TWI224534B - Method for sealing heat pipe and the sealed structure - Google Patents

Description

1224534 五、發明說明（1) 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關一種熱導管之封口方法及其封口結構， 能以簡捷有效的方法，製得一具有堅實構造及良好散熱效 果之熱導管封口結構者。 【先前技術】 按，目前關於電腦中央處理器（C P U )之散熱設計，除 了通常的以散熱片作為散熱元件之外，尚有其他諸多之辅 助散熱構造，以增進其散熱效果。熱導管即係其中的一種 輔助散熱元件。 一般熱導管通常係以一細長形之具有高導熱效能（例 如銅）的金屬管材所構成。該熱導管具有兩端開口 ，可預 先將其中一端開口預設為封閉端。為了提昇該熱導管之導 熱效率，必須將該熱導管之管内空氣抽除，使該管内形成 真空狀態，必要時，得以在該管内注入導熱液。當上述抽 真空及注入導熱液後，再將該熱導管另一端予以封口 ，以 形成一封口結構。爾後，再將該封口結構外端之管材餘料 予以剪切，以及於該封口結構之表面被覆以焊接層。 以該熱導管設置於一散熱裝置例如散熱片並延伸至一 適當散熱處所例如機器外部時，可將該散熱片所吸收中央 處理器之熱量，借由該熱導管之傳導而迅速散熱於機器外 部，據此，增進其散熱速度及散熱效率。 第1圖為熱導管傳統封口結構之前視及側視示意圖。 如該圖所示，傳統對於熱導管之封口結構A及其封口技術 ，係以平壓鉚合方式，直接將熱導管1之封口端1 2 (熱導管

1224534 五、發明說明（2) 之另一端如上述可預設為封閉端11 )鉚合形成平壓封口 1 3 ;亦即，該傳統封口結構A係，自該熱導管1 一基部1 4 (鉚 合作用力之基部）起，經一逐漸擴大部1 5之變形長度L 1後 ，形成上述該平壓封口 1 3。然後再進行上述之剪切及被覆 < 焊接層等工序。 然而，該傳統平壓封口 1 3之封口結構A，係以平壓型 態作結合，其平壓結構之結合強度及緊密性差，尤其，熱 導管管材經直接平壓後，在該平壓部位，其平壓方向之封 口尺寸（長度）L2 會明顯大於熱導管1本體管材之外徑（直 徑）L3，此不但容易造成熱導管組裝方向上及空間上之不 便及限制，而且，於將該熱導管再加工壓製成扁平狀使用 _ 時，於其壓製加工過程中，若其壓製之方向或其壓製之作 用力垂直於該平壓封口 13之長度方向時，極易造成該平壓 封口 1 3之破裂，導致該熱導管1失效。 第2圖為熱導管習用封口結構一實施例之前視及側視 示意圖，該習用封口結構B主要係將熱導管2封閉端Μ (熱 導管之另一端可預設為封閉端2 1 )先予縮口後再予鉚合平 壓成一封口 2 3 ;亦即，該傳統封口結構Β係，自該熱導管2 一基部2 4 (鉚合作用力之基部）起，經一縮口部2 5之變形長 度L4後，形成上述該平壓封口 23。 該第2圖所示習用封口結構Β由於係先經縮口後再予平 _ 壓，其平壓封口 23的尺寸乃可小於熱導管2之外徑，因此 ，在組裝方向及空間運用上之限制較小，改善第1圖傳統 封口結構Α大尺寸平壓封口 1 3所造成之缺點。然而，該封

第6頁 1224534 五、發明說明（3) 口結構B仍係以平壓型態作其封口結合，其結合強度及緊 密性差，在熱導管進行上述再加工之壓製過程中，仍然有 壓製之方向的限制及容易造成封口破裂之現象及困擾。 第3圖及第4圖為熱導管習用封口結構構造另一實施例 封口過程及其封口完成後之外觀示意圖，乃為公告第 4 3 6 1 7號專利前案，該前案習用封口結構C，主要係將熱導 管3封口端3 2 (熱導管之另一端可預設為封閉端3 1 )，以U型 壓製鉚合方式形成U型封壓端3 3，再將該U型封壓端的兩邊 側板相向朝中央的U型凹口 3 4彎折掄圓，而構成一尖嘴形 封口 3 5。亦即，該傳統封口結構C係，自該熱導管3 —基部 36(11型鉚合作用力之基部）起，經一U型凹口封壓端33之變 形長度L 5後，形成上述該掄圓之尖嘴形封口 3 5。而以該封 口 3 5改善上述第1圖及第2圖所示封口結構之缺點。 然而，該封口結構C在製作上及使用上亦有其明顯缺 憾如下：（一）·其U型封壓端3 3之U型凹口 3 4的形成，係完 全由一側之管材向另一側方向凹陷變形所形成，造成該側 管材之變形行程過大，而容易造成該側管材之破裂損壞； (二）.該U型封壓端3 3係由一側管材向另一側凹陷而成，其 非為一均衡對稱之設計，在各部所受之應力不均，而容易 自其最脆弱處損壞；（三）.該封口結構C係先形成U型封壓 端3 3之後，再將該U型封壓端之兩邊側板相向朝中央的U型 凹口 3 4彎折掄圓，該項彎折掄圓係相當於將兩倍管壁厚度 之管材向内彎折，其不僅不易彎折，且其掄圓部不易密 實；（四）.其封口結構C的成型製造，係必須經過U型壓製

第7頁 1224534 五、發明說明（4) 鉚合及彎折掄圓等二個工序，其製造麻煩費時；（五）.一 般封口結構都需預留足夠強度及因應管材變形所需的變形 長度，以確保所需的封口結構於封口作業、整形、定尺寸 等工序時，不會因該變形長度材料強度不足而使熱導管失 — 效，該變形長度在熱導管使用上無法工作或不能全效工 作，而上述該等封口結構A ' B以及C，具有明顯較長之變 形長度LI 、L4以及L5，並無法於保持其足夠強度之狀態 下縮短其變形長度，導致熱導管可使用之有效長度相形縮 短。 【發明内容】 本發明即係有鑑於上述諸習用封口結構之缺憾，而設 · 計提供一種創新之熱導管封口方法及其封口結構，能以簡 捷有效的方法，製得一具有堅實構造及良好散熱效果之熱 導管封口結構者。 本發明熱導管封口方法係，以二片各具有半圓錐面及 半圓頸部彼自該半圓錐面頂部突出之模具合模後，各向該 熱導管封口端之管材中心移動，而將該熱導管封口端以該 二片模具予以鉚合成，一具有圓錐面及密閉突頸體之封口 結構，而將封口結構、整形及定封口外部尺寸等加工工序 於該封口過程中一次完成。 本發明熱導管封口結構係，該封口結構具有圓錐面及 φ 密閉突頸體彼自該圓錐面頂部向外突出；該密閉突頸體為 一堅實的構造體，且該密閉突頸部之直徑係小於或等於該 熱導管之半徑，當熱導管再加工壓製成扁平狀使用時，可

第8頁 1224534 五、發明說明（5) 允許該熱導管被壓製成其厚度小於或等於原熱導管管材之 半徑，尚不會壓迫到密閉突頸部進而避免破壞該密閉突頸 部，故能減少了該熱導管壓製加工之厚度限制，並提高壓 製的良品率；又熱導管封閉端至其密閉突頸部之間係形成 對稱之圓錐面，其各部受力平均，且該錐形面允許以較短 之距離作為管材之變形長度，有效提高熱導管可使用之有 效長度，增進散熱效果。 【實施方式】 本發明之方法、構造、特點及其功效，依附圖之實施 例更詳細說明如下。

第5圖為本發明熱導管封口方法其中所使用二片模具 之外觀圖，第6圖為第5圖所示二片模具合模後之外關示意 圖，第7圖為第6圖所示二片模具相向移動至定位時之外觀 示意圖，第8 a圖為本發明熱導管封口結構成型過程示意 圖，第8圖為本發明熱導管封口結構成型過程示意圖，第9 圖為第8圖所示熱導管封口結構其中餘料被剪切後之前視 及側視示意圖，並顯示其中圓錐面之對稱角度為1 2 0度時 之狀態，第1 0圖為第8圖所示熱導管封口結構其中餘料被 剪切後之前視及側視示意圖，並顯示其中圓錐面之對稱角 度為4 0度時之狀態，第1 1圖為第9圖所示熱導管封口結構 被覆予錫焊層時之前視及側視示意圖，第1 2圖為第9圖所 示熱導管封口結構被覆予氬焊層時之前視及側視示意圖。 本發明就熱導管整體的製造程序仍與習用者相似，亦 即，將熱導管管内抽真空及注入導熱液後，於該導熱管端

第9頁 1224534 五、發明說明（6) 部施以封口結構，再將該封口結構外端之管材餘料予以剪 切，以及於該封口結構表面被覆以焊接層。上述該熱導管 4其中一端可以預設為封閉端41 ，再於另一端（封口端42) 施以封口結構（如第7圖所示）；亦可兩端皆為開口 ，作為 封口端，而各施以封口結構。而本發明主要係有關於熱導 管該封口端4 2之封口方法及其封口結構D。

請配合第5〜7圖及第8圖所示，本發明另備有二片模具 5彼各具有半圓錐面5 1及半圓頸部5 2彼自該半圓錐面頂部 突出（如第5圖），而且該等模具5各具有内導合部53及外導 合部5 4，上述該半圓錐面5 1及半圓頸部5 2係位於該内導合 部及外導合部之間，並位於該二片膜具下述相向移動之方 向上。當該二片模具5以其内導合部53及外導合部54相互 合模後（如第6圖），會於其間形成長扁錐形孔形態；然後 將該二片模具相向移動至定位時，則該二片模具5會以各 該半圓錐面51共同構置成一圓錐面（如第7圖），以及會以 各該半圓頸部5 2共同構置成一圓頸部。因此，當將該二片 模具5朝熱導管4封口端42合模時，首先會於該封口端產生 長扁錐面4 3a及長扁頸體44a之變形（如第8a圖，然後繼續 將該二片模具5各向熱導管4封口端42之管材中心相向移動 至定位時，該二模具會以其合模後之内壁形態，將該熱導 管4封口端42上述該長扁錐面43a及長扁頸體44a予以錐向 掄圓鉚合成具有對稱圓錐面4 3及密閉突頸體4 4之封口結構 D (如第8圖），而該密閉突頸體4 4係自該圓錐面4 3頂部中央 向外突出，其應力由管材外圍向該密閉突頸體44集中，而

第10頁 1224534 五、發明說明（7) 在該密閉突頸體形成一堅實的密閉封口 ，可產生足夠的強 度，達到密閉之功能。 上述該封口過程當中，係將封口結構、整形及定封口 外部尺寸等三個加工工序，於該封口過程中一次完成，能 有效縮短製程時間及有效降低製造成本，而且，因不用分 別完成各個工序’因此’能有效提南成品良品率。 在上述第8圖之狀態中，如上述，將封口結構D外端多 餘之管材餘料予以剪切，即形成如第9圖或第10圖所示之 結構。 上述該封口結構D，其中之圓錐面4 3係為對稱之圓錐 面，其對稱角度適宜者為40度（如第10圖）至120度（如第9 圖）。一般而言，熱導管4管材的金屬性質硬度越小、展性 越佳的材料（例如銅，鋁等金屬），可使用之對稱角度越 大（如第9圖所示）；反之（例如鋼材，不錄鋼等金屬）， 可使用之對稱角度越小（如第1 0圖所示）。 上述本發明封口結構D，其熱導管4封閉端4 2基部4 5至 其密閉突頸部4 4之間係形成對稱之圓錐面4 3，其各部受力 平均，且能以該錐形面允許以較短之距離作為管材之變形 長度L 6，可以有效縮短預留封口密閉材料及因管材變形所 需的損失長度，因此，可相對地有效提高熱導管可使用之 有效長度，增進散熱效果。 又，封口結構D表面如上述被覆有焊接層例如錫焊層 4 6 (如第1 1圖）或氬焊層（如第1 2圖）。該二種工序所需的設 備、加工時間及加工的難易度不同。使用氬焊的主要考量

第11頁 1224534 五、發明說明（8) 有：1.當導熱液與錫金屬會產生化合作用時；2.熱導管之 工作溫度或在與散熱器黏合過程中須超過1 5 0 °C如過錫爐 或迴焊爐等；3 ·熱導管與黏合組裝的物品使用壽命較長或 無限期的使用（錫會氧化）；4.熱導管所使用的環境中有會 與錫產生變化的物質。而對於以水、或酒精等為導熱液且 熱導管的使用溫度在1 5 Ο X：以下及產品使用年限週期短的 商品，則以錫焊可以提供較低之製造成本。 第1 3圖為依本發明熱導管封口結構一運用實施例之橫 剖視及側剖視圖，顯示本發明封結構B之外徑小於熱導管4 本體管材之外徑，因此，可順利穿設於散熱片6之座孔 6 1 ，以輔助該散熱片散熱。 第1 4圖為依本發明熱導管封口結構另一運用實施例之 橫剖視及側剖視圖。如該圖所示，熱導管4亦可黏附於散 熱片6表面使用。在使用熱導管4管與散熱片6黏合時，該 熱導管須經再加工壓製成扁平狀，壓扁後之厚度會影響平 面的面積，其關係為反比，厚度越小其面積越大，此平面 與散熱片貼合後，熱量經此一平面向散熱片傳導，吸熱亦 是如此。本發明封口結構D係設計其密閉突頸體44之直徑 係小於或等於熱導管4管材之半徑，因此，當該熱導管4之 壓扁厚度至小於或等於該熱導管之半徑時，尚不會壓迫到 該密閉突頸體44，因而，提供了可降低壓扁之厚度，擴大 貼合的接觸面積，達到增加散熱效能之目的，而且，也大 大減少了壓製的使用限制及提高壓製的良品率。 綜上所述，本發明係提供一種熱導管封口方法及其封

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第13頁 1224534 圖式簡單說明 第1圖為熱導管傳統封口結構之前視及側視示意圖。 第2圖為熱導管習用封口結構一實施例之前視及側視 示意圖。 第3圖為熱導管習用封口結構另一實施例封口過程示 - 意圖。 第4圖為第3圖所示封口結構封口完成後之外觀示意 圖。 第5圖為本發明熱導管封口方法其中所使用二片模具 之外觀圖。 # 第6圖為第5圖所示二片模具合模後之外關系意圖。 第7圖為第6圖所示二片模具相向移動至定位時之外觀 _ 示意圖。 第8 a圖為本發明熱導管封口結構成型過程示意圖。 第8圖為本發明熱導管封口結構成型過程示意圖。 第9圖為第8圖所示熱導管封口結構其中餘料被剪切後 之前視及側視示意圖，並顯示其中圓錐面之對稱角度為 1 2 0度時之狀態。 第1 0圖為第8圖所示熱導管封口結構其中餘料被剪切 後之前視及側視示意圖，並顯示其中圓錐面之對稱角度為 4 0度時之狀態。 第11圖為第9圖所示熱導管封口結構被覆予錫焊層時 φ 之前視及側視示意圖。 第1 2圖為第9圖所示熱導管封口結構被覆予氬焊層時 之前視及側視示意圖。

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B 1224534 圖式簡單說明 第1 3圖為依本發明熱導管封口結構一運用實施例之橫 剖視及側剖視圖。 第1 4圖為依本發明熱導管封口結構另一運用實施例之 橫剖視及側剖視圖。 圖中： A.傳統封口結構 1 .熱導管 1 1 .封閉端 1 2 .封口端 1 3 .平壓封口 1 4.基部 1 5 .逐漸擴大部 習用封口結構

C

D 熱導管 2 1 .封閉端 2 4.基部 2 5 .縮口部 另一習用封口結構 熱導管 3 1 .封閉端 34.U型凹口 35.封口 本發明封口結構 熱導管 4 1 .封閉端 22.封口端 23.平壓封口 3 2.封口端 3 6.基部 4 2.封口端 3 3 . U型封壓端 4 3 .圓錐面 4 4 .密閉突頸體 4 5 .基部 4 6 .焊錫層 47.氬焊層 43a.長扁錐面 44a.長扁頸體 5 .模具 5 1 .半圓錐面 5 2 ·半圓頸部 5 3 .内導合部 5 4 .外導合部 6 .散熱片 6 1 .座孔。

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Claims (1)

1224534 六、申請專利範圍 1. 一種熱導管封口 材，將該熱導管管内抽 口，並將該封口端之餘 層；該封口端之封口方 將二片各有半圓錐 部突出）之模具合模後， 移動，而將該熱導管封 具有圓錐面及密閉突頸 2. 依申請專利範圍 中，該二片模具各具有 及半圓頸部係位於該内 二片膜具相向移動之方 3. 依申請專利範圍 中，該熱導管密閉突頸 半徑者。 4. 依申請專利範圍 中，該封口端之圓錐面 5 .依申請專利範圍 中，該焊接層包含錫焊 6.依申請專利範圍 中，該焊接層包含氬焊 7 · —種熱導管封口 鉚合形成一封口結構， 體彼自該圓錐面頂部中 方法，該熱導管具有適當長度之管 真空後，於該熱導管端口施以封 料剪切且將該封口端被覆以焊接 法係： 面及半圓頸部（彼自該半圓錐面頂 各向該熱導管封口端之管材中心 口端以該二片模具予以鉚合成，一 體之封口結構者。 第1項所述之熱導管封口方法，其 内導合部及外導合部，該半圓錐面 導合部及外導合部之間，並位於該 向上者。 第1項所述之熱導管封口方法，其 體之直徑係小於或等於該熱導管之 第1項所述之熱導管封口方法，其 的對稱角度為4 0度〜1 2 0度者。 第1項所述之熱導管封口方法，其 層者。 第1項所述之熱導管封口方法，其 層者。 結構，係於熱導管之封口端以模具 該封口結構具有圓錐面及密閉突頸 央向外突出者。

第16頁 1224534 六、申請專利範圍 8 .依申請專利範圍第7項所述之熱導管封口結構，其 中，該模具包含二片模具，該模具各具有半圓錐面及半圓 頸部彼自該半圓錐面頂部突出者。 9 .依申請專利範圍第8項所述之熱導管封口結構，其 中，該二片模具各具有内導合部及外導合部，該半圓錐面 及半圓頸部係位於該内導合部及外導合部之間者。 1 0 .依申請專利範圍第7項所述之熱導管封口結構，其 中，該熱導管密閉突頸體之直徑係小於或等於該熱導管之 半徑者。

1 1 .依申請專利範圍第7項所述之熱導管封口結構，其 中，該熱導管封口端之圓錐面的對稱角度為40度〜120度 者。 1 2.依申請專利範圍第7項所述之熱導管封口結構，其 中，該圓錐面及該密閉突頸體之表面被覆有焊接層者。 1 3 ,依申請專利範圍第1 2項所述之熱導管封口結構，其 中，該焊接層包含錫焊層者。 1 4.依申請專利範圍第1 2項所述之熱導管封口結構，其 中，該焊接層包含氬焊層者。

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