高效能微熱管

晨怡热管 2007-6-29 19:00:02

(1)背景動機：風扇強制對流方式散熱有耗電、噪音及壽命短等問題，若能使用微熱管 (HEATPIPE)將中央處理器(CPU)產生的熱傳遞到熱沉
(HEAT SINK)或電腦外殼，此種被動散熱方式有不耗電、無噪音、壽命長等優點。創新則採用混合式，即當功率需求低時，
採用熱管被動式之散熱方式，當運轉功率高過某一極限時，開啟風扇以主動強制對流模式散熱。此一設計兼具有高散熱能力
及增加電池使用時間之優點。由上述說明可知，微熱管在未來筆記型電腦及輕薄短小之資訊產品的散熱問題上將扮演關鍵性的角色。

(2)產品介紹：
一般熱管由下列三要素組成：
a)封閉容器(container)
b)毛細結構(wick structure)
c)工作流體(working fluid)

熱管可被劃分為三部份：
a)蒸發段(evaporator section)
b)絕熱段(adiabatic section)
c)冷凝段(condenser section)

其工作原理簡述如下(請見下圖) ：
當發熱元件與蒸發段接觸後，便將熱量傳給容器管壁、毛細結構和工作流體。工作流體受熱後吸收汽化潛熱變成蒸汽。由於蒸發段的
蒸汽壓力高於冷凝段，因此兩端形成壓力差，驅動蒸汽從蒸發段流向冷凝段。蒸汽在冷凝段冷凝時放出汽化潛熱，通過毛細結構、管壁傳
到熱管的散熱器。由於蒸發的原因，在蒸發段的工作流體液面在毛細結構內形成不同的曲率半徑，所因而產生的毛細力將冷凝液由冷凝段
抽回到蒸發段，並完成一個工作循環。因而只要毛細結構所產生的毛細力大於熱管內的總壓降，熱管即能正常工作。

熱管工作原理圖：

(3)國內外熱管產品規格(圓管式)：

廠商	國家	外徑 (mm)	長度 (mm)	管材	毛細結構	工作流體	應用溫度範圍 (°C)	角度效應	熱阻 (°C/W)	最大傳熱量(W)
Thermacore	美	3	100~250	銅	燒結銅粉粒	純水	30~200	水平 +/- 45°	0.8	6.5 (Tv=45°C)
Noren	美	3	150~250	銅	金屬網	純水	30~200	水平 +/- 5°	1.0	9 (Tv=52°C)
Furukawa	日	3	100~250	銅	內壁溝槽	純水	0~100	0° (水平)	0.3	7 (Tv=60°C)
Fujikura	日	3	100~300	銅	銅纖維	純水	30~200	水平 +/- 5°	0.6	9 (Tv=60°C)
Diamond Ele.	日	3	60~200	銅	金屬網	純水	30~200	0° (水平)	0.5	18 (Tv=77.8°C)
Sumitomo	日	3	150~250	銅	金屬網	純水	30~200	水平 +/- 5°	0.3	14 (Tv=60°C)
Hitachi	日	3	150~250	銅	內壁溝槽	純水	30~200	0° (水平)	0.6	8 (Tv=60°C)
XX	台	3	150~250	銅	金屬網	純水	30~200	水平 +/- 5°	1.0	14

(4)研發完成微熱管商品化規格：

項目	規格
外徑(mm)	3
長度(mm)	100~250
管材	高純銅系列
工作流體	純水
毛細結構	內壁溝槽、燒結銅粉粒、金屬網或纖維其中之一或組合
應用溫度範圍(°C)	20~200°C
最大傳熱量(W)	10W以上
熱阻(°C/W)	0.5°C/W
溫差(°C)	10°C以內
角度效應	水平或下方受熱模式(內壁溝槽毛細結構) 水平+/-5°C(金屬網) 水平+/-45°C(燒結銅粉毛細結構)
可彎曲度	曲率半徑>3倍外徑

(5)微熱管製造流程圖(燒結銅粉粒毛細結構)：

《熱流設計》→《管身、端蓋及填充管機械加工》→《化學溶劑除脂及超音波洗淨》→《燒結銅粉粒毛細結構成形及管身、端蓋、填充管

熔接》→《微熱管半成品真空測漏》→《真空烘烤》→《真空除氣及工作流體定量充填》→《填充管壓接、剪斷、熔接》→《微熱管成品

測試》→《完成》

(6)關鍵性技術：
a)內壁溝槽管加工
b)端蓋及填充管加工
c)化學溶劑除脂及超音波洗淨
d)燒結銅粉毛細結構成形
e)管身、端蓋焊接
f)熱管半成品真空除漏
g)工作介質提純及除氣
h)微熱管真空除氣及工質定量填充
i)填充管冷焊及熔接
j)微熱管成品測試

(7)未來延伸新產品：
a)平板式熱管
b)迴路式熱管
c)電子散熱解決方案

(8)合作方式：
a)市場規模公司，每年5億台幣，毛利30%左右
b)投入金額約6000萬台幣，6個月進入市場
c)技術移轉或合作
d)合作生產製造

责任编辑: banye 参与评论