環路熱管結構的製作方法

2023-07-26 04:26:41

專利名稱：環路熱管結構的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種環路熱管結構，尤指於腔室內以多不同導熱係數與滲透率的毛細結構層疊層設置，以避免腔室中產生過高的蒸氣壓，以提升環路熱管整體散熱效率的環路熱管結構。
背景技術：
隨著半導體科技的進步，積體電路(IC)已被大量地使用於個人電腦、筆記型電腦及網路伺服器等電子裝置的晶片中。然而，由於集成電路的處理速度和功能顯著提高，使得積體電路對應產生的廢熱亦顯著增加，若不能有效地將此廢熱排除，則容易造成電子裝置失效。因此，各種散熱方式乃被提出，以使可迅速地將積體電路產生的廢熱排除，避免發生電子裝置失效的情事。就傳統環路熱管(Loop Heat Pipe LHP)設計有忙存器或補充室(resevior/ compensation chamber)以儲存適量工作流體(fluid),使蒸發器(evaporator)能得到適當流體補充能容工作流體因為密度變化而引起的體積變化，並進一步濾過氣體(gas)或氣泡(bubble)，使其不致受其幹擾破壞。儘管環路熱管(Loop Heat Pipe LHP)具有眾多優點，但由於傳統環路熱管採用圓柱型結構蒸發器，使環路熱管的蒸發器需要較大的空間，同時由於其圓柱外表面為圓弧面，因此無法直接與熱源接觸，有鑑於此開發另一平板式環路熱管，並採用單一種的毛細結構作為芯(Wick)結構，而單一種的毛細結構作為芯(Wick)結構會使加熱蒸發器的熱很容易地進入補充室(resevior/compensation chamber)中，即出現嚴重的熱漏現象,若要防止嚴重的熱漏則必須將採用低導熱係數的毛細結構作為芯(Wick)結構，則會令蒸發器產生很大的局部熱阻，而若採用高導熱的單層毛細結構作為芯(Wick)結構的話，則會令平板式環路熱管初始啟動變的相當困難，即需要過大的啟動臨界功率，在某些特殊工作情況下甚至無法啟動。另外，傳統平板式環路熱管殼體材料一般與該底板為相同材質，而蒸發器底板追求高導熱性，再者，該平板式環路熱管結構的特殊性，故當蒸發器底板受熱時，其通過除底板外的其他壁面的熱傳導加熱補充室(resevior/compensation chamber)內部的工作流體問題非常嚴重，有時該部分熱甚至可以和蒸發器內部通過芯(Wick)結構所產生的熱漏現象相當，當上述兩種情況綜合作用下時平板式環路熱管的熱性能變得很差，完全發揮不出平板式環路熱管的優點。

發明內容
本發明的主要目的在於提供一種可防止熱漏現象影響環路熱管的散熱效能的環路熱管結構。為達上述目的本發明提供一種環路熱管結構，包含一管體、一腔體、一第一毛細層、一第二毛細層及多溝槽；所述管體具有一第一端、一第二端及一通道，該通道連通所述第一端和所述第二端；該腔體具有一第一腔室、一第二腔室、工作流體與一底部，所述第一腔室具有一第一連接孔，所述第二腔室具有一第二連接孔，並該第二腔室的一側延伸一支撐柱，所述第一連接孔、所述二連接孔分別與所述管體的第一端、第二端連接；所述第一毛細層設於所述腔體的底部；該第二毛細層覆蓋於所述第一毛細層上方，該多溝槽選擇設於該底部或該第一毛細層。所述第一毛細層可提供環路熱管結構運作時所需的足夠的毛細力及降低工作流體流過該第一毛細層的壓力損失；第二毛細層有效充當環路熱管結構中鎖熱的功效，進而有效防止來自第一毛細層的熱漏將第二腔室內的工作流體加熱至很高的溫度產生過高溫的汽液兩相平衡，且在第二腔室內產生過高的飽和蒸汽壓，阻止該蒸汽壓力管體內的液體回流至第二腔室內；通過上述環路熱管結構可令該腔室內避免產生過高的蒸氣壓，以提升環路熱管整體散熱效率。本發明提供了一種環路熱管結構，包含一管體，具有一第一端、一第二端及一通道，該通道連通所述第一端與所述第二端;一腔體，具有一第一腔室、一第二腔室、工作流體與一底部，所述第一腔室具有一第一連接孔，所述第二腔室具有一第二連接孔，並該第二腔室的一側延伸一支撐柱，所述第一連接孔、所述第二連接孔分別與所述管體的第一端、第二端連接；—第一毛細層，覆蓋於所述底部上方；一第二毛細層，覆蓋於所述第一毛細層上方；多溝槽，選擇設置於該第一毛細層或所述腔體的底部。實施時，所述腔體更具有一蓋體及一底板，所述蓋體與該底板對應蓋合界定所述第一腔室和第二腔室，所述第一毛細層、所述第二毛細層設於所述底板上，並該多溝槽選擇設置於該第一毛細層或所述腔體的底板。實施時，該腔體更具有一工作管體，所述工作管體選擇與所述第一腔室或所述第二腔室相連通。實施時，所述第一毛細層和所述二毛細層選擇為燒結粉末體、網格體、碳纖維或石
O實施時，所述第二毛細層的有效毛細半徑大於該第一毛細層的有效毛細半徑。實施時，所述第二毛細層導熱係數低於該第一毛細層的導熱係數。實施時，所述管體串套多散熱鰭片。實施時，所述蓋體及該底板是異種材質或同種材質。實施時，所述蓋體的材質是不鏽鋼及碳鋼或高分子材料。實施時，所述第二毛細層的滲透率大於該第一毛細層的滲透率。實施時，所述管體接設一冷凝裝置。實施時，所述管體接設一水冷裝置。與現有技術相比，本發明所述的環路熱管結構，於腔室內以多不同導熱係數與滲透率的毛細結構層疊層設置，以避免腔室中產生過高的蒸氣壓，以提升環路熱管整體散熱效率。


圖I是本發明環路熱管結構的第一實施例立體分解圖；圖2是本發明環路熱管結構的第一實施例組合剖視圖；圖3是本發明環路熱管結構的第一實施例圖2的A-A剖視圖；圖3a是本發明環路熱管結構的第一實施例圖2的另一 A-A剖視圖；圖4是本發明環路熱管結構的第二實施例立體分解圖；圖5是本發明環路熱管結構的第二實施例圖4的B-B剖面圖；圖5a是本發明環路熱管結構的第二實施例圖4的另一 B_B剖面圖； 圖6是本發明環路熱管結構的第三實施例立體組合圖；圖7是本發明環路熱管結構的第四實施例立體組合圖；圖8是本發明環路熱管結構的第五實施例立體組合圖。附圖標記說明環路熱管結構-I ;管體-11 ;第一端-111 ;第二端-112 ;通道-113 ;腔體-12 ;蓋體-12a ;底板_12b ;第一毛細層-121 ;第二毛細層-122 ;第一腔室-123 ;第一連接孔-1231 ;第二腔室-124 ;第二連接孔-1241 ;支撐柱-1242 ;底部-125 ；工作管體-126 ;溝槽-13 ;工作流體-2 ;散熱鰭片-3 ;冷凝裝置-4 ;水冷裝置_5。
具體實施例方式本發明的上述目的及其結構與功能上的特性，將依據所附圖式的較佳實施例予以說明。請參閱圖I、圖2、圖3，是本發明環路熱管結構的第一實施例立體分解及組合剖視圖及A-A剖視圖，如圖所示，本發明的環路熱管結構1，包含一管體11、一腔體12、一第一毛細層121、一第二毛細層122及多溝槽13 ；所述管體11具有一第一端111及一第二端112及一通道113，該通道113連通所述第一、二端 111、112。所述腔體12具有一第一腔室123及一第二腔室124及工作流體2及一底部125，所述第一腔室123具有一第一連接孔1231，所述第二腔室124具有一第二連接孔1241，並該第二腔室124的一側延伸一支撐柱1242，所述第一、二連接孔1231、1241分別與所述管體11的第一、二端111、112連接。該第一毛細層121設於所述底部125及上方。該第二毛細層122覆蓋於所述第一毛細層121上方，該多溝槽13選擇設於所述第一毛細層121及該底部125其中任一，本實施例的溝槽13設於該底部125作為說明，但並不引以為限，該多溝槽13亦可設置於該第一毛細層121 —側(如圖3a所示)。所述第一、二毛細層121、122可選擇為燒結粉末體、網格體或碳纖維及石墨，本實施例以燒結粉末體作為說明但並不引以為限。所述第二毛細層122的滲透率大於該第一毛細層121，且所述第二毛細層122導熱係數低於該第一毛細層121的導熱係數。該腔體12更具有一工作管體126，所述工作管體126選擇與所述第一腔室123及第二腔室124其中任一相連通，本實施例與第二腔室124相連通但並不引以為限，當製造該環路熱管結構I時，可通過該工作管體126對該腔體12進行抽真空及注入工作流體2等工作，最後再將該工作管體126呈開放的一端進行封閉。請參閱圖4、圖5，是本發明環路熱管結構的第二實施例立體分解圖及B-B剖面圖，如圖所示，本實施例的部分結構與所述第一實施例相同，因此在此則不再贅述，惟本實施例與所述第一實施例的不同處是本實施例的所述腔體12更具有一蓋體12a及一底板12b，所述蓋體12a與該底板12b對應蓋合界定所述第一、二腔室123、124，所述第一、二毛細層121、122設於所述底板12b上，該多溝槽13可選擇設於該第一毛細層121及該底板12b其中任一，本實施例將該多溝槽13設於該底板12b上作為說明，但並不引以為限，該多溝槽13亦可設置於該第一毛細層121 —側(如圖4a所示)。所述蓋體12a及該底板12b是異種材質及同種材質其中任一，本實施例以異種材質作為說明，但並不引以為限；該蓋體12a的材質是不鏽鋼及碳鋼及高分子材料其中任一，本實施例選用與該工作流體2相容的低導熱材質如不鏽鋼材質作為說明，但並不引以為限，所述底板12b則選用高導熱的金屬材質如銅材質作為說明。
請參閱圖6，是本發明環路熱管結構的第三實施例立體組合圖，如圖所示，本實施例的部分結構與所述第一實施例相同，故在此則不再贅述，惟本實施例與所述第一實施例的不同處是本實施例的管體11串套多散熱鰭片3。請參閱圖7，是本發明環路熱管結構的第四實施例立體組合圖，如圖所示，本實施例的部分結構與所述第一實施例相同，故在此則不再贅述，惟本實施例與所述第一實施例的不同處是本實施例的管體11接設一冷凝裝置4。請參閱圖8，是本發明環路熱管結構的第五實施例立體組合圖，如圖所示，本實施例的部分結構與所述第一實施例相同，故在此則不再贅述，惟本實施例與所述第一實施例的不同處是本實施例的管體11接設一水冷裝置5。請覆參閱圖I、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6，如圖所示，當所述環路熱管結構I使用時，所述第一毛細層121的毛細半徑(有效毛細半徑)較小於第二毛細層122的毛細半徑(有效毛細半徑)，且選用導熱係數較低於該第一毛細層121的第二毛細層122可增加該腔體12內的第一、二腔室123、124的熱阻，並令工作流體2穿越第二毛細層122時產生較小的壓力損失，而第二毛細層122可產生熱鎖(heatlock)效果，有效防止第一毛細層121的熱量進入第二腔體124內的熱漏情形發生，因而將第二腔室124內的工作流體2加熱至高溫，令第二腔室124內形成過高溫度的汽液兩相平衡，因而產生過高的飽和蒸氣壓，阻止管體11內的液態工作流體2回到第二腔室124中，此一結構不僅可滿足提供該環路熱管結構I整體所需的毛細力，又可使環路熱管結構I可於標準之下或無重力的條件下順利運作，並產生較小的局部熱阻。以上所述，僅為本發明的較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施的範圍。故即凡依本發明申請範圍所述的特徵及精神所為的均等變化或修飾，均應包括於本發明的申請專利範圍內。
權利要求
1.一種環路熱管結構，其特徵在於，包含 一管體，具有一第一端、一第二端及一通道，該通道連通所述第一端與所述第二端； 一腔體，具有一第一腔室、一第二腔室、工作流體與一底部，所述第一腔室具有一第一連接孔，所述第二腔室具有一第二連接孔，並該第二腔室的一側延伸一支撐柱，所述第一連接孔、所述第二連接孔分別與所述管體的第一端、第二端連接； 一第一毛細層，覆蓋於所述底部上方； 一第二毛細層，覆蓋於所述第一毛細層上方； 多溝槽，選擇設置於該第一毛細層或所述腔體的底部。
2.如權利要求I所述的環路熱管結構，其特徵在於，所述腔體更具有一蓋體及一底板，所述蓋體與該底板對應蓋合界定所述第一腔室和第二腔室，所述第一毛細層、所述第二毛細層設於所述底板上，並該多溝槽選擇設置於該第一毛細層或所述腔體的底板。
3.如權利要求I所述的環路熱管結構，其特徵在於，該腔體更具有一工作管體，所述工作管體選擇與所述第一腔室或所述第二腔室相連通。
4.如權利要求I所述的環路熱管結構，其特徵在於，所述第一毛細層和所述二毛細層選擇為燒結粉末體、網格體、碳纖維或石墨。
5.如權利要求I所述的環路熱管結構，其特徵在於，所述第二毛細層的有效毛細半徑大於該第一毛細層的有效毛細半徑。
6.如權利要求I所述的環路熱管結構，其特徵在於，所述第二毛細層導熱係數低於該第一毛細層的導熱係數。
7.如權利要求I所述的環路熱管結構，其特徵在於，所述管體串套多散熱鰭片。
8.如權利要求2所述的環路熱管結構，其特徵在於，所述蓋體及該底板是異種材質或同種材質。
9.如權利要求2所述的環路熱管結構，其特徵在於，所述蓋體的材質是不鏽鋼及碳鋼或高分子材料。
10.如權利要求I所述的環路熱管結構，其特徵在於，所述第二毛細層的滲透率大於該第一毛細層的滲透率。
11.如權利要求I所述的環路熱管結構，其特徵在於，所述管體接設一冷凝裝置。
12.如權利要求I所述的環路熱管結構，其特徵在於，所述管體接設一水冷裝置。
全文摘要
本發明提供了一種環路熱管結構，包含一管體、一腔體、一第一毛細層、一第二毛細層及多溝槽，該管體連通該腔體，該腔體具有一第一腔室及一第二腔室及工作流體與一底部；該第一、二毛細層疊層設置於底部，該多溝槽選擇設置於該第一毛細層及該底部其中任一；通過上述第一、二毛細層可令該腔室內避免產生過高的蒸氣壓，以提升環路熱管整體散熱效率。
文檔編號H05K7/20GK102723316SQ20111007638
公開日2012年10月10日 申請日期2011年3月29日 優先權日2011年3月29日
發明者向軍, 周小祥, 江貴鳳 申請人:北京奇宏科技研發中心有限公司