一种热管及其制造方法技术

一种热管，包括一壳体层及贴设于该壳体层内壁的至少一毛细结构层以及充添于热管内的工作介质，其中该壳体层外设有至少一保护层，在上述毛细结构层上还设有一亲水层。本发明专利技术热管的制造方法为：１）提供一金属板；２）通过雷射技术进行表面处理；３）在真空度高于５×１０↑［－６］帕条件下，通过真空镀膜技术在上述金属板一侧依次沉积材料形成上述的毛细结构层及亲水层；在金属板的另一侧沉积材料形成保护层；４）将金属板卷绕形成管状，并将该管状材料上的狭缝及其一端密封，形成热管壳体层；５）在该壳体层内填充工作介质，并抽真空；６）将壳体层密封。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，尤其是指一种应用于电子元件散热的具有良好散热效果且可靠性较高的热管。
技术介绍
中央处理器等电子元件在正常的运行过程中都将产生大量的热，若不及时排除其产生的热量，将导致热量累积引起温度升高，而严重影响电子元件的正常运行，散热问题已成为影响产品迈向更高性能所急需解决的问题。常用的散热装置是由铝或铝合金等金属材料制成，由于其导热性能有限，很难将电子元件产生的热量充分传递至散热鳍片上并快速散发出去，从而难以符合现今高功率电子元件的散热需求。另一种较为常用的散热装置是利用热管导热，常用的热管包括一密封具有一定真空度的管形壳体层，且在壳体层内设有毛细结构并充有适量的工作液体，毛细结构通常为烧结金属粉末、丝网、沟槽等结构。该热管一端为蒸发段而另一端为冷凝段。当热管蒸发段受热时毛细结构中的工作液体蒸发汽化，蒸汽在微小压差下流向冷凝段放出热量后凝结成液体，液体在毛细结构毛细力作用下回流到蒸发段，从而使热量由热管蒸发段迅速传至冷凝段。这种热管利用工作液体的汽、液两相变化可以将大量的热量通过其较小的截面积远距离的传输，且热阻较小，具有优良的等温性能和较高的导热性能。但随着电子元件发热量的迅速增加，这种热管结构也表现出其不足之处，热管内毛细结构起到工作液体回流作用，故需将冷凝的工作液体吸入毛细结构内，而常用毛细结构如沟槽等并不能迅速将冷凝的工作液体吸入到毛细结构内若使毛细结构毛细半径变小，则会使毛细力增大而增加其吸入的工作液体量，但同时又会增加对液体回流的阻力而使工作液体回流不足；若使毛细结构毛细半径变大，则其对液体回流的阻力降低，但同时又使其毛细力减小而使吸入的工作液体量降低，同样导致工作液体的回流不足，而且，目前常用的热管加工方法使毛细结构产生缺陷，如粉末烧结方法制成的毛细结构较脆，内插丝网结构与热管的管壁接触不够紧密，沟槽型毛细结构受工具限制而使加工出的沟槽形状及密度受到限制。此外，热管内需要保持在一定真空条件下才能正常使用，而各种材料对气体都具有一定的渗透率故将导致热管内的真空度降低，使热管不能正常工作而降低热管的使用可靠性。故如何使热管内的工作液体迅速回流及如何保持热管的真空度即提高热管可靠性，以及改善热管的制造方法成为进一步提升热管导热性能，解决电子元件散热量不断增加问题的关键。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能够使工作液体迅速回流并可提高热管可靠性的热管及其制造方法。本专利技术的目的是通过如下技术方案实现的本专利技术热管包括一壳体层及贴设于该壳体层内壁的至少一毛细结构层，以及充添于热管内的工作介质，其中该壳体层外设有至少一保护层，在上述毛细结构层上还设有一亲水层。本专利技术热管的制造方法包括以下步骤1)提供一金属板；2)通过雷射技术对该金属板进行表面处理；3)在真空度高于为5×10-6帕条件下，通过真空镀膜技术在上述金属板一侧依次沉积材料形成上述的毛细结构层及亲水层；在金属板的另一侧沉积材料形成保护层；4)将金属板卷绕形成管状，并将该管状材料上的狭缝及其一端密封，形成热管壳体层；5)在该壳体层内填充工作介质，并抽真空；6)将壳体层密封。与习知技术相比，本专利技术热管内设有一亲水层可使冷凝的工作液体吸入毛细结构层内加快工作液体的回流，同时在本专利技术热管外设有至少一保护层可确保热管内的真空度维持在一定范围之内，从而提高热管的可靠性；并且本专利技术将雷射加工与真空镀膜技术结合，使热管内各层结构接触紧密，可提升热管的传热性能。下面参照附图结合实施例对本专利技术作进一步的说明。附图说明图1是本专利技术热管沿其轴线剖面示意图。图2是本专利技术热管横断面示意图。具体实施方式请参考图1至图2所示本专利技术热管，该热管1的管壳具有四层，由热管1外部至内依此为保护层10、壳体层层20、毛细结构层30及亲水层40，且热管1空腔50内含有适量的工作介质，该工作介质选用低沸点化学性质稳定的液体如乙醇、纯水等，且可在工作介质内加入纳米粉末如碳纳米管、纳米碳球、纳米铜粉颗粒或者它们的混合物以增加工作介质传热性。其中，该保护层10为纳米材料制成，如碳纳米管、纳米铜、纳米铝及纳米铜铝合金等材料，可通过真空镀膜技术将上述纳米材料沉积在壳体层层20上形成一层厚度在10～500纳米之间的膜层，该保护层10可降低壳体层层20对外界气体的渗透率，使热管1内的真空度保持在一定范围，故可提高热管1的可靠性，同时有利于热管1与热源紧密接触，可增大热管1与热源接触面积的作用，并可增加热管1的强度。壳体层层20是由导热性能良好的材料如铜、铝、铜铝合金等制成，其厚度在0.1～1毫米之间。毛细结构层30的厚度在0.1～0.5毫米之间，该层是由纳米碳球与碳纤的混合物制成，由于在碳纤内加入纳米碳球故可极大增加碳纤与工作介质的实际接触面积从而增大毛细结构的毛细作用，提高工作液体的回流；热管1内的亲水层40与工作介质相邻，其是通过真空镀膜技术将纳米材料如二氧化钛、二氧化锌、三氧化二铝或者它门的混合物沉积在上述毛细结构层30制成，该层厚度在10～200纳米之间，该层材料具有较强的亲水性故易于将冷凝的工作介质吸入到毛细结构层内，有利于工作介质的回流，同时该层材料又具有杀菌能力，可将工作介质内的杂质清除，即可自动清洁工作介质，使工作介质性质可长期使用而保持性质不变，从而增强热管1的可靠性。如图3所示，上述热管1可通过如下方法加工1)提供一导热性良好的金属板，其厚度在0.1～1毫米之间；2)通过雷射表面处理如固态钇铝石榴石雷射、铷钇铝石榴石雷射、铷钒酸钇雷射、紫外光雷射等技术加工上述金属板的两个表面，使表面粗糙度最大高度粗糙度范围为0.1～10微米，雷射加工间距范围在1～20微米间；3)在真空度高于或等于5×10-6帕条件下，如在2×10-6帕条件下，通过真空镀膜技术如蒸发镀膜、溅射镀膜等技术在金属板一侧依次沉积材料形成上述的毛细结构层30及亲水层40；在金属板的另一侧沉积铜等纳米材料从而形成保护层10，膜层的厚度在10～500纳米之间；4)将金属板卷绕形成管状，并将该管状材料上的狭缝及其一端通过焊接如氩气焊接、氖气焊接及氪气焊接等惰性气体焊接或滚压等方式密封，形成热管壳体层；5)在该壳体层内填充工作介质，并抽真空；6)通过焊接如惰性气体或滚压方法将壳体层密封，制成本专利技术热管。上述为本专利技术热管及其制造方法，但本专利技术并不仅限于此，根据需要可在壳体层外壁沉积多层保护层，根据不同材料层对某种气体的渗透率不同的特性，可进一步降低热管对气体的漏率，提高热管的可靠性与寿命；在该热管的制造过程中可根据实际情况而提供热管加工环境的真空度。与传统热管相比，本专利技术热管内采用纳米材料制成毛细结构，可降低毛细结构的毛细半径而增加其毛细作用加速工作液体的回流，且工作液体内加入纳米铜粉等材料可将热管的沸点降低，提升其热物理性质；且亲水层材料如纳米材料如二氧化钛、二氧化锌、三氧化二铝或者它门的混合物等具有自清洁功能，可使热管内保持清洁从而沿长工作液体的使用寿命，提高热管的可靠性。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热管，包括一壳体层及贴设于该壳体层内壁的至少一毛细结构层，以及充添于热管内的工作介质，其特征在于：该壳体层外设有至少一保护层，在上述毛细结构层上还设有一亲水层。

【技术特征摘要】
1.一种热管，包括一壳体层及贴设于该壳体层内壁的至少一毛细结构层，以及充添于热管内的工作介质，其特征在于该壳体层外设有至少一保护层，在上述毛细结构层上还设有一亲水层。2.如权利要求1所述热管，其特征在于上述工作介质内含有碳纳米管、纳米碳球及纳米铜粉颗粒等纳米材料中的至少一种。3.如权利要求1所述热管，其特征在于上述毛细结构层的材质为纳米碳球与碳纤的混合物。4.如权利要求1所述热管，其特征在于上述保护层的材质为碳纳米管、纳米铜、纳米铝及纳米铜铝合金等纳米材料中的至少一种。5.如权利要求1所述热管，其特征在于上述亲水层的材质为二氧化钛、二氧化锌、三氧化二铝等纳米材料中的至少一种。6.一种如权利要求1所述热管的制造方法，包括以下步骤1)提供一金属板；2)通过雷射技术对该金属板进行表面处理；3)在真空度高于5×10-6帕条件下，通过真空镀膜技术在上述金属板一侧依次沉积材料形成上述的毛细结构层及亲水层；在金属板的另一侧沉积材料从而形成保护层；4)将金属板...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈杰良，
申请(专利权)人：鸿富锦精密工业深圳有限公司，鸿海精密工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]