CN102147202A

CN102147202A - 热管结构及其制作方法

Info

Publication number: CN102147202A
Application number: CN 201010114616
Authority: CN
Inventors: 朱胜利
Original assignee: KUNSHAN DETAI NEW METAL POWDER CO Ltd
Current assignee: KUNSHAN DETAI NEW METAL POWDER CO Ltd
Priority date: 2010-02-10
Filing date: 2010-02-10
Publication date: 2011-08-10

Abstract

本发明提供一种热管结构及其制作方法。其中热管结构包括：管体，及与所述管体焊接的尾端结构，其中，所述尾端结构具有与发热元件直接接触的光滑平面。通过所述热管结构直接接触发热元件，省去了散热连接件，节省了制造成本，同时降低发热元件与热管之间的热阻，对于一些高功率元件的散热尤为重要。本发明还提供了一种所述热管结构的制作方法。

Description

热管结构及其制作方法

技术领域

本发明涉及传热领域，尤其涉及一种热管结构及其制作方法。

背景技术

近年来电子技术迅速发展，电子器件的高频、高速以及集成电路的密集化及微型化，使得单位容积电子器件发热量剧增；而热管由于具有优良导热性能，解决了目前电子器件因性能提升所衍生的散热问题。

热管是依靠自身内部工作流体相变实现导热的导热组件，其具有高导热性、优良等温性等特性。专利号为ZL200320117731.1的中国专利中提供了一种热管，如图1所示，热管100包括管体101、尾端结构(未图示)，紧贴管体101和尾端结构内侧壁的毛细结构102以及位于所述毛细结构102中的工作液体103组成。热管的制作通常先将管内抽成真空后充以适当工作液体103，使紧贴管体101内侧壁的毛细结构102中充满液体103后进行密封。在使用过程中，热管100的一端作为蒸发段，另一端作为冷凝段，根据应用需要可在蒸发段与冷凝段之间布置绝热段；当热管100蒸发段受热时毛细结构102中工作液体103蒸发气化形成蒸汽104，蒸汽104在微小压力差作用下流向热管100的冷凝段，凝结成工作液体103并放出热量，工作液体103再依靠毛细作用沿毛细结构102流回蒸发段；如此循环，热量105由热管100的蒸发段不断地传至冷凝段，并被冷凝段一端的冷源吸收。

上述热管中的管体与尾端结构是一体成型，其中所述尾端结构用于与发热元件进行接触，并将热量传导至热管内部的蒸发段。所述尾端结构为弧形或不规则形状，导致热管无法直接与发热元件有效相连。如图2所示为其中一种圆锥形的尾端结构。

为解决上述问题，现有技术借助铜或铝片等作为连接件将热管与发热元件进行连接，这样就导致了热管结构在设计中成本的增加，同时因为使用了连接件，使得热管与发热元件中间的热阻抗也会相应增加。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种热管结构及其制造方法，节省了热管与发热元件间的连接件，并且降低了热管与发热元件间的热阻抗。

为解决上述问题，本发明提供一种热管结构，包括：管体，及与所述管体焊接的尾端结构，所述尾端结构具有与发热元件直接接触的光滑平面。

可选的，所述尾端结构包括管体配合部分和发热元件配合部分。

可选的，所述尾端结构的管体配合部分与管体为过盈配合。

可选的，所述尾端结构的发热元件配合部分的外径尺寸与管体外径尺寸一致。

可选的，所述尾端结构的管体配合部分在径向上具有焊接槽和止流槽，所述焊接槽靠近发热元件配合部分，所述止流槽靠近管体配合部分。

可选的，所述管体和尾端结构内侧壁还具有毛细结构，所述毛细结构主要为铜粉烧结结构。

可选的，所述毛细结构内填充工作液体，所述工作液体为水、甲醇、乙醇等低温沸点工作介质之一。

可选的，所述管体具有除气段，所述除气段位于管体和尾端结构焊接端的相对端。

本发明还提供一种所述热管结构的制作方法。

与现有技术相比，本发明热管结构本身具有尾端结构，所述尾端结构由于具有光滑表面，可以与发热元件直接接触，省去了传统技术中使用的连接件，节省了制造成本，同时降低了热管与发热元件间的热阻抗。

同时，因尾端结构焊接至管体，所以所述尾端结构作为单独形成的零件，尺寸可以精确控制，进一步控制尾端结构的热阻抗。

附图说明

图1是热管的工作原理示意图；

图2是现有技术的热管的尾端结构示意图；

图3是本发明热管结构轴向剖面示意图；

图4是本发明热管结构中尾端结构剖面示意图；

图5是本发明热管结构制造方法流程示意图；

图6是本发明热管结构中管体剖面示意图；

图7是本发明管体与尾端结构过盈配合结构的剖面示意图；

图8是本发明烧结形成的热管结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的，特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

如图3所示，所述热管结构01包括管体11、与所述管体的一端通过焊接相连的尾端结构12、位于所述管体11和尾端结构12的内侧壁上的毛细结构13、及位于所述毛细结构13中的工作液体。

本实施例中，所述毛细结构13主要为铜粉烧结结构。所述工作液体为水、甲醇、乙醇等低温沸点工作介质之一。

所述管体11与尾端结构12焊接的一端为连接段111，与所述连接段111相对的一端为通过气缩形成的除气段112。本实施例中，所述管体11由铜等具良好导热性的材料制成，可将发热元件产生的热量传递至管体11内部。

所述尾端结构12为单独零件，与所述管体11通过焊接工艺进行连接。如图4所示，所述尾端结构12分为两段，一段为发热元件配合部分121，另一段为管体配合部分122。其中，所述管体配合部分122在径向上具有焊接槽123和止流槽124，所述焊接槽123靠近发热元件配合部分121，所述止流槽124靠近管体配合部分122。

将上述管体11和尾端结构12进行焊接工艺时，先将管体11的连接段111放置于于尾端结构12的焊接槽123内，经过外力作用使连接段111产生形变，与焊接槽123扣紧配合；然后再使用焊料将连接段111与焊接槽123进一步连接。在焊接过程中会产生的多余材料，焊料槽123还可用于放置多余焊料。所述止流槽124用于放置回流的焊接材料，防止所述焊接材料回流至管体11内。

本实施例中，所述焊接槽123和止流槽124可以是包围整个尾端结构侧面的环形槽，也可以是数个独立的矩形槽。为了增强热管结构的密封性，优选为环形槽。

其中，所述尾端结构12至少有一平面为光滑平面，便于与发热元件直接接触。继续参考图4，作为一个实施例，将所述尾端结构12的底部平面0001作为与发热元件连接的接触面。图中仅示出了尾端结构12的一种较优形状，也可以为其他形状，如矩形或六边形。接触面也可以为所述尾端结构12其他的光滑表面。

结合图3和图4，所述发热元件配合部分121的外径尺寸与所述管体11外径尺寸一致，所述管体配合部分122的直径尺寸与所述管体11的内径尺寸为过盈配合，保证整个热管结构01在轴向上直径的平整性。

另外的实施例，所述发热元件配合部分121外径尺寸可以略大或略小，在保证热管结构的密封性的前提下，不局限于尺寸一致。

结合背景技术中热管工作原理的说明，可知在功能上，靠近除气段112的毛细结构13用于冷凝工作液体，即位于靠近除气段112的热管部位作为冷凝段。进而可以在所述冷凝段外表面焊接有散热鳍片(图中未标示)，所述散热鳍片解决了小散热面积、大发热量元件的散热问题。

继续参考图3，所述热管结构01的使用过程为：发热元件产生的热量经过尾端结构12的底部平面0001进入管体11内毛细结构13后，通过毛细结构13中的工作液体的相变，自尾端结构12流至冷凝段，再由冷凝段传递至焊接散热鳍片上，通过排风方式将热量带走。在管体12内的冷凝段中用于凝结的工作液体，在所述毛细结构13内壁的作用力将回流至尾端结构12，实现工作液体在管体12内的循环运动，以完成对发热元件的持续散热。

本发明还提供一种上述热管结构的优选制作方法，如图5所示，包括：

执行步骤S101，提供管体，所述管体的两端不做预缩，清洗后备用；

执行步骤S102，提供尾端结构，将所述尾端结构与管体过盈配合装配在一起，并通过焊接工艺将管体与尾端结构连接；

执行步骤S103，提供钢棒，将所述钢棒置入管体内，再向管体内填充粉末，使用治具将尾端结构与管体进行扣紧配合，并在所述尾端结构与管体的结合处放置焊料，将所述组合放置于炉内烧结；

执行步骤S104，烧结后，拔出钢棒，缩除气段，填充工作液体，除气、封合即形成所需要的尾端结构热管。

下面结合附图对本发明的制作热管的具体实施方式做详细的说明提供管体，如图6所示，所述管体11由铜等具良好导热性的材料制成，可将发热元件产生的热量传递至管体11内部。本实施例中，所述管体为圆柱体形状。

结合图6和图4，将所述尾端结构12与管体11的一端装配在一起，并通过焊接工艺将管体与尾端结构连接。所述尾端结构12的发热元件配合部分121的外径尺寸与所述管体11外径尺寸一致，管体配合部分122的直径尺寸与管体11的内径尺寸为过盈配合。装配后的结构如图7所示。

接着，提供钢棒，将所述钢棒置入图7所述结构中，再向所述结构内填充粉末。并且使用治具压制所述尾端结构12与管体11结合处，其中，位于热管结构01内部的焊接槽，将放置管体11由于焊接形变时产生的多余材料。

然后，在位于热管结构01外部的焊接槽内填充一圈焊接材料，并将所述组合放置于炉内烧结。

烧结后，拔出钢棒，形成如图8所示的结构，与尾端结构12相对的另一端为开口形状。

最后，将图8所示结构的开口进行气缩形成除气段，并且向所述结构内填充工作液体，然后通过除气段除气、封合除气段。形成了如图3所示的热管结构01。

虽然本发明已以较佳实施方式披露如上，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范围。

Claims

1.一种热管结构，包括：管体，及与所述管体焊接的尾端结构，其特征在于，所述尾端结构具有与发热元件直接接触的光滑平面。

2.如权利要求1所述的热管结构，其特征在于，所述尾端结构包括管体配合部分和发热元件配合部分。

3.如权利要求2所述的热管结构，其特征在于，所述尾端结构的管体配合部分与管体为过盈配合。

4.如权利要求2所述的热管结构，其特征在于，所述尾端结构的发热元件配合部分的外径尺寸与管体外径尺寸一致。

5.如权利要求2所述的热管结构，其特征在于，所述尾端结构的管体配合部分在径向上具有焊接槽和止流槽，所述焊接槽靠近发热元件配合部分，所述止流槽靠近管体配合部分。

6.如权利要求1所述的热管结构，其特征在于，所述管体和尾端结构内侧壁还具有毛细结构，所述毛细结构为铜粉烧结结构。

7.如权利要求6所述的热管结构，其特征在于，所述毛细结构内填充工作液体，所述工作液体为水、甲醇、乙醇等低温沸点工作介质之一。

8.如权利要求1所述的热管结构，其特征在于，所述管体具有除气段，所述除气段位于管体和尾端结构焊接端的相对端。

9.一种如权利要求1至8中任一项所述的热管结构的制作方法。