CN101348910A - 使用高温粉体喷枪来产生均热板的毛细结构的制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种简化产生均热板的毛细结构的制作方法，其包含有：提供一金属盖；提供一高温粉体喷枪产生高温火焰，将喷出的第一粉体形成表面熔化的状态；以及将表面熔化的第一粉体直接喷涂在金属盖的内层表面，以形成多孔状态的第一毛细结构覆盖在该金属盖的内层表面。该制作方法另包含将一冷却系统置于该金属盖的外层，以维持该金属盖处于低温状态。

Description

使用高温粉体喷枪来产生均热板的毛细结构的制作方法

技术领域

本发明涉及一种产生均热板的毛细结构的制作方法，特别是涉及一种使用高温粉体喷枪来产生均热板的毛细结构的制作方法。

背景技术

近年来，电子产品为了符合轻薄短小的市场需求，随之而来的热管理问题就变得很重要了。如中央处理器的热点(Hot Spot)愈来愈小，使得热能过于集中在某一个点上，因此发展出高导热性的均热板(Vapor Chamber)以将热量均匀分散至散热器上，以解决热点的问题。而均热板制造厂商在制造均热板的毛细结构时，通常利用一中心模具(Mandrel)固定均热板的上盖或下盖，再填粉放入烧结炉中进行烧结。

在先前技术中，往往使用烧结或者网贴的制作工艺来制作均热板的毛细结构。请参考图1A到图1D至图2A到图2C，图1A到图1D至图2A到图2C为先前技术制造均热板的烧结毛细结构的制作工艺的示意图。如图1A至图1D所示，首先，提供一金属上盖或者一金属下盖，将一中心模具与该金属上盖(或者该金属下盖)结合，再填入金属粉末在该中心模具和该金属上盖之间，接着，震动金属粉末使其分布均匀。如图2A至图2C所示，将上述均匀填入金属粉末的该中心模具与该金属上盖一起放入烧结炉中进行高温烧结，经过高温烧结后，金属粉末会形成一层毛细结构覆盖在该金属上盖的内层表面，最后，将中心模具移除以完成烧结毛细结构的制作工艺。

由于均热板的上下盖过薄的关系，以至于在烧结炉进行烧结的过程中，过高的温度使得上下盖会有软化变形的现象，而导致上下盖的不平整，在量产上出现很大的问题。而烧结过程所需要的器材昂贵、且需执行的步骤繁复，不但需要耗费许多的金钱更浪费时间，在成本的考量上十分不经济。

发明内容

本发明的目的在于提供一种使用高温粉体喷枪来产生均热板的毛细结构的制作方法，以解决上述问题。

本发明的目的是这样实现的，即提供种使用高温粉体喷枪来产生均热板的毛细结构的制作方法，该制作方法包含提供一金属盖；提供一高温粉体喷枪产生高温火焰，将喷出的第一粉体形成表面熔化的状态；将一冷却系统置于该金属盖的外层，以维持该金属盖处于低温状态；以及将表面熔化的该第一粉体直接喷涂在该金属盖的内层表面，以形成多孔状态的第一毛细结构覆盖在该金属盖的内层表面。该制作方法另包含提供该高温粉体喷枪产生高温火焰，将喷出的第二粉体形成表面熔化的状态；以及将表面熔化的该第二粉体直接喷涂在该第一毛细结构的内层表面，以形成多孔状态的第二毛细结构覆盖在该第一毛细结构的内层表面。

本发明还提供一种使用高温粉体喷枪来产生毛细结构的均热板，该均热板包含一金属盖以及一第一层毛细结构。其中，该第一层毛细结构是使用一高温粉体喷枪产生高温火焰，将喷出的表面熔化的一第一粉体，直接喷涂在该金属盖的内层表面，以形成多孔状态覆盖在该金属盖的内层表面。该均热板另包含一第二层毛细结构，其使用一高温粉体喷枪产生高温火焰，将喷出的表面熔化的一第二粉体，直接喷涂在该第一层毛细结构的内层表面，以形成多孔状态覆盖在该第一层毛细结构的内层表面。

附图说明

图1A至图1D为现有技术制造均热板的烧结毛细结构的制作工艺的示意图；

图2A至图2C为现有技术制造均热板的烧结毛细结构的制作工艺的示意图；

图3A至图3D为本发明一实施例使用高温粉体喷枪来产生均热板的毛细结构的制作工艺的示意图；

图4为图3A至图3D所产生的均热板的毛细结构的完成图；

图5为将已涂布一层毛细结构的一金属上盖与一金属下盖结合后的均热板的剖视图；

图6为本发明一第一实施例使用高温粉体喷枪来产生均热板的毛细结构的制作方法的流程图；

图7A至图7F为本发明另一实施例使用高温粉体喷枪来产生均热板的毛细结构的制作工艺的示意图；

图8为图7A至图7F所产生的均热板的两层毛细结构的完成图；

图9为将已涂布两层毛细结构的一金属上盖与一金属下盖结合后的均热板的剖视图；

图10为本发明一第二实施例使用高温粉体喷枪来产生均热板的毛细结构的制作方法的流程图；

图11为说明高温粉体喷枪的原理及结构的示意图。

主要元件符号说明

40、80    均热板

3A-3D、7A-7F、602-612、1002-1018    步骤

410、810    金属上盖

420、820    第一毛细结构

830    第二毛细结构

110    喷嘴

120    粉体

130    金属

140    涂层

具体实施方式

请参考图3A至图3D，图3A至图3D为本发明一实施例使用高温粉体喷枪(Powder Thermal Spray Gun)来产生均热板的毛细结构的制作工艺的示意图。如图3A至图3D所示，首先，提供一金属上盖或者一金属下盖，再将一冷却系统置于该金属上盖(或者该金属下盖)的外层，以维持该金属上盖处于低温状态。接着，提供一高温粉体喷枪将喷出的一第一粉体形成表面熔化的状态，并将表面熔化的该第一粉体直接喷涂在该金属盖的内层表面，最后，该第一粉体形成多孔状态(Porous Status)的第一毛细结构覆盖在该金属盖的内层表面，完成产生均热板的毛细结构的制作工艺。

在上述的实施例中，该冷却系统用来维持该金属上盖处于低温状态，可以是用来置放冷却水的一冷却槽，或者其他的冷却装置，并不局限于此。请注意，该高温粉体喷枪的温度视该第一粉体的材质而调整，举例而言，铜粉所使用的温度约略为900度C至1100度C。

请参考图4至图5，图4至图5为图3A至图3D所产生的均热板的毛细结构的完成图。其中，图4为一均热板40的侧面剖视图，而图5为将已涂布一层毛细结构的一金属上盖与一金属下盖结合后的均热板的剖视图。均热板40包含一金属上盖410，其成分可以是铜、铝或者其他合金。将表面熔化的该第一粉体直接喷涂在金属上盖410的内层表面，以形成多孔状态的一第一毛细结构420覆盖在金属上盖410的内层表面。其中，该第一粉体可以是纯铜粉、铝粉或者其他合金粉末；而第一毛细结构420的孔径为50至200微米(micrometer，μm)，其厚度为0.2至2.0毫米(Millimeter，mm)。

请注意，第一毛细结构420的孔径由第一粉体的颗粒大小所决定的，不同颗粒大小或者不同成分的第一粉体所形成的第一毛细结构420会有不同的孔径，可视使用者需求而定。举例而言，可使用规格为50-200网目(Mesh)的筛网来筛选所要的粒径大小。第一毛细结构420的厚度由高温粉体喷枪喷涂的时间所决定，可视使用者需求而改变。

请参考图6，图6为本发明一第一实施例使用高温粉体喷枪来产生均热板的毛细结构的制作方法的流程图，其包含以下的步骤：

步骤602：流程开始；

步骤604：提供一金属盖；

步骤606：将一冷却系统置于该金属盖的外层，以维持该金属盖处于低温状态；

步骤608：提供一高温粉体喷枪产生高温火焰，将喷出的第一粉体形成表面熔化的状态；

步骤610：将表面熔化的该第一粉体直接喷涂在该金属盖的内层表面，以形成多孔状态的第一毛细结构覆盖在该金属盖的内层表面；

步骤612：完成第一毛细结构。

请配合图3A至图3D以便说明。在步骤604中，提供一金属盖(如图3A)。在步骤606中，将该冷却系统置于该金属盖的外层(如图3B)。在步骤608-610中，提供一高温粉体喷枪产生高温火焰，将表面熔化的该第一粉体直接喷涂在该金属盖的内层表面(如图3C)。最后，完成第一毛细结构(如图3D)。

请参考图7A至图7F，图7A至图7F为本发明另一实施例使用高温粉体喷枪来产生均热板的毛细结构的制作工艺的示意图。由于图7A至图7F的制作工艺与图3A至图3D的制作工艺类似，两者相同之处在此不再赘述。图7A至图7F与图3A至图3D不同之处在于，图7A至图7F先后将两种相异的粉体，利用高温粉体喷枪喷涂在该金属盖的内层表面。如图7A至图7F所示，先提供一高温粉体喷枪将喷出的一第一粉体形成表面熔化的状态，并将表面熔化的该第一粉体直接喷涂在该金属盖的内层表面，该第一粉体形成多孔状态的第一毛细结构覆盖在该金属盖的内层表面，完成产生均热板的第一层毛细结构。接着，重复前述的步骤，使用高温粉体喷枪将喷出的一第二粉体形成表面熔化的状态，并将表面熔化的该第二粉体直接喷涂在已完成的第一毛细结构的内层表面，该第二粉体形成多孔状态的第二毛细结构覆盖在该第一毛细结构的内层表面，如此一来，完成产生均热板的第二层毛细结构的制作工艺。

请参考图8至图9，图8至图9为图7A至图7F所产生的均热板的两层毛细结构的完成图。其中，图8为一均热板80的侧面剖视图，而图9为将已涂布两层毛细结构的一金属上盖与一金属下盖结合后的均热板的剖视图。均热板80包含一金属上盖810，其成分可以是铜、铝或者其他合金。将表面熔化的该第一粉体直接喷涂在金属上盖810的内层表面，以形成一第一毛细结构820覆盖在金属上盖810的内层表面。接着，再将表面熔化的该第二粉体直接喷涂在第一毛细结构820的内层表面，以形成一第二毛细结构830覆盖在第一毛细结构820的内层表面。其中，该第一粉体及该第二粉体可包含纯铜粉、铝粉或者其他合金粉末。而第一毛细结构820的孔径为50至200微米，其厚度为0.2至2.0毫米(Millimeter，mm)；而第二毛细结构830的孔径为50至200微米，其厚度为0.2至2.0毫米。

在上述的实施例中，分别将该第一粉体及该第二粉体涂布在金属上盖810的内层表面，以形成第一毛细结构820及第二毛细结构830。通常该第一粉体的颗粒会小于该第二粉体的颗粒，因此，第一毛细结构820的孔径(如50微米)会较第二毛细结构830的孔径(如200微米)来得小。如此一来，位于下层的第一毛细结构820可以拥有较好的渗透率，位于上层的第二毛细结构830可以拥有较好的蒸发率，搭配两层不同粉体所组成的毛细结构可以增加热通量，使得均热板的效能大大地提升。请注意，第一毛细结构820、第二毛细结构830的孔径并不局限于上述的数值，可视使用者需求而定。而第一毛细结构820、第二毛细结构830的厚度也不局限于上述的数值，可视使用者需求而改变。

请参考图10，图10为本发明一第二实施例使用高温粉体喷枪来产生均热板的毛细结构的制作方法的流程图，其包含以下的步骤：

步骤1002：流程开始；

步骤1004：提供一金属盖；

步骤1006：将一冷却系统置于该金属盖的外层，以维持该金属盖处于低温状态；

步骤1008：提供一高温粉体喷枪产生高温火焰，将喷出的该第一粉体形成表面熔化的状态；

步骤1010：将表面熔化的该第一粉体直接喷涂在该金属盖的内层表面，以形成多孔状态的第一毛细结构覆盖在该金属盖的内层表面。

步骤1012：完成第一毛细结构；

步骤1014：提供一高温粉体喷枪产生高温火焰，将喷出的该第二粉体形成表面熔化的状态；

步骤1016：将表面熔化的该第二粉体直接喷涂在该第一毛细结构的内层表面，以形成多孔状态的第二毛细结构覆盖在该第一毛细结构的内层表面；

步骤1018：完成第二毛细结构。

请配合图7A至图7F并比较图6以便说明。图10与图6两者不同之处在于图10先后将两种相异粒径的粉体，利用高温粉体喷枪喷涂在该金属盖的内层表面。在步骤1004-1006中，提供一金属盖(如图7A)并将该冷却系统置于该金属盖的外层(如图7B)。在步骤1008-1010中，提供一高温粉体喷枪产生高温火焰，将表面熔化的该第一粉体直接喷涂在该金属盖的内层表面(如图7C)。如此一来，完成第一毛细结构(如图10的步骤1012及图7D)。接着，再进行一次高温涂布的步骤，利用高温粉体喷枪将表面熔化的该第二粉体直接喷涂在第一毛细结构的内层表面(如图10的步骤1014-1016及图7E)。最后，完成第二毛细结构(如图10的步骤1018及图7F)。

请注意，图6与图10的流程仅为本发明所举可行的实施例，并非限制本发明的限制条件，且其中的步骤顺序与内容可依情况做变化，如步骤1014-1018可用重复执行步骤1008-1012来代替。此外，以上所述仅为本发明的较佳实施例，在不违背本发明精神下而做的各式各样的设计变化，皆应属本发明的涵盖范围。

请参考图11，图11为说明高温粉体喷枪的原理及结构的示意图。此原理设计一环状喷嘴110产生高温火焰，将喷出的粉体120形成表面熔化的状态，而直接涂布一金属130的表面，此细微的表面熔化粉体120一但接触到较冷的物体，即会形成多孔状态的一涂层140附着在金属130的表面。故此过程称为“冷处理过程”。由于金属130不需同时经过高温过程(如进烧结炉的烧结过程)，可保持物体本身的物体强度以避免造成软化损坏、或者物理特性变形等情况发生。

以上所述的实施例仅用来说明本发明，并不局限本发明的范畴。文中所提到的金属上盖或者金属下盖，其成分可包含铜、铝或者其他合金，并不局限于此。该第一粉体及该第二粉体可包含纯铜粉、铝粉或者其他合金粉末，也可为其他成分，可视使用者需求而改变。此外，毛细结构的孔径由粉体的颗粒大小所决定，并不局限于上述的数值；而第一毛细结构820、第二毛细结构830的厚度也不局限于上述的数值，可视使用者需求而改变。请注意，在上述的实施例中，均热板的毛细结构的层数仅用来说明本发明，并不局限于一层或是两层，也可扩充至多层。图6与图10的流程仅为本发明所举可行的实施例，并非限制本发明的限制条件，且其中的步骤顺序与内容可依情况做变化。

由上可知，本发明提供一种使用高温粉体喷枪来产生均热板的毛细结构的制作方法。由于本发明的毛细结构的制作方法，是利用高温粉体喷枪将粉体直接涂布在均热板的金属上盖或者金属下盖的表面，金属上盖或者金属下盖无需进入烧结炉中经过高温加热，因此，可保持均热板本身的物体强度以避免造成软化损坏、金属上下盖的不平整或者物理特性变形等情况发生。此外，制作方法的流程十分简单便利，可以有效缩短制作工艺的时间与降低生产的成本，适用于均热板的大量生产上。且透过本发明的制作方法，可轻易地产生上下两层的第一毛细结构与第二毛细结构，搭配两层不同粉体所组成的毛细结构可以增加热通量，使得均热板的效能大大地提升。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (19)

1.一种使用高温粉体喷枪来产生均热板的毛细结构的制作方法，该制作方法包含有下列步骤：

提供一金属盖；

提供一高温粉体喷枪产生高温火焰，将喷出的第一粉体形成表面熔化的状态；以及

将表面熔化的该第一粉体直接喷涂在该金属盖的内层表面，以形成多孔状态的第一毛细结构覆盖在该金属盖的内层表面。

2.如权利要求1所述的制作方法，其另包含：

将冷却系统置于该金属盖的外层，以维持该金属盖处于低温状态。

3.如权利要求1所述的制作方法，其中该第一粉体包含纯铜粉、铝粉或者其他合金粉末。

4.如权利要求1所述的制作方法，其中该第一毛细结构的孔径为50至200微米(Micrometer，μm)。

5.如权利要求1所述的制作方法，其中该第一毛细结构的厚度为0.2至2.0毫米(Millimeter，mm)。

6.如权利要求1所述的制作方法，其另包含：

提供该高温粉体喷枪产生高温火焰，将喷出的第二粉体形成表面熔化的状态；以及

将表面熔化的该第二粉体直接喷涂在该第一毛细结构的内层表面，以形成多孔状态的第二毛细结构覆盖在该第一毛细结构的内层表面。

7.如权利要求6所述的制作方法，其中该第一粉体包含纯铜粉、铝粉或者其他合金粉末，以及该第二粉体包含纯铜粉、铝粉或者其他合金粉末。

8.如权利要求6所述的制作方法，其中该第一粉体的颗粒小于该第二粉体的颗粒。

9.如权利要求6所述的制作方法，其中该第一毛细结构的孔径为50至200微米，以及该第二毛细结构的孔径为50至200微米。

10.如权利要求6所述的制作方法，其中该第一毛细结构的厚度为0.2至2.0毫米，以及该第二毛细结构的厚度为0.2至2.0毫米。

11.如权利要求6所述的制作方法，其中该金属盖包含铜、铝或者其他合金。

12.如权利要求6所述的制作方法，其中该高温粉体喷枪产生的高温火焰视该第一粉体与该第二粉体的材质而调整。

13.一种使用高温粉体喷枪来产生毛细结构的均热板，该均热板包含：

金属盖；以及

第一层毛细结构；

其中，该第一层毛细结构是使用一高温粉体喷枪产生高温火焰，将喷出的表面熔化的第一粉体，直接喷涂在该金属盖的内层表面，以形成多孔状态覆盖在该金属盖的内层表面。

14.如权利要求13所述的均热板，其另包含：

第二层毛细结构；

其中，该第二层毛细结构是使用高温粉体喷枪产生高温火焰，将喷出的表面熔化的第二粉体，直接喷涂在该第一层毛细结构的内层表面，以形成多孔状态覆盖在该第一层毛细结构的内层表面。

15.如权利要求14所述的均热板，其中该第一粉体包含纯铜粉、铝粉或者其他合金粉末，以及该第二粉体包含纯铜粉、铝粉或者其他合金粉末。

16.如权利要求14所述的均热板，其中该第一粉体的颗粒小于该第二粉体的颗粒。

17.如权利要求14所述的均热板，其中该第一层毛细结构的孔径为50至200微米，以及该第二层毛细结构的孔径为50至200微米。

18.如权利要求14所述的均热板，其中该第一层毛细结构的厚度为0.2至2.0毫米，以及该第二层毛细结构的厚度为0.2至2.0毫米。

19.如权利要求14所述的均热板，其中该金属盖包含铜、铝或者其他合金。

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