柱狀熱管的製作方法
2024-02-24 04:59:15
專利名稱：柱狀熱管的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種柱狀熱管，特別是涉及一種具有高導熱效能的柱狀熱管。
背景技術：
隨著技術的進步，電子組件單位面積上的電晶體數量越來越多，造成其工作時發熱量的增加。因此，為了維持電子組件處於有效工作溫度內，現行的做法多是利用外加風扇和散熱鰭片來處理這些耗熱。而由於熱管(heat pipe)可在很小的截面積與溫度差之下，將大量的熱傳送一段可觀的距離，且不需外加電源供應即可運作，在無需動力提供和空間利用經濟性的考慮之下，熱管已是電子散熱產品中廣為應用的傳熱組件之一。
熱管包括有中空且密封的管體，毛細組織與工作流體。而一般熱管的製造方式是先將管體的一端密封、形成毛細組織後，再注入工作流體、抽真空，或是先抽真空再注入工作流體，最後進行將管體的另一端封口的動作。對於柱狀熱管(heat column)而言，使用一蓋板，其中心貫穿有一中空管，來進行注入工作流體、抽真空以及封口的動作。
請參照圖1，其繪示的是現有一端未封口的柱狀熱管與其蓋板的示意圖。圖1B繪示的是圖1A的柱狀熱管剖視圖。現有一端未封口的柱狀熱管1是一中空柱體10，其內壁14為了後續製作工藝的考慮，會做成階段式，如圖1B所示。毛細組織形成後，將蓋板11放入中空柱體10中，以封閉中空柱體10，而階段式內壁14用以使蓋板11定位。蓋板11的中心貫穿有一中空管12，作為後續將工作流體注入至中空柱體10中的唯一注入口。在抽真空並注液後，封閉中空管12，並在蓋板11至未封口一端13間的空間15中填入真空膠，其材質例如是一環氧化物(epoxy)，以確保封口更加完全，如此便完成整個柱狀熱管1的製造過程。
然而，由於蓋板11與熱管未封口一端13之間的距離過長，造成熱管的散熱作用區域減少，造成柱狀熱管10的實際工作效率降低，使原導熱功能下降。另外，由於注液與抽真空管路是利用蓋板11與中空管12的結合，且注液完成後必須再行封閉中空管12，不僅步驟繁複，且降低柱狀熱管10的整體的可靠度。
發明內容
因此，為了解決上述問題，本發明提出一種柱狀熱管，可保留柱狀熱管內的散熱作用區域，避免現有因封口而喪失部分散熱作用區域，可保有完整的散熱作用區域，提高柱狀熱管的導熱性能。
根據本發明的目的，提出一種柱狀熱管(heat column)，包括中空柱體、蓋板以及中空管。中空柱體具有一封閉的底部、一頂部與一內壁，蓋板具有上升部，而中空管貫穿此蓋板。蓋板用以封閉中空柱體，使工作流體通過中空管注入柱狀熱管，且在抽真空後，封閉中空管，上升部增加柱狀熱管的散熱作用區域。內壁具有一階段或具有至少一突點，用以定位並支撐蓋板。
根據本發明的再一目的，再提出一種柱狀熱管包括中空柱體以及蓋板。中空柱體具有一封閉的底部、一頂部與一內壁，而蓋板的中心具有一開孔。蓋板用以封閉中空柱體，使工作流體通過開孔注入柱狀熱管，且在抽真空後，使用一阻塞物封閉開孔。內壁具有一階段或具有至少一突點，用以定位並支撐蓋板。
為讓本發明的上述和其它目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下
圖1A為現有一端未封口的柱狀熱管與其蓋板的示意圖；圖1B為圖1A的柱狀熱管剖視圖；圖2A為本發明第一實施例的蓋板的示意圖；圖2B為加上圖2A的蓋板後的一端未封口的柱狀熱管剖視圖；圖3A為本發明第二實施例的柱狀熱管的示意圖；圖3B為圖3A的柱狀熱管的剖視圖；圖4A為本發明第三實施例的一端未封口的柱狀熱管的示意圖；圖4B為圖4A的一端未封口的柱狀熱管的剖視圖；圖4C為圖4A的一端未封口的柱狀熱管的上視圖；
圖4D為加入圖2B的蓋板後的柱狀熱管的剖視圖；圖4E為加入圖3B的蓋板後的柱狀熱管的剖視圖。
具體實施例方式
第一實施例請參照圖2A，其繪示的是依照本發明第一實施例的蓋板的示意圖。蓋板21具有一上升部26，且於蓋板21的中心貫穿有一中空管22，作為後續將工作流體注入至柱狀熱管2中的唯一注入口。請參照圖2B，其繪示的是加上圖2A的蓋板後的一端未封口的柱狀熱管剖視圖。柱狀熱管(heatcolumn)2主要包括一中空柱體20，且此中空柱體20具有一封閉的底部、一頂部23與一內壁24。內壁24具有一階段，用以定位並支撐蓋板21。
在中空柱體20的內壁已形成毛細結構後，便將蓋板21置入中空柱體20中，進行封管的動作。工作流體通過中空管22注入柱狀熱管2的中空柱體20內部，且在抽真空後，封閉中空管22，如此便完成整個柱狀熱管2的製造過程。另外，可在蓋板21與頂部23間的空間25中填入真空膠，其材質例如是一環氧化物(epoxy)，或是熱固膠等，以確保封口更加完全。
由於上升部26的設置，使得蓋板21的周緣可由現有S1的位置，提高至S2的位置。如此一來，可增加蓋板周緣的散熱作用區域，使柱狀熱管2的整體散熱作用區域增加，以提高柱狀熱管2的導熱性能。
第二實施例請同時參照圖3A與圖3B，圖3A繪示的是依照本發明第二實施例的柱狀熱管的示意圖，而圖3B繪示的是圖3A的柱狀熱管的剖視圖。柱狀熱管3主要包括一中空柱體30，且此中空柱體30具有一封閉的底部、一頂部33與一內壁34。內壁34具有一階段，用以定位並支撐蓋板31。
當中空柱體30的內壁已形成毛細結構後，便將蓋板31置入中空柱體30中，進行封管的動作。蓋板31的中心具有一開孔37，使工作流體得以通過開孔37注入柱狀熱管3的中空柱體30內部，且在抽真空後，封閉開孔37，如此便完成整個柱狀熱管3的製造過程。另外，可在蓋板31與頂部33間的空間35中填入真空膠，其材質例如是一環氧化物，或是熱固膠等，以確保封口更加完全。
封閉開孔37的方式並不限定，例如可使用一大於開孔37孔徑的阻塞物38，施加一應力擠壓使阻塞物38變形，以封閉開孔37。阻塞物38的材質例如是一銅質小珠或其它形狀，其它材質的物體均可替代，只要能達到封閉蓋板31的開孔37，達成整體柱狀熱管3內部是一真空狀態即可。又或者，封閉開孔37的方式例如是熔接(welding)、焊接(soldering)，硬焊(brazing)，或是以黏著劑膠合等方式達成。
由於本實施例捨棄現有必須利用一中空管以進行注液與抽真空的動作，改以直接注液與抽真空後，封閉蓋板31的開孔37，使得整個蓋板31的底面由現有S1的位置，完全提高至S2的位置。如此一來，可使柱狀熱管3的整體散熱作用區域增加，使柱狀熱管3的導熱性能提高。
第三實施例請同時參照圖4A、圖4B與圖4C，圖4A繪示的是依照本發明第三實施例的一端未封口的柱狀熱管的示意圖，圖4B繪示的是圖4A的一端未封口的柱狀熱管的剖視圖，而圖4C繪示的是圖4A的一端未封口的柱狀熱管的上視圖。柱狀熱管主要包括一中空柱體40，且此中空柱體40具有一封閉的底部、一頂部43與一內壁44。
對於一般的階段狀內壁而言，必須另外將中空柱體再行加工後，例如利用車床加工的方式，削掉部分內壁才能形成階段狀的內壁，使得蓋板能夠被定位並被內壁支撐。然而，此舉將浪費材料，因此，可直接於中空柱體40，且要使蓋板放置的位置上，使用工具或模具，直接打上至少一個突點48，或設置一環狀凸緣。如圖4B與圖4C所示，在S2的位置上，使用工具或模具，直接打上四個突點48，且此四個突點48，平均分布在內壁44上，且都位於同一平面，如此一來，此各突點48即可產生定位並支撐蓋板的作用。在此，凸緣的寬度與厚度，或突點的個數與形狀，甚至大小並不限定，只要能產生定位並支撐蓋板的作用即可。
接著，在後續製作工藝中，打上突點48的中空柱體40可應用在不同的蓋板與其相對應的封管方式。例如，請參照圖4D，其繪示的是加入圖2B的蓋板後的柱狀熱管的剖視圖。若所加入的蓋板41如第一實施例中所示的蓋板21時，與第一實施例相似，工作流體通過中空管42注入柱狀熱管4的中空柱體40內部，且在抽真空後，封閉中空管42，如此便完成整個柱狀熱管4的製造過程。另外，可在蓋板41與頂部43間的空間45中填入真空膠，其材質例如是一環氧化物，或是熱固膠等，以確保封口更加完全。
由於上升部46的設置，使得蓋板41的周緣可由現有S的位置，提高至S2的位置。如此一來，可增加蓋板周緣的散熱作用區域，使柱狀熱管4的整體散熱作用區域增加，以提高柱狀熱管4的導熱性能。
又或者，請參照圖4E，其繪示的是加入圖3B的蓋板後的柱狀熱管的剖面圖。若所加入的蓋板51如第二實施例中所示的蓋板31時，與第二實施例相似，蓋板51的中心具有一開孔57，使工作流體得以通過開孔57注入柱狀熱管4的中空柱體40內部，且在抽真空後，封閉開孔57，如此便完成整個柱狀熱管4的製造過程。另外，可在蓋板51與頂部43間的空間55中填入真空膠，其材質例如是一環氧化物，或是熱固膠等，以確保封口更加完全。
封閉開孔57的方式並不限定，例如可使用一大於開孔57孔徑的阻塞物58，施加一應力擠壓使阻塞物58變形，以封閉開孔57。阻塞物58的材質例如是一銅質小珠或其它形狀，其它材質的物體均可替代，只要能達到封閉蓋板51的開孔57，達成整體柱狀熱管4內部是一真空狀態即可。又或者，封閉開孔57的方式例如是熔接、焊接，硬焊，或是以黏著劑膠合等方式達成。
由於本實施例捨棄現有必須利用一中空管以進行注液與抽真空的動作，改以直接注液與抽真空後，封閉蓋板51的開孔57，使得整個蓋板51的底面由現有S1的位置，完全提高至S2的位置。如此一來，可使柱狀熱管4的整體散熱作用區域增加，使柱狀熱管4的導熱性能提高。
在上述的第一實施例、第二實施例與第三實施例中，毛細結構可以是網狀毛細結構(mesh wick)、纖維狀毛細結構(fiber wick)、燒結毛細結構(sinterwick)，或是溝狀毛細結構(groove wick)。而形成毛細結構的方法有許多種，例如燒結、黏著、填充、沉積等。另外，工作流體例如是無機化合物、水、醇類、諸如汞的液態金屬、酮類、諸如HFC-134a等的冷媒、或其它有機化合物。一般而言，較常使用水作為工作流體。在此，依據所形成的毛細結構的不同，所對應於工作流體之間的表面張力不同，可適時改變對調注入工作流體與抽真空的執行順序後，再封口。若形成燒結毛細結構，則採取先注入工作流體再抽真空的方式，可達到較佳效果。而若形成的毛細結構為網狀毛細結構，或是溝狀毛細結構的話，則採取先抽真空再注入工作流體的方式，可避免先抽真空時，工作流體被過量抽取的缺點。另外，柱狀熱管應用於一電子組件散熱模塊中，且依照此電子組件散熱模塊的形狀需要塑形。
綜上所述，由於本發明所揭露的柱狀熱管，是利用一具有上升部的蓋板，或捨棄現有必須利用一中空管以進行注液與抽真空的動作，改以直接注液與抽真空後，封閉蓋板的開孔，使得整個蓋板的底面往上提高。另外，在內壁具有一階段或具有至少一突點，用以定位並支撐蓋板。本發明的柱狀熱管可保留柱狀熱管內的散熱作用區域，避免現有因封口而喪失部分散熱作用區域，可保有完整的散熱作用區域，提高柱狀熱管的導熱性能。
雖然結合以上一較佳實施例揭露了本發明，然而其並非用以限定本發明，任何熟悉此技術人員，在不脫離本發明的精神和範圍內，可作各種的更動與潤飾，因此本發明的保護範圍應以權利要求所界定的為準。
權利要求
1.一種柱狀熱管，包括一中空柱體，具有一封閉的底部、一頂部與一內壁；一蓋板，具有一上升部；以及一中空管，貫穿該蓋板；其中，該蓋板用以封閉該中空柱體，一工作流體通過該中空管注入該柱狀熱管後，封閉該中空管，而該上升部增加該柱狀熱管的散熱作用區域。
2.如權利要求1所述的柱狀熱管，其中該內壁具有一階段，用以定位並支撐該蓋板。
3.如權利要求1所述的柱狀熱管，其中該內壁上具有至少一突點或一凸緣，用以定位並支撐該蓋板。
4.如權利要求1所述的柱狀熱管，其中該蓋板與該頂部間還覆有一真空膠。
5.如權利要求1所述的柱狀熱管，其中該蓋板與該中空柱體是同一材質，且該蓋板與該中空柱體的材質選自塑料、金屬、合金、非金屬材料所組成的族群其中之一。
6.如權利要求1所述的柱狀熱管，其中該底部與該中空柱體是以鍛造方式一體成型。
7.一種柱狀熱管，包括一中空柱體，具有一封閉的底部、一頂部與一內壁；以及一蓋板，其中心具有一開孔；其中，該蓋板用以封閉該中空柱體，一工作流體通過該開孔注入該柱狀熱管後，封閉該開孔。
8.如權利要求7所述的柱狀熱管，其中該內壁具有一階段，用以定位並支撐該蓋板。
9.如權利要求7所述的柱狀熱管，其中該內壁上具有至少一突點或一凸緣，用以定位並支撐該蓋板。
10.如權利要求7所述的柱狀熱管，其中封閉該開孔的方式是以應力擠壓一阻塞物，並使其變形封閉該開孔。
11.如權利要求7所述的柱狀熱管，其中封閉該開孔的方式利用熔接、焊接或硬焊。
12.如權利要求7所述的柱狀熱管，其中封閉該開孔的方式是以一黏著劑膠合。
13.如權利要求7所述的柱狀熱管，其中該蓋板與該頂部間還覆有一真空膠。
14.如權利要求7所述的柱狀熱管，其中該蓋板與該中空柱體是同一材質，且該蓋板與該中空柱體的材質選自塑料、金屬、合金、非金屬材料所組成的族群其中之一。
15.如權利要求7所述的柱狀熱管，其中該底部與該中空柱體是以鍛造方式一體成型。
全文摘要
一種柱狀熱管，包括中空柱體、蓋板以及中空管。中空柱體具有一封閉的底部、一頂部與一內壁，蓋板具有上升部，而中空管貫穿此蓋板。蓋板用以封閉中空柱體，使工作流體通過中空管注入柱狀熱管，且在抽真空後，封閉中空管，上升部是增加柱狀熱管的散熱作用區域。內壁具有一階段或具有至少一突點，用以定位並支撐蓋板。
文檔編號F28D15/02GK1725481SQ20041005490
公開日2006年1月25日 申請日期2004年7月21日 優先權日2004年7月21日
發明者陳彥羲, 林祺逢, 陳錦明 申請人:臺達電子工業股份有限公司