CN201892459U - 具有毛细微结构的热导装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有毛细微结构的热导装置，其包括有内部为真空环境的密闭腔体，设置在该密闭腔体的内部以支撑该密闭腔体的主体架构的支撑金属层，并且分隔该密闭腔体内部空间形成冷凝区与蒸发区，形成在该支撑金属层的表面以便于进行毛细热传导效应至少一层毛细微结构层，能在蒸发区受热汽化后经由所述毛细微结构层进行毛细热传导效应并传送热能至所述冷凝区的热导流体，该热导流体位于所述蒸发区。

Description

具有毛细微结构的热导装置

技术领域

本新型关于一种热导装置，特别是关于一种具有毛细微结构的热导装置。

背景技术

伴随着电子组件性能提升的趋势，高功率化的产品在使用过程中无可避免地会产生高温，因而造成产品的可靠度(reli ability)问题，以IC设计为例，在不断增加芯片速度和密度的同时，芯片设计者也面临着各种产品的散热问题；另外，就LED模块应用于电子产品而言，为了维持高功率化的设计，使得散热效能的课题也备受重视。

特别是，由于半导体制作过程与IC构装技术的快速发展，中央处理器(CPU)的计算速度获得大幅度的提升，相对地，中央处理器在运作时的热量也随之上升，如不能适时移除或处理这些热量，将会造成中央处理器指令周期逐渐降低，甚至影响到中央处理器的寿命。最传统的作法，是在CPU发热部位的顶面外加一散热鳍片及风扇，使其维持于正常的工作温度下，为了能够加速热量的导出，常见的方法不外乎增加风扇的转速，或是加大散热鳍片的面积而增加热量对流的速度，但是，增加了风扇的转速随之而来的就是噪音与耗电量增加的问题，而加大散热鳍片的面积会使得材料成本增加，另外也会使得内部的空间性变差。

针对笔记本电脑而言，其特性首重轻薄短小，为了解决散热问题，在可用空间有限又得提升散热效率的情况下，因此必须实行导热管(Heat Pipe)技术，其可在很小的截面积与温度差之下，将大量的热量传送一段可观的距离，且不需要外加的电源供应即可运作，在无须动力及空间经济性的考虑之下而被广泛的运用。一般的热导管采用具有良好导热效果的铜圆管，将一端封闭后，填充铜粉于管内并予以烧结于圆管内壁表面以形成毛细结构，然后装入导热流体于圆 管内，抽真空后封口而成。

传统散热领域中，上述热导管由于具有传热快的特点而得到广泛应用，其利用壳体内的工作流体在气、液两相变换时吸收或放出大量热的原理进行工作，壳体内壁上所设置的毛细结构用以回流冷凝液体，该毛细结构的功能主要是一方面提供冷凝后液体快速回流所需的驱动力，另一方面提供壳体内壁与壳体内液气界面间的热传导路径。目前常用的毛细结构主要有丝网式、烧结粉末及沟槽式三种。

热导管内毛细结构所具有的毛细作用力与其有效的毛细孔径成反比，且管内液体回流所遭遇的阻力也与毛细结构的有效毛细孔径成反比，即有效毛细孔径小，毛细作用力强且液体回流阻力大。上述不同型式的毛细结构具有不同大小的有效毛细孔径，其中，沟槽式毛细结构具有较大的有效毛细孔径，毛细作用力小且对流体回流阻力也较小；而烧结粉末与丝网式毛细结构由于均形成多孔构造，因此具有更小的有效毛细孔径，对液体能产生更大的毛细作用力，但随着孔隙变小，对液体回流阻力也增加，这是因为如果有效毛细孔径过小，流体所受到的摩擦阻力与粘滞力也越大。不同型式的毛细结构与管外热源的热传递效果也不相同，其中，具有较小孔径的烧结粉末与丝网式毛细结构可增加与热导管管壁接触面积，并且还可增加与管内工作液体的接触总表面积，因而也更有利于热量从外界热源传递至管内，为外界热源所散发的热量进入管内提供更有效的热传导路径。

传统的热导管和热导板包括金属壳体及设于壳体内的毛细结构，该热导管一端形成蒸发段，另一端形成冷凝段，且根据应用需要可在两段中间布置绝热段，该蒸发段用于接收外界热源的热量，并且把热量传递给管内的工作液体，使其蒸发，绝热段主要是负责传输蒸气，并担负着与外界隔热的作用，该冷凝段的作用是使气态的蒸气冷凝，并把热量通过管壁传到管外。当热导管的蒸发段置于高温热源处，壳体内的工作液体受热而蒸发成气态，该蒸气经由壳内空腔流向冷凝段后放出热量而冷凝成液态，该冷凝液体在壳体内壁毛细结构的吸附力下快速返回蒸发段并继续下一次循环，将热量从一处传递至另一处。

而一般的热导管为同一圆径且热导管内部从蒸发段至冷凝段一般采用单一型式的毛细结构，如单一沟槽式结构、单一烧结粉末式结构或单一丝网式结构，因此，导热面积与导热效率都是固定的，且在热导管操作的每一局部所能承受的最大热流密度几乎是一致的，而过大的导热面积也会连带使整体的体积变大，而受限在空间内部狭小的问题便不能大量使用了；另外，为了提高导热的效率又必须采用缩小管径的措施，二者无法兼顾，而使得热导管本身优点反倒被限制住。而且，结构单一的毛细结构无法同时兼顾较小的流体回流阻力与较大的毛细作用力，且也不能同时在外界热源与管内工作液体之间提供有效的热传导路径。

传统的热导管和热导板架构必须具有相当多的支撑柱以支撑外壳，才能形成足够的毛细空间，相当不经济。因此，如何达到最佳的散热空间与效果则为目前产业极欲解决的课题。

实用新型内容

本实用新型为了符合产业上某些利益的需求，提供一种具有毛细微结构的热导装置，可用以解决上述传统方式未能解决的问题。

本实用新型的一目的在于提供一种具有毛细微结构的热导装置，借由热导板状物取代支撑柱状物以形成更多的毛细空间，借此具有毛细微结构的热导装置，可增加导热面积且达到更佳的散热效果。

本实用新型中具有毛细微结构的热导装置包含有：

密闭腔体，该密闭腔体内部为真空环境；

支撑金属层，该支撑金属层设置在该密闭腔体的内部以支撑该密闭腔体的主体架构，并且分隔该密闭腔体内部空间形成冷凝区与蒸发区；

至少一层的毛细微结构层，该至少一毛细微结构层形成在该支撑金属层的表面以便于进行毛细热传导效应；与

热导流体，该热导流体位于所述蒸发区，借此，该热导流体在该蒸发区受热汽化后经由该至少一层的毛细微结构层进行毛细热传导效应，并在传送热能 后至所述冷凝区回流。

本实用新型提供的另一种具有毛细微结构的热导装置，其包含有：

密闭腔体，该密闭腔体内部为真空环境；

第一毛细微结构层，该第一毛细微结构层形成于该密闭腔体内部的第一表面以便于进行毛细热传导效应；

第二毛细微结构层，该第二毛细微结构层形成于该密闭腔体内部的第二表面以便于进行毛细热传导效应；

支撑金属层，该支撑金属层设置在该密闭腔体的内部以支撑该密闭腔体的主体架构，并分别与该第一毛细微结构层和该第二毛细微结构层部分连接，且分隔该密闭腔体内部空间形成一冷凝区与一蒸发区；与

热导流体，该热导流体位于该蒸发区，借此，该热导流体在该蒸发区受热汽化后经由该第一毛细微结构层与该第二毛细微结构层进行毛细热传导效应，并于传送热能后至该冷凝区回流。

本实用新型中具有毛细微结构的热导装置借助于热导流体在蒸发区受热汽化后经由至少一毛细微结构层进行毛细热传导效应，有效解决现有热导装置存在的问题。

附图说明

图1为本实用新型具有毛细微结构的热导装置的示意图；

图2为为本实用新型具有毛细微结构的圆管状热导装置的剖面示意图；

图3为本实用新型具有毛细微结构的扁型圆管状热导装置的示意图；

图4为本实用新型另一实施例的具有毛细微结构的热导装置示意图。

主要组件符号说明

100/200      热导装置

110/210      密闭腔体

110a/210a    冷凝区

110b/210b    蒸发区

120/220支    撑金属层

120a/120b    凸端点

130/230      热导流体

140/240      毛细微结构层

150/250      开孔

160          圆管状金属外壳

170          扁型金属外壳

具体实施方式

本实用新型在此所探讨的方向为一种热导装置(例如，热导管或热导板)。为了能彻底地了解本实用新型，将在下列的描述中提出详尽的结构及其组件。显然地，本实用新型的施行并未限定于热导装置的技艺者所熟习的特殊细节。另一方面，众所周知的结构及其组件并未描述于细节中，以避免造成本实用新型不必要的限制。本新型的较佳实施例会详细描述如下，然而除了这些详细描述之外，本实用新型还可以广泛地施行在其他的实施例中，且本实用新型的范围不受限定。

实施例一

如图1所示，本实用新型中具有毛细微结构的热导装置100，其包含：具有内部真空环境的密闭腔体110，密闭腔体110的内部设置支撑金属层120以支撑密闭腔体110的主体架构，并且分隔密闭腔体110内部空间以形成冷凝区110a与蒸发区110b，且蒸发区110b内存放热导流体130，而支撑金属层120的表面形成至少一层毛细微结构层140以便于进行毛细热传导效应。其中，毛细微结构层140的形成方法为扩散结合法或烧结结合法，也可以是其他方法，且毛细微结构层140的形成材料包含有铜，而上述的支撑金属层120还包含有铜板片。借此，热导流体130在蒸发区110b受热汽化后经由至少一层毛细微结构层140进行毛细热传导效应。其中，与蒸发区110b相对应的支撑金属层120 具有至少一个开孔150，以便于热导流体130自蒸发区110b汽化后经由至少一开孔150进入冷凝区110a，并于传送热能后至冷凝区110a回流。

如图2所示，上述的密闭腔体110可具有圆管状金属外壳160，且上述的支撑金属层120以亚字状环置在该密闭腔体110内，且借由该亚字状的两个或两个以上凸端点120a支撑该圆管状金属外壳160。其中，该亚字状的内部空间即为冷凝区110a，且两个或两个以上的凸端点120a彼此间区隔的空间即为蒸发区110b，其中上述亚字状的支撑金属层120的内外表面分别形成毛细微结构层140。

如图3所示，上述的密闭腔体110可具有扁型金属外壳170，其中上述的支撑金属层120以连续凹凸状置在该密闭腔体110内，且借由该连续凹凸状的两个或两个以上凸端点120b支撑该扁型金属外壳170。其中，该连续凹凸状的一侧空间为冷凝区110a，而另一侧空间则为蒸发区110b，且上述连续凹凸状的支撑金属层120的内外表面分别形成毛细微结构层140。

如图4所示，本实用新型提供另一种具有毛细微结构的热导装置200，其包含：具有内部真空环境的密闭腔体210，密闭腔体210的内部设置支撑金属层220以支撑密闭腔体210的主体架构，并且分隔密闭腔体210内部空间以形成冷凝区210a与蒸发区210b，且蒸发区210b内存放热导流体230，而密闭腔体210的上下内表面(第一表面、第二表面)分别形成毛细微结构层240，即第一毛细微结构层与第二毛细结构层，并与支撑金属层220部分连接以便于进行毛细热传导效应。其中，毛细微结构层240的形成方法为扩散结合法或烧结结合法，且毛细微结构层240的形成材料包含有铜，而上述的支撑金属层220还包含铜板片。借此，热导流体230在蒸发区210b受热汽化后经由毛细微结构层240进行毛细热传导效应。其中，支撑金属层220与密闭腔体210的上内表面所形成的毛细微结构层240相互连接的部位具有至少一个开孔250，以便于热导流体230自蒸发区210b汽化后经由至少一个开孔250进入冷凝区210a，并在传送热能后至冷凝区210a回流。

在前述的各实施例中，在热导装置表面需要受有外力支撑时(如CPU组装 位置需要扣具压合的操作状态时)，也可在本实用新型中的毛细微结构层内放置至少一个支撑圆柱(如实心铜柱)以强化热导装置的应力架构，借此在需受外力支撑的面积内有较佳的强度，可避免热导装置因受较大外力而凹陷。

显然地，依照上面实施例中的描述，本实用新型可能有许多的修正与差异。本实用新型还可以广泛地在其他的实施例中施行。上述仅为本新型的较佳实施例而已，并非用以限定本实用新型的申请专利范围；凡其他未脱离本实用新型所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含在本实用新型专利申请范围内。

Claims (16)

1.一种具有毛细微结构的热导装置，其特征在于，其包含有：

密闭腔体，该密闭腔体内部为真空环境；

支撑金属层，该支撑金属层设置在该密闭腔体的内部以支撑该密闭腔体的主体架构，并且分隔该密闭腔体内部空间形成冷凝区与蒸发区；

至少一层的毛细微结构层，该至少一毛细微结构层形成在该支撑金属层的表面以便于进行毛细热传导效应；与

热导流体，该热导流体位于所述蒸发区。

2.根据权利要求1所述的具有毛细微结构的热导装置，其特征在于，其中所述密闭腔体还包含有圆管状金属外壳。

3.根据权利要求2所述的具有毛细微结构的热导装置，其特征在于，其中所述支撑金属层以亚字状环置在所述密闭腔体内，所述支撑金属层亚字状的两个或两个以上凸端点支撑该圆管状金属外壳，其中，并在所述亚字状支撑金属层的内部空间形成为冷凝区，在所述两个或两个以上的凸端点之间区隔的空间形成为蒸发区。

4.根据权利要求3所述的具有毛细微结构的热导装置，其特征在于，其中所述亚字状的支撑金属层的内外表面分别形成有所述毛细微结构层。

5.根据权利要求1所述的具有毛细微结构的热导装置，其特征在于，其中所述密闭腔体还包含扁型金属外壳。

6.根据权利要求5所述的具有毛细微结构的热导装置，其特征在于，其中所述支撑金属层以连续凹凸状置于所述密闭腔体内，所述支撑金属层的连续凹凸状的两个或两个以上凸端点支撑该扁型金属外壳，其中，该连续凹凸状的一侧空间为冷凝区，而另一侧空间则为蒸发区。

7.根据权利要求6所述的具有毛细微结构的热导装置，其特征在于，其中所述连续凹凸状的支撑金属层的内外表面分别形成有所述毛细微结构层。

8.根据权利要求1所述的具有毛细微结构的热导装置，其特征在于，其中 所述支撑金属层还包含有铜板片。

9.根据权利要求1所述的具有毛细微结构的热导装置，其特征在于，其中与所述蒸发区相对应的支撑金属层具有至少一个便于所述热导流体自所述蒸发区汽化后经由进入所述冷凝区的开孔。

10.根据权利要求1所述的具有毛细微结构的热导装置，其特征在于，其中所述毛细微结构层的形成材料包含有铜。

11.根据权利要求1所述的具有毛细微结构的热导装置，其特征在于，其中所述毛细微结构层内还包含至少一个支撑圆柱以强化该热导装置的应力架构。

12.一种具有毛细微结构的热导装置，其特征在于，其包含有：

密闭腔体，该密闭腔体内部为真空环境；

第一毛细微结构层，该第一毛细微结构层形成于该密闭腔体内部的第一表面以便于进行毛细热传导效应；

第二毛细微结构层，该第二毛细微结构层形成于该密闭腔体内部的第二表面以便于进行毛细热传导效应；

支撑金属层，该支撑金属层设置在该密闭腔体的内部以支撑该密闭腔体的主体架构，并分别与该第一毛细微结构层和该第二毛细微结构层部分连接，且分隔该密闭腔体内部空间形成一冷凝区与一蒸发区；与

热导流体，该热导流体位于该蒸发区。

13.根据权利要求12所述的具有毛细微结构的热导装置，其特征在于，所述支撑金属层还包含有铜板片。

14.根据权利要求12所述的具有毛细微结构的热导装置，其特征在于，所述支撑金属层与形成在所述密闭腔体上表面的毛细微结构层相互连接的部位具有至少一个便于所述热导流体自所述蒸发区汽化后进入所述冷凝区并传送热能的开孔。

15.根据权利要求12所述的具有毛细微结构的热导装置，其特征在于，所述毛细微结构层的形成材料包含有铜。 

16.根据权利要求12所述的具有毛细微结构的热导装置，其特征在于，所述两层毛细微结构层内还包含至少一个支撑圆柱以强化该热导装置的应力架构。 

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