專利名稱：熱管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱管。
背景技術(shù)：
隨著電子產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展，電子元件(特別是中央處理器)運行速度和整體性能在不斷提升。然而，隨之產(chǎn)生的高瓦特數(shù)的廢熱問題必須克服。而熱管由于具有可利用潛熱快速輸送大量熱能、溫度分布均勻、構(gòu)造簡單、重量輕、無需外加作用力、壽命長、低熱阻及可遠距離傳熱等特點，被廣泛用來解決散熱問題。
熱管是主要由真空密封的管形殼體、其內(nèi)壁上設置的毛細結(jié)構(gòu)(如粉體燒結(jié)物、溝槽結(jié)構(gòu)、絲網(wǎng)結(jié)構(gòu)等)及其內(nèi)裝入的適量工作液體(如水、乙醇、丙酮等)組成。
圖1所示為一種現(xiàn)有技術(shù)中常用于計算機散熱模組的熱管，該散熱模組利用熱管內(nèi)的工作流體的相變作用，將熱源的熱量快速傳導至散熱鰭片上，再利用風扇將散熱鰭片上的熱能快速有效的排出計算機機殼外部。該熱管管殼10內(nèi)表面設置有毛細結(jié)構(gòu)20，管殼10內(nèi)密封有適量工作液體。該熱管包含蒸發(fā)段40、絕熱段50及冷凝段60三部分，當工作流體在蒸發(fā)段40受熱汽化，該蒸汽流體因相變產(chǎn)生潛熱而能帶走大量熱能并沿熱管中心的蒸汽流體通道70作高速運動，蒸汽流體在冷凝段60因放熱作用而冷凝成液體，通過重力或管殼10的毛細力作用下通過液態(tài)流體通道80回到加熱端40，如此連續(xù)循環(huán)。
上述結(jié)構(gòu)中，所有蒸汽流體全在蒸汽流體通道70內(nèi)流動，蒸汽流體與液態(tài)流體的循環(huán)流動比較單一，不利于提高熱管熱傳導性能。另外，由于毛細結(jié)構(gòu)設置于沿管殼內(nèi)壁面，使蒸氣流體流動至冷凝段時其熱量必需通過毛細結(jié)構(gòu)部及其內(nèi)的冷卻液體與管殼壁面進行換熱進而傳導至散熱鰭片上，蒸汽流體與管殼壁面換熱阻力大。
圖2及圖3所示為上述熱管的蒸汽液體與冷凝液體在管殼10內(nèi)部逆向流動。由于冷凝液體與蒸汽液體透過毛細結(jié)構(gòu)20的間隙互相接觸，可能發(fā)生夾帶限制(entrainment limit)造成剪切力作用而冷凝液體與蒸汽液體的循環(huán)流動受阻并產(chǎn)生對冷凝液體傳導至蒸發(fā)段之前再加熱情形，導致熱傳輸效能的遽降，且隨著功率的增加此限制更加嚴重，從而嚴重影響傳統(tǒng)熱管的傳熱性能。
為解決上述傳統(tǒng)單一熱管的問題，業(yè)界開發(fā)出回路熱管(Loop Heat Pipe，LHP)，如圖4所示。該回路式熱管也包含蒸發(fā)段40’、絕熱段50’及冷凝段60’三部分，其蒸發(fā)段40’及冷凝段50’設有毛細結(jié)構(gòu)20’，該回路式熱管的最基本制作原理是將原先傳統(tǒng)熱管合一的蒸汽流體通道70與液態(tài)流體通道80，以串聯(lián)方式展開而區(qū)分為蒸汽流體通道70’及液態(tài)流體通道80’予以重新組合連接而構(gòu)成一循環(huán)回路式超熱傳導體，即所謂的回路式熱管以取代原來的傳統(tǒng)的單管式熱管。雖然回路式熱管比傳統(tǒng)熱管具有更優(yōu)越的性能，但由于無法突破技術(shù)的瓶頸，例如加熱中心須偏離中心位置、充填工作流體不易、密封技術(shù)層面高等原因使其制程復雜、成本高并且冷凝段位置的散熱鰭片不易固定、組裝空間大等原因使其不易運用，最后導致無法大量生產(chǎn)。因此，如果能以現(xiàn)行熱管的量產(chǎn)制造技術(shù)再輔以結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新設計而能達到類似回路式熱管的性能，則不但具備量產(chǎn)性同時也提供解決目前高功率熱量問題及降低其生產(chǎn)成本，是業(yè)界汲汲努力的目標。

發(fā)明內(nèi)容有鑒于此，有必要提供一種汽—液分流的高導熱性能的熱管。
一種熱管，包括一密封的金屬管殼，其內(nèi)裝入適量工作流體，該管殼內(nèi)還設有毛細結(jié)構(gòu)，使管殼內(nèi)部形成至少兩個隔開的空腔部，位于管殼中部的毛細結(jié)構(gòu)朝向空腔部的表面上設有汽—液分流隔板。
所述熱管制造方法與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點由于該毛細結(jié)構(gòu)使管殼內(nèi)部形成至少兩個隔開的空腔部，從而形成多個蒸汽流體通道，蒸汽流體與液態(tài)流體的循環(huán)流動較快且具多方向性，有利于提高熱管熱傳導性能；由于該汽—液分流隔板將蒸汽流體通道與液態(tài)流體通道有效區(qū)隔，使得高溫蒸汽能快速傳輸至冷凝段，并避免絕熱段的高溫蒸汽對冷凝回流液體的再加熱效應、進而改善汽—液兩相的逆流沖擊現(xiàn)象。另外，使用汽—液分流隔板可降低芯棒與毛細結(jié)構(gòu)間的擴散反應或熱膨脹殘留應力問題所導致芯棒脫膜易黏著而造成不良率的增加。
下面參照附圖，結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步的描述。

圖1是現(xiàn)有熱管的示意圖。
圖2是現(xiàn)有熱管的一種汽液兩相逆流作用示意圖。
圖3是現(xiàn)有熱管的另一種汽液兩相逆流作用示意圖。
圖4是現(xiàn)有回路式熱管的示意圖。
圖5是本發(fā)明熱管的一實施例示意圖。
圖6是本發(fā)明熱管的另一實施例示意圖。
具體實施方式以下參照圖5及圖6，對本發(fā)明熱管較佳實施例詳加說明，俾利完全了解。
請參閱圖5為本發(fā)明熱管的一較佳實施例，其主要包含一金屬管殼100、毛細結(jié)構(gòu)200、汽—液分流隔板300及金屬管殼100內(nèi)填充的適量工作流體(圖未示)。該熱管將毛細結(jié)構(gòu)200及隔板300設置于管殼100內(nèi)并填充工作流體，然后予以抽真空并封閉管殼100而成。該毛細結(jié)構(gòu)200包括管殼100兩端沿內(nèi)壁面設置的端部毛細結(jié)構(gòu)200及沿管殼100內(nèi)壁面軸向延伸的環(huán)狀毛細結(jié)構(gòu)200，該端部毛細結(jié)構(gòu)200與環(huán)狀毛細結(jié)構(gòu)200連結(jié)并朝向管殼100中部厚度逐漸減小。該環(huán)狀毛細結(jié)構(gòu)200于管殼100中心沿軸向延伸包圍形成蒸汽流體通道700，并且與管殼100壁面具一定間隙而另形成一沿管殼100內(nèi)壁面的蒸汽流體通道700’，該毛細結(jié)構(gòu)200形成液態(tài)流體通道800。該汽—液分流隔板300設置于該環(huán)狀毛細結(jié)構(gòu)200的內(nèi)表面，使蒸汽流體通道700與液態(tài)流體通道800相隔開。該熱管也包含蒸發(fā)段400、絕熱段500及冷凝段600三部分。該隔板300設置于對應絕熱段500的毛細結(jié)構(gòu)200朝向空腔部的表面上，其目的為防止隔板300兩端延及蒸發(fā)段400與冷凝段600處而影響在蒸發(fā)段400與冷凝段600的蒸汽流體與冷凝液體的正常循環(huán)流動。
其工作流體的作動原理為當熱管蒸發(fā)段400受熱后傳導至熱管內(nèi)部工作流體，工作流體由液態(tài)轉(zhuǎn)變成汽態(tài)的相變作用使得大量的熱被帶離蒸發(fā)段400，其經(jīng)由絕熱段500而傳輸至冷凝段600，絕熱段500區(qū)域因設置汽—液分流隔板300使得蒸汽流體通道700內(nèi)只有單純的蒸汽流通，而在毛細結(jié)構(gòu)200內(nèi)在冷凝段600被冷凝之液態(tài)冷凝液體流動的液態(tài)流體通道800來輸送液態(tài)工作流體至蒸發(fā)段400，而無汽—液兩相逆流所產(chǎn)生的剪應力作用，因此，高溫的蒸汽并不會對經(jīng)冷凝作用后的工作流體施以再加熱效應，可有效提升工作流體的吸放熱效應，進而提高熱管性能。
本發(fā)明熱管由于使用汽—液分流隔板貼設于毛細結(jié)構(gòu)表面上，改善芯棒的脫膜性能，可降低芯棒與毛細結(jié)構(gòu)間的擴散反應或熱膨脹殘留應力問題所導致芯棒脫膜易黏著而造成不良率的增加。
請再參閱圖6為本發(fā)明的另一實施例，其與圖5主要差異在于金屬管殼100內(nèi)設置有其中部形成五個筒狀空腔部的毛細結(jié)構(gòu)200，每一空腔部中部部位的毛細結(jié)構(gòu)內(nèi)表面設有汽—液分流隔版300，從而每一分流隔版300內(nèi)形成蒸汽流體通道800，其余的毛細結(jié)構(gòu)200形成液態(tài)流體通道800，其具有多重回路熱管的功能。
可以理解地，本發(fā)明熱管的汽—液分流隔板的兩端可分別往蒸發(fā)段與冷凝段適當延伸；汽—液分流隔板沿毛細結(jié)構(gòu)部與空腔部的界面延伸而形成管狀體，其橫截面形狀可以是圓形、橢圓形、多邊形等多種形狀的殼體；汽—液分流隔板的厚度可以是薄膜(＜1μm)、厚膜(＞1μm)、薄管或厚管；汽—液分流隔板的形態(tài)可以是薄模狀、細網(wǎng)格狀。汽—液分流隔板的材料可以是銅、鋁等金屬或合成樹脂等材料。
還可以理解地，本發(fā)明熱管的毛細結(jié)構(gòu)可以是溝槽狀、網(wǎng)格狀、纖維狀、燒結(jié)粉體、多孔連通、波浪狀薄板及其復合毛細結(jié)構(gòu)。
是以，本發(fā)明的熱管可改善現(xiàn)有技術(shù)的關(guān)鍵在于；1.多個蒸汽流體通道設計毛細結(jié)構(gòu)使管殼內(nèi)部形成至少兩個隔開的空腔部，從而形成多個蒸汽流體通道，蒸汽流體與液態(tài)流體的循環(huán)流動較快且具多方向性，有利于提高熱管熱傳導性能。
2.汽—液分流隔板的設計在熱管的絕熱區(qū)域介于毛細結(jié)構(gòu)及蒸汽流體通道間設計一汽—液分流隔板，以避免蒸汽流與冷凝液態(tài)的剪力作用。
3.汽—液分流隔板的設計在熱管的絕熱區(qū)域介于毛細結(jié)構(gòu)及蒸汽流體通道間設計一汽—液分流隔板，以避免絕熱段的熱量對于凝結(jié)液體再行加熱作用，而影響其冷凝液的回流效應。
4.汽—液分流隔板的設計由于使用汽—液分流隔板貼設于毛細結(jié)構(gòu)表面上，可降低芯棒與毛細結(jié)構(gòu)間的擴散反應或熱膨脹殘留應力問題所導致芯棒脫膜易黏著而造成不良率的增加。
權(quán)利要求
1.一種熱管，包括一密封的金屬管殼，其內(nèi)裝入適量工作流體，該管殼內(nèi)還設有毛細結(jié)構(gòu)，其特征在于該管殼內(nèi)部形成至少兩個隔開的空腔部，位于管殼中部的毛細結(jié)構(gòu)朝向空腔部的表面上還設有汽-液分流隔板。
2.如權(quán)利要求1所述的熱管，其特征在于所述毛細結(jié)構(gòu)沿管殼內(nèi)部軸向延伸并包圍形成一空腔部，同時與管殼壁面具一定間隙而另形成一空腔部。
3.如權(quán)利要求2所述的熱管，其特征在于所述管殼兩端內(nèi)壁面另設有呈朝向管殼中部其厚度逐漸減小的毛細結(jié)構(gòu)。
4.如權(quán)利要求1所述的熱管，其特征在于所述管殼內(nèi)設置有其中部形成數(shù)個空腔部的毛細結(jié)構(gòu)，每一空腔部中心部的毛細結(jié)構(gòu)內(nèi)表面設有汽-液分流隔版而形成蒸汽流體通道，其余的毛細結(jié)構(gòu)部形成液態(tài)流體通道，使熱管形成多重回路。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項所述的熱管，其特征在于所述熱管具有蒸發(fā)段、絕熱段及冷凝段，該隔板設置于對應絕熱段的部分。
6.如權(quán)利要求5所述的熱管，其特征在于所述隔板兩端可分別向蒸發(fā)段與冷凝段適當延伸。
7.如權(quán)利要求1至4中任一項所述的熱管，其特征在于所述隔板沿毛細結(jié)構(gòu)部與空腔部的界面延伸而形成管狀體，其橫截面形狀可以是圓形、橢圓形或多邊形。
8.如權(quán)利要求1至4中任一項所述的熱管，其特征在于所述隔板呈薄膜狀或細網(wǎng)格狀。
9.如權(quán)利要求1至4中任一項所述的熱管，其特征在于所述毛細結(jié)構(gòu)可以是溝槽狀、網(wǎng)格狀、纖維狀、燒結(jié)粉體、波浪狀薄板及其復合毛細結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種熱管，包括一金屬管殼、毛細結(jié)構(gòu)、工作流體及汽—液兩相分流隔板。該毛細結(jié)構(gòu)使管殼內(nèi)部形成至少兩個隔開的空腔部，從而形成多個蒸汽流體通道，蒸汽流體與液態(tài)流體的循環(huán)流動較快且具多方向性，有利于提高熱管熱傳導性能。位于管殼中心部的毛細結(jié)構(gòu)朝向空腔部的表面上還設有汽—液分流隔板，以有效避免蒸汽與冷凝液體的剪力作用及絕熱區(qū)域?qū)淠后w的再加熱效應，而提高熱管性能并提升制程良率。
文檔編號H01L23/34GK1967130SQ20051010152
公開日2007年5月23日 申請日期2005年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月17日
發(fā)明者侯春樹, 劉泰健, 童兆年, 孫至賢 申請人:富準精密工業(yè)(深圳)有限公司, 鴻準精密工業(yè)股份有限公司