CN101896049A

CN101896049A - 一种散热模块及其制造方法

Info

Publication number: CN101896049A
Application number: CN2009101418697A
Authority: CN
Inventors: 邱耀弘; 范淑惠; 庄元立
Original assignee: Chenming Mold Industrial Corp
Current assignee: Chenming Mold Industrial Corp
Priority date: 2009-05-19
Filing date: 2009-05-19
Publication date: 2010-11-24

Abstract

本发明适用于电子产品散热技术领域，提供了一种散热模块及其制造方法。其中方法包括以下步骤：提供第一散热体；通过金属喷射方式设置一金属层于第一散热体的一侧；设置一接着层于金属层的一侧；及设置第二散热体于接着层的一侧，通过金属层及接着层连接第一散热体及第二散热体。本发明提供的散热模块的制造方法通过金属喷射方式涂布金属层至第一散热体上，由于其属于一干制程方式，而较不会于制造过程中产生对环境有害的污染物。

Description

一种散热模块及其制造方法

技术领域

本发明属于电子产品散热技术领域，尤其涉及一种散热模块及其制造方法。

背景技术

由于电子产业逐年发展，使得集成电路(Integrated Circuit Chip)，如中央处理器(Central Processing Unit)、内存(Memory)及各式控制芯片因制程提升，可在单位体积内容置数量更多的芯片，芯片封装面积也较以前小，且运作频率较以前高，而可获得快速的运算能力。然而，由于芯片在运作时会产生热能，随着芯片面积的缩小及运算频率的提高，在单位面积所产生的热量已较以往高出许多。而热能将导致芯片温度上升，当超出芯片所容许的操作温度时，便可能导致系统运作不稳定，甚至烧毁。

为解决上述问题，目前业界于发热量较高的电子组件上均特别设置散热模块，通过散热模块传导电子组件所产生的热能，并将其散逸至外界，以降低电子组件的温度。散热模块可为由具有散热鳍片的基板，设置于散热鳍片上的导热管(heat pipe)及散热风扇所组成。其中基板与导热管的连接部份，是通过以电镀金属镍的方式，将仅需电镀部份浸泡于电解液内，以将金属镍电镀至连接部上。接着于连接部份设置一层锡膏，再将导热管透过锡膏结合于基板上。最后，将结合完成的散热模块，置入一高温炉中进行锡焊烧结(solder)，使锡膏熔融后，脱离炉具置于室温或低温环境，使锡膏冷却凝固，以接合基板与导热管。

然而，现有技术提供的镍电镀制程，具有以下缺点：

第一，电镀镍须于酸电解液中进行，此制程为湿式制程，会于制造过程中产生对环境有害的化合物，不符合日益严格的环保规范。

第二，电镀制程大多为全面电镀而非区域部分电镀，因区域部分电镀容易导致制造成本进一步提升。

第三，金属镍的导热系数约为73.3W/(m.k)，远小于金属铝及金属铜，因此将造成散热模块于热传导路径上的热传导值的下降，导致散热模块的散热能力下降。

第四，由于基板与热导管之间设置一电镀镍层，因镍与铜、铝间的结合能力较差，导致导热的效果较低。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种散热模块的制造方法，旨在解决现有技术在制造散热模块时采用的镍电镀制程，会于制造过程中产生对环境有害的化合物的问题。

本发明实施例是这样实现的：一种散热模块的制造方法，所述方法包括以下步骤：

提供第一散热体；

通过金属喷射方式设置一金属层于所述第一散热体的一侧；

设置一接着层于所述金属层的一侧；及

设置第二散热体于所述接着层的一侧，通过所述金属层及接着层连接所述第一散热体及第二散热体。

本发明实施例的另一目的在于提供一种散热模块，所述散热模块包括：

第一散热体；

第二散热体；及

金属层，所述金属层设置于所述第一散热体与第二散热体之间，且所述金属层的厚度为1μm至1000μm。

本发明实施例提供的散热模块的制造方法通过金属喷射方式涂布金属层至第一散热体上，由于其属于一干制程方式，而较不会于制造过程中产生对环境有害的污染物。

附图说明

图1是本发明第一实施例提供的散热模块的立体图；

图2是本发明第一实施例提供的散热模块的剖视图；

图3是本发明第二实施例提供的散热模块的立体图；

图4是本发明第二实施例提供的散热模块的剖视图；及

图5是本发明实施例提供的散热模块的制造方法的步骤流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1及图2，其分别为本发明第一实施例提供的散热模块的立体图及局部剖视图。图中，散热模块1包含第一散热体11、第二散热体12、金属层13及接着层14。

第一散热体11可为一散热基板，其可以铝金属所制成，且第一散热体11的一端具有接触部111，而可将电子组件(图中未示出)，如处理器、绘图显示芯片、南桥芯片、北桥芯片或任何控制芯片等设置于其上。此外，第一散热体11也可视需求开设一对应第二散热体12的沟槽112。为提升散热效能，可视需求于第一散热体11上另设置散热鳍片113。金属层13的材质可为铜金属、铜合金、镍金属、镍金属或铜镍合金所制成，其以金属喷射(metal spray)的方式设置于第一散热体11的一侧。其中，金属喷射方式可以是真空等离子熔射方式、电弧熔射方式、火焰线材熔射方式、火焰粉末熔射方式、高速火焰熔射方式或大气等离子熔射的方式，将金属层13涂布于第一散热体的一侧，而形成一厚度约1μm至1000μm的涂布层。

接着层14可为一低温锡膏，其作业温度可为摄氏120度至220度之间，但不以此为限。当金属层13喷涂完成后，可将低温锡膏涂布的金属层上而形成接着层14。

第二散热体12可为一导热管(heat pipe)，其可将一金属铜材质所制成的圆质热管(直径通常可为6mm至8mm，但不以此为限)通过模具或治具将其弯折打扁后，埋设于沟槽112内，并位于接着层14上。导热管的内部呈真空状态，且含有少许水蒸气或冷凝水。其一端设置于接触部111(即受热端)，另一端设置于散热鳍片113的一侧(即冷却端)，可通过水蒸气的蒸发冷凝效应将电子组件所产生的热能迅速传导至散热鳍片113上。

当散热模块1组装完成后，可透过一治具(fixture)或夹持装置夹持结合尚未进行锡焊处理的第一散热体11及第二散热体12，并将其送入一高温炉内烘烤，将锡膏加热至熔融状态以包覆结合第一散热体11及第二散热体12。当将散热模块1脱离于高温炉后，静置于室温一段时间。待锡膏凝固后，通过金属层13及锡膏间接结合第一散热体11及第二散热体12，即完成第一散热体11及第二散热体12的结合程序。

为更有效提升散热效率，可于第一散热体11的一侧设置一散热风扇15，而可利用主动散热的方式将蓄积于散热鳍片113上的热能吹散至外部。

其中，因金属层是以熔射方式涂布于第一散热体11上，其属于一种干制程方式，而较不会于制造过程中产生对环境有害的污染物。此外，由于金属层13的材质可为铜金属或镍铝合金，其热传导系数(铜金属约为386W/(m.k)，铝约220W/(m.k))均较现有技术中的电镀镍材质的导热系数(约为73.3W/(m.k))高，而可提升散热模块1整体热传导性。此外，金属喷涂制程仅须配合一简易遮蔽治具便可屏蔽不须喷涂的部份，其较现有技术的区域部分电镀制程的成本低。此外，由于铜金属或铜镍金属的金属接合力较现有技术中的电镀镍为高，因而可提升导热及抗拉拔的能力，而可提升散热模块1于使用时的可靠度。

请参阅图3及图4，其分别为本发明第二实施例提供的散热模块的立体图及剖视图。图中，散热模块2包含第一散热体21、第二散热体22、金属层23及接着层24。在此实施例中，第一散热体21、金属层22及接着层24均与第一实施例相同，在此不再赘述。本实施例与第一实施例的差异在于本实施例的第二散热体22为二散热基板，其可相互间隔并且通过金属层23及接着层24而与第一散热体21相结合。

请参照图5，其为本发明实施例提供的散热模块的制造方法的步骤流程图。其制造方法包括以下步骤：

S11：提供第一散热体。

S12：通过金属喷射方式设置一金属层于第一散热体的一侧。

S13：设置一接着层至金属层的一侧。

S14：设置第二散热体于接着层的一侧，通过金属层及接着层连接第一散热体及第二散热体。

其中，上述第一散热体可为一散热基板，其可由铝金属所制成。金属层的材质可为铜金属、铜合金、镍金属、镍合金或铜镍合金所制成，其以金属喷射的方式设置于第一散热体的一侧。其中，金属喷射方式可以是真空等离子熔射(vacuum plasma spray，VPS)、电弧熔射(arc melting spray)、火焰线材熔射(wireflame spray)方式、火焰粉末熔射(powder frame spray)方式、高速火焰熔射(highvelocity oxy-fuel，HOVF)方式或大气等离子熔射(atmosphere plasma spray，APS)的方式，将金属层涂布于第一散热体的一侧，而形成一厚度约为1μm至1000μm的涂布层。

接着层可为一低温锡膏，其作业温度可为设置120度至220度之间，但不以此为限。

第二散热体可为一导热管(heat pipe)，其可将一金属铜材质所制成的圆质热管(直径通常可为6mm至8mm，但不以此为限)通过模具或治具将其弯折打扁后设置于第一散热体的一对应沟槽内。导热管的内部呈真空状态，且含有少许水蒸汽或冷凝水。可通过水蒸气的蒸发冷凝效应将电子组件所产生的热能迅速传导至散热鳍片上。

综上所述，本发明实施例提供的散热模块的制造方法通过金属喷射方式涂布金属层至第一散热体上，由于其属于一干制程方式，而较不会于制造过程中产生对环境有害的污染物。

此外，本发明实施例提供的散热模块中，金属层的材质可为铜金属或镍铝合金，其热传导系数均较现有技术提供的电镀镍材质为高，而可提升散热模块热传导性。

此外，本发明实施例提供的散热模块及其制造方法中，金属喷涂制程较电镀镍制程为低，而可有效降低成本。

此外，本发明实施例提供的散热模块及其制造方法中，铜金属或铜镍金属的金属接合力较现有技术提供的电镀镍为高，而可提升导热及抗拉拔的能力，而可提升散热模块于使用时的可靠度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种散热模块的制造方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

提供第一散热体；

通过金属喷射方式设置一金属层于所述第一散热体的一侧；

设置一接着层于所述金属层的一侧；及

2.如权利要求1所述的散热模块的制造方法，其特征在于，所述金属喷射方式为真空等离子熔射、电弧熔射、火焰线材熔射、火焰粉末熔射、高速火焰熔射或大气等离子熔射。

3.如权利要求1所述的散热模块的制造方法，其特征在于，所述金属层的厚度为1μm至1000μm。

4.如权利要求1所述的散热模块的制造方法，其特征在于，所述第一散热体为散热基板。

5.如权利要求4所述的散热模块的制造方法，其特征在于，所述散热基板由铝金属制成。

6.如权利要求1所述的散热模块的制造方法，其特征在于，所述第二散热体为散热基板或热管。

7.如权利要求6所述的散热模块的制造方法，其特征在于，所述热管由铜金属所制成。

8.如权利要求1所述的散热模块的制造方法，其特征在于，所述金属层由铜金属、铜合金、镍金属、镍合金或铜镍合金制成。

9.如权利要求1所述的散热模块的制造方法，其特征在于，所述接着层为锡膏。

10.一种散热模块，其特征在于，所述散热模块包括：

第一散热体；

第二散热体；及

金属层，所述金属层设置于所述第一散热体与第二散热体之间，所述金属层的厚度为1μm至1000μm。

11.如权利要求10所述的散热模块，其特征在于，所述第一散热体为散热基板。

12.如权利要求11所述的散热模块，其特征在于，所述散热基板由铝金属制成。

13.如权利要求10所述的散热模块，其特征在于，所述第二散热体为散热基板或热管。

14.如权利要求13所述的散热模块，其特征在于，所述热管由铜金属制成。

15.如权利要求10所述的散热模块，其特征在于，所述金属层由铜金属、铜合金、镍金属、镍合金或铜镍合金制成。

16.如权利要求10所述的散热模块，其特征在于，所述第二散热体与所述金属层之间具有一接着层，所述接着层连接所述第二散热体与金属层。

17.如权利要求16所述的散热模块，其特征在于，所述接着层为锡膏。

18.如权利要求10所述的散热模块，其特征在于，所述散热模块还包括一散热鳍片，所述散热鳍片设置于所述散热基板的一侧。

19.如权利要求10所述的散热模块，其特征在于，所述散热模块还包括一散热风扇，所述散热风扇设置于所述散热基板的一侧。