專利名稱：熱管的制造方法以及制造熱管的治具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱管的制造方法、及適用該方法的治具，特別是涉及一種復(fù)合型熱管的制造方法、及適用該方法的治具。
背景技術(shù)：
由于熱管具有較佳的散熱能力，因此可以有效率的將熱由熱源快速的帶離，達(dá)到快速散熱的目的。近年來，熱管被廣泛的利用在運(yùn)作時(shí)會(huì)產(chǎn)生高溫的電子元件上(例如中央處理器)，以有效的將其所產(chǎn)生的熱能移除。一般來說，傳統(tǒng)熱管可分為蒸發(fā)部、絕熱部以及冷凝部三個(gè)區(qū)域。當(dāng)熱管的蒸發(fā)部受熱時(shí)。熱量由管壁傳入毛細(xì)結(jié)構(gòu)，并使工作流體于液汽界面蒸發(fā)，隨著流體的持續(xù)蒸發(fā)， 蒸發(fā)部具有較大的蒸氣壓，迫使傳送蒸氣流經(jīng)絕熱部并到達(dá)冷凝部凝結(jié)。此外，凝結(jié)的工作流體在毛細(xì)結(jié)構(gòu)的作用下向受熱端回流，如此往復(fù)循環(huán)使熱量其由一端傳至另一端，由于流體循環(huán)速度快，加之選用比熱大、密度大、黏度小的工作液體，從而熱管具有高效的熱傳導(dǎo)性能且可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳熱。粉末與粉末間的孔徑大小、孔隙率、以及滲透率為影響熱管最為重要的三大參數(shù)。以燒結(jié)式熱管而言，影響此些參數(shù)的制造條件包括了燒結(jié)粉末的幾何形狀、平均粒徑、燒結(jié)溫度、燒結(jié)時(shí)間等。文獻(xiàn)指出熱管的蒸發(fā)部、絕熱部、冷凝部的燒結(jié)層對(duì)于上述三種參數(shù)的需求是不一樣的。在一理想的狀況下，蒸發(fā)部較佳是具有較小的粉末粒徑、而絕熱部與冷凝部則需選用較大的粉末粒徑，原因是因?yàn)檎舭l(fā)部需要較大毛細(xì)力補(bǔ)充液體與較多的蒸發(fā)面積進(jìn)行熱交換，而絕熱部與冷凝部用來快速傳輸液體流經(jīng)毛細(xì)結(jié)構(gòu)故流體阻抗要越小越好。為得到上述具有不同粉末粒徑的熱管，一種現(xiàn)有的作法是使用兩種以上的粉末粒徑來進(jìn)行熱管的制造，然而由于粉末的物料管控不易與生產(chǎn)效率低，并不適合大量生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題，本發(fā)明提出一種熱管的制造方法，其包含提供中空管，中空管具有開放端與封閉端；由開放端置入中心棒于中空管內(nèi)，中心棒與中空管的內(nèi)壁相隔一預(yù)定距離，其中中心棒包含至少第一部分及至少一第二部分，且第一部分的熱膨脹系數(shù)大于第二部分的熱膨脹系數(shù)；填入粉體于中心棒與中空管之間；對(duì)中空管進(jìn)行一燒結(jié)制作工藝，使粉體形成至少第一燒結(jié)區(qū)及至少一第二燒結(jié)區(qū)，其中第一燒結(jié)區(qū)是由與中心棒的第一部分相鄰的粉體經(jīng)燒結(jié)制作工藝后所形成，而第二燒結(jié)區(qū)是由與中心棒的第二部分相鄰的粉體經(jīng)燒結(jié)制作工藝后所形成，且其中第一燒結(jié)區(qū)的厚度小于第二燒結(jié)區(qū)的厚度；以及，抽出中心棒；注入工作流體于中空管；以及密封中空管的開放端。本發(fā)明也提出一種制造熱管的治具，施用于本發(fā)明所述的熱管制造方法，治具為中心棒，中心棒包含第一部分及第二部分，而第一部分的熱膨脹系數(shù)大于第二部分的熱膨脹系數(shù)。
以下通過數(shù)個(gè)實(shí)施例及比較實(shí)施例，以更進(jìn)一步說明本發(fā)明的方法、特征及優(yōu)點(diǎn)，但并非用來限制本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的范圍應(yīng)以所附的權(quán)利要求為準(zhǔn)。


圖I為本發(fā)明一實(shí)施例所述的熱管制造方法的步驟流程圖；圖2-圖7為一系列剖面結(jié)構(gòu)圖，用以說明本發(fā)明一實(shí)施例所述的熱管制造方法；圖8為本發(fā)明另一實(shí)施例所述的熱管制造方法所得的熱管剖面結(jié)構(gòu)圖；圖9為本發(fā)明又一實(shí)施例所述的熱管制造方法所得的熱管剖面結(jié)構(gòu)圖。主要元件符號(hào)說明·10 中空管；11 封閉端；12 中心棒；12a 第一部分；12b 第二部分；13 開放端；15 中空管內(nèi)壁；16 粉體；18 燒結(jié)層；18a 第一燒結(jié)區(qū)；18b 第二燒結(jié)區(qū)；20 工作流體；50 燒結(jié)制作工藝；100 熱管；101 步驟；102 步驟；103 步驟；104 步驟；105 步驟；106 步驟；107 步驟；T 粉體厚度；Tl 第一燒結(jié)區(qū)厚度；以及T2 第二燒結(jié)區(qū)厚度。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明揭露一種熱管的制造方法、及適用該方法的治具。該熱管制造方法的特征在于使用一具有不同熱膨脹系數(shù)部分的中心棒，并裝填單一粉體進(jìn)行燒結(jié)，得到具有不同厚度(即不同粉體壓縮率、燒結(jié)層密度、及孔隙率)的燒結(jié)層，使得所得的熱管具有低孔隙率(增加毛細(xì)力的效果)的蒸發(fā)部、以及高孔隙率(即滲透率高、流體阻抗小、易于工作流體輸送)的絕熱部與冷凝部，大幅提升熱管的最大熱傳量。為了達(dá)成前述目的，本發(fā)明所述的熱管的制造方法，包含下列步驟提供一中空管，該中空管具有一開放端與一封閉端；由該開放端置入一中心棒于該中空管內(nèi)，該中心棒與該中空管的內(nèi)壁相隔一預(yù)定距離，其中該中心棒包含至少一第一部分及至少一第二部分，且該第一部分的熱膨脹系數(shù)大于該第二部分的熱膨脹系數(shù)；填入一粉體于該中心棒與該中空管之間；對(duì)該中空管進(jìn)行一燒結(jié)制作工藝，使該粉體形成一燒結(jié)層；待燒結(jié)制作工藝完成后，降至室溫，抽出該中心棒；在抽真空后，注入一工作流體于該中空管；以及，密封該中空管的開放端，得到本發(fā)明所述的熱管。由于該中心棒具有不同熱膨脹系數(shù)的部分，因此在燒結(jié)的過程中，具有較高熱膨脹系數(shù)的第一部分其膨脹量會(huì)大于具有較低熱膨脹系數(shù)的第二部分，因此會(huì)加強(qiáng)擠壓該粉體，使得所得的燒結(jié)層會(huì)具有不同厚度(不同燒結(jié)層密度)的區(qū)域，導(dǎo)致所得的燒結(jié)層包含具有不同孔隙率及滲透率的區(qū)域，進(jìn)而劃分為熱管的蒸發(fā)部、絕熱部、或是冷凝部。 此外，本發(fā)明也提供一種制造熱管的治具，其為一中心棒，該中心棒包含至少一第一部分及至少一第二部分，而該第一部分的熱膨脹系數(shù)大于該第二部分的熱膨脹系數(shù)。為了詳細(xì)說明本發(fā)明所述熱管制造方法的特點(diǎn)所在，茲舉以下的實(shí)施例并配合

如后。根據(jù)本明一實(shí)施例，本發(fā)明所述的熱管的制造方法，可包含以下步驟，請(qǐng)參照?qǐng)DI 首先，提供一中空管10(步驟101)，該中空管10具有一封閉端11與一開放端13，請(qǐng)參照?qǐng)D2。該中空管10的材質(zhì)可為具有高導(dǎo)熱效果的金屬或合金，例如銅、鋁、鐵、鎳、鈦、不銹鋼等金屬或其合金。該中空管的外圍徑向截面可為圓形、橢圓形、多邊形、或其結(jié)合。此夕卜，該中空管的內(nèi)壁徑向截面也可為圓形、橢圓形、多邊形、或其結(jié)合。接著，將一中心棒12由該開放端13置入該中空管10內(nèi)，使得該中心棒12與該中空管10的內(nèi)壁15相隔一預(yù)定距離(步驟102)，請(qǐng)參照?qǐng)D3。其中該中心棒12包含一第一部分12a及一第二部分12b，且該第一部分12a的熱膨脹系數(shù)大于該第二部分12b的熱膨脹系數(shù)。一般來說，該中心棒的材質(zhì)可為鋁、鋁合金、或是不銹鋼。值得注意的是，為方便在后續(xù)步驟取出，本發(fā)明所述的中心棒12可在室溫下具有一單一截面，而該心棒的截面可為圓形、橢圓形、多邊形、或其結(jié)合。本發(fā)明所述熱管的制造方法其特點(diǎn)在于使用一具有不同熱膨脹系數(shù)部分的中心棒12，通過該中心棒第一部分12a及第二部分12b的熱膨脹系數(shù)差異，使得中心棒在燒結(jié)過程中第一部分12a及第二部分12b的膨脹量不同，得到不同厚度及密度的燒結(jié)層區(qū)域?；谏鲜觯{(diào)控中心棒12第一部分12a及第二部分12b的熱膨脹系數(shù)的差異及達(dá)成其的技術(shù)手段，則為本發(fā)明的重心所在，此部分將于后續(xù)步驟中詳述。接著，將一粉體16填滿該中心棒12與該中空管10之間(步驟103)，請(qǐng)參照?qǐng)D4。此時(shí)，填入該容置空間14的粉體16具有一厚度T。所使用的粉體16為單一種類的粉體，即具有相同的粒徑。所使用的粉體可例如銅粉、鈦粉、納米碳材、或其結(jié)合。接著，對(duì)該中空管12進(jìn)行一燒結(jié)制作工藝50，使該粉體形成一燒結(jié)層18(步驟104)，請(qǐng)參照?qǐng)D5。在該燒結(jié)制作工藝50中，該中空管10在一固定的燒結(jié)溫度(指該中空管的各段在相同的燒結(jié)溫度下)下進(jìn)行燒結(jié)，該燒結(jié)溫度可介于900-1100°C。值得注意的是，由于該中心棒12的第一部分12a的熱膨脹系數(shù)大于第二部分12b的熱膨脹系數(shù)，因此在燒結(jié)的過程中，該粉體16與該中心棒第一部分12a相鄰的部分會(huì)受到較大的擠壓，因此會(huì)形成厚度相對(duì)較薄的第一燒結(jié)區(qū)18a(具有一厚度Tl、及一壓縮率Cl (Cl = T1/T)) ’另一方面，該粉體16與該中心棒第二部分12b相鄰的部分會(huì)受到較小的擠壓，因此會(huì)形成厚度相對(duì)較厚的第二燒結(jié)區(qū)18b (具有一厚度T2、及一壓縮率C2 (Cl = T2/T)，厚度T2大于厚度Tl、壓縮率Cl大于壓縮率C2)。一般來說，壓縮率Cl及C2可大于或等于I %，較佳是介于10-90%之間。在此實(shí)施例中，第一燒結(jié)區(qū)18a由于具有較高的燒結(jié)層密度、低的孔隙率，故具有增加毛細(xì)力的效果，可作為熱管的蒸發(fā)部；此外，第二燒結(jié)區(qū)18b由于具有較低的燒結(jié)層密度、高的孔隙率，故具高的滲透率，使得流體阻抗較小(絕熱部與冷凝部)，可作為熱管的絕熱部與冷凝部。為形成具有較高燒結(jié)層密度的第一燒結(jié)區(qū)18a及具有較低燒結(jié)層密度的第二燒結(jié)區(qū)18b，本發(fā)明作為治具的中心棒其各段熱膨脹系數(shù)必須有所區(qū)別。該具有熱膨脹系數(shù)部分的中心棒，主要可通過熱處理技術(shù)，控制該中心棒(例如不銹鋼棒)的金相組織與成分，例如在同一不銹鋼棒制作出含304不銹鋼的部分(第一部分12a)，及具有430不銹鋼的部分(第二部分12a)。大體來說，不銹鋼的熱膨脹系數(shù)與金相組織結(jié)構(gòu)有關(guān)，304不銹鋼屬于·沃斯田體系(Austenitic)不銹鋼,而430不銹鋼,屬于肥粒體系(Ferritic)不銹鋼。沃斯田體系的熱膨脹系數(shù)會(huì)高于肥粒體系的不銹鋼，工業(yè)最常用的就是304不銹鋼與430不銹鋼，熱膨脹系數(shù)相差了 I. 5倍(304不銹鋼含碳量在O. 08%以下，含鉻18 20%，含鎳8 11%，其熱膨脹系數(shù)在982°C時(shí)是18. 8X10E-6m/m-K ；430不銹鋼含碳量在O. 12%以下，含鉻14 18%，熱膨脹系數(shù)較小，性質(zhì)接近碳鋼，其熱膨脹系數(shù)在982°C時(shí)是11. 9X10E-6m/m-K)。本發(fā)明所述的熱管制造方法所使用的治具(中心棒)，其第一部分的熱膨脹系數(shù)與該第二部分的熱膨脹系數(shù)的比值可介于I. 01至2. 00之間。該第一部分與該第二部分的熱膨脹系數(shù)的比值的選用是依據(jù)該粉體16的厚度、以及所欲形成的熱管的用途。舉例來說，當(dāng)粉體16的厚度小于O. 3mm時(shí)，該中心棒第一部分的熱膨脹系數(shù)與該第二部分的熱膨脹系數(shù)的比值可介于I. 01-1. I。此外，當(dāng)粉體16的厚度小于IOmm時(shí)，要避免該第一部分熱膨脹系數(shù)與該第二部分熱膨脹系數(shù)的比值大于2. 00，以免在第一燒結(jié)區(qū)18a及第二燒結(jié)區(qū)18b之間出現(xiàn)斷點(diǎn)。請(qǐng)參照表1，是舉例列出本發(fā)明所述的中心棒，其具有不同熱膨脹系數(shù)部分，所適合選用的不銹鋼型號(hào)，而本發(fā)明所述的中心棒可為該表中所列的不銹鋼型號(hào)任意選取二者所制作而得
權(quán)利要求
1.一種熱管的制造方法，包含 提供一中空管，該中空管具有開放端與封閉端； 由該開放端置入一中心棒于該中空管內(nèi)，該中心棒與該中空管的內(nèi)壁相隔一預(yù)定距離，其中該中心棒包含至少一第一部分及至少一第二部分，且該第一部分的熱膨脹系數(shù)大于該第二部分的熱膨脹系數(shù)； 填入一粉體于該中心棒與該中空管之間； 對(duì)該中空管進(jìn)行一燒結(jié)制作工藝，使該粉體形成至少一第一燒結(jié)區(qū)及至少一第二燒結(jié)區(qū)，其中該第一燒結(jié)區(qū)由與該中心棒的第一部分相鄰的該粉體經(jīng)該燒結(jié)制作工藝后所形成，而該第二燒結(jié)區(qū)由與該中心棒的第二部分相鄰的該粉體經(jīng)該燒結(jié)制作工藝后所形成， 且其中該第一燒結(jié)區(qū)的厚度小于該第二燒結(jié)區(qū)的厚度； 抽出該中心棒； 注入一工作流體于該中空管；以及 密封該中空管的開放端。
2.如權(quán)利要求I所述的熱管的制造方法，其中該中心棒的材質(zhì)為不銹鋼，該第一部分的熱膨脹系數(shù)與該第二部分的熱膨脹系數(shù)的比值介于I. Ol至2. 00之間。
3.如權(quán)利要求I所述的熱管的制造方法，其中該中空管的材質(zhì)為銅、鋁、鐵、鎳、鈦、不銹鋼等金屬或其合金。
4.如權(quán)利要求I所述的熱管的制造方法，其中該粉體為銅粉、鈦粉、納米碳材、或其結(jié)口 ο
5.如權(quán)利要求I所述的熱管的制造方法，其中該工作流體包含純水、氨水、甲醇、丙酮、庚烷、或其混合。
6.如權(quán)利要求I所述的熱管的制造方法，其中該中心棒具有一單一截面。
7.如權(quán)利要求I所述的熱管的制造方法，其中該中空管的外圍徑向截面為圓形、橢圓形、多邊形、或其結(jié)合。
8.如權(quán)利要求I所述的熱管的制造方法，其中該中空管的內(nèi)壁徑向截面為圓形、橢圓形、多邊形、或其結(jié)合。
9.如權(quán)利要求I所述的熱管的制造方法，其中該中心棒的截面為圓形、橢圓形、多邊形、或其結(jié)合。
10.一種制造熱管的治具，其為一中心棒，該中心棒包含至少一第一部分及至少一第二部分，而該第一部分的熱膨脹系數(shù)大于該第二部分的熱膨脹系數(shù)。
11.如權(quán)利要求10所述的制造熱管的治具，其中該中心棒材質(zhì)為不銹鋼，該第一部分的熱膨脹與該第二部分的熱膨脹系數(shù)的比值介于I. 01至2. 00之間。
12.如權(quán)利要求10所述的制造熱管的治具，其中該中心棒具有一單一截面。
13.如權(quán)利要求10所述的制造熱管的治具，其中該中心棒的截面為圓形、橢圓形、多邊形、或其結(jié)合。
全文摘要
本發(fā)明公開一種熱管的制造方法、以及制造熱管的治具。熱管的制造方法包含提供中空管，中空管具有開放端與封閉端；由開放端置入中心棒于中空管內(nèi)，中心棒與中空管的內(nèi)壁相隔預(yù)定距離，中心棒包含至少一第一部分及至少一第二部分，且第一部分的熱膨脹系數(shù)大于第二部分的熱膨脹系數(shù)；填入粉體于中心棒與中空管之間；對(duì)中空管進(jìn)行燒結(jié)制作工藝，使粉體形成至少一第一燒結(jié)區(qū)及至少一第二燒結(jié)區(qū)。
文檔編號(hào)F28D15/02GK102954721SQ201110259568
公開日2013年3月6日 申請(qǐng)日期2011年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月19日
發(fā)明者周煒程 申請(qǐng)人:緯創(chuàng)資通股份有限公司