CN106152844A - 相变化型散热器及制作该散热器的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种相变化型散热器及其制作该散热器的方法，散热器包括本体、毛细结构及工作流体，毛细结构由多个金属粉末以喷涂方式并且经烧结固化而形成在该本体的内壁面；工作流体填注在该本体内。藉此，不仅可使毛细结构密贴在本体，更能够有效地防止毛细结构的受损，进行提升相变化型散热器的导热效能。

Description

相变化型散热器及制作该散热器的方法

技术领域

本发明涉及一种相变化型散热器，尤指一种涉及相变化型散热器及制作该散热器的方法。

背景技术

随着处理器等电子发热源的运算速度不断提升，其所产生的发热量亦越来越高，为了有效地解决此高发热量的问题，业界已将具有良好导热特性的热管(heat pipe)或均温板等相变化型散热器进行广泛性的使用，然而此些热管不论是其本身的导热效能、制作方法和制作设备皆存在有尚待加以改善的空间。

现有制作热管的一种方式是先备具一中空管体及一编织网，次将编织网卷曲后置入中空管体的内部。在此种制法中由于被置入中空管体内的编织网，并不能够密合的贴接在中空管体的内壁面上，导致冷凝后的液体在回流的过程中常会发生不连续或延迟等不良情况。

另一种制作热管的方式则是将一芯棒插入一中空管体内，次将金属粉末倒入中空管体和芯棒所形成的空间中，继之对前述的半成品进行烧结加工，最后再将芯棒抽出而在中空管体的内壁形成有毛细结构。此种制法虽然可以改善前述制法的问题点，但是经过烧结制程后因为热熔固结，不仅让芯棒不易从中空管体内抽出，且在芯棒抽出的过程中亦会令毛细结构产生损坏崩裂等现象，如此皆将导致热管的导热效能不显著，亟待加以改善。

发明内容

本发明的一目的，在于提供一种相变化型散热器及制作该散热器的方法，其不仅可使毛细结构密贴在本体的内壁，更能够有效地防止毛细结构的受损，进行提升相变化型散热器的导热效能。

为了达成上述的目的，本发明提供一种相变化型散热器制作方法，其方法步骤包括:a)备具一本体；b)将多个金属粉末以一喷涂方式形成在该本体的内壁面；以及c)对各该金属粉末施以一烧结固化而形成有一毛细结构。

为了达成上述的目的，本发明提供一种相变化型散热器，包括一本体、一毛细结构及一工作流体，该毛细结构是由多个金属粉末以喷涂方式并且经烧结固化而形成在该本体的内壁面；该工作流体填注在该本体内。

本发明还具有以下功效，藉由喷涂方式来形成毛细结构，不仅制作过程简易迅速且品质亦相当的稳定，且对于各种复杂形状的毛细结构皆可轻易的制出。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1本发明相变化型散热器的制作流程图；

图2本发明散热器制作设备和散热器的立体分解图；

图3本发明散热器制作设备和相变化型散热器的组合示意图；

图4本发明散热器制作设备和相变化型散热器的另一视角组合示意图；

图5本发明散热器制作设备和相变化型散热器的使用状态剖视图；

图6本发明相变化型散热器的局部示意图；

图7本发明相变化型散热器的另一实施例的局部示意图；

图8本发明相变化型散热器的又一实施例的立体外观图；

图9本发明相变化型散热器和制作设备的使用状态剖视图；

图10本发明相变化型散热器表面形成导热板的组合剖视图；

图11本发明相变化型散热器表面形成散热片的组合剖视图；

图12本发明相变化型散热器表面形成固定座的组合剖视图；

图13本发明相变化型散热器的再一实施例与制作设备的组合剖视图。

其中，附图标记

1、1a、1c…相变化型散热器

1b…扁平相变化型散热器

10、10c…本体

101…底板

102…盖板

20…毛细结构

21…凸肋

22…槽沟

23…气体通道

5…散热器制作设备

51…承载机构

511…基座

512…导槽

513…置放台

514…导块

515…凹槽

516…置放平板

52…驱动机构

521…旋臂

522…马达

523…上滚轮

524…下滚轮

53…喷涂机构

531…移动座

532…喷涂组件

533…喷头部

534…喷嘴

535…粉末供给器

54…烧结机构

541…激光头

6…导热板

7…散热片

8…固定座

a-g…步骤

具体实施方式

有关本发明的详细说明及技术内容，配合附图说明如下，然而所附的附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。

本发明提供一种相变化型散热器及制作该相变化型散热器的方法，请参阅图1所示，本实施例的相变化型散热器为一热管(Heat Pipe)，其中方法步骤包括:

a)备具一本体10；请参阅图2所示，在此步骤中的本体10为以铜或铜合金等延展性佳的金属材料所制成，其大致呈一长条状管体，且本体10的剖断面呈一圆形。

b)将多个金属粉末以一喷涂方式形成在该本体10的内壁面；

在此步骤中必须通过一散热器制作设备5来进行加工，请一并参阅图2至图5所示，其中散热器制作设备5包括一承载机构51、一驱动机构52及一喷涂机构53。

承载机构51包含一基座511及一置放台513，在基座511的中间位置开设有一导槽512，此导槽512呈一鸠尾形。置放台513的底部延伸有与导槽512相互嵌固配合的一导块514，另在置放台513上部形成有一凹槽515，此凹槽515呈一半圆弧形。

驱动机构52包含一旋臂521、一马达522、一上滚轮523及二下滚轮524(如图4所示)，旋臂521的一端固定在置放台513上，另一端则形成在凹槽515的上方位置，马达522连接上滚轮523并共同安装在旋臂521的另一端，马达522是用以驱动上滚轮523旋转且两者可相对于旋臂521作上下移动或前后摆动，以提供前述的本体10可以置入凹槽515内，二下滚轮524则设置在凹槽515内，藉以利用上滚轮523和各下滚轮524来令本体10产生旋转。

喷涂机构53可为三维(3D)喷涂机或三维(3D)列印机，其包含一移动座531及连接在移动座531的一喷涂组件532，其中移动座531是可以通过马达等驱动器(图未示出)的驱动而在前述的导槽511内自由地前后移动，喷涂组件532包含一喷头部533、连通喷头部533的一粉末供给器535及控制器等相关元件和装置，喷头部533的前端具有一喷嘴534。

c)对各该金属粉末施以一烧结固化而形成一毛细结构20。

在此步骤中，前述的散热器制作设备5更包括一烧结机构54，其可为一激光烧结机，具有固定在喷涂组件532的喷头部533上的一激光头541。

操作时是先将所要烧结的毛细结构20的图形输入喷涂机构53中，次将本体10置于上滚轮523和各下滚轮524之间，藉由马达522的驱动而令上滚轮523产生旋转，旋转的上滚轮523将带动本体10和各下滚轮524一起旋转。此时可将喷头部533伸入本体10的内部，并藉助粉末供给器535和控制器的共同配合，以令喷嘴534喷出金属粉末并附着在本体10的内壁面，利用移动座531通过马达的驱动而在导槽512内向后移动来进行制作，同时藉由烧结机构54的激光头541所发出的激光光来对金属粉末进行加热烧结而固化形成一毛细结构20。

其中步骤b)的喷涂方式和步骤c)中的烧结固化为采用分段方式来对本体10进行加工，即先以喷头部533对应于本体10的正下方位置做金属粉末的喷涂一段距离或区域后，再以激光头541对应于前述喷涂的金属粉末做烧结固化加工；继之，藉助移动座531在导槽512内往后移动一段距离后，再重复前述的喷涂和烧结来完成整支本体10的加工。其中喷涂位置位在本体10正下方处利于粉末的堆积及可避免粉末受重力的影响而产生滑落等不良情况。

此外，步骤b)中的喷涂方式可采用周向喷涂或轴向直线移动来达成，其中周向喷涂即是在本体10被上滚轮523和各下滚轮524共同带动旋转的情况下，喷头部533维持固定不动来对本体10的全圆周内壁喷涂粉末。轴向直线移动方式即是令本体10维持固定不动，喷头部533藉助移动座531在导槽512内往后方移动，对本体10的圆周内壁喷涂粉末；继之，再利用上滚轮523和各下滚轮524带动本体10旋转一定的角度后，再藉助移动座531的移动来喷涂粉末，进而完成全部的喷涂粉末的加工。

本发明相变化型散热器制作方法中，在步骤c)之后更包括一步骤d)，步骤d)将一工作流体填入该本体10并施以除气和封口。

依前述方法所制得的相变化型散热器1，主要包括一本体10、一毛细结构20及一工作流体(图未示出)，其中的毛细结构20为提升其在金属粉末时的附着力，可将金属粉末和一黏着剂所混合搅拌。且毛细结构20是可以全面性的喷涂披覆在本体10的内壁面，亦或是局部性的喷涂披覆在本体10的内壁面，其中局部性的披覆方式又可以是仅形成在圆形本体10的下半圆弧面上，亦或是仅形成在本体10的前半段的内壁面上。此外，毛细结构20除了可以做为工作流体的输送之外，还可以作为本体10的支撑结构，从而提升其刚性强度。

请参阅图6至图7所示，前述毛细结构20亦可以为一立体状结构，其具有多个条的凸肋21，并在任二相邻的凸肋21之间形成有一槽沟22，各槽沟22可以是平行于本体10的轴心线方向配设的相变化型散热器1(如图6所示)。各槽沟22亦可以非平行方式对应本体10的轴心线，如螺旋状槽沟(图未示出)。同理，毛细结构20亦可以是如图7所示由多个条分隔形成的波浪状凸条的相变化型散热器1a。

优选地，本发明的相变化型散热器制作方法更包括一步骤e)，其是在步骤d)之后施行，步骤e)将该相变化型散热器进行一压扁加工而得到一扁平相变化型散热器1b。请参阅图8所示，在此步骤中是将完成前述步骤d)的相变化型散热器1置于一平台上，并且以一压具对相变化型散热器1进行压扁加工，如此以得到一扁平相变化型散热器1b。其中毛细结构20中的各金属粉末的颗粒形状和粗细可依实际的使用需求来进行选用，即是可采用相同粒度(particlesize)的金属粉末或不等粒度的金属粉末来进行制作。另毛细结构20中的各凸肋21除了可以是实心结构外，亦可在其内部设置有多个的气体通道23，此气体通道23的断面形状可为圆形、矩形或其他几何形状。又，本体10的轴向长度大于毛细结构20的长度，以在本体10的首末端和毛细结构20的前后端面之间形成有提供给各气体通道23和槽沟22相通的一热交换区。优选地，本发明的相变化型散热器制作方法更包括一步骤f)，其是在步骤e)之后施行，步骤f)将多个金属粉末以另一喷涂方式形成在该扁平相变化型散热器1b的外表面；请参阅图9至图12所示，在此步骤中是以一置放平板516来替换前述的置放台513，将扁平相变化型散热器1b置设在置放平板516的各下滚轮524上方，并与前述的上滚轮523和马达522相互配合，以让扁平相变化型散热器1b可在置放平板516上左右移动，搭配前述喷涂机构53的协同运作，而可在扁平相变化型散热器1b的外表面分别形成有待烧结的一导热板6(如图10所示)、多个散热片7(如图11所示)或一固定座8(如图12所示)。

优选地，本发明的相变化型散热器制作方法更包括一步骤g)，其是在步骤f)之后施行，对各该金属粉末施以另一烧结固化而形成有一导热板6(如图10所示)、多个散热片7(如图11所示)或一固定座8。

请参阅图13所示，本实施例的相变化型散热器1c为一均温板(VaporChamber)，其本体10c主要包含一底板101及一盖板102所组成，制作时是将底板101置放在前述制作设备5的各滚轮524上，以驱动器(图未示出)驱动各滚轮524产生正反方向的旋转，而令底板101能够产生水平方向的往复移动，并且利用前述喷涂机构53对底板101的上表面喷涂金属粉末来进行制作，同时藉由前述烧结机构54的激光头541所发出的激光来对金属粉末进行加热烧结而固化形成一毛细结构20。在完成毛细结构20和底板101的制作之后，再将盖板102对应于底板101盖合并焊接封闭，最后再将工作流体填入本体10c内并进行除气封口，即能制作出一均温板。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (24)

1.一种相变化型散热器制作方法，其特征在于，该方法步骤包括:

a)备具一本体；

b)将多个金属粉末以一喷涂方式形成在该本体的内壁面；以及

c)对各该金属粉末施以一烧结固化而形成有一毛细结构。

2.根据权利要求1所述的相变化型散热器制作方法，其特征在于，该本体为一中空管体，该喷涂方式为对该中空管体的周向进行喷涂。

3.根据权利要求1所述的相变化型散热器制作方法，其特征在于，该本体为一中空管体，该喷涂方式为沿着该中空管体的轴向进行喷涂移动。

4.根据权利要求1所述的相变化型散热器制作方法，其特征在于，步骤b)中的该喷涂方式和步骤c)中的该烧结固化为分段方式来对该本体进行加工。

5.根据权利要求1所述的相变化型散热器制作方法，其特征在于，该本体为一中空管体，步骤c)中的该毛细结构为一立体状结构。

6.根据权利要求5所述的相变化型散热器制作方法，其特征在于，该毛细结构包含多条凸肋，并在任二相邻的该凸肋之间形成有一槽沟，且各该槽沟呈一螺旋状。

7.根据权利要求6所述的相变化型散热器制作方法，其特征在于，在步骤c)之后更包括一步骤d)，该步骤d)将一工作流体填入该中空管体并施以除气和封口。

8.根据权利要求7所述的相变化型散热器制作方法，其特征在于，更包括一步骤e)，该步骤e)将该相变化型散热器进行一压扁加工而得到一扁平热管。

9.根据权利要求8所述的相变化型散热器制作方法，其特征在于，更包括一步骤f)，该步骤f)将多个金属粉末以另一喷涂方式形成在该扁平热管的外表面。

10.根据权利要求9所述的相变化型散热器制作方法，其特征在于，更包括一步骤g)，该步骤g)对各该金属粉末施以另一烧结固化而形成有一导热板、多个散热片或一固定座。

11.根据权利要求1所述的相变化型散热器制作方法，其特征在于，该本体包含一底板及对应该底板盖合的一盖板，该喷涂方式为对该底板进行喷涂。

12.一种相变化型散热器，其特征在于，包括:

一本体；

一毛细结构，由多个金属粉末以喷涂方式并且经烧结固化而形成在该本体的内壁面；以及

一工作流体，填注在该本体内。

13.根据权利要求12所述的相变化型散热器，其特征在于，该本体为一中空管体，该毛细结构是全面性的披覆在该中空管体的内壁面。

14.根据权利要求12所述的相变化型散热器，其特征在于，该本体为一中空管体，该毛细结构是局部性的披覆在该中空管体的内壁面。

15.根据权利要求14所述的相变化型散热器，其特征在于，该中空管体的断面为一圆形，该毛细结构仅形成在该中空管体的下半圆弧面。

16.根据权利要求14所述的相变化型散热器，其特征在于，该中空管体为一长条形，该毛细结构仅形成在该中空管体的前半段。

17.根据权利要求12所述的相变化型散热器，其特征在于，该本体为一中空管体，该毛细结构为一立体状结构。

18.根据权利要求17所述的相变化型散热器，其特征在于，该毛细结构包含多个条的凸肋，并在任二相邻的该凸肋之间形成有一槽沟。

19.根据权利要求18所述的相变化型散热器，其特征在于，各该槽沟平行于该中空管体的轴心线配设。

20.根据权利要求18所述的相变化型散热器，其特征在于，各该槽沟呈一螺旋状。

21.根据权利要求12所述的相变化型散热器，其特征在于，该毛细结构包含分隔设置的多个波浪状凸条。

22.根据权利要求12所述的相变化型散热器，其特征在于，该相变化型散热器为一扁平热管。

23.根据权利要求22所述的相变化型散热器，其特征在于，该扁平热管的外表面形成有一导热板、多个散热片或一固定座。

24.根据权利要求12所述的相变化型散热器，其特征在于，该相变化型散热器为一均温板。