CN101726203A - 高孔隙率毛细结构的制造法 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种高孔隙率毛细结构的制造法，尤其指一种以电化学方式可直接于基材上快速生成一高孔隙率毛细结构体的方法；包含预备程序、电化学反应程序及成品程序，先备制一可组成中空密闭容器的容器基材与盖板基材，在不需毛细结构的部位以绝缘材遮蔽而连接电源的负极，电源正极连接电解料体而一同置于一电化学反应槽的电解液中，于容器基材与盖板基材表面镀上高孔隙率毛细结构体，最后将有高孔隙率毛细结构的容器基材与盖板基材组合封装成密闭容器，又于内部抽真空注入工作流体迅速组成；可应用于散热装置(如均热板等)的毛细结构的形成，亦可应用于电子组件封装工艺，可达到低温工艺、步骤简单、加工简易、快速及低成本的多重进步性。
Description
技术领域
本发明主要涉及一种以电化学方式应用于均热板等散热装置，可以低温制成所需形状的薄型化成品的高孔隙率毛细结构体。
背景技术
按，现今电子设备在要求高效能(如计算机设备、通讯设备等)、高功率(如LED、液晶电视、电浆电视等)的需求下，对于散热的需求也越来越高，各种散热技术也就应运而生。
「热管」具高热传导率、超静音、结构简单及多用途等特性，是目前广泛应用的散热技术，其原理是于密闭腔体内壁结合一毛细结构层，在抽真空后注入工作流体，而其中间的空间则做为蒸气流动用；其操作是利用冷热端的饱和蒸气压力差使热端的蒸气往冷端流动，使热端的液体持续蒸发而吸收热量，在冷凝端放出热量而凝结以达到快速传热的目的。上述工作液体则由热管内壁的毛细结构层再回流至蒸发段，达到持续的热能传输的循环，达到散热效果。随着组件功率增加，「热管」的散热效率逐渐不敷使用，更高导热效率的「均热板」(板式热管)技术也就应运而生。
目前所使用的「热管」及「均热板」制造技术均仍有其限制：
一、沟槽：于内表面形成同一方向的复数沟槽。毛细结构其孔径一致，但其孔隙率无法提升。虽可薄型化但其散热效果较差。
二、烧结：将铜粉或铜网以高温烧结的方式结合于表面以形成毛细结构。散热效果佳但由于经过高温热处理使基本强度极低，不易薄型化而使材料成本增加。且毛细结构不易在量产工艺中获得一致性高的毛细结构与质量，因此无法有效控制主导传热性能的孔隙率孔径大小，造成成品良莠不齐。
三、扩散接合：以扩散接合的方式结合铜板与铜粉或铜纤维网。经过高温热处理使基材强度降低，不易薄型化而使材料成本增加。
四、发泡成型的金属：以发泡成型的金属为毛细结构体，其发泡金属不易控制气孔大小，工艺不稳定。
五、以铜质弹簧固定预先铺设的毛细结构体：其工艺复杂而且结合性差，导致其散热效果较差。
六、纳米碳管：于基材上生成纳米碳管数组，以纳米碳管数组为毛细结构体。散热效果佳，但工艺复杂、设备昂贵，且工艺须加热至高温而使基材软化。
七、运用光微影技术或是精密电铸的方法来制造金属微结构：这种方法可以制造出均匀且微细的毛细结构，但是其制造成本昂贵。
八、应用半导体工艺的活性离子蚀刻方法(Reactive Ion Etching RIE)，于硅基板上蚀刻出毛细结构：以此方法所形成的毛细结构毛细力强，但是使用的材料受半导体工艺的限制，同时制造的成本昂贵。
如上所述的工艺均有其缺点及限制，若欲达到高功率散热且薄型化的要求，必须研发出可以解决上述缺点的新工艺。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高孔隙率毛细结构的制造法，可于基材表面直接形成高孔隙率毛细结构，可达到结构薄型化、低热阻系数、高散热功率，并兼具简化工艺、质量稳定、设备及加工成本低，而降低制造的不良率等多重进步性。
为实现上述目的，本发明提供的制造法，是预先备制一可组成一中空密闭容器、可导电的容器基材与盖板基材，各于不需生成毛细结构体的部位以绝缘材料遮蔽并连接电源负极；而于一电化学反应槽内填充电解液，将电源正极连接于电解料体而与负极连接的基材一同置入电解液中，启动电源即可于容器基材与盖板基材表面快速镀上一层高孔隙率毛细结构体；最后将生成高孔隙率毛细结构体的容器基材与盖板基材组合封装成一密闭容器，而于其内部抽真空并注入工作流体；其中，导电基材可先与散热鳍片接合再形成高孔隙率毛细结构，可避免先形成高孔隙率毛细结构再接合散热鳍片时由于高温造成毛细功能的丧失而降低不良率；其中，若需支撑柱则可于基材的高孔隙率毛细结构体上再覆盖一支撑柱形状的绝缘母模，而电镀生成高孔隙率毛细结构支撑柱；其中，高孔隙率毛细结构体的组织可经由电流的大小调整生成所需的组织。
附图说明
图1是本发明预先成型可封装组成密闭容器的容器基材与盖板基材平面图。
图2是本发明于容器基材与盖板基材上包覆绝缘材料的平面图。
图3是本发明电化学反应槽平面示意图。
图4是本发明于容器基材与盖板基材上生成高孔隙率结构示意图。
图5是本发明于盖板基材覆盖支撑柱形状绝缘母模示意图。
图6是本发明生成高孔隙率毛细结构体支撑柱示意图。
图7是本发明完成高孔隙率毛细结构体的平面图。
图8是本发明容器基材与盖板基材封装完成平面示意图。
图9是本发明的制造程序方块图。
附图中主要组件符号说明
10....密闭容器 11....容器基材 12....盖板基材
12A....散热鳍片 111、121....高孔隙率毛细结构体
122....高孔隙率毛细结构体支撑柱 20....绝缘材料
21....绝缘母模 30....电源 31....正极
32....负极 40....电化学反应槽 50....电解料体
60....内部空间
具体实施方式
以下配合附图列举一具体实施例，详细介绍本发明的构造内容，及其所能达成的功能效益。
如图9所示为本发明的制造流程方块图，其包含「预备程序」、「电化学反应程序」及「成品程序」，其中；
预备程序：如图1所示预先成型备制一导电(铜质)可组合成一中空密闭容器10的容器基材11与盖板基材12，而其中盖板基材12上可预先与散热鳍片12A接合。
电化学反应程序：配合图2所示将密闭容器10的容器基材11与盖板基材12不需生成毛细结构体的部位先以绝缘材料20遮蔽；如图3所示，设一电源30及一内部填充电解液(硫酸铜水溶液)的电化学反应槽40，将盖板基材12(容器基材11)连接电源30的负极32，而电源30正极31连接一于电解料体(铜)50而一同置于电化学反应槽40电解液中；启动电源即可于容器基材11与盖板基材12表面快速生成(镀上)一层预定厚度的高孔隙率毛细结构体111、121如图4、图5所示。又如图6所示，进一步在盖板基材12所生成有高孔隙率毛细结构体121上，又覆盖一支撑柱形状的绝缘母模21，再予电镀生成一所需高度的高孔隙率毛细结构体支撑柱122如图6箭头所指结构。
成品程序：如图7所示，将生成有高孔隙率毛细结构体111、121的容器基材11与盖板基材12组合封装成一密闭容器10，如图8所示，而于密闭容器10高孔隙率毛细结构体111、121所构成的内部空间60抽真空并注入工作流体。
其中，所形成的毛细结构体的显微结构可为点状、纤维状、树枝状或上述的混合结构。
依照本发明实施例所述，导电基材可包括铜、铝、镍、铁等纯金属或合金，或经导电化表面处理的材料，其形状不限定于实施例所述形状。
依照本发明实施例所述，电解料体可为铜、镍、铝等纯金属或合金。
依照本发明实施例所述，散热鳍片可为铜、铝、镍、铁等纯金属或合金等高导热材料。
依照本发明实施例所述，电解液可为硫酸铜水溶液或其它常用配合电解料体所使用的电解液。
依照本发明实施例所述，高孔隙率毛细结构体的组织可经由电流的大小调整生成所需的组织。
如上所述本发明的高孔隙率毛细结构的制造法，可直接于基材、芯片或电子组件上形成高孔隙率毛细结构，而达到低温工艺、步骤简单、加工简易、快速及低成本的多重进步性。
Claims (9)
1.一种高孔隙率毛细结构的制造法，包含以下程序：
预备程序：预先成型备制一具导电可组合成一中空密闭容器的容器基材与盖板基材，若为不导电材料则须预先做导电化处理；
电化学反应程序：设一电化学反应槽及一电源，于其化学反应槽内填充电解液，将密闭容器的容器基材与盖板基材不需生成毛细结构体的部位先以绝缘材料遮蔽，并予连接电源的负极，而电源正极连接于电解料体，一同置于电解液中；启动电源即可于容器基材与盖板基材表面快速生成一层预定厚度的高孔隙率毛细结构体；又可在基材所生成有高孔隙率毛细结构体上，覆盖一支撑柱形状的绝缘母模，再予电镀生成一所需高度的高孔隙率毛细结构体支撑柱；
成品程序：将生成有高孔隙率毛细结构体的容器基材与盖板基材组合封装成一密闭容器，而于其内部抽真空并注入工作流体。
2.如权利要求1所述的高孔隙率毛细结构的制造法，其中，电解液为一种硫酸铜水溶液。
3.如权利要求1所述的高孔隙率毛细结构的制造法，其中，电解料体为纯铜、镍、铝纯金属或合金。
4.如权利要求1所述的高孔隙率毛细结构的制造法，其中，散热鳍片为铜、铝、镍、铁纯金属或合金。
5.如权利要求1所述的高孔隙率毛细结构的制造法，其中，基材预先与散热鳍片接合。
6.如权利要求1所述的高孔隙率毛细结构的制造法，其中，导电基材为铜、铝、镍、铁纯金属或合金。
7.如权利要求6所述的高孔隙率毛细结构的制造法，其中，导电基材为经导电化表面处理的材料如芯片或电子组件。
8.如权利要求1所述的高孔隙率毛细结构的制造法，其中，在基材已生成有高孔隙率毛细结构体上，覆盖一支撑柱形状的绝缘母模，再予电镀生成一所需高度的高孔隙率毛细结构体支撑柱。
9.如权利要求1、2、3、4、5、6、7或8所述的高孔隙率毛细结构的制造法，其中，所形成的毛细结构体的显微结构为点状、纤维状、树枝状，以及上述的混合结构，结构体的组织可经由电流的大小调整生成所需的组织。
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