熱管的制作方法

專利名稱：熱管的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種熱管，尤指一種應用于電子元件散熱的熱管。
技術背景目前，熱管已被廣泛應用于散熱領域。熱管通過全封閉在真空管內的工 作流體的汽、液相變來傳遞熱量，具有極高的導熱性。現有熱管包括中空的 管體、毛細結構、密封于管體內的工作流體。熱管工作時，管體內部填充的 低沸點工作流體在熱管蒸發段吸收發熱元件產生的熱量后蒸發汽化，蒸汽在 微小的壓差下運動至冷凝段，并在冷凝段釋放熱量而液化，該液化后的工作 流體在熱管壁部毛細結構的作用下再回流至蒸發段，通過該工作流體的循環 運動，將發熱元件產生的熱量散發出去。筆記型電腦趨向超薄型，內部空間越來越狹小，因而中央處理器的散熱 ^t組的厚度也要求越來越薄。現有的毛細結構大多采用溝槽形式或者粉末燒結形式，其毛細結構的厚度通常在0.3 0.8毫米之間。當熱管厚度只有2.0毫米 或更小時，熱管的蒸汽通道變的極小而喪失了散熱的功能。絲網式毛細結構 雖然具有0.1 0.2毫米厚度的毛細結構，但是絲網與管壁的結合不緊密，在熱 管折彎或打扁變形時往往由于結合不緊而脫落，導致熱傳量降低且熱阻急劇 增加。因此在厚度進一步變薄的情況下熱管不能達到正常的傳熱性能，無法 滿足筆記型電腦的結構限制和性能要求。發明內容鑒于此，有必要提供一種厚度較薄且散熱性能好的熱管。 一種熱管，包括中空的管體、設于所述管體內的毛細結構、密封于所述 管體內的工作流體，所述管體包括蒸發段和冷凝段，毛細結構包括輔助毛細 結構和至少一個脈管，所述輔助毛細結構環設于所述蒸發段的內壁上，所述 脈管呈階梯狀，包括大端和小端，從所述蒸發段延伸至所述冷凝段，所述小
端與所述輔助毛細結構接觸，所述大端至少部分與所述冷凝段的內壁接觸。一種熱管，包括中空的管體、設于所述管體內的毛細結構、密封于所述 管體內的工作流體，管體包括蒸發段和冷凝段，毛細結構包括輔助毛細結構 和至少一個中空的脈管，輔助毛細結構至少設置在蒸發段的內壁上，脈管從 蒸發段延伸至冷凝段，脈管包括大端和小端，小端與位于蒸發段的輔助毛細 結構接觸，大端至少部分與所述冷凝段的內壁接觸。與現有技術相比，脈管可以有效吸附工作流體，避免工作流體因重力因 素形成局部積聚，防止熱阻增加，并且脈管的孔徑較小，尤其是在熱管壓扁 成形后仍然保持原有的毛細作用力，保證了工作流體的循環流動，可以滿足 超薄筆記型電腦的散熱要求，而輔助毛細結構的設置相對地增大了蒸發段的 毛細作用力，1更于冷卻后的液體回流。


圖1是本發明熱管的一較佳實施例的軸向剖面示意圖。圖2是圖i沿n-n的剖面示意圖。 圖3是圖i沿ni-m的剖面示意圖。圖4是脈管的主視圖。圖5是圖4中沿V-V的主坤見圖。圖6是本發明熱管的又一較佳實施例的軸向剖面示意圖。圖7是圖6中沿vn-vn的剖面示意圖。圖8是圖6中沿VH卜VH1的剖面示意圖。
具體實施方式
下面參照附圖，進一步說明該熱管的結構。如圖1至圖3所示，該熱管包 括管體IO、毛細結構和密封于管體10內的工作流體(圖未示)。該管體10是中空的密封腔體，由銅等導熱性能良好的材料制成，可以將 發熱元件產生的熱量傳遞到管體10內部，包括蒸發段101、絕熱段103和冷凝 段102，蒸發段101和冷凝段102分別位于管體10的兩端，絕熱段103位于蒸發 段101和冷凝段102之間。該實施例中，管體10呈扁平狀，其徑向橫截面大致 呈矩形，周邊均形成圓形倒角，管體10的厚度遠小于其寬度。實際上，管體 IO既可以是直型管，也可以是其它任何彎折型管，例如"U"型或者"L"型。 如果熱管是"U，，型，可以將其一平行端部作為蒸發段101,另一平行端部作 為冷凝段102,也可以將其位于兩平行端部之間的彎折中間段作為蒸發段101, 而兩平行端部則分別作為冷凝段102。工作流體填充于管體10內，可以是水、酒精、曱醇等具有較低沸點的物 質。工作流體在管體10的蒸發段101處吸熱蒸發成蒸汽，蒸汽在微小的壓差下 運動至冷凝段102，并在冷凝段102釋放熱量而液化，液化后的工作流體通過 毛細結構的毛細作用力回流至蒸發段IOI,通過該工作流體的循環運動，將發 熱元件產生的熱量散發出去。熱管的毛細結構包括三個脈管12及一個環設于熱管蒸發段101內壁的輔 助毛細結構13,該輔助毛細結構13可以是絲網式毛細結構，也可以是石友納米 管層，其厚度約為0.1毫米。絲網式毛細結構是通過金屬網絲或者纖維束編織 形成。碳納米管層含有單壁碳納米管、多壁碳納米管或者其組合，厚度為IOO 納米一10(M敖米。采用絲網式毛細結構或者^f友納米管層作為輔助毛細結構13， 不僅厚度薄、體積小，而且導熱能力強、毛細性能好，使得熱管蒸發段IOI 負荷較大的徑向能量密度，相對地降低了熱管蒸發段101的熱阻值，也有利于 工作流體快速回流。所述脈管12沿熱管的寬度方向均勻間隔設置，當然如果脈管12的數量較 多，也可以使各脈管12之間相互貼合。各脈管12均呈階梯狀，位于管體10內， 從蒸發段101延伸至冷凝段102。請同時參閱圖4、圖5，脈管12是由若干銅絲、 鋁線、不銹鋼絲或者纖維束等材料制成的絲線編織后形成的可繞性的管體， 內部形成一中心通道，管壁上形成有若干細小的孔隙，該孔隙與中心管道相 互連通。每一脈管12均包括一大端121和一小端122，大端121和小端122的中 心軸線在同一直線上。其中小端122貼設于熱管蒸發段101的輔助毛細結構13 的內壁，大端121則與熱管的冷凝段102、絕熱段103的內壁面相接觸。小端122 的外徑與輔助毛細結構13的內徑相當，大端121的外徑與熱管的管體10的內徑 相當，從而脈管12的上下兩側與熱管冷凝l爻102、絕熱段103的管壁以及輔毛 細結構13的管壁形成線接觸，而脈管12之間則形成蒸汽通道。該脈管12的管 徑可從0.5毫米擴展到數毫米，其最大值取決于工作流體的性質，從而對工作 流體輸送的方向具有單一性，即僅供在冷凝段102放熱凝結后的工作流體通過
而回流到蒸發段101，而在蒸發段101吸熱蒸發汽化的蒸汽則僅能從脈管12與 管體10之間的蒸汽通道擴散到冷凝段102。以純水為例，脈管12的管徑較佳范 圍是0.5毫米至2毫米之間。脈管12還可以采用其它相似結構形式，該實施例 中脈管12的橫截面形狀是圓環形，而脈管12也可與熱管的形狀相適應，例如 脈管12的橫截面形狀是橢圓環形，從而脈管12與輔助毛細結構13及熱管冷凝 段102、絕熱段103的內壁面實現面接觸，增加接觸面積。而脈管12的個數可 根據熱管的寬度而調整，不限于3個。如圖6、圖7、圖8所示為本發明熱管另一實施例，與上述實施例不同之處 在于該輔助毛細結構21的下半環延伸至冷凝段102，也就是說在蒸發段IOI 處，輔助毛細結構21貼設于蒸發段101的整個內壁面上，而在絕熱段103、冷 凝段102,輔助毛細結構只貼設于冷凝段102、絕熱段103的內壁面的下半部分， 同時還可以使設置在蒸發段101的輔助毛細結構21的有效毛細孔徑小于設置 在冷凝段102的輔助毛細結構21的有效毛細孔徑，這樣可以使得冷凝段102流 阻小、便于冷凝液體回流，蒸發段101毛細作用力大、吸熱面積大，從而可以101或冷凝4爻102的有效毛細孔徑相同，或者介于蒸發段101與冷凝段102的有 效毛細孔徑大小之間，這樣從冷凝段102、絕熱段103到蒸發段101所設輔助毛 細結構21的孔徑依次減少，工作流體回流遭遇的流阻依次減少，受到的毛細 作用力逐漸增大，z使其回流更順暢。而脈管20的形狀也與輔助毛細結構21相 適應，上半部分呈階梯狀，包括大端201和小端202,大端201和小端202的中 心軸線相互平行，不在一條直線上，但在同一垂直截面上。大端201的上半部 與熱管的管體10的內壁面線接觸，大端201的下半部與輔助毛細結構21的內壁 面線接觸，小端202的外徑與輔助毛細結構21的內徑相同，從而小端202與輔 助毛細結構21的內壁面線接觸。由于線接觸的地方可能會發生彈性形變，那 么所有線接觸之處都可以是面接觸，這都在本發明的范圍之內。
權利要求
1. 一種熱管，包括中空的管體、設于所述管體內的毛細結構、密封于所述管體內的工作流體，所述管體包括蒸發段和冷凝段，其特征在于毛細結構包括輔助毛細結構和至少一個脈管，所述輔助毛細結構環設于所述蒸發段的內壁上，所述脈管呈階梯狀，包括大端和小端，從所述蒸發段延伸至所述冷凝段，所述小端與所述輔助毛細結構接觸，所述大端至少部分與所述冷凝段的內壁接觸。
2. 根據權利要求l所述的熱管，其特征在于所述脈管的大端的外徑與 所述熱管的內徑相當，所述脈管的小端的外徑與所述輔助毛細結構的內徑相 當。
3. 根據權利要求l所述的熱管，其特征在于所述輔助毛細結構的下半 環延伸至所述冷凝段，所述脈管的大端的上部與所述熱管的內壁接觸，所述 脈管的大端的下部與延伸至冷凝^a的輔助毛細結構接觸。
4. 根據權利要求l所述的熱管，其特征在于所述毛細結構包括多個脈 管，所述脈管在管體內間隔排列或者相互貼合。
5. 根據權利要求l所述的熱管，其特征在于所述管體還包括絕熱段， 所述絕熱段位于蒸發段和冷凝段之間。
6. 根據權利要求1至5中任一權利要求所述的熱管，其特征在于所述 輔助毛細結構是絲網式毛細結構或者碳納米管層。
7. 根據權利要求1至5中任一權利要求所述的熱管，其特征在于所述 脈管是由若干銅絲、鋁線、不銹鋼絲或者纖維束制成的絲線編織后形成的可 繞性的管體。
8. 根據權利要求1至5中任一權利要求所述的熱管，其特征在于所述 熱管厚度不大于2毫米。
9. 根據權利要求1至5中任一權利要求所述的熱管，其特征在于所述 輔助毛細結構的厚度不大于0.1毫米。
10. —種熱管，包括中空的管體、設于所述管體內的毛細結構、密封于所 述管體內的工作流體，所述管體包括蒸發段和冷凝段，其特征在于所述毛 細結構包括輔助毛細結構和至少一個中空的脈管，所述輔助毛細結構至少設置在所述蒸發段的內壁上，所述脈管從所述蒸發段延伸至所述冷凝段，所述 脈管包括大端和小端，所述小端與位于蒸發段的輔助毛細結構接觸，所述大 端至少部分與所述冷凝l^的內壁接觸。
11. 根據權利要求IO所述的熱管，其特征在于所述輔助毛細結構環設 于蒸發段的內壁上，且延伸至冷凝段的部分內壁上。
12. 根據權利要求11所述的熱管，其特征在于所述輔助毛細結構是絲 網式毛細結構或者碳納米管層。
13. 根據權利要求12所述的熱管，其特征在于所述脈管是由若干銅絲、 鋁線、不銹鋼絲或者纖維束制成的絲線編織后形成的可繞性的管體。
全文摘要
一種熱管，包括中空的管體、設于所述管體內的毛細結構、密封于所述管體內的工作流體，所述管體包括蒸發段和冷凝段，毛細結構包括輔助毛細結構和至少一個脈管，所述輔助毛細結構環設于所述蒸發段的內壁上，所述脈管呈階梯狀，包括大端和小端，從所述蒸發段延伸至所述冷凝段，所述小端與所述輔助毛細結構接觸，所述大端至少部分與所述冷凝段的內壁接觸。脈管可以有效吸附工作流體，避免工作流體因重力因素形成局部積聚，防止熱阻增加，并且脈管的孔徑較小，尤其是在熱管壓扁成形后仍然保持原有的毛細作用力，保證了工作流體的循環流動，可以滿足超薄筆記型電腦的散熱要求，而輔助毛細結構的設置相對地增大了蒸發段的毛細作用力，便于冷卻后的液體回流。
文檔編號H05K7/20GK101398272SQ20071012370
公開日2009年4月1日 申請日期2007年9月28日 優先權日2007年9月28日
發明者劉睿凱, 張長生, 王肇浩, 白先聲 申請人:富準精密工業(深圳)有限公司;鴻準精密工業股份有限公司