CN101995182A - 均温板及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种均温板及其制造方法，该均温板包含：上盖、支撑体、底板、工作流体、充填管。支撑体以热固性塑料材料热固成型，底板与上盖结合以形成密闭空间，使支撑体连接于底板与上盖，且密闭空间内通过充填管填注有适量的工作流体。本发明可大幅增进组装效率，同时可缩短整体的生产耗时，提高生产效率并降低成本。

Description

均温板及其制造方法

技术领域

本发明有关一种均温板及其制造方法，特别是有关一种具有塑料支撑体的均温板及其制造方法。

背景技术

随着信息科技的发展进步，半导体功率晶体(如CPU、GPU、高功率LED)的尺寸愈来愈小，功率晶体发热量愈来愈高、单位面积热流密度愈来愈大，为了维持元件于许可温度的下运作，于电子元件上结合各种不同型式的散热器提供散热之用。其中，均温板具有高热传导率、高热传能力、结构简单、重量轻、不消耗电力等优点，非常适合电子元件的散热需求，使其应用将愈来愈普及。

如图1与图2所示，图1为已知均温板的平面示意图，图2为图1于A-A’的剖面示意图。已知均温板A1主要由壳体A10、毛细组织A20、多个支撑体A30及工作流体A40所组成，毛细组织A20披覆于壳体A10内，并以多个支撑体A30支撑壳体A10，且壳体A10内填注有适量的工作流体A40，其中，支撑体A30多为实心或多孔性材料的圆柱体、矩形柱及其它各式样结构。

此种均温板A1于使用时，接触半导体功率晶体处为加热区，接触散热鳍片处为冷却区，位于加热区的工作流体A40吸收热量之后，蒸发为汽态的工作流体并扩散于整个均温板内，当汽态工作流体接触到均温板冷却区后，释放出潜热冷凝为液态的工作流体，通过毛细组织A20的毛细力及重力帮助，导引工作流体A40回流至加热区。然而，实心金属结构体或多孔性金属材料结构所构成的多个支撑体结构，不仅形状复杂，成型及组装所需的工艺成本甚高，多孔性金属材料还须经过高温烧结工艺，所需的模具成本高且生产耗时长、能源消耗大，使得均温板的制造成本高居不下，而降低了产品的竞争性。

发明内容

本发明的目的是提供一种工艺简单、制造成本较低的均温板及其制造方法。

有鉴于此，本发明提出一种均温板，包含：上盖；支撑体，以热固性塑料材料热固成型；底板，包含毛细结构，底板与上盖结合以形成密闭空间，支撑体连接底板与上盖；工作流体，位于密闭空间内，可吸收热能转变为汽态；及充填管，导通于密闭空间，用以填充工作流体与排除气体。

本发明亦提出一种均温板的制造方法，包含下列步骤：提供上盖；提供底板与充填管，底板包含毛细结构；以热固性塑料材料热固成型支撑体；将支撑体及充填管置于上盖与底板之间，结合充填管、上盖与底板而形成密闭空间，使支撑体连接底板与上盖；及填充工作流体于密闭空间内并排除密闭空间内的气体，工作流体可吸收热能转变为汽态。

于本发明实施例中，热固性塑料材料为选自环氧树脂系列、硅氧树脂系列、玻璃强化硅氧树脂系列及硅脂系列所构成的群组。

于本发明实施例中，当支撑体以环氧树脂系列做为材料时，可以利用环氧树脂系列的黏着性，在热固加工成型时与上盖结合成一体，因此组装时仅需将上盖与底板结合在一起即完成组装，大幅增进组装效率。

于本发明实施例中，上盖、底板及充填管的接合处可通过焊接方式结合；其中，焊接方式可为等离子体电弧焊或激光焊接。

于本发明实施例中，支撑体可以包含多个支撑柱或一体成型的多个支撑柱与多个连接杆，因此组装时仅需将支撑体置于定位，再将上盖与底板结合在一起即完成组装，大幅增进组装效率。此外，上盖与底板可以金属薄板为材料，如铜、铝等，并以冷锻冲压成型方式制造，可缩短整体的生产耗时，提高生产效率并降低成本。

附图说明

以下在实施方式中详细叙述本发明的详细特征以及优点，其内容足以使任何熟悉相关技术者了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所揭露的内容及附图，任何熟悉相关技术者可轻易地理解本发明相关的目的及优点，其中：

图1为已知均温板的平面示意图。

图2为图1于A-A’的剖面示意图。

图3为本发明第一实施例的平面示意图。

图4为图3于B-B’的剖面示意图。

图5为本发明第二实施例的平面示意图。

图6为图5于C-C’的剖面示意图。

图7为本发明的动作流程示意图。

具体实施方式

请参阅图3与图4所示，图3为本发明第一实施例的平面示意图，图4为图3于B-B’的剖面示意图。本发明的均温板1包含有真空腔体10、工作流体20、支撑体60、充填管70。

真空腔体10大致呈矩形，由上盖11与底板12所组成，底板12的侧边通过弯折并以高温焊接于上盖11，用以使上盖11与底板12之间形成密闭空间14。在此，上盖11与底板12较佳地可以金属薄板为材料，如铜、铝等，并以冷锻冲压成型方式制造而成。

底板12的表面可铺设下毛细结构40，且下毛细结构40较佳地可为金属粉末烧结层、金属网或复合式毛细结构，但本发明不限于此，亦可为混合粉末烧结与网目式的多孔质结构，且下毛细结构40亦可以其它固定方式设置于底板12的表面。

工作流体20位于密闭空间14内，其为具两相变化的流体，较佳地可为水，但本发明不限于此。

支撑体60位于真空腔体10内，连接上盖11与底板12以支撑上盖11，在本实施例中，支撑体60主要可由一体成型的多个支撑柱61与多个连接杆62所组成，其中，连接杆62用以连接支撑柱61与另一相邻的支撑柱61。在此，支撑体60以热固性塑料材料热固成型制成，如此便不需复杂的组装程序，因而使本发明加工制造容易，有效降低生产成本，但本发明的支撑体60不限于一体成型的加工方式。此外，支撑体60较佳地可通过以压缩成型法(compression molding)或转注成型(transfer molding)法制成，但本发明不限于此。再者，前述说明的热固性塑料材料为可选自环氧树脂系列、硅氧树脂系列、玻璃强化硅氧树脂系列或硅脂系列所构成的群组，尤其以玻璃强化硅氧树脂系列为佳。

此外，当支撑体60以环氧树脂系列做为材料时，可以利用环氧树脂系列的黏着性，在热固加工成型时与上盖11结合成一体，因此组装时仅需将上盖11与底板12结合在一起即完成组装，大幅增进组装效率。

在本实施例中，多个支撑柱61的截面型态为圆形，且其可垂直于上盖11与底板12，但此种支撑柱61的结构仅为举例，只要能够达到相同功效，支撑柱61的截面型态可为平行四边形，或可改用其它多边形的截面型态来构成本发明的支撑柱61；此外，支撑柱61与上盖11、底板12之间或可形成倾斜角，且此倾斜角较佳地可为一锐角，利用倾斜角导引冷凝后的工作流体20流动。再者，多个支撑柱61较佳地可以平行方式排列于真空腔体10内，但本发明不限于此，亦可以相互垂直或呈放射线状的方式排列于真空腔体10内

充填管70为中空的管体，导通于真空腔体10内的密闭空间14，用以填充工作流体20至密闭空间14内，并可排除密闭空间14内的气体。在此，充填管70较佳地可设置于上盖11与底板12之间，或可设置于上盖11上，抑或可设置于底板12上。

于前述说明中，上盖11与底板12的接合处以焊接方式结合，并将充填管70焊接于上盖11与底板12之间(或视实际设计结构而将充填管70焊接于底板12或上盖11)，由于真空硬焊的温度约800℃，热扩散焊接的温度约900℃，在焊接时过高的温度将会影响由热固性塑料材料制成的多个支撑体60，因此，上盖11与底板12的接合处的焊接方式较佳地可采用等离子体电弧焊，抑或是采用激光焊接，但本发明不限于此。

在本实施例中，上盖11的表面可进一步铺设上毛细结构30，在此，上毛细结构30可为微沟槽、金属粉末烧结层、金属网、复合式毛细结构，但本发明不限于此，亦可为混合粉末烧结、网目式与沟槽的多孔质结构，或不设置毛细结构；此外，上毛细结构30亦可铺设于多个支撑体60的表面，或可同时铺设于上盖11与多个支撑体60的表面。在此，上毛细结构30以铺设方式设置于上盖11的表面仅为举例，亦可以其它固定方式进行设置。

请参阅图4所示，均温板1可置放于热源的上方处，使热源可接触底板12。当热源运作产生高热量后，将可直接传导到底板12，并以真空腔体10内部的工作流体20吸收热源的热能转变为汽态而产生气相变化，以带离热源的高热量。续以上盖11冷却工作流体20。汽态的工作流体20冷凝后通过上毛细结构30的导引，通过支撑体60表面及底板12的侧边弯折处流至底板12。此后，再通过下毛细结构40导引底板12上的工作流体20流动至热源的上方处，并反复循环而达到对热源进行散热的目的。

请参阅图5与图6所示，为本发明第二实施例所揭露的均温板。图5为本发明第二实施例的平面示意图，图6为图5于C-C’的剖面示意图。本实施例与第一实施例的不同处为支撑体60的结构。其中，支撑体60由热固性塑料材料以压缩成型法(compression molding)或转注成型(transfer molding)法热固成型多个支撑柱61，连接上盖11与底板12以支撑上盖11。在此，支撑柱61的截面型态、结构、功效等均相同于前述实施例，在此不再累述。

请参阅图7所示，图7为本发明的动作流程示意图。本发明揭露一种均温板的制造方法，包含下列步骤：

步骤501：提供上盖11。

上盖11较佳地可以金属薄板为材料，并通过冷锻冲压成型方式制造而成。此外，上盖11的表面可铺设上毛细结构30，且上毛细结构30较佳地可为微沟槽、金属粉末烧结层、金属网、复合式毛细结构，或不设置毛细结构。

步骤502：提供底板12与充填管70，底板包含下毛细结构40。

底板12较佳地可以金属薄板为材料，并通过冷锻冲压成型方式制造而成，且底板12的表面铺设下毛细结构40，在此，下毛细结构40较佳地可为金属粉末烧结层、金属网或复合式毛细结构。

再者，上毛细结构30、下毛细结构40以铺设方式设置于上盖11、底板12的表面仅为举例，本发明非以此为限，上毛细结构30、下毛细结构40亦可以其它固定方式设置于上盖11、底板12的表面。

充填管70为中空的管体，导通于真空腔体10内的密闭空间14。在此，充填管70较佳地可设置于底板12上，或可设置于上盖11上，抑或可设置于上盖11与底板12之间。

步骤503：以热固性塑料材料热固成型支撑体60。

支撑体60以压缩成型法(compression molding)或转注成型(transfer molding)法而一体成型制成。在此，支撑体60主要可由多个支撑柱61与多个连接杆62所组成，其中，连接杆62用以连接支撑柱61与另一相邻的支撑柱61。然而，本发明非以此为限，支撑体60亦可仅由多个支撑柱61所组成。

在本步骤中，以热固性塑料材料一体成型制成多个支撑体60，且热固性塑料材料为选自环氧树脂系列、硅氧树脂系列、玻璃强化硅氧树脂系列或硅脂系列所构成的群组，尤其以玻璃强化硅氧树脂系列为佳。在本实施例中，支撑体60的结构、排列方式等内容均相同于前述实施例，在此不再累述。

步骤504：将支撑体60及充填管70置于上盖11与底板12之间，结合充填管70、上盖11与底板12而形成密闭空间14，使支撑体60连接底板12与上盖11。

在本步骤中，以焊接方式结合上盖11与底板12，用以使上盖11与底板12之间形成密闭空间14而结合形成真空腔体10，并将充填管70焊接于上盖11与底板12之间(或视实际设计结构而将充填管70焊接于底板12或上盖11)，其中，焊接方式较佳地可采用等离子体电弧焊或采用激光焊接，但本发明不限于此。

步骤505：填充工作流体20于密闭空间14内并排除密闭空间14内的气体。

工作流体20为具两相变化的流体，通过充填管70填充至密闭空间14内，并以充填管70除密闭空间14内的气体，且工作流体20可吸收热能转变为汽态。

在本步骤后，可通过抽真空及封口密封充填管70等作业，使真空腔体10内形成真空的密闭空间14。

当均温板1制造完成后，可置放于热源的上方处，使热源可接触底板12(如图4所示)，其散热流程相同于前述实施例，在此不再累述。

本发明可以热固性塑料材料热固成型支撑体，因此不需额外的加工与复杂的组装程序，仅需将支撑体置于定位、结合上盖与底板即完成组装，大幅增进组装效率，使本发明加工制造、组装均相当容易，大幅降低制造成本；此外，上盖与底板以金属薄板为材料，如铜、铝等，并以冷锻冲压成型方式制造，可缩短整体的生产耗时，提高生产效率并降低成本；再者，本发明采用等离子体电弧焊、激光焊接等方式焊接，其焊接时热影响区域小，通过适当的均温板外型及内部支撑结构设计，而不会破坏热固性塑料材料，保持塑料支撑结构原有的机械强度。

虽然本发明的技术内容已经以较佳实施例揭露如上，然而其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神的前提下所作出的种种等同的改变或替换，皆应涵盖于本发明的范畴内，因此本发明的保护范围当视权利要求书所界定的为准。

Claims (21)

1.一种均温板，其特征是，包含：

上盖；

支撑体，以热固性塑料材料热固成型；

底板，包含毛细结构，所述底板与所述上盖结合以形成密闭空间，所述支撑体连接所述底板与所述上盖；

工作流体，位于所述密闭空间内，可吸收热能转变为汽态；及

充填管，导通于所述密闭空间，用以填充所述工作流体与排除气体。

2.根据权利要求1所述的均温板，其特征是，所述上盖与所述底板的结合处通过焊接方式结合。

3.根据权利要求2所述的均温板，其特征是，所述焊接方式为等离子体电弧焊或激光焊接。

4.根据权利要求1所述的均温板，其特征是，所述上盖包含上毛细结构。

5.根据权利要求4所述的均温板，其特征是，所述上毛细结构为微沟槽、金属粉末烧结层、金属网、复合式毛细结构及其组合的其中之一。

6.根据权利要求1所述的均温板，其特征是，所述毛细结构为金属粉末烧结层、金属网、复合式毛细结构及其组合的其中之一。

7.根据权利要求1所述的均温板，其特征是，所述热固性塑料材料为选自环氧树脂系列、硅氧树脂系列、玻璃强化硅氧树脂系列及硅脂系列所构成的群组。

8.根据权利要求1所述的均温板，其特征是，所述支撑体以压缩成型法或转注成型法制成。

9.根据权利要求1所述的均温板，其特征是，所述支撑体包含多个支撑柱。

10.根据权利要求1所述的均温板，其特征是，所述支撑体包含一体成型的多个支撑柱与多个连接杆，所述这些连接杆用以连接所述这些支撑柱中相邻的两个支撑柱。

11.一种均温板的制造方法，其特征是，包含下列步骤：

提供上盖；

提供底板与充填管，所述底板包含毛细结构；

以热固性塑料材料热固成型支撑体；

将所述支撑体及所述充填管置于所述上盖与所述底板之间，结合所述充填管、所述上盖与所述底板而形成密闭空间，使所述支撑体连接所述底板与所述上盖；及

填充工作流体于所述密闭空间内并排除所述密闭空间内的气体，所述工作流体可吸收热能转变为汽态。

12.根据权利要求11所述的均温板的制造方法，其特征是，所述上盖包含上毛细结构。

13.根据权利要求11所述的均温板的制造方法，其特征是，所述热固性塑料材料为选自环氧树脂系列、硅氧树脂系列、玻璃强化硅氧树脂系列及硅脂系列所构成的群组。

14.根据权利要求11所述的均温板的制造方法，其特征是，于热固成型所述支撑体的步骤中，以压缩成型法或转注成型法制成所述支撑体。

15.根据权利要求11所述的均温板的制造方法，其特征是，于热固成型所述支撑体的步骤中，所述支撑体包含多个支撑柱。

16.根据权利要求11所述的均温板的制造方法，其特征是，于热固成型所述支撑体的步骤中，所述支撑体包含一体成型的多个支撑柱与多个连接杆，所述这些连接杆用以连接所述这些支撑柱中相邻的两个支撑柱。

17.根据权利要求11所述的均温板的制造方法，其特征是，于结合所述充填管、所述上盖与所述底板的步骤中，以焊接方式结合。

18.根据权利要求17所述的均温板的制造方法，其特征是，所述焊接方式为等离子体电弧焊或激光焊接。

19.根据权利要求11所述的均温板的制造方法，其特征是，于填充所述工作流体于所述密闭空间内并排除所述密闭空间内的气体的步骤中，先填充所述工作流体再抽真空以排除所述密闭空间内的气体。

20.根据权利要求11所述的均温板的制造方法，其特征是，于填充所述工作流体于所述密闭空间内并排除所述密闭空间内的气体的步骤中，先抽真空以排除所述密闭空间内的气体再填充所述工作流体。

21.根据权利要求11所述的均温板的制造方法，其特征是，所述制造方法还包含密封所述充填管的步骤。

Images