CN101900507A - 扁平薄型热导管 - Google Patents

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Abstract

一种扁平薄型热导管，包括中空扁平的管体及设置在管体内的第一毛细结构与第二毛细结构，该管体包括蒸发段及冷凝段，该管体包括顶板及与该顶板相对的底板，第一毛细结构由丝线形成，第一毛细结构从管体的蒸发段延伸至冷凝段，所述第二毛细结构为由粉末烧结形成，所述第二毛细结构为实心结构并设置于管体的蒸发段，所述第二毛细结构连接于管体的顶板与底板之间，所述第一毛细结构在蒸发段与该第二毛细结构连接。与现有技术相比，本发明的扁平薄型热导管的厚度变薄且能保证良好的性能，适用于内部空间狭小的电子设备。本发明还公开一种扁平薄型热导管的制造方法。

Description

扁平薄型热导管
技术领域
本发明涉及一种热导管，特别涉及一种扁平薄型热导管。
背景技术
现阶段，热导管因其具有较高传热量的优点，已被广泛应用于具较大发热量的电子元件中。该热导管工作时，利用管体内部填充的低沸点工作介质在其蒸发部吸收发热电子元件产生的热量后蒸发汽化，蒸气带着热量运动至冷凝部，并在冷凝部液化凝结将热量释放出去，对电子元件进行散热。该液化后的工作介质在热导管壁部毛细结构的作用下回流至蒸发部，继续蒸发汽化及液化凝结，使工作介质在热导管内部循环运动，将电子元件产生的热量源源不断的散发出去。
当今电子产品不断倾向于轻薄短小方向发展，电子产品在不断缩小的空间内散热问题越发变的重要，这就需要散热产品在走向轻薄短小的同时，更需要有较高的传热、散热性能。
现有热导管仅采用单一毛细结构，毛细结构一般可分为沟槽型、烧结型、纤维型及丝网型等，所述毛细结构设于热导管的管壁上或与管壁紧密贴合，在圆形热导管内可使冷凝部的工作介质及时回流至热导管的蒸发部。但是，当热导管打扁后，尤其是打扁至厚度很薄的时候，所述毛细结构容易出现变形、崩解等状况，使其液体输送能力大幅下降，并且整个热导管的液体输送能力不能得到其它方式补充，从而导致热导管最大传热量的大幅下降及热阻的增加。同时因为热导管的厚度很薄，使用现有的毛细结构会使热导管内部的蒸气通道很窄，无法及时将蒸气从蒸发段运送至冷凝段，这也在很大程度上导致热导管的最大传热量的大幅下降。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种具较高传热性能的扁平薄型热导管及其制造方法。
一种扁平薄型热导管，包括中空扁平的管体及设置在管体内的第一毛细结构与第二毛细结构，该管体包括蒸发段及冷凝段，该管体包括顶板及与该顶板相对的底板，第一毛细结构由丝线形成，第一毛细结构从管体的蒸发段延伸至冷凝段，所述第二毛细结构为由粉末烧结形成，所述第二毛细结构为实心结构并设置于管体的蒸发段，所述第二毛细结构连接于管体的顶板与底板之间，所述第一毛细结构在蒸发段与该第二毛细结构连接。
一种扁平薄型热导管的制造方法，包括以下步骤：提供一杆体，杆体呈圆柱状，杆体的外圆周面上沿轴向开设至少一收容槽，该杆体的一端的部分外圆周面上形成一缺口，该缺口与该至少一收容槽连通；提供至少一由丝线形成的第一毛细结构，将该至少一第一毛细结构置入该杆体的该至少一收容槽中；提供一中空的金属圆管，圆管的内径与杆体的外径相当，将该杆体插入圆管中；将金属粉末填入位于圆管内的该杆体的缺口中，将该金属粉末烧结形成一第二毛细结构，第二毛细结构贴附于圆管的部分内壁上且与该至少一第一毛细结构连接；取出杆体；及将圆管打扁成扁平薄型热导管，使该第二毛细结构位于该扁平薄型热导管的管体的蒸发段并连接于管体的顶板与底板之间，该至少一第一毛细结构在蒸发段与该第二毛细结构连接，该至少一第一毛细结构从管体的蒸发段延伸至冷凝段。
与现有技术相比，本发明的扁平薄型热导管的厚度变薄，第二毛细结构起到支撑作用，确保蒸气通道不会发生堵塞，使得管体内蒸气流动顺畅。另，烧结粉末型的第二毛细结构设置于管体的蒸发段，有效增加蒸发段的毛细力，使冷凝段冷凝后的液体可以及时运送回蒸发段，防止发生干烧现象；同时由于在冷凝段中未设置第二毛细结构，而第一毛细结构在冷凝段所占据的空间相对较少，这可相对增加冷凝段的内部蒸气通道以供蒸气顺畅流动，同时保证在冷凝段凝结的工作介质通过第一毛细结构回流到蒸发段，从而能保证扁平薄型热导管具有良好的散热性能，适用于内部空间狭小的电子设备。
附图说明
图1为本发明第一实施方式的扁平薄型热导管侧视图。
图2为图1所示扁平薄型热导管的沿II-II横向剖面示意图。
图3为图1所示扁平薄型热导管的沿III-III横向剖面示意图。
图4为本发明第二实施方式的扁平薄型热导管在蒸发段的横向剖面示意图。
图5为本发明第三实施方式的扁平薄型热导管在蒸发段的横向剖面示意图。
图6为图1所示扁平薄型热导管的一制造方法的流程图。
图7为图6所示制造方法中杆体及圆管的立体示意图。
图8为图6所示制造方法中圆形热导管的横向剖面示意图。
主要元件符号说明
Figure G201010300331920100115D000021
Figure G201010300331920100115D000031
具体实施方式
请参阅图1至图3，该扁平薄型热导管10包括一中空扁平管体11、两个第一毛细结构12、13、第二毛细结构14及注入该管体11内的适量工作介质(图未示)。
该管体11由铜等具良好导热性的材料制成，可将其外部的热量传递至其内部。该管体11呈纵长扁平状且密封，沿其纵向包括一蒸发段111及一冷凝段113，蒸发段111及冷凝段113分别位于管体11的纵向两端。该管体11为一中空密封腔体，其由一中空圆管压扁而成，包括一顶板114、一底板115及两侧板116、117。该顶板114与底板115相互平行且上下相对，该两侧板116、117呈弧形，分别位于管体11的两侧并与顶板114和底板115相连，从而使该管体11在与纵向垂直的横向的截面上形成类似跑道型的轮廓。该管体11内具有光滑的内壁118。
第二毛细结构14为由铜等金属粉末烧结形成的毛细结构。第二毛细结构14设置于管体11的蒸发段111的中央，且第二毛细结构14为实心结构并连接于管体11的顶板114与底板115之间，第二毛细结构14的两侧分别与管体11的两个侧板116、117之间间隔形成第一蒸气通道141与第二蒸气通道142。
每一第一毛细结构12、13呈一纵长的中空管状体结构，其由若干铜或不锈钢等材料制成的丝线编织后形成一单层丝网，在该管状体内部形成一纵长的通道140，并在该管状体的壁部121形成若干细小的孔隙，孔隙由丝线编织后形成。在其他实施方式中，每一第一毛细结构12、13也可以编织形成沿其径向相互层叠的多层丝网。
该两个第一毛细结构12、13位于第二毛细结构14的横向左、右两侧，且在蒸发段111分别与第二毛细结构14的两侧连接固定成一整体结构17。每一第一毛细结构12、13沿纵向从该管体11的蒸发段111延伸至冷凝段113。每一第一毛细结构12、13的中空管状体在管体11内被压扁成扁平状，并分别与管体11的顶板114、底板115连接。在管体11的蒸发段111，位于左侧的第一毛细结构12与管体11左侧的侧板116间隔形成所述第一蒸气通道141，位于右侧的第一毛细结构13与管体11右侧的侧板117间隔形成所述第二蒸气通道142，所述第一蒸气通道141及第二蒸气通道142可供蒸气通过，即该整体结构17与管体11的蒸发段111的内壁118之间形成可供蒸气通过的所述第一蒸气通道141及第二蒸气通道142。在管体11的冷凝段113，两个第一毛细结构12、13之间间隔于冷凝段113的中央形成第三蒸气通道143，第一毛细结构12与管体11的左侧板116之间间隔形成第四蒸气通道144，第一毛细结构13与管体11的右侧板117之间间隔形成第五蒸气通道145，所述第三蒸气通道143、第四蒸气通道144及第五蒸气通道145可供蒸气通过，第四蒸气通道144与第一蒸气通道141沿纵向连通，第五蒸气通道145与第二蒸气通道142沿纵向连通。
该工作介质为水、蜡、酒精、甲醇等具较低沸点的物质。当管体11的蒸发段111与热源接触时，该工作介质从蒸发段111处吸热蒸发成汽体，蒸气溢散至位于蒸发段111的通道140、第一蒸气通道141及第二蒸气通道142中，蒸气带着热量从通道140、第一蒸气通道141与第二蒸气通道142往冷凝段113运送，并经由通道140、第三蒸气通道143、第四蒸气通道144及第五蒸气通道145运动至冷凝段113，在冷凝段113放热后凝结成液体，将热量释放出去，完成对发热元件(图未示)的散热。第一毛细结构12、13及第二毛细结构14提供毛细力使在管体11的冷凝段113凝结形成的工作介质回流至蒸发段111，实现工作介质在管体11内的循环运动，以完成对发热元件的持续散热。
在扁平薄型热导管10的打扁成形过程中，第二毛细结构14在蒸发段111起到支撑作用，确保蒸气通道不会发生堵塞，使得管体11内蒸气流动顺畅。另，烧结粉末型的第二毛细结构14设置于管体11的蒸发段111，与第一毛细结构12、13一起有效增加蒸发段111的毛细力，使冷凝段113冷凝后的液体可以及时运送回蒸发段111，防止发生干烧现象；同时由于在冷凝段113中未设置第二毛细结构14，而第一毛细结构12、13在冷凝段113所占据的空间相对较少，这可相对增加冷凝段113的内部蒸气通道以供蒸气顺畅流动，同时保证在冷凝段113凝结的工作介质通过第一毛细结构12、13回流到蒸发段111。
第一毛细结构12、13与第二毛细结构14在蒸发段111具有一较大的接触面积，且第二毛细结构14可以在其烧结成型过程中与第一毛细结构12、13烧结连接在一起，从而第一毛细结构12、13与第二毛细结构14之间结合紧密，故，工作介质通过第一毛细结构12、13回流至蒸发段111后，可以迅速渗透到第二毛细结构14中。本实施方式的扁平薄型热导管10可达到2mm以下，甚至当扁平薄型热导管10厚度为1.5mm时，该扁平薄型热导管10仍能保证良好的性能，适用于内部空间狭小的电子设备如笔记本电脑等。
图4示出本发明的第二较佳实施方式，与上一实施方式不同之处在于，第一毛细结构22的数量为一个，第一毛细结构22在扁平薄型热管20的蒸发段211穿设于第二毛细结构24的中部，第二毛细结构24与管体21左侧的侧板216间隔形成第一蒸气通道241，第二毛细结构24与管体21右侧的侧板217间隔形成第二蒸气通道242。
图5示出本发明的第三较佳实施方式，与第一实施方式不同之处在于，扁平薄型热管30内设置三个第一毛细结构32、33、35，其中一个第一毛细结构35在蒸发段311穿设在第二毛细结构34的中部，另外两个第一毛细结构32、33在蒸发段311分别位于第二毛细结构34的两侧。
请参阅图6至图8，以下以扁平薄型热导管10为例，介绍所述扁平薄型热导管10可由以下步骤制得：
提供一杆体15，如图7所示，杆体15呈圆柱状，杆体15的外圆周面151上沿轴向开设两个对称的收容槽152、153，该杆体15的纵向一端155的部分外圆周面上形成一缺口154，该缺口154分别与该两个收容槽152、153连通；
提供两个第一毛细结构12、13，分别将该两个第一毛细结构12、13置入杆体15的两个收容槽152、153中；
提供一中空金属圆管18，圆管18的内径与杆体15的外径相当，将该杆体15插入圆管18中；
将金属粉末填入位于圆管18内的杆体15的缺口154中，将金属粉末高温烧结形成第二毛细结构14，第二毛细结构14贴附于圆管18的部分内壁181上且与第一毛细结构12、13连接固定；
取出杆体15，如图8所示，第一毛细结构12、13及第二毛细结构14留置于圆管18中；
向圆管18内填充工作介质，抽真空并封闭圆管18的纵向两端以形成圆形热导管16；
将圆形热导管16打扁成扁平薄型热导管10。
在金属粉末烧结成第二毛细结构14过程中，第二毛细结构14不仅贴合于圆形热导管16的内壁161上，并且与第一毛细结构12、13一并烧结连接，该扁平薄型热导管10的制程简单，便于量产。进一步而言，在打扁前，第二毛细结构14仅贴合于圆形热导管16的蒸发段的部分内壁161上，这使得第二毛细结构14在打扁过程中不容易发生崩解。

Claims (22)

1.一种扁平薄型热导管，包括中空扁平的管体及设置在管体内的第一毛细结构与第二毛细结构，该管体包括蒸发段及冷凝段，该管体包括顶板及与该顶板相对的底板，其特征在于：第一毛细结构由丝线形成，第一毛细结构从管体的蒸发段延伸至冷凝段，所述第二毛细结构为由粉末烧结形成，所述第二毛细结构为实心结构并设置于管体的蒸发段，所述第二毛细结构连接于管体的顶板与底板之间，所述第一毛细结构在蒸发段与该第二毛细结构连接。
2.如权利要求1所述的扁平薄型热导管，其特征在于：所述第二毛细结构设置于管体的蒸发段的中央。
3.如权利要求1所述的扁平薄型热导管，其特征在于：所述第一毛细结构为由丝线编织形成的中空的管状体。
4.如权利要求1所述的扁平薄型热导管，其特征在于：所述第二毛细结构在烧结成型过程中与所述第一毛细结构于蒸发段烧结连接成整体结构。
5.如权利要求4所述的扁平薄型热导管，其特征在于：所述整体结构与管体的蒸发段的内壁间隔形成可供蒸气通过的蒸气通道。
6.如权利要求1所述的扁平薄型热导管，其特征在于：所述第一毛细结构的数量为两个，该两个第一毛细结构在蒸发段分别位于第二毛细结构的两侧。
7.如权利要求6所述的扁平薄型热导管，其特征在于：该管体还包括两个侧板，该两个侧板分别位于管体的两侧并与顶板和底板相连，该两个第一毛细结构与该管体的两个侧板间隔分别形成可供蒸气通过的第一蒸气通道及第二蒸气通道。
8.如权利要求1所述的扁平薄型热导管，其特征在于：所述第一毛细结构在蒸发段穿设在第二毛细结构的中部。
9.如权利要求8所述的扁平薄型热导管，其特征在于：该管体还包括两个侧板，该两个侧板分别位于管体的两侧并与顶板和底板相连，该第二毛细结构的两侧与该管体的两个侧板间隔分别形成可供蒸气通过的第一蒸气通道及第二蒸气通道。
10.如权利要求1所述的扁平薄型热导管，其特征在于：所述第一毛细结构的数量为三个，其中一个在蒸发段穿设在第二毛细结构的中部，另外两个在蒸发段分别位于第二毛细结构的两侧。
11.如权利要求10所述的扁平薄型热导管，其特征在于：所述管体还包括两个侧板，所述两个侧板分别位于管体的两侧并与顶板和底板相连，所述另外两个第一毛细结构与该管体的两个侧板间隔分别形成可供蒸气通过的第一蒸气通道及第二蒸气通道。
12.如权利要求1所述的扁平薄型热导管，其特征在于：所述第一毛细结构为单层丝网或者沿径向相互层叠的多层丝网。
13.如权利要求1至12中任意一项所述的扁平薄型热导管，其特征在于：该热导管的厚度在2mm以下。
14.一种扁平薄型热导管的制造方法，包括以下步骤：
提供一杆体，杆体呈圆柱状，杆体的外圆周面上沿轴向开设至少一收容槽，该杆体的一端的部分外圆周面上形成一缺口，该缺口与该至少一收容槽连通；
提供至少一由丝线形成的第一毛细结构，将该至少一第一毛细结构置入该杆体的该至少一收容槽中；
提供一中空的金属圆管，圆管的内径与杆体的外径相当，将该杆体插入圆管中；
将金属粉末填入位于圆管内的该杆体的缺口中，将该金属粉末烧结形成一第二毛细结构，第二毛细结构贴附于圆管的部分内壁上且与该至少一第一毛细结构连接；
取出杆体；及
将圆管打扁成扁平薄型热导管，使该第二毛细结构位于该扁平薄型热导管的管体的蒸发段并连接于管体的顶板与底板之间，该至少一第一毛细结构在蒸发段与该第二毛细结构连接，该至少一第一毛细结构从管体的蒸发段延伸至冷凝段。
15.如权利要求14所述的扁平薄型热导管的制造方法，其特征在于：该第二毛细结构设置于管体的蒸发段的中央。
16.如权利要求14所述的扁平薄型热导管的制造方法，其特征在于：每一第一毛细结构为由丝线编织形成的中空的管状体。
17.如权利要求14所述的扁平薄型热导管的制造方法，其特征在于：该第二毛细结构在烧结成型过程中与该至少一第一毛细结构于蒸发段烧结连接成一整体结构。
18.如权利要求17所述的扁平薄型热导管的制造方法，其特征在于：该整体结构与管体的蒸发段的内壁间隔形成可供蒸气通过的蒸气通道。
19.如权利要求14所述的扁平薄型热导管的制造方法，其特征在于：该至少一第一毛细结构的数量为两个，该两个第一毛细结构在蒸发段分别位于第二毛细结构的两侧。
20.如权利要求14所述的扁平薄型热导管的制造方法，其特征在于：该至少一第一毛细结构在蒸发段穿设在第二毛细结构的中部。
21.如权利要求14所述的扁平薄型热导管的制造方法，其特征在于：该至少一第一毛细结构的数量为三个，其中一个在蒸发段穿设在第二毛细结构的中部，另外两个在蒸发段分别位于第二毛细结构的两侧。
22.如权利要求14至21中任意一项所述的扁平薄型热导管的制造方法，其特征在于：该热导管的厚度在2mm以下。
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