专利名称：热管的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种热管，尤指一种应用于电子元件散热的热管。
技术背景目前，热管已被广泛应用于散热领域。热管通过全封闭在真空管内的工 作流体的汽、液相变来传递热量，具有极高的导热性。现有热管包括中空的 管体、毛细结构、密封于管体内的工作流体。热管工作时，管体内部填充的 低沸点工作流体在热管蒸发段吸收发热元件产生的热量后蒸发汽化，蒸汽在 微小的压差下运动至冷凝段，并在冷凝段释放热量而液化，该液化后的工作 流体在热管壁部毛细结构的作用下再回流至蒸发段，通过该工作流体的循环 运动，将发热元件产生的热量散发出去。笔记型电脑趋向超薄型，内部空间越来越狭小，因而中央处理器的散热 ^t组的厚度也要求越来越薄。现有的毛细结构大多采用沟槽形式或者粉末烧结形式，其毛细结构的厚度通常在0.3 0.8毫米之间。当热管厚度只有2.0毫米 或更小时，热管的蒸汽通道变的极小而丧失了散热的功能。丝网式毛细结构 虽然具有0.1 0.2毫米厚度的毛细结构，但是丝网与管壁的结合不紧密，在热 管折弯或打扁变形时往往由于结合不紧而脱落，导致热传量降低且热阻急剧 增加。因此在厚度进一步变薄的情况下热管不能达到正常的传热性能，无法 满足笔记型电脑的结构限制和性能要求。发明内容鉴于此，有必要提供一种厚度较薄且散热性能好的热管。 一种热管，包括中空的管体、设于所述管体内的毛细结构、密封于所述 管体内的工作流体，所述管体包括蒸发段和冷凝段，毛细结构包括辅助毛细 结构和至少一个脉管，所述辅助毛细结构环设于所述蒸发段的内壁上，所述 脉管呈阶梯状，包括大端和小端，从所述蒸发段延伸至所述冷凝段，所述小
端与所述辅助毛细结构接触，所述大端至少部分与所述冷凝段的内壁接触。一种热管，包括中空的管体、设于所述管体内的毛细结构、密封于所述 管体内的工作流体，管体包括蒸发段和冷凝段，毛细结构包括辅助毛细结构 和至少一个中空的脉管，辅助毛细结构至少设置在蒸发段的内壁上，脉管从 蒸发段延伸至冷凝段，脉管包括大端和小端，小端与位于蒸发段的辅助毛细 结构接触，大端至少部分与所述冷凝段的内壁接触。与现有技术相比，脉管可以有效吸附工作流体，避免工作流体因重力因 素形成局部积聚，防止热阻增加，并且脉管的孔径较小，尤其是在热管压扁 成形后仍然保持原有的毛细作用力，保证了工作流体的循环流动，可以满足 超薄笔记型电脑的散热要求，而辅助毛细结构的设置相对地增大了蒸发段的 毛细作用力，1更于冷却后的液体回流。
图1是本发明热管的一较佳实施例的轴向剖面示意图。图2是图i沿n-n的剖面示意图。 图3是图i沿ni-m的剖面示意图。图4是脉管的主视图。图5是图4中沿V-V的主坤见图。图6是本发明热管的又一较佳实施例的轴向剖面示意图。图7是图6中沿vn-vn的剖面示意图。图8是图6中沿VH卜VH1的剖面示意图。
具体实施方式
下面参照附图，进一步说明该热管的结构。如图1至图3所示，该热管包 括管体IO、毛细结构和密封于管体10内的工作流体(图未示)。该管体10是中空的密封腔体，由铜等导热性能良好的材料制成，可以将 发热元件产生的热量传递到管体10内部，包括蒸发段101、绝热段103和冷凝 段102，蒸发段101和冷凝段102分别位于管体10的两端，绝热段103位于蒸发 段101和冷凝段102之间。该实施例中，管体10呈扁平状，其径向横截面大致 呈矩形，周边均形成圓形倒角，管体10的厚度远小于其宽度。实际上，管体 IO既可以是直型管，也可以是其它任何弯折型管，例如"U"型或者"L"型。 如果热管是"U，，型，可以将其一平行端部作为蒸发段101,另一平行端部作 为冷凝段102,也可以将其位于两平行端部之间的弯折中间段作为蒸发段101, 而两平行端部则分别作为冷凝段102。工作流体填充于管体10内，可以是水、酒精、曱醇等具有较低沸点的物 质。工作流体在管体10的蒸发段101处吸热蒸发成蒸汽，蒸汽在微小的压差下 运动至冷凝段102，并在冷凝段102释放热量而液化，液化后的工作流体通过 毛细结构的毛细作用力回流至蒸发段IOI,通过该工作流体的循环运动，将发 热元件产生的热量散发出去。热管的毛细结构包括三个脉管12及一个环设于热管蒸发段101内壁的辅 助毛细结构13,该辅助毛细结构13可以是丝网式毛细结构，也可以是石友纳米 管层，其厚度约为0.1毫米。丝网式毛细结构是通过金属网丝或者纤维束编织 形成。碳纳米管层含有单壁碳纳米管、多壁碳纳米管或者其组合，厚度为IOO 纳米一10(M敖米。采用丝网式毛细结构或者^f友纳米管层作为辅助毛细结构13， 不仅厚度薄、体积小，而且导热能力强、毛细性能好，使得热管蒸发段IOI 负荷较大的径向能量密度，相对地降低了热管蒸发段101的热阻值，也有利于 工作流体快速回流。所述脉管12沿热管的宽度方向均匀间隔设置，当然如果脉管12的数量较 多，也可以使各脉管12之间相互贴合。各脉管12均呈阶梯状，位于管体10内， 从蒸发段101延伸至冷凝段102。请同时参阅图4、图5，脉管12是由若干铜丝、 铝线、不锈钢丝或者纤维束等材料制成的丝线编织后形成的可绕性的管体， 内部形成一中心通道，管壁上形成有若干细小的孔隙，该孔隙与中心管道相 互连通。每一脉管12均包括一大端121和一小端122，大端121和小端122的中 心轴线在同一直线上。其中小端122贴设于热管蒸发段101的辅助毛细结构13 的内壁，大端121则与热管的冷凝段102、绝热段103的内壁面相接触。小端122 的外径与辅助毛细结构13的内径相当，大端121的外径与热管的管体10的内径 相当，从而脉管12的上下两侧与热管冷凝l爻102、绝热段103的管壁以及辅毛 细结构13的管壁形成线接触，而脉管12之间则形成蒸汽通道。该脉管12的管 径可从0.5毫米扩展到数毫米，其最大值取决于工作流体的性质，从而对工作 流体输送的方向具有单一性，即仅供在冷凝段102放热凝结后的工作流体通过
而回流到蒸发段101，而在蒸发段101吸热蒸发汽化的蒸汽则仅能从脉管12与 管体10之间的蒸汽通道扩散到冷凝段102。以纯水为例，脉管12的管径较佳范 围是0.5毫米至2毫米之间。脉管12还可以采用其它相似结构形式，该实施例 中脉管12的横截面形状是圆环形，而脉管12也可与热管的形状相适应，例如 脉管12的横截面形状是椭圆环形，从而脉管12与辅助毛细结构13及热管冷凝 段102、绝热段103的内壁面实现面接触，增加接触面积。而脉管12的个数可 根据热管的宽度而调整，不限于3个。如图6、图7、图8所示为本发明热管另一实施例，与上述实施例不同之处 在于该辅助毛细结构21的下半环延伸至冷凝段102，也就是说在蒸发段IOI 处，辅助毛细结构21贴设于蒸发段101的整个内壁面上，而在绝热段103、冷 凝段102,辅助毛细结构只贴设于冷凝段102、绝热段103的内壁面的下半部分， 同时还可以使设置在蒸发段101的辅助毛细结构21的有效毛细孔径小于设置 在冷凝段102的辅助毛细结构21的有效毛细孔径，这样可以使得冷凝段102流 阻小、便于冷凝液体回流，蒸发段101毛细作用力大、吸热面积大，从而可以101或冷凝4爻102的有效毛细孔径相同，或者介于蒸发段101与冷凝段102的有 效毛细孔径大小之间，这样从冷凝段102、绝热段103到蒸发段101所设辅助毛 细结构21的孔径依次减少，工作流体回流遭遇的流阻依次减少，受到的毛细 作用力逐渐增大，z使其回流更顺畅。而脉管20的形状也与辅助毛细结构21相 适应，上半部分呈阶梯状，包括大端201和小端202,大端201和小端202的中 心轴线相互平行，不在一条直线上，但在同一垂直截面上。大端201的上半部 与热管的管体10的内壁面线接触，大端201的下半部与辅助毛细结构21的内壁 面线接触，小端202的外径与辅助毛细结构21的内径相同，从而小端202与辅 助毛细结构21的内壁面线接触。由于线接触的地方可能会发生弹性形变，那 么所有线接触之处都可以是面接触，这都在本发明的范围之内。
权利要求
1. 一种热管，包括中空的管体、设于所述管体内的毛细结构、密封于所述管体内的工作流体，所述管体包括蒸发段和冷凝段，其特征在于毛细结构包括辅助毛细结构和至少一个脉管，所述辅助毛细结构环设于所述蒸发段的内壁上，所述脉管呈阶梯状，包括大端和小端，从所述蒸发段延伸至所述冷凝段，所述小端与所述辅助毛细结构接触，所述大端至少部分与所述冷凝段的内壁接触。
2. 根据权利要求l所述的热管，其特征在于所述脉管的大端的外径与 所述热管的内径相当，所述脉管的小端的外径与所述辅助毛细结构的内径相 当。
3. 根据权利要求l所述的热管，其特征在于所述辅助毛细结构的下半 环延伸至所述冷凝段，所述脉管的大端的上部与所述热管的内壁接触，所述 脉管的大端的下部与延伸至冷凝^a的辅助毛细结构接触。
4. 根据权利要求l所述的热管，其特征在于所述毛细结构包括多个脉 管，所述脉管在管体内间隔排列或者相互贴合。
5. 根据权利要求l所述的热管，其特征在于所述管体还包括绝热段， 所述绝热段位于蒸发段和冷凝段之间。
6. 根据权利要求1至5中任一权利要求所述的热管，其特征在于所述 辅助毛细结构是丝网式毛细结构或者碳纳米管层。
7. 根据权利要求1至5中任一权利要求所述的热管，其特征在于所述 脉管是由若干铜丝、铝线、不锈钢丝或者纤维束制成的丝线编织后形成的可 绕性的管体。
8. 根据权利要求1至5中任一权利要求所述的热管，其特征在于所述 热管厚度不大于2毫米。
9. 根据权利要求1至5中任一权利要求所述的热管，其特征在于所述 辅助毛细结构的厚度不大于0.1毫米。
10. —种热管，包括中空的管体、设于所述管体内的毛细结构、密封于所 述管体内的工作流体，所述管体包括蒸发段和冷凝段，其特征在于所述毛 细结构包括辅助毛细结构和至少一个中空的脉管，所述辅助毛细结构至少设置在所述蒸发段的内壁上，所述脉管从所述蒸发段延伸至所述冷凝段，所述 脉管包括大端和小端，所述小端与位于蒸发段的辅助毛细结构接触，所述大 端至少部分与所述冷凝l^的内壁接触。
11. 根据权利要求IO所述的热管，其特征在于所述辅助毛细结构环设 于蒸发段的内壁上，且延伸至冷凝段的部分内壁上。
12. 根据权利要求11所述的热管，其特征在于所述辅助毛细结构是丝 网式毛细结构或者碳纳米管层。
13. 根据权利要求12所述的热管，其特征在于所述脉管是由若干铜丝、 铝线、不锈钢丝或者纤维束制成的丝线编织后形成的可绕性的管体。
全文摘要
一种热管，包括中空的管体、设于所述管体内的毛细结构、密封于所述管体内的工作流体，所述管体包括蒸发段和冷凝段，毛细结构包括辅助毛细结构和至少一个脉管，所述辅助毛细结构环设于所述蒸发段的内壁上，所述脉管呈阶梯状，包括大端和小端，从所述蒸发段延伸至所述冷凝段，所述小端与所述辅助毛细结构接触，所述大端至少部分与所述冷凝段的内壁接触。脉管可以有效吸附工作流体，避免工作流体因重力因素形成局部积聚，防止热阻增加，并且脉管的孔径较小，尤其是在热管压扁成形后仍然保持原有的毛细作用力，保证了工作流体的循环流动，可以满足超薄笔记型电脑的散热要求，而辅助毛细结构的设置相对地增大了蒸发段的毛细作用力，便于冷却后的液体回流。
文档编号H05K7/20GK101398272SQ20071012370
公开日2009年4月1日 申请日期2007年9月28日 优先权日2007年9月28日
发明者刘睿凯, 张长生, 王肇浩, 白先声 申请人:富准精密工业(深圳)有限公司;鸿准精密工业股份有限公司