熱管(Heat Pipe)是由中空、兩頭封閉的金屬管所構成，管內壁附著一層毛細結構，工作流體充填在熱管結構中，透過兩相變化，在金屬管一端吸收大量的熱並相變成汽態，快速傳遞熱量至金屬的另一端，透過鰭片或冷凝器等將熱吸收並排除，汽體因熱被移除，逐漸冷凝回到液體狀態，再經由毛細結構的毛細力回到加熱端，如此完成一個循環。工作流體在金屬管中不斷循環導熱，而成為一個熱的超導體，如此便是我們熟悉的熱管。
熱管在台灣被導入研發與量產後，直接促進了台灣電子產業的蓬勃發展。隨著電子裝置的輕薄趨勢，熱管逐漸發展出許多衍生的技術，現在泛稱的均熱板，又名蒸汽腔體(Vapor Chamber )、均溫板、冷板(Cold Plate)或平板式熱管(Flat Heat Pipe; FHP)，可以視為是一種特殊形式的二維平板熱管，其主要的作用有1. 將高熱流密度的熱點放大；2. 快速達到均溫的目的，其在整體散熱的效果可說是大幅縮小擴散熱阻(Spreading Resistance)，亦有效增進散熱鰭片的效能。
熱管、均溫板在電子產業的應用與發展
1. 熱管模組商品與應用
熱管在電子產業應用非常廣泛，常搭配鰭片與風扇構裝成散熱模組，目前已有許多不同類型與功能的產品，可分為桌上型電腦用、筆記型電腦用、顯示卡用與LED照明裝置用等。圖一是Glacial Tech 公司製造的桌上型電腦用之熱管模組，圖二則是應用於筆記型電腦的熱管模組，圖三為顯示卡散熱模組，圖四則是應用於LED照明裝置，全球熱管供應商非常多。熱管產品種類琳瑯滿目，圖五為美商Noren 公司多樣化的熱管模組產品。
圖三、顯示卡用之熱管模組
圖四、熱管應用於LED 照明裝置
2. 均溫板模組商品與應用
均溫板是熱管的衍生產品，其性能特點可總結為五點，作動原理如圖六所示。(1)均熱板是一種二維傳熱系統，其性能與效率更優於多支熱管排列在一起的散熱組件，適用於高瓦數的點熱源裝置；(2)將點熱源快速擴增為面熱源，降低單位面積熱傳量，以去除電子元件中熱點的問題；(3)均溫效果明顯，最大溫差可小於2°C ，適用於對均溫效果要求高的產業，如應用於LED 背板，均勻的溫度可使顏色不會因為熱的問題而產生色差；(4)與熱管相比，均熱片與熱源有較大的貼合接觸面積，直接降低系統整體熱阻，可應用於迷你電腦(UMPC)、筆記型電腦(NB)、機上盒(STB)與智慧型行動電話等空間受限的電子產品；(5)可增進散熱鰭片的效益，當鰭片底部為均一溫度時，鰭片可發揮最大的效益。
國內外均溫板製造廠商與應用
目前可以提供均溫板產品的公司大部分跟隨熱管的腳步， 將均溫板應用在CPU、顯示卡、LED 、Server 與網路伺服器等，做為裝置的高效散熱模組，較知名的為最早開始研究均溫板的美國公司Thermacore ，其產品命名為Therma-BaseTM Heat Sink（圖七），該公司對其產品也做了許多CFD 軟體模擬的分析工作。圖八顯示日本熱管製造商藤倉(Fujikura)公司的均溫板產品，該公司與熊本大學的Imura 教授作開發多項產品。
圖八、日本藤倉公司(Fujikura Ltd.)產品
熱管與均溫板的未來發展
目前研究單位對熱管或均溫板的研究大多集中在對單一熱源導熱的特性、熱阻、整體散熱性能與啟動限制等。熱管技術行之有年，由前述可知這項技術在電子產業被廣泛使用，因此在設計上常被侷限在電子元件，近年更因電腦的普及，散熱模組被迫降低成本、大量生產，本來高價的熱管，隨之慢慢變成低價的民生物品，但是均溫板產品可就沒有經歷熱管剛問世時的榮景，可以從高價逐漸步入低價，均溫板產品背負著熱管模組的沉重包袱，必須維持低價以因應市場的競爭，但是在發展初期，其研發與製造成本都高出熱管許多。以下介紹一些國內外正在發展的契機。
1. 高溫熱管在節能的應用
高溫熱管在台灣是較少人研究的項目，可應用於高壓鍋爐、常壓鍋爐、暖氣或乾燥空氣、電廠煙囪廢熱回收、地熱開發與降低露點機械腐蝕等領域。如燃煤燃油火力電廠會產生800~1,000°C 的高溫氣體，經過旋風除塵器除塵，通過熱管換熱器的加熱側，溫度降至150°C 左右進入引風機由煙囪排出；來自鼓風機的常溫空氣，透過熱管換熱器與煙氣逆流換熱至550°C 左右。在乾燥系統使用高溫熱管熱風爐後，熱空氣的溫度可從常溫升到550°C ，產量提高兩倍，產品含水量可從8% 下降到2%以下，乾燥產品質量等級可提高1~2 級。圖十四為熱管熱交換器的示意圖。
3. 均溫板應用在多重熱源的設計
在電子產業的低價市場中，電子設備越來越薄型化，但散熱需求的晶片卻逐漸增加， 如CPU 、GPU 、南北橋晶片、RAM 等，演變成多點熱源的新散熱時代，如刀鋒伺服器的興起，散熱是一大挑戰，熱源的分散設計成為熱流工程師的一大挑戰，均溫板似乎是薄型化散熱系統的一個新契機。
4. 均溫板應用在均溫需求高的生醫產業
圖十八為一PCR 機器示意圖，其放置在機器頂端的蜂窩狀結構則是DNA聚合酶連鎖反應(Polymerase Chain Reaction; PCR)的位置，需求高度均勻且快速反應的溫度變化……以上內容為重點摘錄，如欲詳全文請見原文
作者：康尚文、蔡孟昌 / 淡江大學
★本文節錄自「工業材料雜誌293期」，更多資料請見：https://www.materialsnet.com.tw/DocView.aspx?id=9328