CN102147200A - 热导管及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种热导管，所述热导管包括：管体，所述管体包括位于所述管体两端的蒸发部和冷凝部；所述蒸发部区域管体具有光滑内壁，所述光滑内壁上覆盖有主毛细结构；所述冷凝部区域管体内壁构成辅毛细结构，所述辅毛细结构的毛细力小于所述主毛细结构的毛细力。一种制造热导管的方法，所述方法包括：提供管体，所述管体包括具有辅毛细结构的内壁；去除所述管体一端的辅毛细结构，形成光滑内壁；提供钢棒，将所述钢棒从具有辅毛细结构结构的一端塞到所述管体内，填满具有辅毛细结构的管体；向具有光滑内壁的管体内填充粉末；对填充粉末的管体进行烧结，形成主毛细结构；拔出钢棒。

Description

热导管及其制造方法

技术领域

本发明涉及热传导技术领域，尤其设计一种热导管及其制造方法。

背景技术

热导管是依靠内部工作介质的相变实现散热的热传导部件。热导管具有高导热性，优良等温性等特性。近年来，热导管广泛应用于具有较大发热量的电子器件中。

中国专利ZL200320117731.1中提供了一种热导管，参考图1，示出了所述专利中热导管的示意图，热导管100由管体101、设置于管体101上的毛细结构102以及密封于热导管100内的工作介质(图未示)组成。热导管100的一端为蒸发部，另一端为冷凝部，所述热导管100还可以包括位于蒸发部和冷凝部之间的绝热部。当热导管100蒸发部受热时，热导管内低温沸点的工作介质蒸发气化形成蒸汽，所述蒸汽从气体通道104流向热导管100的冷凝部，在冷凝部凝结成工作介质并放出热量，然后工作介质在毛细结构102毛细力的作用下流回蒸发部。如此循环完成热传导的过程。

随着电子技术迅速发展，集成电路多采用高频电子器件，所述高频电子器件产生较多热量，而随着集成电路的集成度的提高，使得单位体积内的电子器件发热量剧增，这对热导管技术，尤其是对热导管的热传导效率提出了更高的要求。

然而，上述专利所描述的热导管的热传导效率不能满足要求，因为，在所述热导管中，所述毛细结构的毛细力较小，不能使工作介质快速回流，导致热导管的热传导的效率较低。因此，如何设计一种具有较高热传导效率的热导管，是本领域人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明解决的是提供一种热导管，以改善现有技术热导管热传导效率低的问题。

为解决上述问题，一种热导管，所述热导管包括：管体，所述管体包括位于所述管体两端的蒸发部和冷凝部；所述蒸发部区域管体具有光滑内壁，所述光滑内壁上覆盖有主毛细结构；所述冷凝部区域管体内壁构成辅毛细结构，所述辅毛细结构的毛细力小于所述主毛细结构的毛细力。

可选的，所述蒸发部的光滑内壁厚度小于冷凝部内壁的厚度。

可选的，所述光滑内壁厚度大于或等于0.2mm。可选的，所述主毛细结构包括多个孔隙，所述孔隙的尺寸小于0.3mm。

可选的，所述主毛细结构是粉末烧结结构。

可选的，所述粉末烧结结构的材料是铜。

可选的，所述辅毛细结构是沿管体轴向延伸的沟槽结构，所述沟槽结构包括多个突起。

本发明还提供一种制造热导管的方法，所述方法包括：提供管体，所述管体内壁构成辅毛细结构；切削所述管体一端的辅毛细结构，形成光滑内壁；提供钢棒，将所述钢棒从具有辅毛细结构的一端塞入所述管体，所述钢棒填满具有辅毛细结构的部分管体，所述钢棒与所述光滑内壁之间形成空隙；向所述空隙内填充粉末；对填充了粉末的管体进行烧结，形成主毛细结构；拔出钢棒。

可选的，切削所述管体一端的辅毛细结构，形成光滑内壁的步骤通过车铣方式完成。

可选的，辅毛细结构是沿管体轴向延伸的沟槽结构，所述沟槽结构包括多个突起，所述切削所述管体一端的辅毛细结构包括去除突起，切削去除的管体厚度大于或等于沟槽结构突起的高度。

与现有技术相比，本技术方案具有以下优点：所述蒸发部区域的主毛细结构比冷凝部区域的辅毛细结构的毛细力大，可以使工作介质快速回流，并且，所述蒸发部的光滑内壁较薄，可以在光滑内壁上覆盖较厚的主毛细结构，进而可以增大热导管中主毛细结构的体积，进一步增大了毛细力，进而提高了工作介质的回流效率；

更进一步地，所述光滑内壁较薄，其热阻也比较低，提高了蒸发部的传热效果，可使工作介质快速蒸发。

因此本技术方案热导管的热传导效率较高。

此外，在制造热导管的方法中，所提供的管体本身内壁可构成辅毛细结构，无需其他步骤再形成辅毛细结构，简化制程。

附图说明

图1是现有技术中一种热导管实施方式的示意图；

图2是本发明热导管一种实施方式的示意图；

图3是本发明热导管蒸发部一种实施例的示意图；

图4是本发明热导管冷凝部一种实施例的示意图；

图5是本发明制造热导管方法一种实施方式的流程图；

图6至图10是本发明制造热导管方法一种实施例的示意图。

具体实施方式

设计人发现对于毛细结构，孔隙越小的毛细结构产生的毛细力越大，并且体积越大的毛细结构产生的毛细力越大，设计人考虑设计一种热导管，所述热导管包括较大体积、小孔隙的毛细结构，可以实现较高的热传导效率。

参考图2，示出了本发明热导管一种实施方式的示意图。所述热导管包括：管体12，所述管体12包括位于所述管体两端的蒸发部121和冷凝部123；填充于所述管体内的工作介质；以及从蒸发部至冷凝部的工作介质通道。

所述管体12是中空柱状体，所述管体12通常由具有良好导热性的材料制成，例如铜等金属材料。

更进一步地，所述蒸发部121区域管体具有光滑内壁16，所述光滑内壁16上覆盖有主毛细结构13，所述主毛细结构15包括多个孔隙，并且所述孔隙较小。所述冷凝部123区域的管体内壁构成辅毛细结构15，所述辅毛细结构15的毛细力小于所述主毛细结构13的毛细力。在本实施方式中，蒸发部121的光滑内壁16的厚度小于冷凝部122的内壁，因此可以在所述光滑内壁16上覆盖较厚的主毛细结构13，在相同长度的条件下，主毛细结构13越厚，则主毛细结构13的体积越大，毛细结构体积越大产生的毛细力越大。

对于需要绝热措施的热导管，所述管体还可以包括位于蒸发部121和冷凝部123之间的绝热部122，所述绝热部122的结构与所述冷凝部123相同。

参考图3，示出了本发明热导管蒸发部121一种实施例的示意图。在本实施例中，蒸发部121区域管体具有光滑内壁16，且所述光滑内壁16厚度较薄，但是为了使结构更加牢固，所述光滑内壁16的厚度大于等于0.2mm。覆盖于所述光滑内壁16上的主毛细结构13是粉末烧结结构。所述粉末烧结结构由金属粉末烧结成为一致密体，所述致密体末包括大量孔隙，通常所述孔隙的尺寸小于0.3mm，具有较小空隙的粉末烧结结构可以产生较大的毛细力。具体地，所述主毛细结构13是铜粉末烧结结构。

参考图4，示出了本发明热导管冷凝部123一种实施例的示意图。所述冷凝部123的内壁是是沿管体12轴向延伸的沟槽结构，所述沟槽结构包括多个突起151，所述沟槽结构构成热导管的辅毛细结构。其中，沟槽结构突起间的间距大于粉末烧结结构的孔隙，所以沟槽结构的毛细力小于粉末烧结结构的毛细力。在本实施例中，所述突起151的截面呈锯齿状，所述突起151的高度称为齿高。

所述热导管的工作过程包括：将蒸发部121靠近热源，位于蒸发部121的工作介质吸热蒸发，由液态转化为气态，由于蒸发部121局部受热，蒸发部内部气压增大，气态的工作介质在高气压的作用下，沿着气体通道向冷凝部123移动，在冷凝部123冷却，将热量释放出去，并形成液态工作介质，所述液态工作介质在沟槽结构、粉末烧结结构毛细力的作用下回流到蒸发部121，之后工作介质再次蒸发、冷却、回流，如此不断循环，以完成热传导的过程。

本发明热导管的上述实施例中，蒸发部采用小孔隙的粉末烧结结构作为主毛细结构，所述粉末烧结结构的毛细力大于沟槽结构的毛细力，可使工作介质快速回流到蒸发部；另外，所述蒸发部的光滑内壁较薄，可以在光滑内壁上覆盖较厚的粉末烧结结构，进而可以增大热导管中粉末烧结结构的体积，粉末烧结结构的体积越大，其毛细力越大，进一步提高了工作介质的回流效率；此外，由于所述光滑内壁较薄，其热阻也比较低，提高了蒸发部的传热效果，进而可使工作介质快速蒸发。

综上，本发明热导管的热传导效率较高。

参考图5，示出了本发明制造热导管方法的流程图，所述制造热导管的方法包括以下步骤：

步骤s1，提供管体，所述管体包括具有辅毛细结构的内壁；

步骤s2，切削所述管体一端的辅毛细结构，形成光滑内壁；

步骤s3，提供钢棒，将所述钢棒从具有辅毛细结构的一端塞入所述管体，所述钢棒填满具有辅毛细结构的部分管体，所述钢棒与所述光滑内壁之间形成空隙；

步骤s4，向所述空隙内填充粉末；

步骤s5，对填充了粉末的管体进行烧结，形成主毛细结构；

步骤s6，拔出钢棒。

参考图6至图11，示出了依照本发明形成热导管的示意图。示意图仅仅是示例，不能用于限定权利要求的范围。本领域技术人员可识别出更多变形，替代和修改。下面结合附图对各步骤作进一步说明。

参考图6，执行步骤s1，具体地，所述辅毛细结构15可以是沿管体12轴向延伸的沟槽结构，如前面冷凝部实施例所描述的，所述沟槽结构包括多个突起，所述突起的截面可以呈锯齿状，所述突起的高度称为齿高。由于所提供的管体12自身设置有沟槽结构的内壁，所以后续不再需要其它步骤用于形成沟槽结构，以形成辅毛细结构15，从而简化了制程。此外，沟槽结构设置于管体12内壁上，可以减小占用空间，即使热导管被打扁，仍然具有足够大的气体通道14，从而避免工作介质的积液现象。

参考图7，执行步骤s2，切削所述管体一端的辅毛细结构，形成光滑内壁的步骤通过车铣方式完成。具体地，以辅毛细结构15是沿管体12轴向延伸的沟槽结构为例，切削辅毛细结构的部分厚度是去除沟槽结构的突起，为了能够完全去除沟槽结构的突起，形成光滑内壁16，切削时去除的管体厚度大于等于所述沟槽结构突起的高度。

参考图8，执行步骤s3，为了使钢棒17塞入管体12，并填满具有辅毛细结构的部分管体，所述钢棒17的直径等于或者略小于具有辅毛细结构15的管体12内径，同时为了使钢棒17能完全贯穿所述管体12，所述钢棒17的长度大于或等于管体12的长度。由于去除了辅毛细结构15的管体12一端内壁较薄，因此光滑内壁16和钢棒17之间形成了空隙18。

参考图9，执行步骤s4，向空隙18内填充粉末19，具体的，所述粉末19是铜粉末。为了形成较厚的粉末烧结结构，需向空隙填充大量粉末，以辅毛细结构15是沿管体12轴向延伸的沟槽结构为例，所述填充的粉末19厚度大于等于所述沟槽结构突起的高度。

执行步骤s5，将填充粉末的管体放置于高温烧结炉中进行热处理。在高温下，光滑内壁16和钢棒17之间的粉末19形成致密体，所述致密体是粉末烧结结构，所述粉末烧结结构包括大量孔隙，所述孔隙较小可以产生较大的毛细力。所述粉末烧结结构的毛细力大于沟槽结构的毛细力，因此在本技术方案的热导管中是主毛细结构13。高温作用下，所述粉末烧结结构紧密固定于管体12的光滑内壁16上。

执行步骤s6，，拔除钢棒17，完成形成热导管主毛细结构13的过程。

所述制造热导管的方法还需要执行其它步骤，例如，向管体内填充水、乙醇等低温沸点的工作介质，对管体抽真空等。由于其它步骤与现有技术相同或相似，在此不作赘述。

虽然本发明已以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种热导管，其特征在于，所述热导管包括：

管体，所述管体包括位于所述管体两端的蒸发部和冷凝部；

所述蒸发部区域管体具有光滑内壁，所述光滑内壁上覆盖有主毛细结构；

所述冷凝部区域管体内壁构成辅毛细结构，所述辅毛细结构的毛细力小于所述主毛细结构的毛细力。

2.如权利要求1所述的热导管，其特征在于，所述蒸发部的光滑内壁厚度小于冷凝部内壁的厚度。

3.如权利要求2所述的热导管，其特征在于，所述光滑内壁厚度大于或等于0.2mm。

4.如权利要求1所述的热导管，其特征在于，所述主毛细结构包括多个孔隙，所述孔隙的尺寸小于0.3mm。

5.如权利要求4所述的热导管，其特征在于，所述主毛细结构是粉末烧结结构。

6.如权利要求5所述的热导管，其特征在于，所述粉末烧结结构的材料是铜。

7.如权利要求1所述的热导管，其特征在于，所述辅毛细结构是沿管体轴向延伸的沟槽结构，所述沟槽结构包括多个突起。

8.一种制造热导管的方法，其特征在于，所述方法包括：

提供管体，所述管体内壁构成辅毛细结构；

切削所述管体一端的辅毛细结构，形成光滑内壁；

提供钢棒，将所述钢棒从具有辅毛细结构的一端塞入所述管体，所述钢棒填满具有辅毛细结构的部分管体，所述钢棒与所述光滑内壁之间形成空隙；

向所述空隙内填充粉末；

对填充了粉末的管体进行烧结，形成主毛细结构；

拔出钢棒。

9.如权利要求8所述的制造热导管的方法，其特征在于，切削所述管体一端的辅毛细结构，形成光滑内壁的步骤通过车铣方式完成。

10.如权利要求8所述的制造热导管的方法，其特征在于，辅毛细结构是沿管体轴向延伸的沟槽结构，所述沟槽结构包括多个突起，所述切削所述管体一端的辅毛细结构包括去除突起，切削去除的管体厚度大于或等于沟槽结构突起的高度。

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