薄板型热管及其制造方法与流程

本发明涉及薄板型热管及其制造方法。

背景技术：

通常，热管为具有比导热性金属高数十倍的导热性的热传递机构。近来正在开发成薄板形，以冷却面积大的散热部，诸如电脑的cpu，薄板形热管通常制作成图1所示的形状(授权专利第10-0698462号)。

如图1所示，薄板形热管101由外部外壳103和芯结构105构成，所述外部外壳103由上板131和下板132贴合而成，所述芯结构105通过收容于该外壳103内部的工作流体和筛网等支撑结构107形成在外壳103内。

热管101作为芯结构105灵活使用纤维集合体，因此相比于通过烧结金属等制造芯的现有的热管，可使薄度更薄。但是由于芯结构105是用棉织物等制作而成，因此芯管力弱或者几乎丧失芯管力，出现无法起到作为芯的功能的问题。

另外，纤维制的芯结构105不具有充分的强度，上板131和下板132作为薄板也不具有充分的强度，因此也存在热管101的整体强度低的问题。

再则，若使用诸如丙酮的气化点低的有机溶剂作为工作流体，则在蒸发部加热的工作流体容易气化，由于加热的工作流体容易气化，因此相比于使用水作为工作流体时，无法将热管101的整体长度充分延长制作。据此，在缩小外壳103的厚度的同时无法增加长度和宽度，因此也存在无法同时实现热管101的薄板化和大型化的问题。

技术实现要素：

(要解决的问题)

本发明为了解决现有的薄板型热管的问题而提出，目的在于提供一种薄板型热管及其制造方法，抑制工作流体的早期气化，进而不仅可将热管薄型化，还可同时实现大型化。

另外，另一目的在于提供将薄板型热管大型化的同时以蒸发部在上、凝结部在下的反向配置，也可使用热管的薄板型热管及其制造方法。

另外，其他一目的在于，提供如下的薄板型热管及其制造方法：即使定期且长期地暴露在高温环境下以从高温向低温传递热，也可最小化纤维芯因为热而受损或者变形。

另外，其他一目的在于，提供即使外壳外板的壁厚度变薄也可保持强度的薄板型热管及其制造方法。

(解决问题的手段)

为了实现上述课题，本发明的一方面的薄板型热管制造方法可包括如下的步骤：切割金属板材来制作上部原板及下部原板；冲压加工所述上部原板，在所述上部原板形成多个凸起，在所述多个凸起之间形成节流通道；冲压加工所述上部原板及所述下部原板中至少一个原板，形成芯空间；在所述芯空间布置纤维芯，所述纤维芯由改性处理成亲水性的芳纶纤维构成；在配置所述纤维芯的状态下，接合所述上部原板及所述下部原板形成外壳；及将流动于所述节流通道的工作流体通过注入口注入于所述外壳内，通过所述注入口将所述外壳内部真空化之后，密封所述注入口。

在此，冲压加工所述上部原板及所述下部原板中至少一个原板，形成芯空间的步骤，可包括在所述上部原板及所述下部原板中至少一个，形成收容所述纤维芯的凹陷的空间。

在此，在所述芯空间布置纤维芯，所述纤维芯由改性处理成亲水性的芳纶纤维构成的步骤，可包括加热处理所述芳纶纤维来改性成亲水性。

在此，将流动于所述节流通道的工作流体通过注入口注入于所述外壳内，通过所述注入口将所述外壳内部真空化之后，密封所述注入口的步骤，可包括在密封所述注入口之前，在外部加热注入于所述外壳内的所述工作流体，清除所述工作流体中所包含的空气。

本发明另一方面的薄板型热管制造方法可包括如下的步骤：将金属板材切割成与外壳的外管相对应的大小及形状来制作上部原板及下部原板；冲压加工所述上部原板，在所述上部原板形成多个凸起，在所述多个凸起之间形成节流通道；通过冲压加工将所述上部原板及所述下部原板中一个边缘区域，由贴合凸缘制作；接合所述上部原板及所述下部原板中的一个贴合凸缘与所述上部原板及所述下部原板中的另一个边缘区域，形成所述外壳；及将流动于所述节流通道的工作流体通过注入口注入于所述外壳内，通过所述注入口将所述外壳内部真空化之后，密封所述注入口。

在此，接合所述上部原板及所述下部原板中的一个贴合凸缘与所述上部原板及所述下部原板中的另一个边缘区域，形成所述外壳可包括通过钎焊或焊接接合所述上部原板及所述下部原板中的一个贴合凸缘与所述上部原板及所述下部原板中的另一个边缘区域。

在此，还可包括如下的步骤：冲压加工所述上部原板及所述下部原板中的至少一个形成芯空间；及在所述芯空间配置由芳纶纤维构成的纤维芯。

在此，在所述芯空间配置由芳纶纤维构成的纤维芯的步骤，可包括加热处理所述芳纶纤维，以便具有亲水性。

本发明的其他一方面的薄板型热管可包括：上板，具备多个凸起和形成在所述多个凸起之间的节流通道；下板，对应于所述上版配置，以便与所述多个凸起面对面，并与所述上版一起形成工作流体在所述节流通道工作的工作空间；芯空间，凹陷形成在所述上板与所述下板中的至少一个，并位于所述工作空间内；及多孔性纤维芯，配置在所述芯空间，并与所述多个凸起接触。

在此，通过对原板的冲压加工，所述上板在所述原板的一面形成所述多个凸起及所述节流通道。

在此，所述纤维芯可包含改性处理成亲水性的芳纶纤维。

(发明的效果)

通过本发明的薄板型热管及其制造方法，在外壳的外板，即在上板和/或下板的内侧面均匀地凸出形成多个凸起，因此可进一步强化因为热管的薄板化而不得不变薄的外板的机械强度。

另外，即使使用诸如丙酮的低气化点的有机溶剂作为工作流体，由于如上所述在外壳内面凸出有多个凸起，因此可通过这些凸起抑制工作流体的早期气化，因此不仅是不会早期气化的水，就算使用比水早期气化的有机溶剂作为工作流体，也可比外壳的厚度更加增加长度和宽度，因此不仅是热管的薄型化，还可实现大型化。

另外，如上所述的多个凸起和纤维芯一同设置在热管内，因此在薄型化及大型化的热管内除了水还可使用有机溶剂作为工作流体。进一步地，也能够以蒸发部在上、凝结部在下配置的反向配置状态下使用热管。

另外，如上所述的纤维芯的材料可使用芳纶纤维，因此可加速热管的薄型化。进一步地，即使在热管中定期且长期地暴露在高温环境下，也可将因为热导致芯纤维的损伤或者变形最小化。

附图说明

图1是现有的热管的分解立体图。

图2是依次示出本发明的一实施例的热管制造方法的框图。

图3是依次概略示出图2的热管制造方法的图。

图4是示出由图3的制造方法最终完成的热管的概略剖面图。

图5是示出根据本发明的另一实施例的热管制造方法中，将原板组装步骤按照实施形式分别示出的图。

图6是将按照图5完成组装的热管按照实施形式分别示出的图。

具体实施方式

以下，参照附图详细说明本发明的一实施例的薄板型热管及其制造方法。

如图2所示，本发明的热管制造方法大致包括：切割步骤s10、冲压步骤s20、组装步骤s30及收尾步骤s40。

如图2所示，所述切割步骤s10是从金属板材m切割一对原板p1、p2(上部原板p1及下部原板p2)的步骤。如图3所示，一对原板p1、p2是从通常以辊形状卷曲保管的金属板材m，按照构成外壳3的外板31、32切割成适当的长度及形状。如图3及图4所示，一对原板p1、p2中的一个p1为上板31，另一个p2为下板32。因此，在原板p1、p2中的一个p1被切割成具有例如适合作为上板31的大小和形状，另一个p2被切割成具有例如适合作为下板32的大小和形状。

如图2所示，所述冲压步骤s20是冲压加工在上述切割步骤s10切割的一对原板p1、p2中一侧的步骤。例如，如图3所示，将上述原板p1、p2中的上板31冲压加工，如图3及图4所示，形成多个凸起5。

如图3及图4所示，在上板31凸出形成的多个凸起5作为抑制在蒸发部e加热的工作流体气化的手段。多个凸起5凸出为横跨外壳3内部的工作空间s，并且在工作空间s内构成诸如格子的形状的同时有规则排列。因此，多个凸起5在工作空间s内形成节流通道t，允许以附图上的前后左右的所有方向流动工作流体。此时，工作流体通过节流通道t流动的期间，受到凸起5的阻碍而被抑制气化。即，尽管温度上升，但是工作流体颗粒受到来自多个凸起5的压迫而被抑制膨胀。此时，多个凸起5可排列成各种形状。另一方面，上板31通过冲压加工边缘部分呈阶梯状形成贴合凸缘33，在贴合凸缘33一侧部分形成连接工作空间s和外部的注入口35。

并且，一对原板p1、p2中的另一侧，如下板32也根据需求可冲压加工成与上板31相同或相异的各种形状。即，下板32也可以与上板31相同地凸出多个凸起，除了将要成为贴合凸缘的边缘区域，也可将中央区域的整个形成为凹陷空间。

如图2所示，所述组装步骤s30是组装在上述冲压步骤s20中选择性地冲压加工原板p1、p2生产的外板31、32，即上板31与下板32的步骤。例如，如图3及图4所示，接合冲压加工的上板31与选择性的冲压加工的下板32，从而组装外壳3。在此，选择性地冲压加工下板32是指根据需要不冲压加工或者冲压加工下板32时，与上板31相同或者不同的冲压加工。一方面，上板31与下板32的接合是由将贴合凸缘33与例如下板32的边缘领域，通过钎焊、焊接等的各种金属接合方式接合形成。

如图2所示，所述收尾步骤s40是对于在上述的组装步骤s30中，通过外板31、32的相互接合形成的外壳3进行收尾处理完成热管的步骤。如图3所示，工作流体注入于形成在外壳3内部的工作空间s，注入之后将工作空间s真空化，然后密封外壳3，由此，完成一系列的热管制造工艺。

为此，外壳3通过注入口35或者注入口35和可拆卸于注入口35的填充管(filltube)37，从外部向工作空间s注入工作流体wf。若完成工作流体注入，则由从外部通过注入口35连接的真空源，对工作空间s进行真空处理。最终，在完成工作空间s的真空化之后密封注入口35，进而对外壳3进行收尾处理。

此时，工作流体是热传递介质，将施加于外壳3一侧端的蒸发部e的热传递至另一侧端的凝结部c来释放。具体地，工作流体因为施加于蒸发部e的热而被气化之后，在凝结部c冷却并凝结，返回到蒸发部e。据此，工作流体起到将持续从蒸发部e侧的发热源带走的热，通过凝结部c释放到外气的作用。此时，作为工作流体可使用接触角度相对大的水。与此不同，也可使用接触角度小于水的有机溶剂作为工作流体，其中所述有机溶剂可在诸如丙酮、hfc、hfe、hfo系列的群组的有机溶剂中选择。

另一方面，可在完成真空处理前后或者同一时间点未密封注入口35的状态下，从外壳3外部加热注入于工作空间s的工作流体。据此，以气泡形式释放并清除在外壳3内部所包含的空气等杂质气体，进而在密封注入口35之后可更加提高外壳3的真空度。

另外，如图5及图6所示，热管20还可包括纤维芯7。为此，作为另一实施形式，如图5及图6所示，本发明还包括用于增加纤维芯7的工艺。

如图5所示，在所述冲压步骤s20中，一对原板p1、p2可形成芯空间w，用于只在一对原板的任何一侧或者两侧设置纤维芯7。为此，举例说明，如图5(a)所示，可只冲压加工上板31，在上板31上下并排形成多个凸起5和芯空间w。据此，下板32以在切割步骤s10切割的状态送至组装工艺。在如此的情况下，可将热管20的整体厚度最小化。再则，如图5(b)所示，在上板31形成凸起5，在下板32形成芯空间w，可使所述多个凸起5和所述芯空间w相互面对。在这一情况下，在外形上热管采取最稳定的形状。再则，如图5(c)所示，也可在上板31形成凸起5和芯空间w的一部分，然后在下板形成芯空间w的剩余一部分，进而通过上板31与下板32的组装，形成整体芯空间w。在这一情况下，芯空间w体积最大化，因此可将散热效率最大化。另外，通过在作为薄板的上板31及下板32各形成芯空间w的一部分，也可防止仅在上板31和下板32中的一侧形成大芯空间w而导致的上板31或者下板32的破损。

另一方面，如图5及图6所示，在组装步骤s30接合一对外板31、32之前，在上述的冲压步骤s20中在形成在上板31和/或下板32的芯空间w布置纤维芯7。

在此，纤维芯7与工作流体一同收容于外壳3的工作空间s内，起到通过毛细管力使在凝结部c凝结的工作流体返回到蒸发部e的作用。即，纤维芯7利用多孔性纤维，因此产生毛细管力使在凝结部c凝结的工作流体顺利移动到蒸发部e。据此，在适用纤维芯7的情况下，即使薄板型热管1处于反向配置的状态，即蒸发部e向上，凝结部c向下配置也能发挥出灵活的热传递性能。

如上所述的纤维芯7优选为制作成又宽又薄的薄板型，为此优选使用芳纶材料。该芳纶材料由耐热且拉伸强度大的聚芳纶纤维构成，并且具有多孔性的内部结构，因此，产生强力的毛细管力，从而将在凝结部c凝结的工作流体顺利地移动到蒸发部e。尤其，作为芳纶纤维的一种的凯芙拉纤维大部分由比烷基(alkylic)强且耐火的芳香族(aromatic)构成，因此也多用于防弹等特殊用途。对于凯芙拉纤维，因为制作非常细或者超细水准的纤维(fiber)的制造工艺的特殊条件其表面非常稳定。

但是，在对于纤维芯7使用水等接触角度大的液体作为工作流体的情况下，应该使芳纶纤维具有亲水性。为此，通过将纤维芯7在高温下暴露预定时间除去疏水涂料成分的亲水性改性处理，由此消除芳纶纤维的疏水性。然而，若将上述的有机溶剂用作工作流体的情况下，则无需芳纶纤维具有亲水性，因此纤维芯7也无需另外进行改性处理。

若布置经过这种过程准备的纤维芯7的状态下，对上板31与下板32进行与上述的收尾步骤相同的收尾处理，则可组装并且生产如图6所示的各种配置结构的薄板型热管20。

现在，如下说明通过本发明的优选实施例制造的薄板型热管20的作用。

若使如图6所示的热管20的蒸发部e暴露在热源并且使凝结部c暴露在外气中，则在蒸发部e的工作流体在蒸发的同时带走热源的热，气化的工作流体向凝结部c移动。为此，加热的工作流体通过在图3示出的多个凸起5之间的节流通道t到达凝结部c，向外气中释放热后被液化后返回蒸发部e。

如上所述，工作流体在被加热的状态下，通过节流通道t的期间因为多个凸起5而被抑制气化，因此，即使使用诸如丙酮的气化点低的有机溶剂，也可充分延长设定蒸发部e和凝结部c之间的距离，相当于使用气化点高的水作为工作流体的情况。

最终，反复执行在凝结部c液化的工作流体，通过纤维芯7移动到蒸发部e再次蒸发的过程，进而可将热源的热传递以及释放到外气中。在这一过程中，纤维芯7可起到在蒸发部e蒸发工作流体的作用、通过毛细管力将凝结的工作流体传递到蒸发部e的作用以及还起到气化的气体的通道(pathroad)的作用。

如上所述的薄板型热管及其制造方法不限于上述说明的实施例的结构和工作方式。上述实施例也可组合实施例的全部或者一部分进行各种变形。

工业应用性

本发明可利用于薄板型热管制造领域。