CN102410765A - 一种复合结构的超薄型热导管及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种导热性能较好的复合结构的超薄型热导管，包括一两端封闭的导热管体，所述导热管体的一端为蒸发部，另一端为冷凝部中间段位绝热部，所述导热管体的径向横截面成椭圆形，所述导热管体内壁设置有一层辅毛细结构，所述辅毛细结构的径向横截面成“C”形，所述导热管体管体内还设置有一主毛细结构，所述主毛细结构的径向横截面成矩形，所述主毛细结构将所述导热管体的管体内腔分割成互不相同的两条气流通道，并所述主毛细结构的一侧置入所述辅毛细结构的豁口中并紧贴豁口的两侧边，且与所述导热管体的管壁紧贴，另一侧紧贴所述辅毛细结构；所述的两条气流通道内分别填充有工作介质。

Description

一种复合结构的超薄型热导管及其制作方法

 

技术领域

本发明属于热导管领域，具体的涉及一种具有复合结构的超薄型热导管。

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。

热导管工作时，利用管体内部近似真空状态下，填充的作动液沸点较低的特性，使其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，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，从而实现对电子元件进行散热。该汽化后的工作介质在热导管毛细结构的作用下回流至蒸发部，继续被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传导出去。

当今电子产品不断倾向于轻薄短小方向发展，而其内部电子元件之发热功率越来越高，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。

现有技术中的超薄热导管一般采用单一毛细结构，毛细结构一般可分为沟槽型、中间烧结粉末柱型、及铜网型等，所述毛细结构开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，沟槽型热管因其结构之限制，在抗重力效能测试时明显逊色于烧结粉末柱型及铜网型﹔而中间烧结粉末柱热管因其管内壁除与粉末接触处，其余均为光管，使冷凝后工作介质无法有效回流至粉末柱内，因而其液体输送能力大幅下降﹔而单纯的铜网管，在打扁后，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，同样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他方式补充，从而导致热导管最大传热量的大幅下降及热阻的增加。

发明内容

为克服现有技术中的问题，本发明的目的在于提供一种复合结构的超薄型热导管。

本发明的另一个目的在于提供一种复合结构的超薄型热导管的制作方法。

为了解决上述技术问题，实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种复合结构的超薄型热导管，包括一两端封闭的导热管体，所述导热管体的一端为蒸发部，另一端为冷凝部中间段位绝热部，所述导热管体的径向横截面成椭圆形，所述导热管体内壁设置有一层辅毛细结构，所述辅毛细结构的径向横截面成“C”形，所述导热管体管体内还设置有一主毛细结构，所述主毛细结构的径向横截面成矩形，所述主毛细结构将所述导热管体的管体内腔分割成互不相同的两条气流通道，并所述主毛细结构的一侧置入所述辅毛细结构的豁口中并紧贴豁口的两侧边，且与所述导热管体的管壁紧贴，另一侧紧贴所述辅毛细结构；所述的两条气流通道内分别填充有工作介质。

一种复合结构的超薄型热导管的制作方法，其包括以下步骤：

步骤1）取一圆柱形不锈钢棒，并将其表面开出一扇形填粉槽；

步骤2）使用铜细线编织铜网，并依照圆柱形不锈钢板未开槽部分径向周长裁剪铜网宽，且将裁剪的铜网依照所需热导管的有效长度裁剪成小网目条；

步骤3）将小网目条包裹在圆柱形不锈钢板棒外面，并使扇形填粉槽空出；

步骤4）取一空铜管体，将包裹有小网目条的圆柱形不锈钢棒置于铜管内，然后沿着扇形填粉槽往空铜管体内填充铜粉末，最后置于高温炉内烧结；

步骤5）拔出圆柱形不锈钢棒，将管体一端封闭，然后向铜管管体内填充工作介质，接着抽真空，最后封闭管体另一端，得到一径向横截面成圆形的热导管；

步骤6）将步骤5中得到的热导管打扁，以制成径向横截面成椭圆形的复合结构的超薄型热导管。

本发明的复合结构的超薄型热导管工作介质均匀分布在管体一侧的主毛细结构与辅助毛细结构当中，热导管工作时，分布在主毛细结构与辅助毛细结构当中的工作介质在蒸发段受热转换为蒸气经由气流通道移动到冷凝段，经过冷凝后，工作介质分布在冷凝段的主毛细结构与辅助毛细结构当中，此时辅助毛细结构中的工作介质一部分直接经由辅助毛细结构传递至加热段，无法及时回流至蒸发段的部分工作介质在主毛细结构的较强毛细力作用下，经由辅助毛细结构与主毛细结构的两侧接触部分从辅助毛细结构流至主毛细结构，最终由主毛细结构回流至蒸发段。

与现有技术相比本发明具有以下优点：

本发明的该毛细结构有两种组成，贴于管内壁一侧之粉末烧结柱，以及贴于管内壁另一侧的铜网结构。此两种毛细结构在轴向上，延伸于热导管的蒸发部与冷凝部之间，其内部形成一气流通道。在热导管打扁时，粉末烧结柱位于打扁后热管的中央，起到支撑表面的作用，避免热管在打扁厚度太薄时产生的凹陷，有效保证了超薄热管的气流通道，同时粉末烧结结构因其毛细力较强，相对单纯的铜网管，能更有效提高工作液体从热管冷凝段回流至蒸发段的效率，提升热管性能。而置于管内壁另侧之铜网能提高蒸发段工作液体之蒸发面积，降低了蒸发热阻﹔同时均匀分布在管内壁另侧之铜网能使冷凝后附着于管内壁之工作液体通过铜网目之毛细力逐步回流至粉末烧结柱中，改善了粉末烧结柱之工作液体回流效率，提高了热导管性能。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

图1本发明的复合结构的超薄型热导管的径向横截面结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案进一步的说明。

参见图1所示，一种复合结构的超薄型热导管，包括一两端封闭的导热管体12，所述导热管体12的一端为蒸发部，另一端为冷凝部，中间段位绝热部，所述导热管体12的径向横截面成椭圆形，所述导热管体12内壁设置有一层辅毛细结构14，所述辅毛细结构14的径向横截面成“C”形，所述导热管体12管体内还设置有一主毛细结构15，所述主毛细结构15的径向横截面成矩形，所述主毛细结构15将所述导热管体12的管体内腔分割成互不相同的两条气流通道16，并所述主毛细结构15的一侧置入所述辅毛细结构14的豁口中并紧贴豁口的两侧边，且与所述导热管体12的管壁紧贴，另一侧紧贴所述辅毛细结构14；所述的两条气流通道16内分别填充有工作介质。

进一步的，所述主毛细结构15为粉末烧结结构，优选的，所述主毛细结构15为铜粉末烧结结构。

优选的，所述主毛细结构15小于导热管体12内壁的                                                

周长。

优选的 ，所述主毛细结构15的厚度w范围在0.3mm至2.0mm之间。

进一步的，所述辅毛细结构14为单层的铜网结构或多层的铜网结构，并所述辅毛细结构14的厚度小于所述主毛细结构15的厚度。

优选的，所述辅毛细结构14中的铜网结构的铜网目数范围为60目至150目。

实施例2：

一种复合结构的超薄型热导管的制作方法，其包括以下步骤：

步骤1）取一圆柱形不锈钢棒，并将其表面开出一扇形填粉槽；

步骤2）使用铜细线编织铜网，并依照圆柱形不锈钢板未开槽部分径向周长裁剪铜网宽，且将裁剪的铜网依照所需热导管的有效长度裁剪成小网目条；

步骤3）将小网目条包裹在圆柱形不锈钢板棒外面，并使扇形填粉槽空出；

步骤4）取一空铜管体，将包裹有小网目条的圆柱形不锈钢棒置于铜管内，然后沿着扇形填粉槽往空铜管体内填充铜粉末，最后置于高温炉内烧结；

步骤5）拔出圆柱形不锈钢棒，将管体一端封闭，然后向铜管管体内填充工作介质，接着抽真空，最后封闭管体另一端，得到一径向横截面成圆形的热导管；

步骤6）将步骤5中得到的热导管打扁，以制成径向横截面成椭圆形的复合结构的超薄型热导管。

进一步的，所述铜细线直径在0.05mm至0.2mm之间。

进一步的，所述高温炉内的温度为980℃。

下面以具体实验数据说明本发明的较佳实施方式的复合结构的超薄型热导管比具有传统毛细结构的热导管的传热性能强，热阻更低。

表1 规格为Φ6×200mm的传统粉末烧结柱热导管与相同规格的本发明的较佳实施方式的热导管的性能对比

如表1中所示，本发明一较佳实施方式的热导管的最大传热量平均较传统的烧结热导管高出约25%，其传热性能大幅度提升。

表2 上述规格的圆管压扁至1.5mm厚后传统热导管与本发明的较佳实施方式的热导管的性能对比

如表2中所示，本发明一较佳实施例的热导管可提供的最大传热量(Q_max) 较传统的烧结热导管高出约140%，平均热阻值远低于传统热导管，其传热性能大幅提升。

上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所作出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。  

Claims (10)

1.一种复合结构的超薄型热导管，包括一两端封闭的导热管体（12），所述导热管体（12）的一端为蒸发部，另一端为冷凝部中间段位绝热部，其特征在于：所述导热管体（12）的径向横截面成椭圆形，所述导热管体（12）内壁设置有一层辅毛细结构（14），所述辅毛细结构（14）的径向横截面成“C”形，所述导热管体（12）管体内还设置有一主毛细结构（15），所述主毛细结构（15）的径向横截面成矩形，所述主毛细结构（15）将所述导热管体（12）的管体内腔分割成互不相同的两条气流通道（16），并所述主毛细结构（15）的一侧置入所述辅毛细结构（14）的豁口中并紧贴豁口的两侧边，且与所述导热管体（12）的管壁紧贴，另一侧紧贴所述辅毛细结构（14）；所述的两条气流通道（16）内分别填充有工作介质。

2.根据权利要求1所述的复合结构的超薄型热导管，其特征在于：所述主毛细结构（15）为粉末烧结结构。

3.根据权利要求2所述的复合结构的超薄型热导管，其特征在于：所述主毛细结构（15）为铜粉末烧结结构。

4.根据权利要求1或2或3所述的复合结构的超薄型热导管，其特征在于：所述主毛细结构（15）小于导热管体（12）内壁的                                               

周长。

5.根据权利要求4所述的复合结构的超薄型热导管，其特征在于：所述主毛细结构（15）的厚度（w）范围在0.3mm至2.0mm之间。

6.根据权利要求5所述的复合结构的超薄型热导管，其特征在于：所述辅毛细结构（14）为单层的铜网结构或多层的铜网结构，并所述辅毛细结构（14）的厚度小于所述主毛细结构（15）的厚度。

7.根据权利要求6所述的复合结构的超薄型热导管，其特征在于：所述辅毛细结构（14）中的铜网结构的铜网目数范围为60目至150目。

8.一种如权利要求7所述的复合结构的超薄型热导管的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1）取一圆柱形不锈钢棒，并将其表面开出一扇形填粉槽；

步骤2）使用铜细线编织铜网，并依照圆柱形不锈钢板未开槽部分径向周长裁剪铜网宽，且将裁剪的铜网依照所需热导管的有效长度裁剪成小网目条；

步骤3）将小网目条包裹在圆柱形不锈钢板棒外面，并使扇形填粉槽空出；

步骤4）取一空铜管体，将包裹有小网目条的圆柱形不锈钢棒置于铜管内，然后沿着扇形填粉槽往空铜管体内填充铜粉末，最后置于高温炉内烧结；

步骤5）拔出圆柱形不锈钢棒，将管体一端封闭，然后向铜管管体内填充工作介质，接着抽真空，最后封闭管体另一端，得到一径向横截面成圆形的热导管；

步骤6）将步骤5中得到的热导管打扁，以制成径向横截面成椭圆形的复合结构的超薄型热导管。

9.根据权利要求8所述的复合结构的超薄型热导管的制作方法，其特征在于：所述铜细线直径在0.05mm至0.2mm之间。

10.根据权利要求8所述的复合结构的超薄型热导管的制作方法，其特征在于：所述高温炉内的温度为980℃。

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