CN101236053A - 具有微流结构的散热器及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种具有微流结构的散热器及其制造方法，此散热器包含一上微流模块与一下微流模块。上微流模块具有多个上微流道且上微流道两侧设有一上第一开口与一上第二开口，下微流模块具有多个下微流道且下微流道两侧设有一对应上第一开口的下第一开口与一对应上第二开口的下第二开口。下微流模块贴合一产生热能的发热组件并容置一散热流体，下微流模块的散热流体传导发热组件的热能并通过下第一开口、上第一开口、上第二开口与下第二开口以与上微流模块进行液气相循环传导以将该热能散除。本发明还提供一种具有微流结构的散热器的制造方法。

Description

具有微流结构的散热器及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种散热器及其制造方法，特别是指一种具有微流结构并利用其毛细力以加速散热流体进行散热循环的散热器与其制造方法。

背景技术

目前金属材质的散热板在贴合发热组件进行散热时，多利用金属的导热性质将发热组件的热能传达至散热板以进行热能的散除。若对应可产生较大热能的发热组件时，就需要较大体积的散热板以增加热能传导路径。故为缩小散热板占用的空间及保持一般散热板所具有的散热效果，在散热板中配置多个热流导管。

请参照图1，其为现有散热板的分解示意图。此种散热板的设计方式为，先加工将一第一平板110形成具有多个热流导管111路径，再将此第一平板110焊合于未加工的一第二平板120上。将热流导管111的一端密封，并在加入一两相变化的工作流体后将热流导管111的另一端密封。

而为缩小热流导管111体积并使热流导管111接触最大散热面域，将热流导管111设计成为上宽下窄的形状。液态工作流体则流动于此热流导管111的尖端部位，并非填满于整个热流导管111中。其目的在于，当液态工作流体受热变化为气态时，可让此气态工作流体流动于热流导管111的放射部位，并藉由流动以将热能传导至第一平板110与第二平板120以散除热能。当气态工作流体散除热能后冷凝变回液态工作流体，以形成液气态循环来进行散热。

然而，现有技术具有无法避免的缺点。散热板一般是贴合于发热组件上，热能是从散热板的下板传导而来。因此热流导管111仅在尖端部位接触发热组件，所能承接并散除的热能有限。加上液态工作流体转化成气态工作流体的份量也不高，不易于放射部位进行流动而形成液气相散热循环，故热流导管111产生空间浪费的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种具有微流结构的散热器及其制造方法，以使散热器藉由其微流结构以全面性的承接发热组件的热能，并藉由微流结构本身对散热流体所产生的毛细力以带动散热流体的流动，以形成液气相散热循环，藉此迅速的散除热能。

为了实现上述的目的，本发明提供一种具有微流结构的散热器，贴合于一发热组件并藉液气相变化的散热流体散除此发热组件产生的热能，此散热器由一上微流模块与一下微流模块相对接合组成。上微流模块与下微流模块由二凹凸状的金属箔板个别接合于一上盖体与一下盖体所形成，上微流模块具有多个开放与闭封的上微流道，下微流模块则具有多个开放与闭封的下微流道。闭封的上微流道两端各开设有一上第一开口与一上第二开口，闭封的下微流道两端各开设有一下第一开口与一下第二开口。上第一开口对应下第一开口而上第二开口则对应下第二开口，且下微流模块的下微流道还供液相的散热流体流动于其中。

此散热流体传导热能时，转化为气相并经由下第一开口与上第一开口流向上微流模块。再通过上微流道流向上第二开口并传导热能于上微流道的金属箔板，以进行冷凝而转回液相。冷凝的散热流体经由上第二开口与下第二开口导回下微流模块。液相的散热流体与下微流道产生一毛细力作用，以导引散热流体从下第二开口流至下第一开口，以形成液气相散热循环来散除热能。

所述下微流道与上微流道为相互平行并以连续方式配置于金属箔板上。开放与闭封的下微流道间隔配置，开放与闭封的上微流道同样也是间隔配置。且下微流道与上微流道的横断面可为楔形、方形、三角形与多边形等。并且，散热流体可为纯水、丙酮、乙二醇或乙醇等，而金属箔板与上、下盖体的材质可为铜、铝、铝铜合金或碳钢等。

本发明还提供一种具有微流结构的散热器的制造方法，其制作方式为先提供二金属箔板并藉由冲压或锻造方式将此二金属箔板弯曲形成凹陷与凸起交替的多个沟槽；去除凸起的该沟槽两侧的部分顶边；提供二盖体以供该金属箔板个别接合以形成一上微流模块与一下微流模块，该盖体与该金属箔板形成多个微流道，凸起的沟槽所形成的微流道，其两侧形成一第一开口与一第二开口；置入一散热流体于下微流模块中，此散热流体的高度不超过微流道的高度；以及对称接合上微流模块与下微流模块，并密封上微流模块与下微流模块的接合边。

本发明具有以下有益的效果：本发明具有现有技术所无法达到的功效，即下微流模块的微流道能以最大的散热面域来承接发热组件所产生的热能。当散热流体承接热能而转化成气相时，上微流模块与下微流模块通过各自的微流道以区隔液相与气相的散热流体的流动路径，避免异相散热流体流动时相互干预对方的流动路径而降低散热效率。而微流道的截面面积十分细小，当液相散热流体流动于微流道时，微流道与散热流体产生一毛细力，以加速散热流体的流动，故可增加散热流体的液气相散热循环速率。

为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。

附图说明

图1为现有技术的分解示意图；

图2为本发明的散热器的制造方法流程图；

图3A为本发明的金属箔板压制示意图；

图3B为本发明的沟槽压制示意图；

图3C为本发明的金属箔板成型示意图；

图4A为本发明的金属箔板结构示意图；

图4B为本发明的金属箔板修整示意图；

图5为本发明的散热器的分解示意图；

图6为本发明的散热器正视截面示意图；

图7为本发明的散热器侧视截面示意图；以及

图8为本发明的热能散除示意图。

其中，附图标记：

110-第一平板

111-热流导管

120-第二平板

300-压制器具

310-金属箔板

311-凹陷的沟槽

312-凸起的沟槽

320-上微流模块

321-上盖体

322-上微流道

325-上第一开口

326-上第二开口

330-下微流模块

331-下盖体

332-下微流道

333-闭封微流道

334-开放微流道

335-下第一开口

336-下第二开口

350-散热流体

360-鳍片

370-发热组件

371-发热源

步骤S201-提供二金属箔板并藉由冲压或锻造方式将该金属箔板弯曲形成凹陷与凸起交替的多个沟槽

步骤S202-去除凸起的该沟槽两侧的部分顶边

步骤S203-提供二盖体以供该金属箔板个别接合以形成一上微流模块与一下微流模块，该盖体与该金属箔板形成多个微流道，凸起的沟槽所形成的微流道的两侧形成一第一开口与一第二开口

步骤S204-置入一散热流体于下微流模块中，散热流体的高度不超过微流道的高度

步骤S205-进行对称接合上微流模块与下微流模块，并密封上微流模块与下微流模块的接合边

具体实施方式

为使对本发明的目的、构造特征及其功能有进一步的了解，兹配合相关实施例及附图详细说明如下：

请同时参照图2至图7，其为本发明的散热器的制造方法流程图、金属箔板压制示意图、散热器的组成示意图与散热器的横断面的结构示意图。此散热器的制造方法包含有至少下列步骤：

提供二金属箔板并藉由冲压或锻造方式将该金属箔板弯曲形成凹陷与凸起交替的多个沟槽(步骤S201)。如图3A至图3C所示，金属箔板310藉由一压制器具300以冲压的加工方式来冲压此金属箔板310，金属箔板310经压制器具300冲压后形成凹凸的多个沟槽。该沟槽平行配置于金属箔板310上，凹陷的沟槽311与凸起的沟槽312以交替方式进行间隔配置。此例以方形沟槽进行说明。

去除凸起的该沟槽两侧的部分顶边(步骤S202)。如图4A与图4B所示，为使散热器能有效的进行液气相循环散热(请容后讲述)，将该凸起的沟槽312个别去除其两侧的部分顶边。而去除的方式可利用刀具切割、蚀刻、雷射切割或电子束切割等加工方式进行。

提供二盖体以供该金属箔板个别接合以形成一上微流模块与一下微流模块，该盖体与该金属箔板形成多个微流道，凸起的沟槽所形成的微流道的两侧形成一第一开口与一第二开口(步骤S203)。

如图5所示，先提供一上盖体321与一下盖体331，此上盖体321与下盖体331个别与其一金属箔板310相互接合，以形成上微流模块320与下微流模块330。接合方式可利用气体焊接、软焊、硬焊、电弧焊或固态全晶体焊接进行接合，或是利用高黏性、高耐热及高抗蚀性的黏胶进行黏合。

如图6和图7所示，上微流模块320与下微流模块330各具有多个上微流道322与下微流道332。此上微流道322与下微流道332各自包含多个闭封微流道333与开放微流道334。该上微流道322与下微流道332由上盖体321与下盖体331个别与此二金属箔板310相互接合所形成，而上微流道322与下微流道332的截面积所形成的孔径相当细小，以便于进行毛细力作用(请容后讲述)。

因先前凸起的沟槽312去除其两侧的部分顶边，故上微流道322两端具有一上第一开口325与一上第二开口326。下微流道332两端具有一下第一开口335与一下第二开口336。而且上盖体321与下盖体331以及金属箔板310为铜、铝、铝铜合金或碳钢等具有高热传导效率、耐腐蚀、机械强度高及质量轻等性质的材质所制成。

置入一散热流体于下微流模块中，散热流体的高度不超过微流道的高度(步骤S204)。而所注入的散热流体350为纯水、丙酮、乙二醇或乙醇等高挥发性的液体，或是以此成份所制成的冷却液。

进行对称接合上微流模块与下微流模块，并密封上微流模块与下微流模块的接合边(步骤S205)。如图6与图7所示，此上微流模块320与下微流模块330在接合时，上微流道322与下微流道332相互对应并平行。上第一开口325对应下第一开口335，而上第二开口326则对应下第二开口336，以利于进行散热流体的液气相循环散热。

接合的方式如前所述，可利用气体焊接、软焊、硬焊、电弧焊或固态全晶体焊接进行接合。其主要目的在使上微流模块320与下微流模块330完全密合，避免散热流体350溢出。而且为增加散热效果，可于上微流模块320的外表面(即是上盖体321的外边)配置多个鳍片360以辅助进行散热。

请参照图8，其为本发明的热能散除示意图。将前述的散热器贴合于一发热组件370上，此发热组件370具有一发热源371以产生热能。散热器贴合于发热组件370时，上第一开口325与下第一开口335对应发热源371(此处即为散热器的受热端)。此下第一开口335与上第一开口325可在散热器制造时，对应发热源371区域的长度与宽度来进行部分顶边的去除作业，以使下第一开口335与上第一开口325的范围能涵盖整个发热源371。

当下微流模块330传导发热源371所产生的热能时，此热能被传导至下第一开口335处的液相散热流体350。此液相散热流体350承接此热能以逐渐提升液体温度，最后转化为气相散热流体350。

此气相散热流体350通过下第一开口335与上第一开口325以从下微流模块330导入上微流模块320，并流动于上微流道322中。部分气相的散热流体350则流动于上微流模块320与下微流模块330之间的间隙中。

液相散热流体350因承接热能而不断的转化为气相，逐渐增加体积的气相散热流体350因空间限制而受上微流道322的导引，而流向上微流模块320的上第二开口326处(此处即为散热器的冷凝端)。并于流动的同时，气相散热流体350将所包含的热能传导至金属箔板310，再通过上盖体321增加热能传导路径以散除热能，且气相散热流体350进行冷凝而转回液相。

冷凝的散热流体350通过上第二开口326与下第二开口336而导回下微流模块330，以融入下第二开口336处的液相散热流体350。

而尚未完成冷凝的散热流体350(即仍处于气相的散热流体350)同样通过上第二开口326与下第二开口336而导入下微流模块330，并推挤下第二开口336处的散热流体350，使下第二开口336处的液相散热流体350受推挤而流向下第一开口335处，以形成液气相循环来散除发热源371发出的热能。

然而，液相散热流体350具有一表面张力，此表面张力为所有液体皆具有的特性，不同成份的散热流体350具有不同的表面张力。当液相散热流体350受挤压时，流动于下微流道332中，而所有下微流道332皆为横断面十分细小的细长管状。因此，利用此表面张力特性，液相散热流体350挤入下微流道332时与下微流道332之间产生一毛细力作用，并藉此毛细力作用以导引液相的散热液体来加速通过下微流道332以流向第一开口335处，藉此加速液气相散热循环的速率。

鳍片360则对应上第二开口326处以配置于上微流模块320的外表面，用以增加热能的传导路径来辅助热能的散除，藉此加速冷凝作用，以使散热流体350加速从气相转化回液相。

综上所述得知，此散热器除利用液气相变化的散热流体350进行热能散除外，利用上微流道322与下微流道332区隔液、气相散热流体350，避免两相异的散热流体350相互影响对方的流动路径以加速热能的散除。而且还藉由微流道与液相散热流体350产生的毛细力作用加速流动速率，以增加液气相散热循环的循环频率，更增进热能散除的效果。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的普通技术人员当可根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (18)

1. 一种具有微流结构的散热器，其特征在于，该具有微流结构的散热器包含：

一下微流模块，具有一下盖体与一凹凸状的金属箔板，该金属箔板接合于该下盖体以形成多个微流道，该下微流道于两端各开设一下第一开口与一下第二开口；以及

一上微流模块，具有一上盖体与一凹凸状的金属箔板，该金属箔板接合于该上盖体以形成多个上微流道，该上微流道两端各开设一上第一开口与一上第二开口，将该上微流模块与该下微流模块对接形成一体。

2. 根据权利要求1所述的散热器，其特征在于，该微流道相互平行。

3. 根据权利要求1所述的散热器，其特征在于，该微流道以连续方式配置于该金属箔板上。

4. 根据权利要求1所述的散热器，其特征在于，开放的该微流道与封闭的该微流道间隔配置。

5. 根据权利要求1所述的散热器，其特征在于，该微流道的横断面为楔形、方形、三角形或多边形。

6. 根据权利要求1所述的散热器，其特征在于，该下微流模块内置入一散热流体。

7. 根据权利要求6所述的散热器，其特征在于，该散热流体为纯水、丙酮、乙二醇或乙醇。

8. 根据权利要求1所述的散热器，其特征在于，该金属箔板的材质为铜、铝、碳钢或铝铜合金。

9. 根据权利要求1所述的散热器，其特征在于，该上盖体与该下盖体的材质为铜、铝、碳钢或铝铜合金。

10. 根据权利要求1所述的散热器，其特征在于，该上盖体的外表面上设置有多个鳍片，该鳍片的配置位置对应于该第二开口位置。

11. 根据权利要求1所述的散热器，其特征在于，该上第一开口的位置对应该下第一开口的位置，该上第二开口的位置对应该下第二开口的位置。

12. 根据权利要求6所述的散热器，其特征在于，该下微流模块的一外表面贴合一发热组件，该下微流模块的该散热流体可传导该发热组件的热能，而且藉由该上微流模块与该下微流模块进行液气相循环以将该发热组件的热能散除。

13. 一种具有微流结构的散热器的制造方法，其特征在于，该制造方法至少包含下列步骤：

提供二金属箔板并藉由冲压或锻造方式将该金属箔板弯曲形成凹陷与凸起交替的多个沟槽；

去除凸起的该沟槽两侧的部分顶边；

提供二盖体以供该金属箔板个别接合以形成一上微流模块与一下微流模块，该盖体与该金属箔板形成多个微流道，凸起的该沟槽所形成的该微流道的两侧形成一第一开口与一第二开口；

置入一散热流体于该下微流模块中，该散热流体的高度不超过该微流道的高度；以及

进行对称接合该上微流模块与该下微流模块，并密封该上微流模块与该下微流模块的接合边。

14. 根据权利要求13所述的散热器的制造方法，其特征在于，该散热流体为纯水、丙酮、乙二醇或乙醇。

15. 根据权利要求13所述的散热器的制造方法，其特征在于，金属箔板的材质为铜、铝、铝铜合金或碳钢。

16. 根据权利要求13所述的散热器的制造方法，其特征在于，该上盖体与该下盖体的材质为铜、铝、铝铜合金或碳钢。

17. 根据权利要求13所述的散热器的制造方法，其特征在于，该金属箔板与该上盖体以及该下盖体的接合方式为气体焊接、软焊、硬焊、电弧焊或固态全晶体焊接，而该上微流模块与该下微流模块的接合方式为气体焊接、软焊、硬焊、电弧焊或固态全晶体焊接。

18. 根据权利要求13所述的散热器的制造方法，其特征在于，凸起的该沟槽的两侧顶边的去除方式包含刀具切割、蚀刻、雷射切割或电子束切割。

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