專利名稱：回路型熱管結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種回路型熱管結(jié)構(gòu)，特別是涉及一種平板狀的回路型熱管在通過結(jié)構(gòu)的巧妙設(shè)計(jì)與工藝簡化的安排，即可實(shí)現(xiàn)傳熱能力與散熱效率的提高以及增進(jìn)生產(chǎn)能力的效果。
公知的技術(shù)如授予Maidanik的美國專利第4,515,209號專利文件，其是由圓管狀的蒸發(fā)部與冷凝部以及輸送管構(gòu)成，當(dāng)蒸發(fā)部與發(fā)熱元件連接，蒸發(fā)部內(nèi)附著于毛細(xì)結(jié)構(gòu)元件的工作流體因吸熱相變而產(chǎn)生飽和蒸汽，經(jīng)由金屬管輸送至冷凝部中，借著冷凝部與外界大氣進(jìn)行熱交換致使飽和蒸汽冷卻，冷卻所形成的工作流體便會通過金屬管而流回至蒸發(fā)部，然后再繼續(xù)進(jìn)行其吸熱汽化行為。此回路型熱管與傳統(tǒng)圓管狀熱管相互比較的結(jié)果是由于回路型熱管中輸送飽和蒸汽與冷卻后的工作流體的金屬管是分離的，這便會使得液汽接口的粘滯剪力(viscous shear)消失，飽和蒸汽的流動速度更高時(shí)也不會發(fā)生將流回蒸發(fā)部的工作流體再度攜向冷凝部。這樣的情形即是沒有飛散界限(entrainment limitation)與溢流界限(flooding limitation)的現(xiàn)象存在，所以回路型熱管可獲得極高的傳熱能力。
由上述的設(shè)計(jì)原理可知，當(dāng)回路型熱管的蒸發(fā)部貼附于電子電路的發(fā)熱元件時(shí)，由于此蒸發(fā)部與冷凝部的結(jié)構(gòu)均是圓管狀，這樣一來，則將導(dǎo)致蒸發(fā)部與發(fā)熱元件以及冷凝部與散熱鰭片間以線接觸的方式傳熱，接觸面積小而分別導(dǎo)致傳熱與散熱效果較差。另外，雖然此設(shè)計(jì)為一極佳的散熱裝置，然而整個制作過程卻頗為繁瑣，其成本與工藝對于逐漸講求低價(jià)與研究開發(fā)時(shí)效性的電子產(chǎn)業(yè)最為不利。
以往回路型熱管的應(yīng)用場合主要在太空與軍事方面，對散熱性能要求極為嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下，成本因素并不是其主要考慮的要素。然而近年來電子產(chǎn)品受到高熱通密度與低廉成本的相互沖突要求下，使得芯片元件與散熱裝置面臨極大的挑戰(zhàn)。因此，如何將回路型熱管構(gòu)思出較簡單的結(jié)構(gòu)來解決工藝的繁瑣，借以達(dá)到降低生產(chǎn)成本的目的，實(shí)為一亟待突破的技術(shù)課題。
本實(shí)用新型的另一個目的是在回路型熱管的冷凝部與輸送管入口處設(shè)置毛細(xì)結(jié)構(gòu)元件，除了吸附積存于冷凝部的工作流體，然后再將此工作流體引導(dǎo)進(jìn)入輸送管外，也可防止未充分冷凝的蒸汽竄入，此外在輸送冷凝的工作流體的輸送管入出口處的毛細(xì)結(jié)構(gòu)元件也可作為防止工作流體逆流而出，進(jìn)而達(dá)到工作流體調(diào)節(jié)的作用。此外，冷凝部外端的散熱鰭片可通過粉末冶金法、壓鑄成型法或化學(xué)蝕刻法等方式將冷凝部與鰭片結(jié)構(gòu)以一體成型加工方式來制作完成，這樣的做法是可免除冷凝部與散熱鰭片間所產(chǎn)生的接觸熱阻，進(jìn)而增加散熱效率。
本實(shí)用新型的上述目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種回路型熱管結(jié)構(gòu)，由一工作流體的流動來對于一發(fā)熱元件進(jìn)行散熱，其包含有一冷凝部，將該發(fā)熱元件所產(chǎn)生的熱量散逸至大氣中；一輸送管，連接該冷凝部，用以輸送該工作流體；一蒸發(fā)部，與該冷凝部以及該輸送管連接形成一封閉回路，該蒸發(fā)部包括有一底板，直接與該發(fā)熱元件接觸，用以接收該發(fā)熱元件所產(chǎn)生的熱量，且該底板具有復(fù)數(shù)個溝槽，用以引導(dǎo)充填于該封閉回路中的該工作流體的流動；一蓋板，用以與該底板密合，該蓋板具有一隔板與復(fù)數(shù)個支撐肋，該隔板用來阻絕吸熱后該工作流體竄入該輸送管，該支撐肋用以強(qiáng)化該蒸發(fā)部的結(jié)構(gòu)；及復(fù)數(shù)個毛細(xì)結(jié)構(gòu)元件，分別鋪設(shè)于該蒸發(fā)部中、該冷凝部中、該輸送管中以及該輸送管的出入口處，用以匯集該工作流體以進(jìn)行循環(huán)。
本實(shí)用新型所述的回路型熱管結(jié)構(gòu)，其中該蓋板可以選自粉末冶金法、沖壓壓鑄法以及化學(xué)蝕刻法的組合中任意一種制成。
本實(shí)用新型所述的回路型熱管結(jié)構(gòu)，其中該底板可以選自粉末冶金法、沖壓壓鑄法以及化學(xué)蝕刻法的組合中任意一種制成。
本實(shí)用新型所述的回路型熱管結(jié)構(gòu)，其中該工作流體可以為水或者可以為一冷媒。
本實(shí)用新型所述的回路型熱管結(jié)構(gòu)，其中該支撐肋用以固定位于該蒸發(fā)部中的該毛細(xì)結(jié)構(gòu)元件。
本實(shí)用新型所述的回路型熱管結(jié)構(gòu)，其中該毛細(xì)結(jié)構(gòu)元件可以為一金屬網(wǎng)。
本實(shí)用新型所述的回路型熱管結(jié)構(gòu)，其中該冷凝部外端最好具有復(fù)數(shù)個散熱鰭片，用以增加該冷凝部之散熱面積。
本實(shí)用新型所述的回路型熱管結(jié)構(gòu)，其中該冷凝部可以選自粉末冶金法、沖壓壓鑄法以及化學(xué)蝕刻法的組合中任意一種制成。
本實(shí)用新型所述的回路型熱管結(jié)構(gòu)，其中該冷凝部最好設(shè)置有復(fù)數(shù)個支撐肋，該支撐肋用以引導(dǎo)該工作流體，使得該工作流體匯流至該冷凝部之底端。
下面結(jié)合具體實(shí)施例及其附圖，對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
根據(jù)本實(shí)用新型所公開的一種回路型熱管1結(jié)構(gòu)，首先請參閱

圖1、圖2以及圖3，此回路型熱管1的蒸發(fā)部2與冷凝部4兩者之間通過輸送管3a、3b連接，而形成一封閉回路。蒸發(fā)部2由蓋板10與底板20相互密合而成。蓋板10設(shè)置有隔板30與復(fù)數(shù)個支撐肋40，而隔板30、支撐肋40與蓋板10壁面之間則鋪設(shè)有毛細(xì)結(jié)構(gòu)元件60。底板20具有復(fù)數(shù)個溝槽50，且以毛細(xì)結(jié)構(gòu)元件60覆蓋于溝槽50處上方。蓋板10與底板20密合后即構(gòu)成一蒸發(fā)部2。在蒸發(fā)部2中，隔板30與復(fù)數(shù)個支撐肋40會壓抵著覆蓋于底板20的溝槽50處的毛細(xì)結(jié)構(gòu)元件60，使得回路型熱管1在應(yīng)用時(shí)，不會因搬移組裝或受熱而產(chǎn)生變形或移位(如圖3所示)。
除此之外，本實(shí)用新型為了強(qiáng)化結(jié)構(gòu)，蒸發(fā)部2與冷凝部4均裝設(shè)有復(fù)數(shù)個支撐肋40，冷凝部4的支撐肋40也可作為輔助蓋板10冷凝工作流體80流向底板20之用。冷凝部4外端裝設(shè)有復(fù)數(shù)個散熱鰭片70，而在冷凝部4中設(shè)置有復(fù)數(shù)個支撐肋40外，另外在輸送管3a的前端則鋪設(shè)有一毛細(xì)結(jié)構(gòu)元件60。
蒸發(fā)部2的蓋板10與底板20以及冷凝部4與散熱鰭片70均可以粉末冶金法、沖壓壓鑄法或化學(xué)蝕刻法等機(jī)械或化學(xué)加工法來予以加工制造成一體成型，這樣則可減少加工時(shí)間與降低元件接合間所形成的接觸熱阻。
至于回路熱管的工作原理與流程，請參閱圖1、圖2。當(dāng)一發(fā)熱元件5將熱傳導(dǎo)于回路型熱管1的蒸發(fā)部2的底板20時(shí)，鋪設(shè)于底板20上方的毛細(xì)結(jié)構(gòu)元件60所吸附積存的工作流體80吸熱相變后形成蒸汽。由于蒸汽壓力大于冷凝后工作流體80的壓力，蒸汽會循壓力小處流動，為了防止蒸發(fā)部2的工作流體80因吸熱所形成的蒸汽盲竄游走進(jìn)入冷凝后工作流體80流回蒸發(fā)部2的輸送管3a，因此設(shè)計(jì)一隔板30以阻絕此蒸汽。此外，在冷凝后工作流體80流回蒸發(fā)部2的輸送管3a進(jìn)出口處也設(shè)置毛細(xì)結(jié)構(gòu)元件60，借以收集冷凝后工作流體80，并可防止蒸汽進(jìn)入輸送管3a。遇熱的工作流體80形成蒸汽后，此蒸汽便會循著輸送管3b傳遞進(jìn)入冷凝部4，此時(shí)蒸汽潛熱傳遞至冷凝部4的散熱鰭片70，且通過風(fēng)扇6將熱量卷吸并排放至大氣中(如圖4所示)。于是蒸汽釋放熱量后便會冷凝成工作流體80，冷凝后的工作流體80經(jīng)由輸送管3a前端之可防堵蒸汽進(jìn)入的毛細(xì)結(jié)構(gòu)元件60牽引回收，流入至輸送管3a中，然后送回至蒸發(fā)部2中，由蒸發(fā)部2中的毛細(xì)結(jié)構(gòu)元件60所沾附收集。位于隔板30內(nèi)的工作流體80再通過蒸發(fā)部2底板20的復(fù)數(shù)個溝槽50與毛細(xì)結(jié)構(gòu)元件60散布至受熱區(qū)域，這樣形成一循環(huán)直至發(fā)熱元件5輸入過大熱量而造成回流的工作流體補(bǔ)充不及的干涸現(xiàn)象(dryout)形成為止。
以下將利用兩個使用例來說明本實(shí)用新型的具體可行性，請參閱圖4和圖5。在圖4中，將此回路型熱管1的蒸發(fā)部2與主機(jī)板7的發(fā)熱元件5相互接合(可利用導(dǎo)熱膠將兩元件接合，借以降低其元件間的接觸熱阻)，發(fā)熱元件所產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)入蒸發(fā)部2中，而促使工作流體80吸熱產(chǎn)生蒸汽，經(jīng)由輸送管3b的傳輸至冷凝部4，此時(shí)蒸汽所含有的熱量便會傳遞至散熱鰭片70，并通過風(fēng)扇6將熱帶走，蒸汽即會冷凝成工作流體80。此工作流體80最后便循著輸送管3a再度流回至蒸發(fā)部2，然后再開始另一次的循環(huán)，這樣即可實(shí)現(xiàn)散熱的作用。而圖5則是如上述所述相同原理模式應(yīng)用于可攜式電子產(chǎn)品的范例，其工作原理與結(jié)構(gòu)都是相同的，故不再重復(fù)贅述。
應(yīng)用本實(shí)用新型的一種回路型熱管結(jié)構(gòu)，可解決電子產(chǎn)品的高熱通密度的散熱問題。本實(shí)用新型通過在熱管的蒸發(fā)部設(shè)計(jì)隔板、溝槽與毛細(xì)結(jié)構(gòu)元件結(jié)合的方式，來防止蒸汽盲竄游走并能完成工作流體調(diào)節(jié)補(bǔ)充的作用；在冷凝部處即通過一體成型的加工方式以減少熱阻，這樣一來，便可有效地降低制作成本、節(jié)省加工時(shí)間、提高傳熱能力與散熱效能。
雖然本實(shí)用新型以較佳實(shí)施例公開如上，但其并非用以限定本實(shí)用新型，任何熟悉本技術(shù)的相關(guān)人員，在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作適當(dāng)?shù)母鼊优c潤飾，因此本實(shí)用新型的保護(hù)范圍須以權(quán)利要求所確定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求1.一種回路型熱管結(jié)構(gòu)，由一工作流體的流動來對于一發(fā)熱元件進(jìn)行散熱，其特征在于包含有將該發(fā)熱元件所產(chǎn)生的熱量散逸至大氣中的一冷凝部；一輸送管，連接該冷凝部；一蒸發(fā)部，與該冷凝部以及該輸送管連接形成一封閉回路，該蒸發(fā)部包括有一底板，直接與該發(fā)熱元件接觸，且該底板具有用以引導(dǎo)充填于該封閉回路中的該工作流體的流動的復(fù)數(shù)個溝槽；用來阻絕吸熱后該工作流體竄入該輸送管的一蓋板，該隔板與該底板密合，該蓋板具有一隔板與復(fù)數(shù)個支撐肋；及分別鋪設(shè)于該蒸發(fā)部中、該冷凝部中、該輸送管中以及該輸送管的出入口處的，用以匯集該工作流體以進(jìn)行循環(huán)的復(fù)數(shù)個毛細(xì)結(jié)構(gòu)元件。
2.如權(quán)利要求1所述的回路型熱管結(jié)構(gòu)，其特征在于該工作流體為水。
3.如權(quán)利要求1所述的回路型熱管結(jié)構(gòu)，其特征在于該工作流體為一冷媒。
4.如權(quán)利要求1所述的回路型熱管結(jié)構(gòu)，其特征在于位于該蒸發(fā)部中的該毛細(xì)結(jié)構(gòu)元件由該支撐肋加以固定。
5.如權(quán)利要求1所述的回路型熱管結(jié)構(gòu)，其特征在于該毛細(xì)結(jié)構(gòu)元件為一金屬網(wǎng)。
6.如權(quán)利要求1所述的回路型熱管結(jié)構(gòu)，其特征在于該冷凝部外端具有用以增加該冷凝部的散熱面積的復(fù)數(shù)個散熱鰭片。
7.如權(quán)利要求1所述的回路型熱管結(jié)構(gòu)，其特征在于該冷凝部設(shè)置有復(fù)數(shù)個支撐肋。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種回路型熱管結(jié)構(gòu)，包含一蒸發(fā)部、一輸送管以及一冷凝部；此蒸發(fā)部設(shè)置有隔板、溝槽與毛細(xì)結(jié)構(gòu)元件，這樣即可使得工作流體由發(fā)熱元件吸熱所產(chǎn)生相變化的蒸汽依循著輸送管進(jìn)行單一方向的流動至冷凝部進(jìn)行散熱，冷凝后的工作流體則會借由另一端輸送管流回至蒸發(fā)部，使蒸發(fā)或冷凝工作流體遵循一固定循環(huán)方向，而不至于發(fā)生蒸汽盲竄游走的現(xiàn)象；此外，此回路型熱管蒸發(fā)部與冷凝部區(qū)域也可以是經(jīng)由一體成型的加工方式進(jìn)行簡易的組裝模式來制作完成，因此可有效地降低制作成本、節(jié)省加工時(shí)間以及提高散熱效率。
文檔編號H01L23/34GK2569345SQ0220126
公開日2003年8月27日 申請日期2002年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月10日
發(fā)明者楊書榮 申請人:財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院