[实用新型]具有毛细微结构的薄型导热装置

说明书

技术领域

本实用新型是关于一种薄型导热装置，特别是关于一种具有毛细微结构的薄型导热装置。

背景技术

伴随着电子元件性能提升的趋势，高功率化的产品在使用过程中无可避免地会产生高温，因而造成产品的可靠度(Reliability)问题，以IC(Integrate Circuit，集成电路)设计为例，在不断增加芯片速度和密度的同时，芯片设计者也面临着各种产品的散热问题；另外，就LED(light emitting diode，发光二极管)模块应用于电子产品而言，为了维持高功率化的设计，使得散热效能的课题也备受重视。

特别是，由于半导体工艺与IC构装技术的快速发展，中央处理器(CPU)的计算速度获得大幅度的提升，相对地，中央处理器在运作时的热量也随之上升，如不能适时移除或处理这些热量，将会造成中央处理器运算速度逐渐降低，甚至影响到中央处理器的寿命。最传统的作法，是在CPU发热部位的顶面外加一散热鳍片及风扇，使其维持于正常的工作温度下，为了能够加速热量的导出，常见的方法不外乎增加风扇的转速，或是加大散热鳍片的面积而增加热量对流的速度，但是，增加了风扇的转速随之而来的就是噪音与耗电量增加的问题，而加大散热鳍片的面积会使得材料成本增加，另外也会使得内部的空间性变差。

针对笔记型计算机而言，其主要特性是轻薄短小，为了解决散热问题，在可用空间有限又得提升散热效率的情况下，因此必须实行导热管(Heat Pipe)技术，其可在很小的截面积与温度差之下，将大量的热量传送一段可观的距离，且不需要外加的电源供应即可运作，在无须动力及空间经济性的考虑之下而被广泛的运用。一般的导热管采用具有良好导热效果的铜圆管，将一端封闭后，填充铜粉于管内并予以烧结，于圆管内壁表面形成毛细结构，然后装入导热流体于圆管内，抽真空后封口而成。

公知散热领域中，上述的导热管由于具有传热快的特点而得到广泛应用，其利用壳体内的工作流体在气、液两相变换时吸收或放出大量热的原理进行工作，壳体内壁上所设置的毛细结构是用以回流冷凝液体，该毛细结构的功能主要是一方面提供冷凝后液体快速回流所需的驱动力，另一方面提供壳体内壁与壳体内液气接口间的热传导路径。目前常用的毛细结构主要有丝网式、烧结粉末及沟槽式三种。

导热管内毛细结构所具有的毛细作用力与其有效的毛细孔径成反比，且管内液体回流所遭遇的阻力也与毛细结构的有效毛细孔径成反比，即有效毛细孔径小，毛细作用力强且液体回流阻力大。上述不同类型的毛细结构具有不同大小的有效毛细孔径，其中，沟槽式毛细结构具有较大的有效毛细孔径，毛细作用力小且对流体回流阻力也较小；而烧结粉末与丝网式毛细结构由于均形成多孔构造，因此具有更小的有效毛细孔径，对液体能产生更大的毛细作用力，但随着孔隙变小，对液体回流阻力也增加，这是因为如果有效毛细孔径过小，流体所受到的摩擦阻力与粘滞力也越大。不同类型的毛细结构与管外热源的热传递效果也不相同，其中，具有较小孔径的烧结粉末与丝网式毛细结构可增加与导热管管壁接触面积，并且还可增加与管内工作液体的接触总表面积，因而也更有利于热量从外界热源传递至管内，为外界热源所散发的热量进入管内提供更有效的热传导路径。

传统的导热管和导热板包括金属壳体及设于壳体内的毛细结构，该导热管一端形成蒸发段，另一端形成冷凝段，且根据应用需要可在两段中间布置绝热段，该蒸发段用于接收外界热源的热量，并且把热量传递给管内的工作液体，使其蒸发，绝热段主要是负责传输蒸汽，并担负着与外界隔热的作用，该冷凝段的作用是使气态的蒸汽冷凝，并把热量通过管壁传到管外。当导热管的蒸发段置于高温热源处，壳体内的工作液体受热而蒸发成气态，该蒸汽经由壳内空腔流向冷凝段后放出热量而冷凝成液态，该冷凝液体在壳体内壁毛细结构的吸附力下快速返回蒸发段并继续下一次循环，将热量从一处传递至另一处。

而一般的导热管为同一圆径且导热管内部从蒸发段至冷凝段一般是采用单一形式的毛细结构，如单一沟槽式结构、单一烧结粉末式结构或单一丝网式结构，因此，导热面积与导热效率都是固定的，且在导热管操作的每一局部所能承受的最大热流密度几乎是一致的，而过大的导热面积也会连带使整体的体积变大，而受限在空间内部狭小的问题便不能大量使用了；另外，为了提高导热的效率又必须采用缩小管径的措施，二者无法兼顾，而使得导热管本身优点反倒被限制住。而且，结构单一的毛细结构无法同时兼顾较小的流体回流阻力与较大的毛细作用力，且也不能同时在外界热源与管内工作液体之间提供有效的热传导路径。