專利名稱：內置燒結芯心的熱導管及其制造方法
技術領域：
本發明有關一種熱導管及其制造方法，尤指一種內置燒結芯心的熱導管及其制造方法。
背景技術：
近年來，由于各類型電子信息產品持續朝向輕薄、短小、多功能的方向演進，使得內部電子元件的的運作時脈不斷提升，進而產生高耗電量與高發熱量的問題，在此趨勢下，對于散熱元件的散熱效能要求不斷的提升，散熱元件在電子信息產品中所扮演的角色也就愈來愈重要。傳統上除利用高導熱系數的銅、鋁等金屬或以水作為熱傳導物質并利用風扇加速空氣對流以達到散熱效果，目前亦越來越廣泛地將熱導管運用在信息產品的散熱上。
熱導管是利用工作流體在相變化時所具有的潛熱來傳送熱量。在操作溫度范圍內，其傳熱能力約為銅等高熱傳導性材料的數十甚至數百倍之多，因而有熱的超導體之稱。利用熱管配合設計的組件將主要發熱源產生的熱量傳到外部，除了有效解決小空間散熱的問題，同時兼顧到無噪音、不須提供額外能量的優點。目前市面上常見的熱導管架構通常可分為溝槽(groove)、燒結(sintered powder)、細網(mesh)、纖維(fiber)以及復和式(hybrid)等架構。這些不同架構的熱導管設計各有其優缺點，例如溝槽管可以承受較大的熱量傳遞，但其毛細現象較差；細網管在轉彎部分的毛細現象會有明顯的降低；纖維管也由于折彎時纖維分布密度改變影響毛細現象，對于折彎的角度有其限制。
至于燒結管的毛細現象較溝槽管佳，請參考圖1。圖1為先前技術中燒結式熱導管10的示意圖。熱導管10包含有一中空金屬管20、金屬燒結粉30以及填充于中空金屬管20的真空中心的工作流體40。中空金屬管20及金屬燒結粉30一般皆使用具有高導熱性的銅材質，而工作流體40通常使用水或酒精。熱導管10的兩端22，24為密閉狀態，其第一端22為熱源端，與熱源(如消耗功率的芯片或中央處理器)相連接，第二端24為散熱端，與冷卻裝置(未標示于圖上)相連接以將熱量排出，冷卻裝置可以利用鰭片提供的自然對流散熱或風扇提供的強制對流冷卻。
請參考圖2。圖2為先前技術中燒結式熱導管10的制造流程圖。一般燒結式熱導管10的制造包含下列步驟步驟S100于待燒結的一中空銅管內置入一催化金屬棒(通常為不銹鋼或鋁棒)；步驟S110于該中空銅管與該催化金屬棒間的空間填入欲燒結的銅粉并加熱，通過該催化金屬棒的催化作用，將銅粉燒結于該中空銅管的內壁，完成燒結后移除該催化金屬棒；步驟S120將燒結過的銅管內抽真空后，加入工作流體；步驟S130將銅管兩端封口并分別與熱源與冷卻裝置相連接。
先前技術的燒結熱導管制造過程中，如步驟S110所述，由于其是以一催化用的鋁金屬棒催化銅粉燒結于銅管內壁，于燒結過程中，燒結粉末的分布不易控制，使得制造過程中對于顆粒在管壁上較易產生分布不均，甚至造成部分燒結粉末脫落的問題而影響熱導管效率。
發明內容
因此，本發明的主要目的在提供一種內置燒結芯心的熱導管及制造方法以解決上述問題。
本發明提供一種內置燒結芯心的熱導管，其包含有一金屬管，其管心為中空；以及一芯心，置于該金屬管的中空管心，該芯心上具有燒結粉末。
本發明另提供一種制造內置燒結芯心的熱導管的方法，其包含有將銅粉燒結于一芯心的表面上；置入燒結過的該芯心于一金屬管中；以及將該金屬管的兩端封口。
圖1為先前技術中燒結式熱導管的示意圖。
圖2為先前技術中燒結式熱導管的制造流程圖。
圖3為本發明內置燒結芯心的熱導管的示意圖。
圖4為本發明另一實施例的示意圖。
圖5為圖3的熱導管的制造流程圖。
圖6為本發明的制造方法中制造內置燒結芯心的示意圖。
具體實施例方式
請參考圖3。圖3為本發明內置燒結芯心的熱導管110的示意圖。熱導管110包含有一金屬管120以及一芯心130。金屬管120為一管心中空的銅管，包含一熱源端122以及一散熱端124，其內壁可為光滑的內壁面或燒結過的內壁面，其中空管心140內具有工作流體，用來于熱源端122吸附熱能后，至散熱端124將熱能排放出去，并自散熱端124受管內毛細作用力影響回流至熱源端122。芯心130則為一銅棒，其表面具有燒結過的燒結粉132，置入金屬管120的中空管心140中。熱導管110的金屬管120內壁一般為不需要再經過處理的平滑壁面，而工作流體回流至熱源端122所需的毛細作用力則由芯心130的燒結表面提供。當金屬管120的內壁如先前技術的燒結管一樣為燒結過的內壁面時，再置入具有燒結過表面的芯心130于中空管心140時，較先前技術的燒結熱導管更可增加燒結熱導管110的毛細效果。
為使圖示易于說明，圖3的熱導管110的兩端122、124與熱源及散熱裝置相連接的部分并未畫出。但實際上的熱導管110兩端122，124為密閉，其中熱源端122與熱源(如消耗功率的芯片或中央處理器)相連接，散熱端124則與冷卻裝置相連接以將熱量排出。
請參考圖4。為使熱導管210內對工作流體具有更強的毛細作用力，本發明內置燒結芯心的熱導管210還可以金屬纖維束，例如銅纖維束，取代銅棒作為芯心230。熱導管210以一金屬纖維束230取代圖3的熱導管110的芯心130。金屬纖維束230是由復數根金屬纖維232組成，與先前技術不同的地方是，金屬纖維束230上的復數根金屬纖維232的表面皆具有金屬燒結粉234，可解決先前技術中纖維管于折彎處毛細作用力減弱的問題。由于銅在金屬中具有較高的熱導系數，因此上述金屬纖維束230與燒結粉132，234皆可以銅粉作為燒結粉。
請繼續參考圖5。相較于先前技術中的燒結熱導管制造方法，本發明提供一種新的制造內置燒結芯心的熱導管的制造方法。如圖5所示，本發明的制造方法分為下列步驟步驟S200將銅粉燒結于一芯心的表面上。
步驟S210置入燒結過的該芯心于一金屬管中。
步驟S220將包含該芯心的該金屬管內抽真空。
步驟S230加入工作流體于該金屬管內。
步驟S240將該金屬管的兩端封口。
步驟S250改變該金屬管的外型。
請繼續參考圖6。相對于先前技術，本發明的技術特點在于熱導管內另內置一燒結銅棒以改善對工作流體的毛細作用力，于步驟S200中，利用一具有催化作用的金屬容器(一般為不銹鋼或鋁材質的容器)，催化容器150內裝滿欲用來燒結在芯心130上的燒結粉134(通常為銅粉)，將芯心130置入裝滿燒結粉134的催化容器150中，接著對芯心130及燒結粉134加熱，于加熱至一定溫度后，通過催化容器150的金屬催化作用，燒結粉134會附著于芯心130上。由于本發明的制造方式中是將燒結粉134燒結于芯心130的外表面，可以隨時監控燒結過程，并可通過于燒結過程中隨時轉動芯心130以使燒結粉134均勻燒結于芯心130上，因此提高燒結粉134的燒結均勻度，如此可避免先前技術中燒結式熱導管發生燒結不均勻、甚至導致燒結粉掉落，影響燒結式熱導管的效率的問題。
此外，為將本發明內置燒結芯心的熱導管應用至各種散熱環境中，于步驟S250中，針對熱導管做外型上的處理。一般來說，熱導管的外型處理包含有將熱導管打扁、將熱導管折彎以及使熱導管產生斷差等三種方式。
本發明內置燒結芯心的熱導管及制造方法利用將燒結粉燒結于一芯心的外表面以獲得均勻的燒結結果，并將該芯心置入一中空銅管中，借助芯心的燒結表面提供工作流體所需的毛細作用力，如此可有效改善先前技術中燒結式熱導管易產生燒結粉燒結不均甚至掉落影響熱導管效率的問題。
以上所述僅為本發明的較佳實施例，凡依本發申請權利要求范圍所做的等效的變化或替換，皆應屬本發明的涵蓋范圍。
權利要求
1.一種內置燒結芯心的熱導管，包含有一金屬管；以及一芯心，置于該金屬管內，且該芯心上具有燒結粉末。
2.如權利要求1所述的熱導管，其特征在于該金屬管為內壁光滑的中空管。
3.如權利要求1所述的熱導管，其特征在于該金屬管為內壁燒結過的中空管。
4.如權利要求1所述的熱導管，其特征在于該芯心為一金屬棒。
5.如權利要求4所述的熱導管，其特征在于該芯心為一銅棒。
6.如權利要求1所述的熱導管，其特征在于該芯心為復數條纖維組成的纖維束。
7.如權利要求6所述的熱導管，其特征在于該纖維為銅纖維。
8.如權利要求6所述的熱導管，其特征在于該纖維為金屬可燒結纖維。
9.如權利要求1所述的熱導管，其特征在于該金屬管為一銅管。
10.如權利要求1所述的熱導管，其特征在于該金屬管內存有一工作流體。
11.如權利要求1所述的熱導管，其特征在于該金屬管為兩端密閉的中空管。
12.如權利要求1所述的熱導管，其特征在于該燒結粉末是由銅粉燒結而成。
13.一種內置燒結芯心的熱導管的制造方法，包含有(a)將銅粉燒結于一芯心的表面上；(b)置入燒結過的該芯心于一金屬管中；以及(c)將該金屬管的兩端封口。
14.如權利要求13所述的制造方法，其特征在于另包含將包含有該芯心的該金屬管內抽真空。
15.如權利要求13所述的制造方法，其特征在于另包含加入一工作流體于該金屬管中。
16.如權利要求13所述的制造方法，其特征在于步驟(a)包含(a1)將該芯心置于裝滿銅粉的一容器中；以及(a2)將銅粉燒結于該芯心的表面上。
17.如權利要求16所述的制造方法，其特征在于步驟(a2)包含于燒結過程中轉動該芯心使銅粉均勻燒結于該芯心上。
18.如權利要求13所述的制造方法，其特征在于另包含于步驟(c)之后，改變該金屬管的外型。
19.如權利要求18所述的制造方法，其特征在于是以打扁或擠壓的方式改變該金屬管的外型。
20.如權利要求18所述的制造方法，其特征在于是以折彎的方式改變該金屬管的外型。
21.如權利要求18所述的制造方法，其特征在于是將該金屬管改變外型以產生斷差。
全文摘要
本發明利用將燒結粉燒結于一芯心的外表面以制造一種內置燒結芯心的熱導管。通過對該芯心外表面的燒結動作可獲得均勻的燒結結果，并將該芯心置入一中空銅管中，借助芯心的燒結表面提供工作流體所需的毛細作用力。
文檔編號H05K7/20GK1920465SQ200510097608
公開日2007年2月28日 申請日期2005年8月25日 優先權日2005年8月25日
發明者陳明智 申請人:緯創資通股份有限公司