CN1696595A - 热导管及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种热导管及其制造方法，此制造方法包括以下步骤：提供导管；加工导管使导管成型；插入塑型棒材于导管中；形成毛细结构；分离塑型棒材与导管；以及注入工作流体并形成密闭空间。本发明的热导管，由于先进行热导管的形状加工，再形成内部的毛细结构，可避免已有导管的毛细结构因后续加工而受损，以保有完整的毛细结构，提高热导管整体的导热能力。

Description

热导管及其制造方法

技术领域

本发明有关一种热导管及其制造方法，特别是有关一种具高导热效能的热导管制造方法。

背景技术

随着技术的进步，电子组件单位面积上的晶体管数量越来越多，造成其工作时发热量的增加。另一方面，电子组件的工作频率也越来越高，晶体管工作时on/off转换所造成的热量(switch loss)，亦是电子组件发热量增加的原因。近年来，由于半导体工艺与IC构装技术的快速发展，芯片的计算速度获得大幅度的提升，相对的使得芯片在运作时，热耗随着时脉频率的增加而上升，若未能适当的处理这些热量，将会造成芯片运算速度的降低，严重者甚至影响到芯片的寿命。

因此要如何有效的处理这些耗热，现行的做法多是利用外加风扇和散热鳍片来维持芯片处于有效工作温度内。为了迅速的导出热量，风扇运转加快会使得耗电量与噪音增加，且增加散热鳍片的设置，虽可增进导热效能，却使空间利用的经济性变差。而由于热导管(heat pipe)可在很小的截面积与温度差之下将大量的热量传送一段可观的距离，且不需外加电源供应即可运作，在无须动力提供和空间利用经济性的考量之下，热导管逐渐广泛地被应用于电子产品中。

请参照图1，其是已有热导管制造方法的流程图。一般传统的热导管的制作方法包括以下的步骤。首先，于步骤102中，提供一空心铜管作为导管，此空心铜管的一端已先封口。接着，于步骤104中，插入一棒材于导管中。由于空心铜管的一端已先封口，一般而言封口为中心外凸的锥状，故棒材之一端可置于外凸锥状封口的顶端，藉此定位。如此一来，使得导管的管壁与棒材之间形成一具有固定间隙的空间。其所用的棒材例如是一不锈钢棒、石墨棒或其它材质的刚性棒材。

然后，于步骤106中，填充铜粉于导管管壁与棒材间之间隙空间中，依据工艺的需要，可另外再行压缩使铜粉紧密。接着，于步骤108中，烧结使所填充的铜粉在导管管壁上形成一毛细结构。之后，于步骤110中，将棒材自导管中抽出。于步骤112中，注入工作流体。在此，依据所形成的毛细结构的不同，可对调注入工作流体与抽真空的执行顺序后，再封口。最后，于步骤114中，将已完成的圆柱状热导管作弯曲或打扁成扁平状，以符合后续所应用于发热的电子组件的散热组件的形状所需。

然而，由于热导管制造完成后，为了实际应用时所需，必须将原来圆而直的热导管再加工，使成为弯曲状或扁平状的热导管。如此一来，导管于被弯曲的局部区域，或是被打扁成扁平状的局部区域中，热导管内部的毛细结构遭受破坏，失去其导热的功能，使得热导管整体的导热量力下降，最高的损失甚至可达七成以上，其所造成的影响不容忽视。

发明内容

因此，为解决上述问题，本发明的目的是提出一种热导管的制造方法，先进行热导管形状加工，再形成热导管内部的毛细结构，避免已有导管内部的毛细结构因后续加工时而受损，可保有完整的毛细结构，提高热导管整体的导热量力。

根据本发明一方面的一种热导管制造方法，热导管是应用于一电子组件散热组件中，且依照电子组件的散热组件的形状需要塑形，此制造方法包括以下步骤：(a)提供一导管；(b)加工使导管成型；(c)插入一塑型棒材于导管中；(d)形成一毛细结构；(e)分离塑型棒材与导管；以及(f)注入一工作流体并形成一密闭空间。

根据本发明另一方面的一种热导管制造方法，包括以下步骤：(a)提供一导管；(b)加工使导管成型；(c)插入一塑型棒材于导管中；(d)分离塑型棒材与导管；(e)形成一毛细结构；以及(f)注入一工作流体并形成一密闭空间。

于加工使导管成型的步骤中，是利用弯曲或打扁导管的方式以成型。塑型棒材的表面具有多个突状物，用以使导管管壁与塑型棒材间的间隙一致。突状物的材质可与毛细结构相同，于形成毛细结构时作为毛细结构的原料之一。或者，于分离塑型棒材与导管前，突状物可被加热后直接汽化或液化。塑型棒材的材料是一具可挠性的材料，可直接自导管中抽出。再者，塑型棒材是一相对于形成毛细结构的材料为较低燃点的材料，于加热后汽化或液化，使与导管分离。或者，塑型棒材的材料是一可被一有机溶剂所溶解的材料，如高分子有机物，而塑型棒材是以被有机溶剂溶解的方式，使与导管分离。有机溶剂例如是丙酮。

根据本发明再一方面的一种热导管，至少包括：一导管，形成一密闭空间且具有一内壁；一毛细结构，形成于该导管的该内壁上；以及一工作流体，容置于该导管内；其中，该毛细结构是于导管已加工塑型后，才形成于该导管的该内壁上。

为进一步说明本发明的上述目的、结构特点和效果，以下将结合附图对本发明进行详细的描述。

附图说明

图1是已有热导管制造方法的流程图。

图2是依照本发明第一实施例的热导管制造方法的流程图。

图3是依照本发明第二实施例的热导管制造方法的流程图。

具体实施方式

第一实施例

请参照图2，其是依照本发明第一实施例的热导管制造方法的流程图。本实施例的热导管制作方法包括以下的步骤。首先，于步骤202中，提供一导管。导管的材料例如是塑料、金属、合金或非金属材料。在本实施例中，较佳地采用铜管为例。接着，于步骤204中，为了后续所应用的发热电子组件的散热组件的形状所需，先将导管以弯曲、打扁或其它方式，使导管成弯曲状、扁平状或其它形状。

接着，于步骤206中，插入一塑型棒材于导管中，使得导管的管壁与塑型棒材之间形成一具有固定间隙的空间。由于导管已被加工成弯曲或扁平状，因此，所采用的塑型棒材的材料，必须是一具可挠性的材料。并且，为了维持导管的管壁与塑型棒材之间的间隙空间一致，于塑型棒材的表面另外配置有多个突状物，藉由突状物的厚度一致，恰作为导管管壁与塑型棒材之间的间隙空间，用以使导管管壁与塑型棒材间的间隙一致。

然后，于步骤208中，填充铜粉于导管管壁与塑型棒材之间的间隙空间。接着，于步骤210中，形成一毛细结构。毛细结构可以是网状毛细结构(meshwick)、纤维状毛细结构(fiber wick)、烧结毛细结构(sinter wick)，或是沟状毛细结构(groove wick)。而形成毛细结构的方法有许多种，例如烧结、黏着、填充、沉积等。由于本实施例采用铜管作为导管，故在此步骤中，采用铜粉或其它金属合金粉末，填充于导管管壁与塑型棒材之间的间隙空间后，再加热烧结，使所填充的铜粉在导管管壁上形成毛细结构。另外，依据不同工艺的需要，可于加热烧结前，另行压缩铜粉，使铜粉紧密后，再加热烧结，以形成不同孔隙度或不同结构的毛细结构。在此，需特别注意的是，若采用不同的材料作为填充物，则可能会附加使用相对应的溶剂或结合剂，以增加铜粉紧密填充的作用，同时，在加热烧结前，会相对应地增加一干燥的步骤或去结合剂的步骤，以去除溶剂或结合剂。

之后，于步骤212中，分离塑型棒材与导管。最后，于步骤214中，注入工作流体，并抽真空，将导管的另一端封口后，便完成热导管的制造流程。工作流体例如是无机化合物、水、醇类、诸如汞的液态金属、酮类、诸如HFC-134a等的冷媒或其它有机化合物。一般而言，较常使用水作为工作流体。在此，依据所形成的毛细结构的不同，所对应于工作流体之间的表面张力不同，可适时改变对调注入工作流体与抽真空的执行顺序后，再封口。一般而言，若形成烧结毛细结构，则采取先注入工作流体再抽真空的方式，可达到较佳效果。而若形成的毛细结构为网状毛细结构，或是沟状毛细结构的话，则采取先抽真空再注入工作流体的方式，可避免先抽真空时，工作流体被过量抽取的缺点。

第二实施例

请参照图3，其是依照本发明第二实施例的热导管制造方法的流程图。本实施例与第一实施例中所述的制造方法相似，首先，于步骤302中，提供一导管，较佳地是一铜管。接着，于步骤304中，为了后续所应用的发热电子组件的散热组件的形状所需，先将导管以弯曲、打扁或其它方式，使导管成弯曲状、扁平状或其它形状。

接着，于步骤306中，插入一塑型棒材于导管中，使得导管的管壁与塑型棒材之间形成一具有固定间隙的空间。于步骤308中，填充铜粉于导管管壁与塑型棒材之间的间隙空间。由于本实施例采用铜管作为导管，故在此步骤中，采用铜粉或其它金属合金粉末，填充于导管管壁与塑型棒材之间的间隙空间中。另外，依据所使用的铜粉颗粒大小及所欲形成的毛细结构的孔隙度大小，可另行设计不同的工艺步骤。例如，可于填充铜粉后，再另行压缩铜粉，使铜粉成较紧密结合。在此，需特别注意的是，若采用不同的材料作为填充物，则可能会附加使用相对应的溶剂或结合剂，以增加铜粉紧密填充的作用，同时，在形成毛细结构前，会相对应地增加一干燥的步骤或去结合剂的步骤，以去除溶剂或结合剂。

然后，于步骤310中，分离塑型棒材与导管。之后，于步骤312中，形成一毛细结构。形成毛细结构的方法有许多种，例如烧结、黏着、填充、沉积等。最后，于步骤314中，注入工作流体，并抽真空，将导管的另一端封口后，便完成热导管的制造流程。在此，依据所形成的毛细结构的不同，所对应于工作流体之间的表面张力不同，可适时改变对调注入工作流体与抽真空的执行顺序后，再封口。一般而言，若形成烧结毛细结构，则采取先注入工作流体再抽真空的方式，可达到较佳效果。而若形成的毛细结构为网状毛细结构，或是沟状毛细结构的话，则采取先抽真空再注入工作流体的方式，可避免先抽真空时，工作流体被过量抽取的缺点。

与第一实施例所不同的是，本实施例是先将塑型棒材与导管分离后，才加热烧结，以形成毛细结构。此两步骤的实施顺序，可依据不同制程的需要来作调整。至于所采用的塑型棒材的材料，除了是一具可挠性的材料，且于塑型棒材的表面较佳地配置有多个突状物外，所采用的塑型棒材的材料，可以是一相对于形成毛细结构的材料而言，具较低燃点的材料，又或者所采用的塑型棒材的材料是可被有机溶剂所溶解的材料。

当塑型棒材的材料是一具可挠性的材料时，塑型棒材可直接自该导管中抽出，使与该导管分离。再者，当塑型棒材的材料是一具可挠性的材料，且于塑型棒材的表面较佳地配置有多个突状物时，突状物的材质是与毛细结构相同，当烧结形成毛细结构时，突状物可直接被烧结而作为毛细结构的原料之一。又或者，突状物的材质是一相对于形成毛细结构的材料为较低燃点的材料，在烧结时可被加热后汽化或液化。

当塑型棒材，相对于形成毛细结构的材料为较低燃点的材料时，塑型棒材可被加热后直接汽化或液化，使与导管分离。或者，塑型棒材的材料是一可被一有机溶剂所溶解的材料，因此，塑型棒材可被有机溶剂所溶解后，与该导管分离。例如，当塑型棒材的材料采用一高分子有机物时，所采用的有机溶剂为丙酮。

综上所述，由于本发明所揭示的热导管制造方法，是先进行热导管的形状加工后，再形成热导管内部的毛细结构。此一方法，避免已有导管内部的毛细结构因后续加工而遭受破坏，可保有完整的毛细结构，提高热导管整体的导热量力。且利用此方法所制造的热导管，是应用于电子组件的散热组件中，且可依照电子组件的散热组件的形状需要，事先进行塑形，使热导管能充分接触电子组件表面，增进散热效果。

虽然本发明已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，在没有脱离本发明精神的情况下还可作出各种等效的变化或替换，因此，只要在本发明的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。

Claims (13)

1.一种热导管制造方法，包括：

提供一导管；

加工该导管使该导管成型；

插入一塑型棒材于该导管中；

分离该塑型棒材与该导管；

形成一毛细结构；以及

注入一工作流体并形成一密闭空间。

2.如权利要求1所述的热导管制造方法，其特征在于该热导管是应用于一电子组件的散热组件中，且依照该电子组件的散热组件的形状需要塑形，其中于加工使该导管成型的步骤是利用弯曲或打扁的方式，使该导管成型。

3.如权利要求1所述的热导管制造方法，其特征在于该塑型棒材的表面具有多个突状物，用以使该导管管壁与该塑型棒材间的间隙一致。

4.如权利要求3所述的热导管制造方法，其特征在于该突状物的材质是与该毛细结构相同，于形成该毛细结构时作为该毛细结构的原料之一。

5.如权利要求3所述的热导管制造方法，其特征在于，于分离该塑型棒材与该导管前，该突状物被加热后汽化或液化。

6.如权利要求1所述的热导管制造方法，其特征在于该塑型棒材的材料是一具可挠性的材料，且该塑型棒材可直接自该导管中抽出，使与该导管分离。

7.如权利要求1所述的热导管制造方法，其特征在于该塑型棒材是一相对于形成该毛细结构的材料为较低燃点的材料，且该塑型棒材于加热后汽化或液化，使与该导管分离。

8.如权利要求1所述的热导管制造方法，其特征在于该塑型棒材的材料是一可被一有机溶剂所溶解的材料，该塑型棒材是以被该有机溶剂溶解的方式，使与该导管分离。

9.如权利要求8所述的热导管制造方法，其特征在于该塑型棒材的材料是一高分子有机物，该有机溶剂为丙酮。

10.一种热导管，至少包括：

一导管，形成一密闭空间且具有一内壁；

一毛细结构，形成于该导管的该内壁上；以及

一工作流体，容置于该导管内；

其中，该毛细结构是于导管已加工塑型后，才形成于该导管的该内壁上。

11.如权利要求10所述的热导管，其特征在于热导管是应用于一电子组件的散热组件中，且依照该电子组件的散热组件的形状需要塑形，其中于加工使该导管成型的步骤是利用弯曲或打扁的方式，使该导管成型。

12.如权利要求10所述的热导管，其特征在于该毛细结构是选自网状毛细结构、纤维状毛细结构、烧结毛细结构、沟状毛细结构其中之一，且该毛细结构是利用烧结、黏着、填充、沉积其中之一的方法，形成于该导管的该内壁上。

13.如权利要求10所述的热导管，其特征在于该工作流体是选自无机化合物、水、醇类、液态金属、酮类、冷媒、有机化合物其中之一，而该导管的材质是选自塑料、金属、合金、非金属材料其中之一。

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