薄型热管及其制造方法与流程

本发明涉及一种薄型热管及其制造方法。具体讲，就是涉及一种具有不能通过挤压或者拉拔制造的薄厚度的薄型热管及其制造方法。

特别是，涉及一种薄型热管制造方法及通过此方法制造的热管以及薄型热管外壳(housing)的制造方法，即使形成为薄型也能够最大限度地抑制在表面产生波形皱纹。

背景技术：

一般来说，与银、铜、铝等高导热性金属相比，热管的导热性要高出几十倍到几百倍。因此，热管的适用范围非常广泛，它作为一种热传递装置，可用于对计算机的cpu等特定位置的发热部进行冷却或者对排气热进行回收时以及对地热或太阳热进行收集等诸多领域。

另外，热管采用如不锈钢、铜、铝的金属等气密性固体制作，制造成管状封闭空间即外壳，内部装有工作流体(workingfluid)。由此，如果对外壳一侧加热，工作流体就会在该加热部的内部空间内蒸发，蒸发产生的蒸汽就会迅速向未加热的另一侧移动并冷凝，从而起到使加热部(蒸发部)的热以潜热(latentheat)形态向冷凝部传递的作用。在这种情况下，冷凝的液体通过配置在外壳内部的吸液芯(wick)构造物的毛细管力重新返回加热部。之后，再无限重复上述热传递循环，从而使加热部的热量持续向冷凝部移动。

不过，这种热管随着最近作为其适用对象的计算机或者笔记本电脑等各种电子产品向小型化或薄型化的趋势，被要求热管本身也要实现小型化、薄型化。

但是，对于通常广泛生产的板状热管来说，制造板状外壳时采用的是拉拔或者挤压加工，由于其加工精度存在一定的局限，因此外壳的薄型化会受到一定尺寸限制。即，在想要通过拉拔或挤压制造薄型的板状热管的情况下，通过拉拔或挤压加工成型的外壳因受拉拔或挤压加工的加工精度的局限，内部的吸液芯结构就会被碾碎或者产生歪曲，以致其不能产生毛细管力，因而无法正常适用于热管的制造。

另外，如图1的上侧所示，在保持加工精度的范围内通过拉拔或挤压加工制作后，试图将热管101压延成薄型状态。但是，在这种情况下，如图1的下侧所示，由于隔壁115存在屈服强度(yieldstrength)，外壳103的隔壁115所处部位与其它部位会在平板体111上产生压缩偏差，由此会导致平板体111整体上产生波形皱纹。因此，利用该外壳103制作的热管101在用于产品时，增加了热源与接触部的热阻，从而导致发热性能显著降低。

另外，上下平板体111上彼此相向设置的吸液芯105呈上下并排配置。因此，如图1的下侧所示，在进行压延时，上侧的凸起121与下侧的凸起121彼此靠近，同时上侧的凹槽123与下侧的凹槽123反而相互远离。因此，在外壳103的横截面积一定的前提下，上侧凹槽123与下侧凹槽123之间的间隔就太宽。由此，当脱气时，沸腾的工作流体就会以液态的团状形式流失。由此，工作流体的流失量就会增大，从而会导致热管生产效率降低。另外，如图1的下侧所示，外壳103长度方向的横截面积因压曲产生变形而减少，由此导致热管101的性能下降。同时，上侧凸起121与下侧凸起121之间的间隔太窄，由此增大了对工作流体流动的阻力，从而导致热管的散热性能下降。

技术实现要素：

所要解决的技术问题

本发明就是为解决上述问题而研发的。本发明的目的在于，提供一种薄型热管及其制造方法，可以将因受加工精度的局限而无法通过拉拔或者挤压加工成型的厚度很薄的薄型热管通过挤压进行加工，从而适应最近电子产品的薄型化趁势，既能够将厚度制作得足够薄，又能够确保散热性能或者生产效率不下降。

解决技术问题的方法

为了实现上述目的，本发明的薄型热管制造方法，包括：制造薄型的中空型外壳的外壳制造步骤；将在所述外壳内部运转的工作流体向所述外壳注入的工作流体注入步骤；以及将注入所述工作流体的所述外壳的注入口密闭而密封的收尾步骤，其中，所述外壳制造步骤，包括：通过拉拔或者挤压以可进行塑性加工的厚度成型平板型中空管的1次成型步骤；及为缩减所述中空管的厚度而将所述中空管进行压榨成型薄型的所述外壳的2次成型步骤。

另外，本发明的薄型热管用外壳的制造方法，包括：通过拉拔或者挤压以能够进行塑性加工的厚度成型平板型中空管的1次成型步骤；及为缩减所述中空管的厚度而将所述中空管进行压榨成型薄型的所述外壳的2次成型步骤。

另外，本发明的薄型热管，包括：薄型中空型外壳，其通过所述1次成型步骤及所述2次成型步骤制造，内部形成中空；工作流体，其填充所述外壳的中空，在向所述外壳转移的热的作用下，在所述外壳的一侧蒸发并在所述外壳的另一侧冷凝，而传递热量；以及吸液芯，其由在所述外壳的内面两侧分别突出彼此相向的多个凸起构成，通过所述凸起的间隔空隙之间形成的凹槽在所述外壳的内部双方向引导所述工作流体。

与上述情况不同，本发明的薄型热管用外壳的制造方法，也可以包括以下几个步骤：通过拉拔或者挤压制作具备可进行塑性加工的厚度的平板型中空管的1次成型步骤；及为缩减所述中空管的厚度而压榨所述中空管制作薄型的所述外壳的2次成型步骤。

在这里，所述1次成型步骤提供了彼此相向的一对平板体及通过连接所述平板体来在所述平板体内侧形成的中空，并且通过拉拔或者挤压成型由相对于所述平板体倾斜的一对侧壁体形成的中空型的所述中空管，以减弱所述中空管的相对于所述2次成型步骤的压榨产生的加压力的屈服强度，进而使所述平板体在压榨后也具有整体平坦面。所述2次成型步骤将所述中空管通过压延加工进行压榨使所述中空管的厚度缩小至薄型的厚度。

另外，本发明的薄型热管，也可以包含以下几个部分构成：薄型中空型外壳，其通过前述步骤制造，由所述平板体及带有倾斜的所述侧壁体构成，内部具有中空；工作流体，其填充所述外壳的中空，在向所述外壳转移的热的作用下，在所述外壳的一侧蒸发并在所述外壳的另一侧冷凝，而移送热量；吸液芯，其由在所述外壳的内面两侧分别突出从而彼此相向的多个凸起构成，通过所述凸起的间隔空隙之间形成的凹槽引导所述工作流体在所述外壳内部双向流动。

发明效果

如上所述，本发明以能够进行通过拉拔或者挤压的塑性加工的厚度制造平板型的中空管后，通过压榨缩减该中空管的厚度，由此可以制造薄型的外壳。进一步地，在向这种外壳注入工作流体进行填充后，可以将外壳密封制造成热管，从而可以提供不能通过拉拔或者挤压加工的薄型热管。更进一步地，可利用由平板体及侧壁体构成的中空管制造带有大致呈矩形截面的外壳，因此可以提供薄型的平板型热管。

特别是，构成中空管的外壳的侧壁体和/或隔壁相对于构成外壳的上面及下面的平板体倾斜，因此可以减弱在压榨中空管时相对于侧壁体和/或隔壁上的因压榨而产生的加压力的屈服强度。由此，侧壁体和/或隔壁会顺应压榨产生的加压力并容易地弯曲变形，从而不仅可以防止压榨时外壳的平板体产生波形皱纹，而且还能够将板状热管按照通过现有拉拔或挤压加工无法达到的薄厚度进行制造。因此，能够迎合最近的趋势提供超薄型热管。这样，就能够提供一种薄型又无需担心在用于产品时因与热源接触不良而导致性能下降的薄型热管。

另外，如果分别在中空管里面两侧配置引导工作流体在外壳内部双向流动的吸液芯，就很容易通过吸液芯的毛细管力将工作流体在外壳内部移送。进一步地，如果构成为防止分别配置在中空管里面两侧的吸液芯自由端侧的端部彼此相对，则尽管存在吸液芯，在工作流体移动时吸液芯也不会妨碍工作流体的移动。因此，能够让工作流体在厚度薄的外壳中空内顺畅流动。更进一步地，在外壳两侧彼此相向的吸液芯呈交互状态相向配置，因此能够确保吸液芯自由端侧的端部按照不一致的状态彼此相对，方便制造。由此，不仅能够通过彼此交互的吸液芯保持热管正常的散热性能，而且还能够确保即使通过压榨以薄型制造外壳也不会让外壳的横截面积实际减少，从而可以让中空的截面积保持期望的大小。由此，与外壳的厚度相比，能够使热管的热容量达到最大化。

另外，在制造外壳时，如果将分别形成在中空管两侧彼此相向的吸液芯自由端侧的端部之间按一定的间隙隔开，就能够通过间隙对工作流体进行疏通，从而可以很容易地用工作流体填充外壳内部。

另外，可以利用压延辊通过压延加工将前述平板型中空管进行压榨制造成薄型的外壳，从而能够很容易地制造出薄型热管。同时，由于可以连续向压延辊供给中空管制造出薄型的外壳，因此，能够在短时间内大量制造薄型的热管。

同时，可以通过脱气工序将异物从注入有工作流体的外壳内除去，因此不仅能够净化工作流体，而且还能够通过此举提高工作流体的性能。

附图说明

图1是通过拉拔或挤压成型的热管的截面图；

图2是依次表示依据本发明实施例的外壳及薄型热管制造工序的流程图；

图3是通过图2所示的制造工序制造的外壳的截面图；

图4是表示图2所示的外壳及制造工序的另一实施例的外壳的截面图；

图5是概略表示图2所示外壳成型步骤的示意图；

图6及图7是通过图2所示的收尾步骤完成的外壳的截面图；

图8是依次表示图2所示的各步骤的流程图；

图9是将图1所示的普通薄型外壳及依据本发明的薄型外壳的性能进行比较的曲线图。

具体实施方式

下面，将参照附图对依据本发明实施例的薄型热管及其制造方法进行详细说明。

如图2所示，本发明的薄型热管制造方法，包括：外壳制造步骤s10、工作流体注入步骤s20、及收尾步骤s30。

外壳制造步骤s10是制造适用于生产薄型热管的薄型外壳3的步骤。如图3至图7所示，外壳制造步骤s10制造与长度l或者宽度w相比其厚度t更薄的薄型板状的外壳3。例如，如图2所示，所述外壳制造步骤s10，包括：成型中空管10的1次成型步骤s11；及成型薄型外壳3的2次成型步骤s12。

1次成型步骤s11，是通过相对不适合精密加工的拉拔或者挤压等塑性加工以尽可能最小的厚度t制造带有吸液芯5的精密结构的薄型外壳3的工序，也是为了制造由于其结构相对比较精密因此无法通过拉拔或者挤压制造的薄型热管1的事前步骤。1次成型步骤s11在通过后述的压延将外壳3加工成最终形态之前，通过拉拔或挤压而成型图3及图4上侧所示的板型中空管10，以使其能够完整保持吸液芯5等的形状且具备尽可能最小的厚度t。

虽然中空管10是为制造薄型外壳3而准备的预备成型品，但是中空管10与外壳3一样，都是成型为厚度t比长度l或者宽度w更薄的板状。如图3及图6上侧所示，中空管10，由以下几个部分构成：一对平板体11，其彼此相向排列；一对侧壁体13，其连接平板体11的两侧端而在内部形成中空s；后壁体，其连接平板体11的后端，附图中没有显示后壁体；前面的收尾端，注入工作流体f后，通过捏压(pinch)作业等的压榨进行收尾。平板体11及侧壁体13提供了填充工作流体f的中空s。另外，中空管10在平板体11及侧壁体13的前端与后端具备有收尾端及后壁体，因此能够将工作流体f以密封状态容纳。

在这里，前述平板体11作为构成热管1的热传递面的部分，如图3所示，与形成热管1厚度的侧壁体13或者后壁体相比，其长度和/或宽度形成为明显较长。由此，热管1整体上呈板状。

另外，如图3及图4所示，平板体11在上下相向的各内周面上突出设置有沿长度方向延伸的吸液芯5。由此，构成为外壳3的情况下，平板体11就会通过吸液芯5使在蒸发部(外壳的一侧)蒸发的工作流体移送至冷凝部(外壳的另一侧)并使工作流体冷凝。即，通过工作流体在外壳3的内部往复流动，来使传递至外壳3一侧的热向另一侧移送，从而使外壳3冷却。在这种情况下，如图3及图4所示，吸液芯5由凸起21构成。如图所示，该吸液芯5凸起21的横截面可形成为半圆形或平行四边形的形状，与此不同地，也可以形成为三角形或者半椭圆形等多种形状。

另外，对于常温用热管(使用温度范围230～500k)来说，中空管10的材质可以使用不锈钢、铜、铝、镍等。

中空管10可以一体形成由平板体11等包围而成的中空s。但是，如图3及图4所示，也可以分割形成为多通道结构。为此，中空管10的中空s被多个隔壁15划分形成多个通道17。优选地，各个隔壁15与前述侧壁体13平行，将中空s在宽度方向上以一定的距离(等间隔)进行分割，从而确保各通道17都具有相同的形态。但是，与此不同地，通道17的宽度w也可以不等。

特别是，虽然未图示，但是当中空管10具有单一通道结构时的侧壁体13的内周面或者两侧面，或者当如图3及图4所示采用多通道结构时的划分通道17的多个隔壁15可以形成为倾斜状态。如图5所示，随着如此倾斜设置的侧壁体13及隔壁15呈现倾斜，大大减弱相对于通过后述的2次成型步骤s12对中空管10进行压延时产生的加压力的屈服强度。由此，中空管10容易被压榨，使其厚度t缩减至薄型的厚度t，从而可以构成薄型的外壳3。即，外壳3在进行压延时侧壁体13及隔壁15会顺应加压力而弯曲变形，从而使中空管10缩减至薄型的厚度t，由此容易地成型为薄型。由此，通过压延加工成型为薄型的外壳3，其平板体11整体被均匀压延，因此从整体上形成平坦面。

在这种情况下，优选地，侧壁体13或隔壁15的倾斜角度相对于平板体11表面在40°～70°的范围内。40°～70°的倾斜角度是既可以减弱隔壁15等的屈服强度，又不会妨碍工作流体流动的最佳范围。如果所述倾斜角度低于40°，则隔壁15与平板体11之间的角度就会大幅缩小，从而大幅增加在形成为热管1的外壳3内部流动的工作流体的流动阻力，由此最终会导致热管1的热传递性能降低。相反地，如果所述倾斜角度超过70°，则使减小侧壁体13或隔壁15的屈服强度的效果减弱，由此在进行压延后，平板体11上就会产生波状变形。

另外，如上所述，2次成型步骤s12是将在上述1次成型步骤s11中通过拉拔或挤压加工成型的中空管10进行压延加工而制成成品外壳3的步骤，例如，如图5所示，通过按3段连续配置的压延辊20将中空管10的厚度t阶段性地缩减至薄型厚度t，从而成型如图3所示的薄型外壳3。

由此，如图3及图4下侧所示，薄化的外壳3与中空管10一样，形成为与宽度w相比其长度l和/或宽度w明显更长的薄型的板状体。因此，如图所示，外壳3由以下几个部分构成：上下一对平板体11；连接平板体11左右侧端的左右一对侧壁体13；连接平板体后端的后壁体；位于平板体前面呈开放形式的收尾端。该平板体11及侧壁体13通过后壁体及收尾端在外壳3内部提供容纳工作流体f的中空s。在这种情况下，如图3及图4所示，外壳3两侧端的侧壁体13及划分中空s的隔壁15，在中空管10通过压延加工成外壳3的过程中因压曲而使其厚度t即高度缩小，从而成型为薄型的厚度t。与此相比，宽度w增加，倾斜角度也进一步加大。

另外，如图3及图4下侧所示，所述薄化的板状外壳3在平板体11内周面配置有多种形态的吸液芯5。如图所示，这种吸液芯5分别配置在上下平板体11上，以确保在外壳3内部运转的工作流体f在外壳3内部双向引导，即在上部及下部分别进行引导。优选地，将吸液芯5如图示那样沿宽度方向相互交错配置。由此，外壳3可以使沿宽度方向形成的流动截面积(中空的截面积)保持期望的大小。否则，如果流动截面积不能保持一定，外壳3就会大幅增加工作流体f的流动阻力，从而会降低热管1的热传递能力。

为此，如图2至图7所示，吸液芯5如上所述由多个凸起21和形成于各个凸起21之间的凹槽23构成。如图所示，多个凸起21在外壳3的上下各平板体11内周面上突出、并沿宽度方向以一定的距离(等间隔)设置而成，其沿外壳3的长度方向较长地延伸，与周边相邻的凸起21一起构成凹槽23，连接外壳3的蒸发部和冷凝部。如图4所示，各凸起21可以向与侧壁体13的内周面或隔壁15的倾斜方向相同的方向倾斜。在这种情况下，与倾斜的侧壁体13或者隔壁15相同，可以减小通过吸液芯5的工作流体的流动阻力。另外，如上所述，凹槽23作为将在冷凝部冷凝的工作流体f送回给蒸发部的移动通道，其与凸起21相同，如图所示沿外壳3的长度方向较长地延伸，从而在毛细管力的作用下使冷凝部的工作流体向蒸发部移动。

特别是，吸液芯5的形成方式为，如图3及图4所示，优选地，可以将形成于上下平板体11上的各个位置即彼此相向的凸起21的自由端侧的端部不以互相一致的状态相对而彼此交互进行错位配置。更加优选地，如图6及图7所示，可以配置成在注入口9通过捏压等被压榨的过程中，使上下对应的凸起21与凹槽23彼此咬合，从而对向配置。当假设注入口9的截面积一定时，通过压榨进行密闭的注入口9的间隔g与未进行咬合的结构相比会变窄。因此，能够更加迅速地将注入口9密闭。由此，在进行将后述的脱气时，就能够更加精确地对工作流体f的流失量进行调节。即，当注入口9压榨时，如图3及图4所示，如果凸起21与凹槽23彼此咬合，凸起21与凹槽23彼此咬合时的上下凹槽23之间的间隔比图1所示的未进行咬合的情况更小。因此，通过捏压压榨对注入口9实施的密闭时间就会比图1所示情况缩短。所以，考虑到在进行后述的脱气时大量的工作流体f会瞬间沸腾并由此流失的特性时，不仅能够减少工作流体f的流失量，而且还能够更加精确地对流失量即随流失量的成品热管1的工作流体f的注入量进行调节。

在这里，如图3及图4所示，即使中空管10通过压榨而变形为薄型的外壳3，上述分别配置在上下平板体11上的吸液芯5凸起21的自由端侧的端部之间也会隔开间隙d。为此，在对中空管10进行压延时，即成型外壳3时，必须以彼此相对的凸起21的自由端侧的端部之间能以间隙d隔开的压力进行压榨。因此，即使将外壳3制造成薄型状态，由于在彼此相对的凸起21之间形成有间隙d，所以能够通过间隙d使工作流体f疏通。由此，外壳3能够使向注入口9注入的工作流体f通过前述间隙d疏通，从而容易地使工作流体f向内部进行填充。

另外，如前所述，吸液芯5在外壳3两侧呈交叉状态配置，因此能够最大限度地限制向外壳3一侧(上部)引导的工作流体f及向外壳3另一侧(下部)引导的工作流体f相互干扰。因此，即使工作流体f分别在外壳3两侧被引导也能够顺畅移动。

另外，如图8所示，工作流体注入步骤s20是向通过上述外壳制造步骤s10加工成型的外壳3注入工作流体的步骤，通过外壳3一端开放的注入口9向外壳3内部注入工作流体f。

在这种情况下，工作流体作为一种热传递媒介，其收容于外壳3内部，将从致热源向外壳3一侧端的蒸发部施加的热迅速向另一侧端的冷凝部传递并向外部释放。虽然图中没有专门表示，但是工作流体以密封状态收容于图3及图4所示的中空s内。因此，工作流体f在紧贴蒸发部的致热源的热的作用下被加热而汽化，接着在冷凝部被冷却下来，然后再通过吸液芯5回收到蒸发部。在这种情况下，工作流体可以使用甲醇、乙醇、氨、丙酮、氟化碳化类化合物以及水(water)等，考虑在后述脱气步骤s30中的流失量与收容于最终产品中的填充量决定向外壳3的注入量。

另一方面，如图8所示，收尾步骤s30是将外壳3的注入口9密闭对热管1的制造进行收尾的步骤，在上述工作流体注入步骤s20中通过捏压等操作对注入工作流体f的外壳3的注入口9产生压榨而将其密闭，从而完成一连串的热管1制造工序。

因此，通过图9所示曲线图可知，例如，将经过上述步骤制造的如图3所示的热管1与图1所示的现有的热管101进行比较，可以发现，隔壁15或者侧壁体13的压曲变形相对较小，并且经过压延后的外壳3横截面积的缩减也相对较少，因此热阻(thermalresistance)会显著下降。即，当想要在相同条件下从特定温度的热源释放热量时，就能够让工作流体f的流动截面积更大的热管1比热管101以更快的速度释放热量。

另外，热管可以在冷凝部释放的热量和蒸发部吸收的热量一致的范围内使用，即，即使蒸发部进行加热但通过冷凝部的散热不至于使自身的温度上升的范围内都可以使用。当将尽管热负荷(heatload)增加，但热阻保持一定的范围称作“热容量”时，外壳3、103的长度方向流动截面积相同。因此，即使假设热阻相同，外壳3对工作流体的流动阻力会比外壳103显著降低。所以，热管1的热容量比热管101的热容量更大。由此，依据本发明的热管1的可用范围a比普通热管1的可用范围b更宽。

另外，本发明还包括：脱气步骤s40。脱气步骤s40是在工作流体注入步骤s20中向外壳3内注入工作流体f之前或注入后将外壳3及工作流体f内包含的不凝性气体等异物除去的步骤。脱气步骤s40可以采用真空脱气法或加热脱气法等多种方法进行脱气处理。例如，如图8所示，脱气步骤s40可以采用加热脱气法对在上述工作流体注入步骤s20中注入工作流体的外壳3加热将异物除去。为此，如图5所示，可以使用加热用浴缸(heatingbath)30等加热装置。在这种情况下，外壳3在注入工作流体f的状态下，其下部沉浸于加热用浴缸30中，依据重汤进行加热。由此，当通过加热用浴缸30对外壳3进行加热时，外壳3就会使吸附在内壁面等处的包含氮气、氧气、水分或者溶解于工作流体f中的氮气、水分等不凝性气体的异物汽化。然后，汽化的异物与同时沸腾的气态或液态工作流体一起经由注入口9向外壳3外部排出。

上述实施例是为了对本发明的优选实施例进行说明而列举的示例。因此，本发明的适用范围并非仅限定于此，在满足本发明本质特征的情况下，可以在同一思想范畴内进行适当的变形(结构或者构成的变更或者部分省略或完善)。另外，上述实施例也可以将其一部分或多项特征相互之间进行组合。由此，本发明的实施例中出现的各构成要素的结构及构成可以通过变形或者组合进行实施。所以，这种结构及构成的变形或者组合当然也属于后附本发明权利要求书的范围。