CN102233429A - 平板式热管的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明是有关于一种平板式热管的制造方法，其包括：预先在一个管体的腔室内表面形成一个毛细结构层及至少一个毛细结构柱，然后将该管体压平成一个平板式管体，令该毛细结构柱支撑结合在平板式管体内，且利用一个导管连通该腔室，然后封闭该平板式热管的两侧，藉由该导管将腔室内的空气抽除，并馈入工作液体，然后封闭该导管，使其简单及快速形成一个平板式热管，且效率提高、成本降低。

Description

平板式热管的制造方法

技术领域

本发明是有关于一种平板式热管的制造方法，尤指一种平板式管体一体形成一个毛细结构层及毛细结构柱的制造方法。

背景技术

随着产业不断发展，冷却或热量的移除始终是电子产业发展的一大障碍。随着高效能的要求、整合度的提高以及多功能的应用，对于散热的要求也面临极大挑战，故对于热量转移效率的研发就成为电子工业的主要课题。

散热片(Heat Sink)通常被使用在将电子组件或系统产生的热量散逸在大气之中；而在热阻较低的情形下，显示该散热片具有较高的散热效率。一般来说，热阻是由散热片内部的扩散热阻以及该散热片表面与大气环境之间的对流热阻所构成；在应用上，高传导性的材料如铜、铝等常被用以制作散热片以降低扩散热阻；然而，对流热阻则限制了散热片的效能，使其无法达成新一代电子组件的散热要求。

据此，目前市场均着眼于更有效率的散热机制，并陆续提出具有高导热效能的热管(Heat pipe)及均热板(Vapor chamber)，并将其与散热器作组合，以有效解决现阶段的散热问题。

如图1所示，常用技术的平板型热管，由一个第一铜板10及一个第二铜板11所构成，其中所述第一铜板10连接对应第二铜板11，以界定一个腔室12，所述腔室12用以容置并填充有一个工作流体(如水、液体)，并且第一铜板10及第二铜板11彼此相对表面上各设有毛细结构13，且其恰包覆于该腔室12内，即，所述毛细结构13如同形成为腔室12内部表面；而一般所习知的毛细结构的主要功能：一、透过液膜效应降低壁面的热通量；二、增加沸腾成核及增大蒸发面积；三、毛细结构与壁面接触可阻止蒸气膜的成长。其中所述工作流体因重力及毛细的作用之故，液体分布于腔室12内部的毛细结构13上(即为所述第一铜板10及第二铜板11的毛细结构13上)。

并且，所述第一铜板10背对该腔室12的表面贴触于相对一个发热组件(如中央处理器)的端面上(此时所述第一铜板10即为所称的蒸发端或称受热端)，用以将发热组件产生的热量引导至第二铜板11(即为所称之冷凝端)上散热，所以当发热组件产生热量时，使第一铜板10吸收所述热量的同时，其内毛细结构13上流动的工作流体会因受热而蒸发成为蒸汽。

所述蒸气迅速流向较冷部位(即为第二铜板11)，直到蒸气到达第二铜板11放出潜热后转变成液体后，透过所述第二铜板11的毛细结构13内的毛细力流回到第一铜板10上，以完成一个工作循环达到散热，但却延伸另一个问题是所述第一铜板10其内毛细结构13上流动的工作流体在相变化过程中不顺利会产生下例状况：(1)随着热输送量的增加而增大工作流体两相转换的速度，但毛细结构因孔隙低、渗透率低造成回流的流阻增加，使其无法适时提供足够的工作流体回到所述蒸发端，使热管的受热端烧干(dry out)，进而导致均热及散热不佳；(2)当热通量不断增高时，导致液面的气体压力大于液体内的压力，此时毛细结构内会有蒸气气泡的产生，而所述气泡不仅会阻碍工作流体的回流，也会使热管的热传面与毛细结构间产生了热阻非常大的蒸气膜层，以造成热量无法顺利地藉由工作流体转换带离蒸发端，使其不断地在受热端累积，造成热管受热端烧干(dry out)，进而导致均热及散热不佳。

因此，常用技术在使用上有下列问题存在：

1、由于壳体由上、下壳板构成，上下壳体的四侧必须预留厚度作为结合密封使用，如此将会令壳体中的工作空间变小，因为工作空间的最大面积必须减掉四侧的预留厚度。

2、必须封闭上下壳板的四侧，才能令壳体成为一个密闭的腔室，制程费工，且成本提升。

有鉴于上述常用品所衍生的各项缺点，本发明的发明人遂竭其心智，潜心研究加以创新改良，终于成功研发完成本件「平板式热管制造方法」一案，实为一个具有提高功效的创作。

发明内容

为解决上述常用技术的缺点，本发明的主要目的，是提供一种制程简单、快速且效率提高，成本降低的平板式热管制造方法。

本发明另一目的是提供一种在一个管体内形成一个毛细结构层及毛细结构柱，然后压平该管体，则该毛细结构柱支撑在该压平后的平板式管体内，防止平板式管体变形及维持其结构强度的平板式热管制造方法。

为达上述目的本发明提供一个可行实施为一种平板式热管的制造方法，包括下列步骤：

提供一个管体及一个中心棒，该管体具有一个连续环绕的壁单元界定一个腔室，且该腔室在该管体两端分别形成一个第一通口及一个第二通口，该中心棒插设在该管体内，且中心棒的外表面相对该腔室的内表面，一个填充空间形成在该腔室内表面及该中心棒的外表面之间，该中心棒的外表面形成复数沟槽连通该填充空间，再将烧结粉末填满该填充空间及该沟槽中，然后对所述填有烧结粉末的管体烧结，经过烧结后，移出该中心棒，一个毛细结构层及一个毛细结构柱形成在该腔室的内表面，该毛细结构柱从该毛细结构层表面凸伸一个自由端；

将所述的管体压平，令其成为一个平板式管体，并具有一个上板部及一个下板部，该毛细结构柱的自由端与上板部及下板部其中任一个紧贴结合，并进而支撑在该上板部及下板部之间；

提供一个导管具有一个第一端外露在该管体外，及一个第二端连通该腔室；

将平板式管体的第一通口及第二通口接合密封成一个第一封闭侧及一个第二封闭侧以封闭该腔室；

将该导管与该平板式管体结合；

通过该导管将腔室内的空气抽出，再通过该导管将工作液体馈入该腔室内，然后封闭该导管的第一端。

为使更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图。

附图说明

图1为常用技术示意图；

图2为本发明较佳实施的流程示意图；

图3为本发明较佳实施的管体与中心棒分解立体示意图；

图4为本发明较佳实施的管体与中心棒组合的示意图；

图5为本发明较佳实施的毛细结构层及毛细结构柱形成在该腔室内表面的示意图；

图6为本发明较佳实施的管体压平的示意图；

图7为本发明较佳实施的毛细结构柱与上板部结合的示意图；

图8为本发明较佳实施的导管插入平板式管体的示意图；

图9为本发明较佳实施的平板式管体两侧封闭的示意图；

图10为本发明较佳实施的平板式管体长方向剖视示意图。

主要组件符号说明

11管体                       121沟槽

111壁单元                    13填充空间

112腔室                      14毛细结构层

113第一通口                  141毛细结构柱

114第二通口                  1411自由端

115上板部                    15导管

116下板部                    117第一封闭侧

12中心棒                     118第二封闭侧

具体实施方式

本发明提供一种平板式热管制造方法，图标为本发明较佳实施例，如图2所示，本发明包括下列步骤：

步骤1(sp1)：如图3、4所示，提供一个管体11及一个中心棒12，该管体11具有一个连续环绕的壁单元111界定一个腔室112，且该腔室112在该管体11两端分别形成一个第一通口113及一个第二通口114，该中心棒12插设在该管体11内，且中心棒12的外表面相对该腔室112的内表面，一个填充空间13形成在该腔室112内表面及该中心棒12的外表面之间，该中心棒12的外表面形成复数沟槽121连通该填充空间13，再将烧结粉末填满该填充空间13及该沟槽121中，然后对所述填有烧结粉末的管体11烧结，经过烧结后，移出该中心棒12，如图5所示，一个毛细结构层14及至少一个毛细结构柱141形成在该腔室112的内表面，该毛细结构柱141是从该毛细结构层14表面凸伸一个自由端1411。

步骤2(sp2)：如图6、7所示，压平该管体11，使其成为一个平板式管体11，并具有一个上板部115及一个下板部116，该毛细结构柱141的自由端1411与上板部115及下板部116其中任一紧贴结合，本较佳实施显示该自由端1411与上板部115结合，并进而支撑在该上板部115及下板部116之间。

步骤3(sp3)：如图8所示，提供一个导管15具有一个第一端外露在该平板式管体11外，及一个第二端连通该腔室112。

步骤4(sp4)：如图9、10所示，将平板式管体的第一通口113及第二通口114接合密封成一个第一封闭侧117及一个第二封闭侧118以封闭该腔室112。

步骤5(sp5)：将该导管15与该平板式管体11结合。

步骤6(sp6)：通过该导管15将腔室112内的空气抽出，再通过该导管15将工作液体馈入该腔室12内，再封闭该导管15的第一端。

所述烧结粉末为金属粉末(如铜粉)或陶瓷粉末，且在前述步骤1(sp1)中，填充完烧结粉末的管体11将送至烧结炉中，待烧结成形冷却后再从烧结炉中取出该管体11，并抽出该中心棒12。

所述步骤2(sp2)中该自由端1411与上板部115是以扩散结合的方式结合，另外在所述步骤4(sp4)中第一通口113及第二通口114以扩散结合的方式封闭成第一封闭侧117及第二封闭侧118。

另，所述的毛细结构柱亦可为铜质的fiber、mesh或直接以铜柱置入治具中粉末烧结而成，以令毛细结构柱与毛细结构层为相同或不同孔隙度者。

藉由上述的步骤说明，本发明相较常用技术改进之处如下：

1.在管体11内直接成形一个毛细结构层14及至少一个毛细结构柱141，然后压平管体11，令该毛细结构柱141支撑在管体11内，防止平板式管体11变形及维持其结构强度。

2.制程的步骤简单且快速，且由于步骤简单则效率相对提高且成本相对降低。

虽然本发明以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所定者为准。

Claims (8)

1.一种平板式热管的制造方法，系包括下列步骤：

提供一个管体及一个中心棒，该管体具有一个连续环绕的壁单元界定一个腔室，且该腔室在该管体两端分别形成一个第一通口及一个第二通口，该中心棒插设在该管体内，且中心棒的外表面相对该腔室的内表面，一个填充空间形成在该腔室内表面及该中心棒的外表面之间，该中心棒的外表面形成复数沟槽连通该填充空间，再将烧结粉末填满该填充空间及该沟槽中，然后对前述填有烧结粉末的管体烧结，经过烧结后，移出该中心棒，一个毛细结构层及至少一个毛细结构柱形成在该腔室的内表面，该毛细结构柱系从该毛细结构层表面凸伸一个自由端；

压平该管体，使其成为一个平板式管体，并具有一个上板部及一个下板部，该毛细结构柱的自由端与上板部及下板部其中任一个紧贴结合，并进而支撑在该上板部及下板部之间；

提供一个导管具有一个第一端外露在该平板式管体外，及一个第二端连通该腔室；

将平板式管体的第一通口及第二通口接合密封成一个第一封闭侧及一个第二封闭侧以封闭该腔室；

将该导管与该平板式管体结合；

通过该导管将腔室内的空气抽出，再将工作液体经该导管馈入该腔室内，并封闭该导管的第一端。

2.如权利要求1所述的平板式热管的制造方法，其中所述沟槽系形成在中心棒的一侧。

3.如权利要求1所述的平板式热管的制造方法，其中所述毛细结构层由填充在该填充空间的烧结粉末形成。

4.如权利要求1所述的平板式热管的制造方法，其中所述毛细结构柱由填充在该沟槽的烧结粉末形成。

5.如权利要求1、3或4所述的平板式热管的制造方法，其中该烧结粉末为金属粉末或陶瓷粉末。

6.如权利要求1所述的平板式热管的制造方法，其中毛细结构柱与上板部及下板部其中任一个以扩散结合方式结合。

7.如权利要求1所述的平板式热管的制造方法，其中该第一通口及第二通口以扩散结合的方式结合成该第一封闭侧及第二封闭侧。

8.如权利要求1所述的平板式热管的制造方法，其中所述毛细结构柱亦可为铜质的fiber、mesh或直接以铜柱置入治具中粉末烧结而成。

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