簡介

熱管又稱為熱的超導體（Super Conductor），其特點為藉由工作流 體相變化所吸收或釋放的潛熱，而能於小溫差下快速輸送大量的熱量，

熱管運用範圍相當廣泛，最早期運用於太空領域，現早已普及運用於 各式熱交換器、冷卻器、天然地熱引用等，擔任起快速熱傳導的角色，

更是現今電子產品散熱裝置中最普遍高效的導熱元件。

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傳統常用散熱元件之材料為鋁，其熱傳導率為 237 W mK^-1，質輕 並具有高延展性，但隨著散熱需求之大幅提高，銅已逐漸取代鋁成為 散熱元件之主流材料。銅具有絕佳之延展性以及熱傳導特性，其熱傳 導率為 398 W mK^-1，僅次於銀(420 W mK^-1)。而傳統一維熱管(圖 1.1) 其所量得之熱傳導率則為 3524~25685 W mk^-1，約為銅的 9~64 倍[1]。

但是由於管狀熱管不易貼附於熱源之上，進而導致其接觸部分產生熱 阻抗過高的情況，而沒有上述缺點的平板式熱管（Flat Heat Pipe）設 計將能提供更佳的散熱需求。

圖 1.1 傳統一維熱管[2]

平板式熱管有別於傳統熱管一維熱流之熱傳，其底部具有較大面

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積可以完全貼附在熱源上(圖 1.2)，因此有助於在熱傳過程中，保有散 熱元件之均溫性以及降低散熱元件底部的熱阻，而提高散熱性能[2]。

圖 1.2 平板式熱管[3]

熱管在熱量傳遞過程中，毛細組織（Wick）占有一重要地位，乃 是因為當熱管內部汽化凝結後之工作液體，藉由毛細組織之毛細力來 驅動液體回流至熱端，帶走熱量降低熱端溫度。而熱管毛細結構大致 可分為溝槽式（Groove）、網格式（Mesh）以及粉末燒結式（Sintered Porous），如圖 1.3 所示。

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圖 1.3 毛細結構示意圖(一維熱管)[4]

目前市售用於晶片散熱之熱管形式，大部分都是燒結式與溝槽式 兩類結構，燒結式熱管約占了熱管產品 80%以上，燒結式熱管數量遠 遠多於溝槽式熱管，造成市面上燒結式熱管普遍的原因為熱管應用時，

大都有熱管折彎及放置角度的需要，而這也是溝槽式熱管所面臨的問 題，在有彎曲及放置角度大的時候，其性能會大幅的下降，當然燒結 式熱管也會受影響，只是沒有溝槽式下滑的這麼嚴重。

綜合比較此三種毛細結構，網格式雖然不受限於熱管幾何尺寸，

可彈性的裁剪應用，但是也因為其毛細力為之中最差的，以致在高熱 量的情況下未能有效利用；燒結式由於抵抗重力效果好、本身材料穩 定性佳，但也因為大都是金屬粉末燒結，反覆使用會有氧化問題的存 在，且成本也高於其他兩種毛細結構；溝槽式為了解決在熱管彎曲及 放置角度大的時候，其性能會大幅的下降的問題，所使用的溝槽尺寸 需更細微，因此目前受限於加工條件的因素及為了成形出細微尺寸之

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