在于，所述板片的沟槽呈{}形，且每一单边沟槽内的片体的一端分别形成有一尖锥。

19.一种使用如权利要求17或18所制成毛细结构的均温板制造方法，包括：

提供均温板的壳体；

在壳体的内壁布设多孔层；

将前述制作完成的毛细结构封合于所述壳体内。

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