TW202037873A - 散熱裝置及其製造方法 - Google Patents
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Abstract
一種散熱裝置,包含一第一板體和相對於第一板體的一第二板體,第二板體經由兩個相對的側壁連接第一板體。第一板體和第二板體在其縱向上相對的端部彼此連接,第一板體和第二板體縱向地延伸的端部透過側壁彼此連接,且第一板體、第二板體及側壁圍住散熱裝置的一內部空間。散熱裝置還包含設置於內部空間中且接觸第一板體和第二板體中至少一者的內表面的一第一毛細結構。第一毛細結構縱向地延伸於第一板體和第二板體的縱向上相對的端部之間,且第一毛細結構至少部分地定義散熱裝置的一第一蒸汽流動通道。
Description
本發明總體上係關於熱傳遞的領域,特別是關於一種例如為包含有超薄型熱管的散熱裝置及其製造方法。
在電子裝置的運作過程中,處理器產生的熱必需要被快速且有效率地消散以維持運行溫度是在製造商所建議的範圍內。在這些行動電子裝置的功能性和應用性提升的同時,其使用之處理器的運行速度也隨之提高。隨著各代新型電子裝置的更加薄化及小型化,這些裝置因其內的熱源之間的間距減小而使得散熱管理成為更大的挑戰。
熱管係用於消散熱。一般來說,平板式熱管(planar heat pipe)係由將熱管壓扁至其原直徑的30%至60%左右而形成。平板式熱管為透過工作流體的蒸發來輸送熱源產生的熱之真空容器以增加熱連接表面面積,其中工作流體係透過填充於真空的蒸汽流動來擴散。蒸汽流最終凝結在整個冷凝器表面,從而使熱從蒸發表面(熱源界面)至凝結表面(更大的冷卻表面面積)均勻地分布。之後,凝結的流體回流至蒸發表面。毛細結構(如燒結式毛細結構)用來使凝結的流體透過毛細管作用力回流至蒸發表面,從而使蒸發表面保持濕潤以具有大的熱通量。
平板式熱管的熱傳效能取決於熱管透過相變(液-氣-液)機制散熱的效率。毛細結構中產生的毛細管作用力必須克服毛細管構造中的液體壓降(liquid pressure drop)及熱管中的蒸汽壓降(vapor pressure drop)。當蒸氣腔室較薄時,因為間距的減小,液體壓降和蒸汽壓降較高,所產生的毛細管作用力減小。燒結式毛細結構可具有高的毛細管壓,然其也同時具有高的液體壓降,從而對平板式熱管的熱傳效能具有負面影響。並且,當熱管被壓扁時,壓扁結構的結構完整性受到損害。此外,壓扁的結構降低了熱傳效能。
本發明在於提供一種散熱裝置及其製造方法,藉以解決先前技術中當蒸氣腔室較薄時,因為間距的減小,液體壓降和蒸汽壓降較高,所產生的毛細管作用力減小的問題,具有高的毛細管壓之燒結式毛細結構同時具有高的液體壓降,從而對平板式熱管的熱傳效能具有負面影響的問題,當熱管被壓扁時,壓扁結構的結構完整性受到損害的問題,以及壓扁的結構降低了熱傳效能的問題。
本發明之一實施例所揭露之散熱裝置,包含一第一板體和相對於第一板體的一第二板體,第二板體經由兩個相對的側壁連接第一板體。第一板體和第二板體在其縱向上相對的端部彼此連接,第一板體和第二板體縱向地延伸的端部透過側壁彼此連接,且第一板體、第二板體及側壁圍住散熱裝置的一內部空間。散熱裝置還包含設置於內部空間中且接觸第一板體和第二板體中至少一者的內表面的一第一毛細結構。第一毛細結構縱向地延伸於第一板體和第二板體的縱向上相對的端部之間,且第一毛細結構至少部分地定義散熱裝置的一第一蒸汽流動通道。
本發明之一實施例所揭露之散熱裝置的製造方法,包含在一金屬管中配置一毛細結構;壓扁金屬管以獲得一散熱裝置,其中散熱裝置具有一第一板體以及相對於第一板體的一第二板體,第一板體和第二板體縱向上延伸的端部透過側壁彼此連接,且第一板體、第二板體和側壁圍住散熱裝置的一內部空間;密封散熱裝置的一第一縱向端部;將一工作管經由散熱裝置位於其一第二縱向端部的一開口插入散熱裝置;密封散熱裝置的第二縱向端部直到工作管;將工作流體透過工作管填入散熱裝置的內部空間;在距離第二縱向端部的一第一位置密封散熱裝置的一整體寬度;以及在第一位置或鄰近第一位置處切斷散熱裝置以移除工作管並移除位於第一位置和第二縱向端部之間的部分散熱裝置。
根據上述實施例所揭露的散熱裝置及其製造方法,其具有產生於毛細結構中的毛細管作用力等於或大於毛細結構中的液體壓降及散熱裝置中的蒸汽壓降,可改善散熱裝置的熱傳效能。透過使用毛細結構提供支撐並減小散熱裝置的變形。封閉端和工作段端以最小化毛細結構(或更具體地說是毛細結構的端部)的變形或壓褶的方式接觸和焊接。因此,最小化了壓褶毛細結構的熱傳效能負面影響且封閉端和工作段端的切割減緩了平板式熱管的長度,從而節省了空間,容許在空間受限的設計中使用散熱裝置。
以上關於本發明內容的說明及以下實施方式的說明係用以示範與解釋本發明的原理,並且提供本發明的專利申請範圍更進一步的解釋。
在下文中參考繪示各種示例實施例的圖式來更全面地描述本發明。然而,示例實施例係能以許多不同的形式來實現,並且不應被解釋為以此所闡述的內容為限。相反地,提供這些實施例是為了使本揭露內容是清楚和完整的,並將向本領域中具通常知識者充分傳達本發明的範疇。
本文中全文,相同的數字表示相同的元件。圖式中,為了清楚起見,某些線、層、組件、元件或特徵的厚度可能被放大。除非另有說明,否則以虛線所繪示的特徵或操作為選用特徵或操作。
本文所使用的術語僅用於描述特定實施例的功能,而無意在任何意義上進行限制。除非上下文另外明確指出,本文所使用之單數形式“一”和“該”也旨在包括複數形式。應進一步理解地,本文所使用的用詞“包含”係涵蓋“包括”和“具有”的概念,並指定所陳述的特徵、整數、步驟、操作、元件組成和/或其群組或組合的存在,但不排除存在或增加一個或多個其他特徵、整數、步驟、操作、元件、組件和/或其群組或組合。
使用“例如”或“諸如”來列舉示例並不僅限於所列舉的例子。因此,“例如”或“諸如”是指“例如但不限於”或“諸如但不限於”,並且涵蓋其他類似或等同的示例。
本文中所使用的用語“和/或”包括任何及所有可能的組合或一個或多個相關連的所列項目,以及當以“或”解釋時可能不具有組合。
本文中所使用的用語“實施例”或“當前實施例”是非限制性用語,並且不旨在代表特定實施例的任何單個觀點,而是涵蓋如說明書和申請專利範圍中所描述的所有可能的觀點。
除非另有定義,否則本文中使用的所有用語(包括技術和科學術語)具有與所屬技術領域中具有通常知識者所理解的含義相同的含義。應進一步理解地,諸如在已知使用的詞典中定義的術語之類的用語應被解釋為具有與其在說明書和申請專利範圍的上下文中的含義一致的含義,並且,除非本文明確定義,不應以理想化或過於正式的意義來解釋。為了簡潔和/或清楚起見,省略了對公知功能或構造的詳細描述。
應理解地,當一元件被稱為在另一元件“上”、“組裝”到另一元件、“連接”至另一元件、“耦合”在另一元件、“接觸”另一元件等時,其可以係直接在另一元件上、直接組裝到另一元件、直接連接至另一元件、直接耦合在另一元件和/或直接接觸另一元件,或者其間也可以存在一居中元件。相對地,當一元件被稱為例如“直接在”另一元件“上”、“直接組裝”至另一元件、“直接連接”至另一元件、“直接耦合”在另一元件或“直接接觸”另一元件時,則其間不存在居中元件。所屬技術領域中具有通常知識者應理解地,當提及與另一特徵“相鄰”設置的結構或特徵可以具有與相鄰特徵重疊或位於其附近的部分。
為了便於描述,本文中可使用空間相對用語,例如“之下”、“下方”、“下部”、“之上、“上方”、“上部”等,以描述元件或特徵與另一元件或特徵如圖中所繪示的關係。應理解地,除了圖式中描繪的方向之外,空間相對用語還涵蓋裝置在使用或操作中的不同方向。舉例來說,如果圖式中的裝置是倒置的,則描述為在其他元件或特徵“之下”或“下方”的元件將取其方向為在其他元件或特徵“之上”。因此,示例性用語“在…下方”可以包括上方和下方兩個方位。否則該裝置可以被定向(旋轉90度或以其他定向),並且在此使用的空間相對用語被相應地解釋。類似地,除非另外特別指出,否則用語“向上”、“向下”、“垂直”、“水平”等在本文中僅用於說明的功能。
應將理解地,儘管用語第一、第二等在本文中可用於描述各種元件、組件、區域、層和/或段,但是這些元件、組件、區域、層和/或段不應受這些用語的限制。而是,這些用語僅用於區分一元件、一組件、一區域、一層和/或一段與另一元件、另一組件、另一區域、另一層和/或另一段。因此,在不脫離本發明的教示下,本文中所述的第一元件、第一組件、第一區域、第一層或第一段可以被稱為第二元件、第二組件、第二區域、第二層或第二段。除非另外特別指出,否則操作(或步驟)的順序不限於申請專利範圍或圖式中呈現的順序。
本發明實施例總體上係關於熱傳遞的領域,且特別是關於散熱裝置及其製造方法。散熱裝置包含在真空下的工作流體。
為了論述的目的,各實施例係針對包括超薄型熱管的散熱裝置。然而,各實施例同樣適用於其他類型的散熱裝置,而不脫離本發明的範圍。在一些實施例中,超薄型熱管包含蒸發部、凝結部以及延伸於蒸發部和凝結部之間的第一和第二蒸汽流動通道。超薄型熱管更包含第一、第二和第三毛細結構。第一毛細結構縱向地接觸超薄型熱管的第一內表面、第二內表面以及第一側壁內表面。第三毛細結構縱向地接觸超薄型熱管的第一和第二內表面以及相對於第一側壁內表面的第二側壁內表面。第二毛細結構接觸第一和第二內表面且位於第一蒸汽流動通道和第二蒸汽流動通道之間。
第一和第二蒸汽流動通道提供所需蒸汽壓降,且第一、第二和第三毛細結構提供所需毛細管壓及最小液體壓降。所述壓力因為第一和第二蒸汽流動通道的配置下降且第一、第二和第三毛細結構提供產生於第一、第二和第三毛細結構中的一毛細管作用力,其等於或大於毛細結構中的液體壓降和超薄型熱管中的蒸汽壓降。第一、第二和第三毛細結構提供支撐並減小超薄型熱管的變形。
圖1A為根據本發明實施例之超薄型熱管100的平面示意圖。圖1B為根據本發明實施例之超薄型熱管100的側視圖。圖1C為根據本發明實施例之超薄型熱管100的立體示意圖。圖1D為根據本發明實施例之超薄型熱管100沿圖1C中線W-W的剖面示意圖。如圖1A至圖1D所示,超薄型熱管100包含彼此相連接於一第一端(亦稱為封閉端)115和一第二端(亦稱為工作段端)195的一第一板體110和一第二板體190,其中第二端195在縱向上(X方向)相對於第一端115。第一板體110相對於第二板體190,且其間的間隔(Z方向)定義了超薄型熱管100的厚度。
第一板體110和第二板體190的縱向延伸端透過彼此相對的一第一側壁111和一第二側壁191彼此連接。在第一側壁111和第二側壁191之間的間隔定義了超薄型熱管100的寬度(Y方向)。第一板體110、第二板體190、封閉端115、工作段端195、第一側壁111和第二側壁191共同定義了超薄型熱管100的一內部空間101。第一板體110、第二板體190、第一側壁111和第二側壁191分別為形成超薄型熱管的一單一結構的一部分。
第一板體110具有面向(或暴露於)內部空間101的一第一內表面119。第二板體190具有面向(或暴露於)內部空間101的一第二內表面199。第一側壁111具有面向內部空間101的一第一側壁內表面113。第二側壁191具有面向內部空間101的一第二側壁內表面193。
超薄型熱管100更包含一第一毛細結構151、一第二毛細結構155和一第三毛細結構159。第一毛細結構151縱向地延伸於封閉端115和工作段端195之間。第一毛細結構151接觸第一內表面119、第二內表面199以及第一側壁內表面113。第三毛細結構159縱向地延伸於封閉端115和工作段端195之間。第三毛細結構159接觸第一內表面119、第二內表面199以及第二側壁內表面193。第二毛細結構155縱向地延伸於封閉端115和工作段端195之間。第二毛細結構155接觸第一內表面119和第二內表面199且位於第一毛細結構151和第三毛細結構159之間。第一毛細結構151、第二毛細結構155和第三毛細結構159支撐第一板體110和第二板體190。
第一毛細結構151、第二毛細結構155和第三毛細結構159將內部空間101分隔出一第一蒸汽流動通道130以及一第二蒸汽流動通道170。第一蒸汽流動通道130位於第一毛細結構151和第二毛細結構155之間。第二蒸汽流動通道170位於第二毛細結構155和第三毛細結構159之間。超薄型熱管100包含一蒸發部120和一凝結部180。第一蒸汽流動通道130和第二蒸汽流動通道170延伸於蒸發部120和凝結部180之間。
在一些實施例中且如圖所示,蒸發部120和凝結部180係位於超薄型熱管100在縱向上的相對兩端。舉例來說,蒸發部120係位在或鄰近於封閉端115且凝結部180係位在或鄰近於工作段端195。然而,本發明實施例並不以此為限。在其他實施例中,蒸發部120係位在或鄰近於工作段端195且凝結部180係位在或鄰近於封閉端115。在一些其他實施例中,蒸發部120的長度為超薄型熱管100其中一半的長度(X方向)且凝結部180的長度為超薄型熱管100另一半的長度。
超薄型熱管包含有一熱源的一側或一端(從此散熱)作為蒸發部,且超薄型熱管不具有熱源的一側或一端作為凝結部,且第一蒸汽流動通道和第二蒸汽流動通道延伸於蒸發部和凝結部之間。
在一些實施例中,超薄型熱管可由例如為銅的單一件導體材料所製成,但本發明不以此為限。所屬技術領域中具有通常知識者可容易地理解的是,在其他實施例中,導體材料可依應用和設計需求採用有別於銅的其他導體材料。只要第一、第二和第三毛細結構所產生的毛細管作用力係等於或大於毛細結構中的液體壓降和超薄型熱管中的蒸汽壓降,則可使用任何所需的導體材料。
在一些實施例中,超薄型熱管的形狀為矩形,但本發明不以此為限。所屬技術領域中具有通常知識者可容易地理解的是,在其他實施例中,超薄型熱管包含彎折、曲線、為非矩形或任何所需形狀。只要第一、第二和第三毛細結構產生的毛細管作用力係等於或大於毛細結構中的液體壓降和超薄型熱管中的蒸汽壓降,則超薄型熱管可為任何所需的形狀。
在一些實施例中,第一、第二和第三毛細結構為單一導體材料所製成(例如銅),但本發明不以此為限。在其他實施例中,可採用例如為聚合物線材之非導體材料製做纖維毛細結構。在另外的其他實施例中,毛細結構可由導體材料和非導體材料之組合製成。本發明於此所揭露實施例中的超薄型熱管包含三個毛細結構151、155和159以及兩個蒸汽流動通道。毛細結構151、155和159包含一相同的導體材料。然而,其他實施例係可包含兩個毛細結構或多於三個毛細結構。所述毛細結構中的一個或多個係由多於一種的導體材料所製成或由導體材料和非導體材料之組合製成。此外,超薄型熱管可包含多於兩個的蒸汽流動通道。
超薄型熱管可包含縱向地設置於其中之任何數量的毛細結構,其中至少一毛細結構係接觸各側壁內表面且至少一毛細結構係位於其間。所述毛細結構對超薄型熱管提供支撐且最小化超薄型熱管板體(如第一和第二板體)的變形。毛細結構提供毛細管作用力其等於或大於毛細結構中的液體壓降和超薄型熱管中的蒸汽壓降。在一些實施例中,第一、第二和第三毛細結構中的一者或多者係由被一空間(間隙)所分隔的兩個部分所組成。工作流體流經毛細結構和所述空間,其中所述空間作為蒸汽通道其可容許蒸汽從中流過。所述空間減小超薄型熱管中的蒸汽壓降並改善熱傳效能。
圖2為繪示根據本發明實施例之超薄型熱管100沿線W-W和L-L的剖面示意圖。超薄型熱管100的厚度T約小於1公釐。在其他實施例中,超薄型熱管100的厚度T約為1公釐。超薄型熱管100的第一板體110、第二板體190、第一側壁111和第二側壁191的厚度PT約小於0.3公釐。毛細結構的厚度WT小於0.4公釐。然而,厚度PT和毛細結構的厚度WT可依據應用及設計需求而增加或減小,只要毛細結構中產生的毛細管作用力係等於或大於毛細結構中的液體壓降及超薄型熱管中的蒸汽壓降。
在一些實施例中且如圖所示,封閉端115(且工作段端195也是類似地)包含一焊接端WE以及一漸變端TE。焊接端WE包含彼此耦接的第一板體110和第二板體190,使得超薄型熱管真空密封。封閉端115(和工作段端195)的長度LE約小於2公釐,且焊接端WE的長度和漸變端TE的長度分別約為0.75公釐和1.25公釐。然而,在其他實施例中,依據超薄型熱管的應用及尺寸,封閉端115(和工作段端195)的長度LE可約為2公釐,只要焊接端WE真空密封超薄型熱管且漸變端TE不使毛細結構變形或壓褶。
圖3為根據本發明實施例之超薄型熱管100的製造方法300的流程圖。可理解的是在圖3所述的程序之前、之間和之後可以有額外的步驟,且對於所述方法的其他實施例,在以下所描述的部分步驟係可被替代或排除。所述步驟/程序的順序係可交換且所述步驟/程序其中至少部分係能以不同順序執行。所述步驟/程序其中至少二者或多者在執行時可有時間重疊或可幾乎同時執行。圖4為根據本發明實施例之導體金屬管440經過製造方法300的步驟(310)至步驟(350)的立體示意圖。
如圖3及圖4所示,且參照圖1A至圖1D,在步驟(310)中,提供一導體金屬管440、一第一毛細結構151、一第二毛細結構155、一第三毛細結構159以及一開槽固定插入件。在其他實施例中,提供了多於三個的毛細結構。在一些實施例中,導體金屬管440為一銅管,且毛細結構151、155和159為纖維毛細結構。
在步驟(320)中,開槽固定插入件首先插入導體金屬管440。在步驟(330)中,第一毛細結構151、第二毛細結構155和第三毛細結構159插入開槽固定插入件的多個開槽中。這些開槽的位置係配置成使得當導體金屬管440被壓扁(步驟360)以形成超薄型熱管100時,第二毛細結構155係縱向地設置於超薄型熱管100中且與第一毛細結構151及第三毛細結構159相間隔(分隔開),其中第一毛細結構151及第三毛細結構159位於第二毛細結構155的兩側。並且,當導體金屬管440被壓扁時,第一毛細結構151係縱向地設置並接觸第一內表面119(圖1D)、第二內表面199(圖1D)以及第一側壁內表面113,且第三毛細結構159係縱向地設置並接觸第一內表面119(圖1D)、第二內表面199(圖1D)以及第二側壁內表面193。第二毛細結構155位於第一和第三毛細結構151和159之間。在一些實施例中,第二毛細結構155係中心地位於超薄型熱管100中。在其他實施例中,第二毛細結構155係偏移中心地位於超薄型熱管100中。
在步驟(340)中,第一毛細結構151、第二毛細結構155和第三毛細結構159燒結於導體金屬管440的內表面(例如在壓扁時為燒結於第一內表面119和第二內表面199)。然後,檢查該結構以確保正確燒結,從而不影響毛細結構的熱傳效能。
接著冷卻金屬管440。在冷卻之後,在步驟(350)中,開槽固定插入件從導體金屬管440中移除。在一些實施例中,金屬管包含多於三個的毛細結構。所述毛細結構燒結接觸第一內表面119和第二內表面199中的一者或多者。至少一毛細結構係縱向地設置且與第一和第二側壁內表面分隔開。在一些實施例中,所述至少一毛細結構係位於中心。然而,在其他實施例中,所述至少一毛細結構係偏移中心地設置且與第一和第二側壁內表面分隔開。所述至少一毛細結構減小超薄型熱管的變形(如塌陷)。至少二毛細結構係縱向地設置且接觸第一側壁內表面113和第二側壁內表面193。如此的配置透過於毛細結構中產生等於或大於毛細結構中的液體壓降和蒸汽壓降的毛細管作用力來改善超薄型熱管的熱傳效能。
第一毛細結構151、第二毛細結構155和第三毛細結構159固定於導體金屬管440中,從而第一毛細結構151、第二毛細結構155和第三毛細結構159縱向上的端部不位於封閉端115以及不位於縱向上相對於封閉端115的工作段端195。如此,焊接端WE可由耦接(如焊接)超薄型熱管的板體形成以真空密封超薄型熱管且漸變端TE不使毛細結構變形或壓褶。如圖所繪示,第一毛細結構151、第二毛細結構155和第三毛細結構159縱向上的端部與相鄰的金屬管440縱向上的端部透過對應的封閉端115和工作段端195分隔開。
圖5為根據本發明實施例的超薄型熱管100在製造方法300的步驟(360)中執行一壓扁步驟後的立體示意圖。圖6為根據本發明實施例的超薄型熱管100在製造方法300的步驟(370)後的立體示意圖。如圖5及圖6所示,並參照圖1A至圖4,在步驟(360)中,導體金屬管440被壓扁至約小於其原直徑的30%的一厚度(Z方向)。
在一些實施例中,導體金屬管440的直徑D約為6公釐,且導體金屬管440被壓扁至約1公釐(約為其原始直徑的17%)的厚度。然而,只要導體金屬管被壓扁至小於其原始直徑的30%,且形成的超薄型熱管提供毛細管作用力其等於或大於毛細構造中的液體壓降和熱管中的蒸汽壓降,則導體金屬管的原始直徑D可大於或小於6公釐。
在步驟(370)中,且如圖6所示,超薄型熱管100(其係由壓扁的導體金屬管440所得)的封閉端115被關上且密封。在一些實施例中,封閉端115係進一步透過壓扁和接觸在超薄型熱管100的焊接端WE(圖2)中的第一板體110及第二板體190且接著焊接焊接端WE中的第一板體110及第二板體190被關上且密封。焊接端WE和漸變端TE的尺寸和形狀形成為(或構造成)使毛細結構151、155和159的變形(或壓褶)最小化。故可理解的是第一板體110、第二板體190、第一側壁111和第二側壁191分別為一單一結構(即導體金屬管440)的一部分。
圖7為根據本發明實施例的超薄型熱管100經過製造方法300的步驟(380)至步驟(410)的立體示意圖。如圖7所示,且參照圖1A至圖6,在步驟(380)中,一工作管460從工作段端195部分地插入超薄型熱管100且固定於其中。工作管460接觸超薄型熱管100的第一內表面119、第二內表面199和第二側壁內表面193。
在步驟(390)中,在工作段端195的焊接端WE(並參圖2)中的第一板體110和第二板體190朝向彼此壓扁且接觸以密封超薄型熱管100的端部391。在一些實施例中且如圖所示,超薄型熱管100係例如透過焊接第一板體110和第二板體190直到工作管460以密封。在密封後,超薄型熱管100的內部空間101僅可透過工作管460進入。接著,在步驟(410)中,將一工作流體經由工作管460引入超薄型熱管100然後將空氣從超薄型熱管100抽出。
在一些實施例中,工作流體包含去離子水、甲醇或丙酮。亦可採用其他的工作流體,只要工作流體可被熱源汽化且蒸汽可凝結回工作流體並被吸至纖維毛細結構以回流到熱源。
圖8為根據本發明實施例的超薄型熱管100經過製造方法300的步驟(420)和步驟(430)的立體示意圖。
如圖8所示,且參照圖1A至圖7,在步驟(420)中,第一板體110和第二板體190在與端部391相隔為一距離DD處彼此接觸,且超薄型熱管100在一第二密封位置353例如透過將第一板體110和第二板體190彼此焊接被封上。在第二密封位置353將第一板體110和第二板體190接觸也得到另一焊接端WE和漸變端TE,其類似於在端部391所得的焊接端WE和漸變端TE。在第二密封位置353的焊接端WE和漸變端TE的尺寸和形狀同樣為(或構造成)使毛細結構151、155和159的變形(或壓褶)最小化。應注意的是工作管460不存在於第二密封位置,且超薄型熱管100的整個寬度(Y方向)在第二密封位置353被密封上。
在冷卻之後,移除工作管460。在步驟(430)中,將超薄型熱管100在第二密封位置353(例如沿線C-C)切斷。
在各實施例中,可使用所屬技術領域中具有通常知識者所熟知的任何焊接方法,如超聲波焊接、擴散焊接、電射焊接等,只要可達到真空密封,且進一步地壓扁再焊接的焊接端WE以及漸變端TE最小化毛細結構的變形和壓褶。在其他實施例中,可在超薄型熱管的製造方法300中進一步採用一熱處理過程(及其他適用的處理技術)。
根據上述實施例的製造方法300中,封閉端115和工作段端195以最小化第一毛細結構151、第二毛細結構155和第三毛細結構159(或更具體地說是毛細結構的端部)的變形或壓褶的方式接觸和焊接。因此,最小化了壓褶毛細結構的熱傳效能負面影響且封閉端115和工作段端195的切割減小了平板式熱管的長度,從而節省了空間,容許在空間受限的設計中使用超薄型熱管。
圖9為繪示比較根據本發明實施例所揭露之超薄型熱管100以及根據現有製造方法製造的超薄型熱管的輪廓(如虛線F所示)。如圖所示,利用現有方法製造的超薄型熱管具有大致為圓錐形的延伸端EE,其延伸超出超薄型熱管100。延伸端增加的長度阻礙了具有更大寬度的超薄型熱管的製造,因為當超薄型熱管的寬度增加時,超薄型熱管的圓錐形端部變得更長。相較下,根據本發明揭露所製造的超薄型熱管100長度較短且不包含圓錐形的延伸端。
在一些實施例中,超薄型熱管可透過任何適當的固定手段固定於一處理單元(或任何發熱裝置),其中固定手段例如為錫焊(soldering)、銅焊(brazing)或透過結合膠的導熱膏。或者,可使用其他固定手段以確保處理單元(或發熱裝置)的自由表面和超薄型熱管之間的直接熱接觸。
圖10A為包含以圓形排列的多個毛細纖維1010的一毛細結構1001的剖面示意圖。毛細結構1001在某些方面可類似於根據本文實施例所揭露的第一毛細結構151、第二毛細結構155和第三毛細結構159。在一些實施例中,毛細纖維1010包含銅。然而,毛細纖維1010可包含透過毛細管作用力促使冷凝的流體通過由毛細纖維1010形成之毛細結構1001的其他材料。如圖所示,毛細纖維1010皆為相同尺寸且捆紮成多個同心層。然而,在其他實施例中,同心層的數量可增加或減少。此外,在其他實施例中且應設計及應用需求,個別的毛細纖維1010可以非同心圓配置的方式捆紮且個別的毛細纖維1010可具有不同的尺寸,只要毛細結構可使凝結的流體透過毛細管作用力從凝結部回流至蒸發部且毛細結構中產生的毛細管作用力等於或大於毛細結構中的液體壓降和超薄型熱管中的蒸汽壓降。
圖10B繪示毛細結構1001中的毛細纖維1010被寬鬆地扭轉在一起。圖10C繪示毛細結構1001中的毛細纖維1010不扭轉地縱向配置。圖10D繪示毛細結構1001中的毛細纖維1010扭轉在一起或成對扭轉以形成一編織結構。
圖10E為包含多個毛細纖維1010配置為圍繞一中心毛細纖維1020的一毛細結構1003的剖面圖。毛細結構1003在某些方面可類似於根據本文實施例所揭露的第一毛細結構151、第二毛細結構155和第三毛細結構159。在一些實施例中,毛細纖維1010和1020包含銅。然而,毛細纖維1010和/或1020可包含透過毛細管作用力促使冷凝的流體通過由毛細纖維1010和1020形成之毛細結構1003的其他材料。
圖10F、圖10G、圖10H、圖10J和圖10K繪示包含不同構造之圍繞中心毛細纖維1020的毛細纖維1010的毛細結構1003。在圖10F和10G中,毛細結構1003係透過將毛細纖維1010扭轉為螺旋狀成束而形成。圖10F中的毛細纖維1010較圖10G中的毛細纖維1010更緊密扭轉。相較於更鬆地扭轉的結構,更緊地扭轉的結構形成較短的距離供工作流體行進。在圖10H中,毛細結構1003包含縱向地延伸且並排的毛細纖維1010。在圖10J中,毛細結構1003包含個別扭轉並再一起扭轉為螺旋狀成束的毛細纖維1010。在圖K中,毛細結構1003包含一起扭轉為螺旋狀成類似於一編織繩的一結構的毛細纖維1010。
在一些實施例中,毛細結構1003中不存在有中心毛細纖維1020。在一些實施例中,毛細纖維1010和/或1020被壓扁。毛細結構1001和1003的形狀不限定為任何特定的形狀。在一些實施例中,毛細結構可為鋸齒形或任何其他所需形狀。
圖11為繪示根據本發明實施例之一超薄型熱管1100的剖面示意圖。超薄型熱管1100在某些方面可類似於圖1A至圖1D的超薄型熱管100,故可理解地,其中相同的數字表示相同的元件,不再詳細描述。如圖11所示,超薄型熱管1100包含一中間毛細結構1155,其中中間毛細結構1155縱向地設置於內部空間101中且接觸第一內表面119和第二內表面199,並且將內部空間101劃分(或分隔)出第一蒸汽流動通道130和第二蒸汽流動通道170。中間毛細結構1155類似於上述的第一毛細結構151、第二毛細結構155或第三毛細結構159。中間毛細結構1155支撐超薄型熱管1100的第一和第二板體110和190並最小化超薄型熱管1100的變形。在一些實施例中,產生於中間毛細結構1155中的毛細管作用力等於或大於毛細結構1155中的液體壓降和超薄型熱管1100中的蒸汽壓降。
圖12為繪示根據本發明實施例之一超薄型熱管1200的剖面示意圖。超薄型熱管1200在某些方面可類似於圖1A至圖1D的超薄型熱管100,故可理解地,其中相同的數字表示相同的元件,不再詳細描述。如圖12所示,超薄型熱管1200包含縱向地設置於內部空間101中的第一毛細結構1251和第二毛細結構1259。第一毛細結構1251縱向地接觸第一內表面119、第二內表面199和第一側壁111的第一側壁內表面113。第二毛細結構1259縱向地接觸第一內表面119、第二內表面199和第二側壁內表面193。第一毛細結構1251和第二毛細結構1259至少部分地定義了內部空間101中的一中間蒸汽流動通道1230。第一毛細結構1251和第二毛細結構1259支撐超薄型熱管1200的第一和第二板體110和190並最小化超薄型熱管1200的變形。在一些實施例中,超薄型熱管1200的厚度T約大於1公釐且厚度PT約大於0.3公釐。產生於第一和第二毛細結構1251和1259中的毛細管作用力係等於或大於毛細結構中的液體壓降和超薄型熱管1200中的蒸汽壓降。
圖13為繪示根據本發明實施例之一超薄型熱管1300的剖面示意圖。超薄型熱管1300在某些方面可類似於圖1A至圖1D的超薄型熱管100和圖12中的超薄型熱管1200,故可理解地,其中相同的數字表示相同的元件,不再詳細描述。如圖13所示,超薄型熱管1300包含縱向地設置於內部空間101中的單一個毛細結構1351。毛細結構1351縱向地接觸第一內表面119、第二內表面199以及第一側壁111的第一側壁內表面113。毛細結構1351至少部分地定義了內部空間101中的一蒸汽流動通道1330。毛細結構1351支撐超薄型熱管1300的第一和第二板體110和190並最小化超薄型熱管1300的變形。在一些實施例中,超薄型熱管1300的厚度T約大於1公釐且厚度PT約大於0.3公釐。產生於毛細結構1351中的毛細管作用力係等於或大於毛細結構1351中的液體壓降和超薄型熱管1300中的蒸汽壓降。
圖14為繪示根據本發明實施例之一超薄型熱管1400的剖面示意圖。超薄型熱管1400在某些方面可類似於圖1A至圖1D的超薄型熱管100,故可理解地,其中相同的數字表示相同的元件,不再詳細描述。如圖14所示,超薄型熱管1400包含縱向延伸設置於蒸發部120和凝結部180之間的一第一毛細結構1451和一第二毛細結構1459。第一毛細結構1451縱向地接觸第一內表面119且與第一側壁111的第一側壁內表面113和第二側壁191的第二側壁內表面193相間隔(相分離)。第二毛細結構1459縱向地接觸第二內表面199且與第一側壁111的第一側壁內表面113和第二側壁191的第二側壁內表面193相間隔(相分離)。如圖14所示,第一毛細結構1451不與第二內表面199接觸且第二毛細結構1459不與第一內表面119接觸。內部空間101定義了位於第一側壁111和第二側壁191之間的一中間蒸汽流動通道1430。第一毛細結構1451和第二毛細結構1459係描繪為板狀的毛細結構。然而,第一毛細結構1451和第二毛細結構1459的形狀不限定於任何特定的形狀,且第一毛細結構1451和第二毛細結構1459可依據應用和設計的需求具有不同形狀,其並不脫離本發明的範疇。
在一些實施例中,第一和第二毛細結構1451和1459為燒結式毛細結構、網篩(mesh screen)毛細結構或其組合,且燒結在第一內表面119和第二內表面199。第一和第二毛細結構1451和1459的寬度不限於任何特定的寬度。只要產生於第一和第二毛細結構1451和1459中的毛細管作用力等於或大於毛細結構1451和1459中的液體壓降和超薄型熱管1400中的蒸汽壓降,則可為任何的寬度。在一些實施例中,中間蒸汽流動通道1430在整個超薄型熱管1400中的高度至少等於或大於第一和第二毛細結構1451和1459的厚度(Z方向)。
圖15為繪示根據本發明實施例之一超薄型熱管1500的剖面示意圖。超薄型熱管1500在某些方面可類似於圖1A至圖1D的超薄型熱管100和圖14中的超薄型熱管1400,故可理解地,其中相同的數字表示相同的元件,不再詳細描述。如圖15所示,超薄型熱管1500包含單一個毛細結構1451,而不同於圖14中係兩個毛細結構。在一些實施例中,毛細結構1451為一燒結式毛細結構、一網篩毛細結構或其組合,且燒結在第一內表面119和第二內表面199。毛細結構1451的寬度不限於任何特定的寬度。只要產生於毛細結構1451中的毛細管作用力等於或大於毛細結構1451中的液體壓降和超薄型熱管1500中的蒸汽壓降,則可為任何的寬度。
圖16為根據本發明實施例之另一超薄型熱管燒結毛細結構之製造方法的示意圖。超薄型熱管1400和1500係透過類似於超薄型熱管100的製造方法300(圖3)的一方法所製成。該方法將以參照方法300中的步驟簡要地說明。以超薄型熱管1400為例,首先進行步驟(360)的壓扁導體金屬管。接著進行步驟(320),將開槽固定插入件插入壓扁的導體金屬管。在步驟(330)中,將銅粉填入開槽固定插入件的開槽中。在步驟(340)中,將銅粉燒結於壓扁的導體金屬管的內表面(例如在壓扁時為燒結於第一內表面119和第二內表面199)以形成第一毛細結構1451(和第二毛細結構1459)。然後,檢查該結構以確保正確燒結,從而不影響毛細結構的熱傳效能。
接著冷卻壓扁的導體金屬管。在冷卻之後,在步驟(350)中,開槽固定插入件從壓扁的導體金屬管中移除。超薄型熱管1400和1500的製造方法的剩餘步驟相似於圖3中的步驟370及其之後步驟,故為了簡潔起見,省略其描述。毛細結構1451(和1459)的配置透過於毛細結構中產生等於或大於毛細結構中的液體壓降和蒸汽壓降的毛細管作用力來改善超薄型熱管的熱傳效能。
可理解的是,在本文中並非必須討論所有優點,沒有任何特定的優點對於所有實施例或示例是必要的,且其他實施例或示例可以提供不同的優點。
以上概述了多個實施例或示例的特徵,使得所屬技術領域中具有通常知識者可以更好地理解本發明的各面向。所屬技術領域中具有通常知識者應當理解的是其可以容易地將本發明用作設計或修改其他過程和結構的基礎,以實現與本文介紹的實施例或示例相同的目的和/或實現相同的優點。所屬技術領域中具有通常知識者還應該理解到這樣的等效結構不脫離本發明的精神和範圍,並且在不脫離本發明的精神和範圍的情況下,其可以於此進行各種改變、替換和變更。
100、1100、1200、1300、1400、1500:超薄型熱管
115:第一端、封閉端
195:第二端、工作段端
110:第一板體
119:第一內表面
190:第二板體
199:第二內表面
111:第一側壁
113:第一側壁內表面
191:第二側壁
193:第二側壁內表面
101:內部空間
151:第一毛細結構
155:第二毛細結構
159:第三毛細結構
1155:中間毛細結構
1251:第一毛細結構
1259:第二毛細結構
1451:第一毛細結構
1459:第二毛細結構
1351:毛細結構
1451:毛細結構
130:第一蒸汽流動通道
170:第二蒸汽流動通道
1230:中間蒸汽流動通道
1330:蒸汽流動通道
1430:中間蒸汽流動通道
120:蒸發部
180:凝結部
440:導體金屬管
300:超薄型熱管的製造方法
460:工作管
391:端部
353:第二密封位置
1001、1003:毛細結構
1010:毛細纖維
1020:中心毛細纖維
T:超薄型熱管的厚度
PT:板體或側壁的厚度
WT:毛細結構的厚度
WE:焊接端
TE:漸變端
LE:封閉端或工作段端的長度
D:導體金屬管的直徑
DD:距離
EE:延伸端
為使所屬技術領域中具有通常知識者能瞭解本文標的,請參照圖式,其中相同的圖式標記代表相同的元件。
圖1A為根據本發明實施例之超薄型熱管的平面示意圖。
圖1B為根據本發明實施例之超薄型熱管的側視圖。
圖1C為根據本發明實施例之超薄型熱管的立體示意圖。
圖1D為根據本發明實施例之超薄型熱管沿圖1C中線W-W的剖面示意圖。
圖2為繪示根據本發明實施例之超薄型熱管沿線W-W和L-L的剖面示意圖。
圖3為根據本發明實施例圖1A至圖1D中的超薄型熱管的製造方法的流程圖。
圖4為根據本發明實施例之導體金屬管經過圖3之製造方法的一系列步驟的立體示意圖。
圖5為根據本發明實施例圖1A至圖1D中的超薄型熱管在製造方法中執行一壓扁步驟後的立體示意圖。
圖6為根據本發明實施例圖1A至圖1D中的超薄型熱管在製造方法的一步驟後的立體示意圖。
圖7為根據本發明實施例圖1A至圖1D中的超薄型熱管經過製造方法的一系列步驟的立體示意圖。
圖8為根據本發明實施例圖1A至圖1D中的超薄型熱管經過製造方法的一系列步驟的立體示意圖。
圖9為繪示比較根據本發明實施例所揭露之圖1A至圖1D中的超薄型熱管以及根據現有製造方法製造的超薄型熱管的輪廓。
圖10A為包含以圓形排列的多個毛細纖維的一毛細結構的剖面示意圖。
圖10B至圖10D為繪示圖10A的毛細結構的不同構造。
圖10E為包含以圍繞一中心毛細纖維配置的多個毛細纖維的一毛細結構的剖面示意圖。
圖10F、圖10G、圖10H、圖10J和圖10K為繪示圖10E的毛細結構的不同構造。
圖11為繪示根據本發明實施例之一超薄型熱管的剖面示意圖。
圖12為繪示根據本發明實施例之一超薄型熱管的剖面示意圖。
圖13為繪示根據本發明實施例之一超薄型熱管的剖面示意圖。
圖14為繪示根據本發明實施例之一超薄型熱管的剖面示意圖。
圖15為繪示根據本發明實施例之一超薄型熱管的剖面示意圖。
圖16為根據本發明實施例之另一超薄型熱管燒結毛細結構之製造方法的示意圖。
應當理解地,圖式並未按比例繪製,並且所揭露的實施例有時以圖解和局部視圖的形式繪示。在某些情況下,可能省略了對於理解所揭露的方法和裝置不是必要的細節,或者省略了將使其他細節難以理解的細節。應當理解地,本發明不以在此所繪示出的特定實施例為限。
100:超薄型熱管
115:第一端、封閉端
195:第二端、工作段端
110:第一板體
190:第二板體
120:蒸發部
180:凝結部
Claims (20)
- 一種散熱裝置,包含: 一第一板體; 一第二板體,相對於該第一板體,其中該第一板體和該第二板體在其縱向上相對的端部彼此連接,該第一板體和該第二板體縱向地延伸的端部透過側壁彼此連接,且該第一板體、該第二板體及該些側壁圍住該散熱裝置的一內部空間;以及 一第一毛細結構,設置於該內部空間中且接觸該第一板體和該第二板體中至少一者的內表面,其中該第一毛細結構縱向地延伸於該第一板體和該第二板體的縱向上相對的該些端部之間,且該第一毛細結構至少部分地定義該散熱裝置的一第一蒸汽流動通道。
- 如請求項1所述之散熱裝置,其中該第一毛細結構為唯一設置於該內部空間中的毛細結構。
- 如請求項2所述之散熱裝置,其中該第一毛細結構與該些側壁相分隔。
- 如請求項1所述之散熱裝置,其中該第一毛細結構中心地設置於該內部空間中。
- 如請求項1所述之散熱裝置,其中該第一毛細結構接觸其中一該側壁的一側壁內表面。
- 如請求項1所述之散熱裝置,更包含一第二毛細結構,其中該第二毛細結構設置於該內部空間中且接觸該第一板體和該第二板體中至少一者的該內表面。
- 如請求項6所述之散熱裝置,其中該第一毛細結構和該第二毛細結構設置為彼此分隔開且接觸相對側壁各自的側壁內表面。
- 如請求項7所述之散熱裝置,其中該第一蒸汽流動通道設置於該第一毛細結構和該第二毛細結構之間。
- 如請求項7所述之散熱裝置,更包含一第三毛細結構,其中該第三毛細結構設置於該內部空間中且接觸該第一板體和該第二板體中至少一者的該內表面。
- 如請求項9所述之散熱裝置,其中該第三毛細結構設置於該第一毛細結構和該第二毛細結構之間。
- 如請求項9所述之散熱裝置,其中該第一蒸汽流動通道設置於該第一毛細結構和該第三毛細結構之間,且一第二蒸汽流動通道設置於該第三毛細結構和該第二毛細結構之間。
- 如請求項6所述之散熱裝置,其中該第一毛細結構僅接觸該第一板體的該內表面,且該第二毛細結構僅接觸該第二板體的該內表面。
- 如請求項12所述之散熱裝置,其中該第一蒸汽流動通道設置於該第一毛細結構和該第二毛細結構之間。
- 如請求項6所述之散熱裝置,其中該第一毛細結構和該第二毛細結構與該些側壁相分隔。
- 如請求項1所述之散熱裝置,其中該第一板體、該第二板體和該些側壁形成一單一結構。
- 一種散熱裝置的製造方法,包含: 在一金屬管中配置一毛細結構; 壓扁該金屬管以獲得一散熱裝置,該散熱裝置具有: 一第一板體;以及 一第二板體,相對於該第一板體,其中該第一板體和該第二板體縱向上延伸的端部透過側壁彼此連接,且該第一板體、該第二板體和該些側壁圍住該散熱裝置的一內部空間; 密封該散熱裝置的一第一縱向端部; 將一工作管經由該散熱裝置位於其一第二縱向端部的一開口插入該散熱裝置; 密封該散熱裝置的該第二縱向端部直到該工作管; 將工作流體透過該工作管填入該散熱裝置的該內部空間; 在距離該第二縱向端部的一第一位置密封該散熱裝置的一整體寬度;以及 在該第一位置或鄰近該第一位置處切斷該散熱裝置以移除該工作管並移除位於該第一位置和該第二縱向端部之間的部分該散熱裝置。
- 如請求項16所述之散熱裝置的製造方法,更包含在該第一位置密封該散熱裝置的該整體寬度之前從該散熱裝置抽出空氣。
- 如請求項16所述之散熱裝置的製造方法,更包含在壓扁該金屬管之前將該毛細結構燒結於該金屬管的一內表面。
- 如請求項16所述之散熱裝置的製造方法,更包含在該金屬管中配置至少三毛細結構。
- 如請求項19所述之散熱裝置的製造方法,更包含壓扁該金屬管使一第一毛細結構和一第二毛細結構設置成彼此分隔開並接觸相對側壁各自的側壁內表面,且使一第三毛細結構設置於該第一毛細結構和該第二毛細結構之間。
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