[发明专利]复合纤维毛细结构、其制造方法及热管

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合纤维毛细结构、其制造方法及热管，尤指一种由不同线径的金属线交织成麻花状双层式结构，其内层编织网线径大于外层编织网线径的复合纤维毛细结构，及其制造方法与具有该复合纤维毛细结构的热管。

背景技术

为降低成本并提高产品应用弹性及竞争力，计算机、智能型电子装置、投影机及高功率LED照明产品纷纷朝向轻薄化设计，而空间的缩减却也导致相关产品面临更加严重的散热问题，使产品因高温产生性能及稳定性下降甚至故障。薄型化电子装置的散热问题源自局部高温的产生，例如运算处理单元及LED光源产生区域，为克服局部热点所造成的产品开发瓶颈，市场急需一薄型化高导热产品。

就热管类产品而言，传统热管内部具有让汽相流体流动的蒸汽腔体(Vapor Chamber)及驱使液体回流的毛细结构(Capillary Structure)，当工作液体在蒸发端吸收足够的热量变成汽相，此蒸气流再借由蒸气腔体将热量传送到冷凝端，此时冷凝端将热量散出，工作流体由汽相冷却为液相，再借由毛细结构让液相液体回流到蒸发段，以此模式不断来回循环产生散热效果，具极佳热传导性能，但热管类产品薄型化的制作工艺与设计相对上会困难许多，其会面临的挑战如下：

A.由于薄型化热管与传统热管最大的不同处在于内部的截面积变小，在毛细结构不变的状态下，压扁程序虽对液体流通截面积变化差异不大，但当热管压得越薄时，蒸汽空间将会变的越小，也就是蒸汽通道半径变小，因此相较于传统热管，蒸气压损就需要额外考虑。例如，当薄型热管由2mm厚度降低至0.8mm时，其有效长度乘最大热传量可减少七倍之多。

B.薄型热管可沿用旧有的烧结、沟槽、金属网或复合热管工艺，适当将毛细结构区域厚度变薄，直接经过压扁程序制作，然而这些作法较难制作1mm 以下的超薄型热管，主要是因为扣除上下管壁约0.2～0.3mm厚度之后，内部仅剩下约0.7mm高度的空间，加上毛细结构的厚度会将内部空间全部占据。因此，必须留下一定空间以维持顺畅的蒸气通道，如此一来，毛细结构的设计与制作方式将会更为要求，才能在毛细压差、汽相压损与液相压损三者之间取得平衡。

C.以热管扁平化工艺必须克服压扁时压力不均，导致中央凹陷问题。若产生中央凹陷，热管与发热源或冷却端接触时将会有较大间隙，导致接触热阻提高，另外，因为形变的关系，蒸汽通道截面积将会比预期更小，更使其性能低下。目前常用作法是将毛细结构调整至中央，兼顾支撑作用，另外亦可利用加热法，使热管内部压力提高，于压扁工艺阶段时对外产生推力，避免产生不必要的形变。扁平化后热管的结构强度亦必须符合使用上压力差变化，才不会使结构脆弱处大气压力压扁，或是运作时内部压力太大而爆管的问题。

目前已经有许多热管制造业者针对低于1mm的超薄型热管设计不同的毛细结构制作方式，主要可分为烧结、沟槽、金属网、纤维束或复合热管工艺，烧结工艺主要沿用烧结管工艺并稍作改良，制作特殊模具，使烧结铜粉固定于铜管内部某一区块，再经过压扁程序制作超薄型热管，烧结工艺虽可制作毛细力较强的毛细结构，但工艺难度与成本较高，且较难以应用于未来更薄型化的产品。至于以沟槽与金属网制作的毛细结构虽具有成本优势，但由于其毛细半径较大难以获得足够的毛细力。因此，有许多业者提出复合式毛细结构设计以提升性能，却也导致工艺难度与成本增加。目前适用于超薄型热管的毛细结构中，纤维束设计具有较小的线径可获得较高的毛细力及更小高度的支撑结构。但传统的同轴编织毛细结构由于仅通过多个金属丝交织而成，其各金属丝间的间隙虽然可提供毛细传输作用，但因其中心部位呈空心长管状的结构，压制后只可得到又扁又宽的松散毛细结构，无法获得较为密实且集中的毛细结构，其杂乱分布于流道内的设计将导致较高流动阻力，导致性能降低。

据此，薄型化热管的毛细结构其毛细传输效果不如一般热管，需要以特定设计寻求毛细结构与管体内部蒸气流通道的平衡，才能有效发挥其应有的毛细传输力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复合纤维毛细结构、其制造方法及热管，以提 高薄型化热管的毛细结构的最大热传能力。

为实现上述目的，在一实施例中，本发明提出一种复合纤维毛细结构，其包含：

一第一编织层，由具有一第一线径的金属线构成的呈筒状的网状结构；以及

一第二编织层，由具有一第二线径的金属线构成的网状结构，第一线径大于第二线径，第二编织层包覆于第一编织层外。

其中，该第一编织层是由多束至少一股的具有该第一线径的金属线交错编织而成的网状结构，该第二编织层是由多束至少一股的具有该第二线径的金属线交错编织而成的网状结构。