CN102045985A

CN102045985A - 散热模块及其制造方法

Info

Publication number: CN102045985A
Application number: CN2009102060025A
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: 2009-10-09
Filing date: 2009-10-09
Publication date: 2011-05-04

Abstract

本发明公开了一种散热模块及其制造方法，该散热模块包括金属底座、多孔隙金属层和金属板件。多孔隙金属层设置在金属底座的一侧并具有多个微孔，所述多个微孔中的一部分具有金属介质。金属板件设置在多孔隙金属层的一侧，通过多孔隙金属层和金属介质，将热从金属底座由金属板件迅速传导至环境中。

Description

散热模块及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种散热模块及其制造方法，具体地说，涉及一种具有多孔隙金属层的散热模块及其制造方法。

背景技术

随着工艺技术的日益进步和电子装置的日渐普及，人们经常在日常生活中使用电子装置协助处理工作、多媒体娱乐或人际关系的扩展。但随着电子装置的计算能力增强，其运作的同时会产生过多的热量累积，从而导致电子装置因过热而降低使用效率或缩短工作寿命。解决电子装置的过热问题，其中一种常用且有效的方法是在电子装置的过热组件上设置散热模块，以便将热能导入至环境中，而降低组件的工作温度。

公知的散热模块，具有热沉部与多个散热鳍片，其中热沉部可贴附于组件上，从而将组件所产生的热能朝散热模块设置的方向带走，且散热鳍片可增加散热模块对环境的散热面积，因此改变散热鳍片的数量与形状可以提高散热效率。但是将不同形状的散热鳍片与热沉部在同一模具中制作，势必会大幅提高生产难度、时间以及成本。

目前在制作散热模块时，由于散热鳍片的形状限制或不同金属材料的性质性差异，而无法使用高温直接熔接。必须将散热鳍片或热沉部中的一个或两者先通过表面电镀镍层处理，再选择低熔点金属以软焊介质的方式将两者结合。但是，镍层与低熔点金属均为热导系数较低的金属，从而增加接合之后的有效整体热阻，也就是说，降低整体散热效率。另外采用电镀方法时，需要使用大量酸性化学药剂，且电镀后的镀浴含有酸性重金属，不但极剧毒性且不易回收利用，非常不具备环保特性。若采用局部电镀方式，也需耗费较高的时间与成本。因此，需要将该结合方式加以改变，以降低整体有效热阻以及制作难度。

发明内容

有鉴于上述现有技术中的问题，本发明的一个目的在于在提供一种散热模块及其制造方法，以解决金属之间连结后热阻增加的问题。

根据本发明的一个目的，提供一种散热模块，所述散热模块包括金属底座、多孔隙金属层和金属板件。多孔隙金属层具有多个微孔并设置在金属底座的一侧，并且金属介质注入到所述多个微孔中。

其中，金属底座或金属板件由热传导系数大于200瓦/米·开尔文(W/mK)的金属或合金所组合而成。

其中，优选地，热传导系数大于200瓦/米·开尔文(W/mK)的金属或合金由金、银、铜、铝或其合金所组合而成。

其中，多孔隙金属层的厚度为1μm至1000μm。

其中，多孔隙金属层的孔隙率为2％至50％。

其中，多孔隙金属层的热传导系数大于100瓦/米·开尔文(W/mK)。

其中，金属介质由镓、铟、铋、锡、锌或其合金所组合而成。

其中，金属底座为热沉(heat sink)。

其中，金属板件为多个散热鳍片(heat dissipation fin)。

根据本发明的一个目的，还提出一种散热模块制造方法，该方法包括以下步骤。第一，将多孔隙金属层通过金属接合方法连结到金属底座的一侧。第二，将金属板件通过金属接合方法连结到多孔隙金属层的另一侧。最后，将金属介质填充至多孔隙金属中，以填满所述多个微孔中的一部分。

其中，金属接合方法包括烧结、焊接或喷砂工艺。

其中，注入金属介质的方法包括真空注入或重力注入。

其中，多孔隙金属层具有多个开放性孔洞与多个封闭性孔洞。

其中，金属介质注入到所述多个开放性孔洞中。

如上所述，根据本发明的散热模块，其可具有下述优点中的一个或多个：

(1)该散热模块可通过将热传导系数不小于100W/mK的多孔隙金属层设置在金属底座与金属板件之间，由此可以避免大幅度降低整体散热效率。

(2)该散热模块的制造方法不需使用电镀法，可避免电镀时使用酸性化学药剂而造成的污染，并提供符合环保需求的工艺。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的散热模块的示意图；

图2是本发明的散热模块的制造方法的步骤流程图。

【主要组件符号说明】

1：散热模块；

11：金属底座；

12：多孔隙金属层；

13：金属板件；

14：金属介质；

15：导热金属层

H1：开放性孔洞；

H2：封闭性孔洞；

S11～S13：步骤流程。

具体实施方式

参照图1，图1是根据本发明一个实施例的散热模块的示意图。在图1中，散热模块1包括金属底座11、多孔隙材料层12和金属板件13。

多孔隙金属层12设置在金属底座11的一侧，且金属板件13设置在多孔隙金属层12的一侧。金属底座11与金属板件13可由热传导系数大于200瓦/米·开尔文(W/mK)的金属或合金所组合而成，其中优选的金属或合金为金、银、铜、铝或其合金。金属底座11与金属板件13可通过冲压或模具灌注等加工方式形成为所需要的形状。

这样形成多孔隙金属层12，即，将粒径不一的金属粉末结合于金属底座11或金属板件13上，并具有多个开放式孔洞H1与多个封闭式孔洞H2。多孔隙金属层12可根据需求而形成为约1μm至1000μm的厚度，且其孔隙率可在2％至50％之间调整。为避免孔隙中的空气产生过大的热阻效应，因此在多孔隙金属层12中注入金属介质14，金属介质14可注入到开放式孔洞H1中，但无法注入到封闭式孔洞H2中。金属介质14为低熔点金属，可由镓、铟、铋、锡、锌或其合金所组成，但不限于此。另外，该多孔隙金属层的热传导系数大于100瓦/米·开尔文(W/mK)，可避免公知的利用镍层与低熔点金属将金属底座与金属板件结合后，由于镍层与低熔点金属是热传导系数较低的金属，而使整体散热模块的有效散热效率大幅下降的缺点。

在本发明中，还进一步在金属底座11与多孔隙金属层12之间或金属板件13与多孔隙金属层12之间以金属接合方法热溶设置导热金属层15，以连接金属底座11与多孔隙金属层12，或连接金属板件13与多孔隙金属层12。

参见图2，图2是本发明的散热模块的制造方法的步骤流程图。在该实施例中，散热模块制造方法包括以下步骤：

S11：通过第一金属接合方法将金属底座结合到多孔隙金属层的一侧。

S12：通过第二金属接合方法将金属板件结合到多孔隙金属层的另一侧。

S13：将金属介质至填充到多孔隙金属层中。

在下文中，同时参照图1与图2。首先，将金属底座与金属板件利用冲压或模具灌注等加工方式形成为所需要的形状。其中，金属底座可以是热沉，与需要散热的电子组件物理接触，而金属板件可以是散热鳍片，将电子组件发出的热能通过热沉与散热鳍片带至环境中。

在本发明中，第一金属接合方法或第二金属接合方法是这样的方法，即，在金属底座与金属板件的表面，通过烧结、焊接或喷砂工艺等的加工方式添加金属粉末而形成多孔隙金属层的方法，此外，第一金属接合方法或第二金属接合方法是在多孔隙金属层表面施加热溶射加工形成导热金属层，以连接金属底座、多孔隙金属层及金属板件的方法。换言之，若通过第一金属接合方法在金属底座上形成多孔隙金属层，则通过第二金属接合方法在多孔隙金属层表面施加热溶射加工形成导热金属层，以用于与金属板件连接。反之，若通过第二金属接合方法在金属板件上形成多孔隙金属层，则通过第一金属接合方法在多孔隙金属层表面施加热溶射加工形成导热金属层，以用于与金属底座连接。

最后，利用真空注入或重力注入等加工方式，将金属介质填入至多孔隙金属层中。且多孔隙金属层具有开放性孔洞与封闭性孔洞，通过参阅图1的放大图可看出封闭性孔洞中无法注入金属介质，因此金属介质仅会存在于开放性孔洞中。

综上所述，根据本发明的散热模块，其特征在于将金属底座与金属板件通过多孔隙金属层连接，使该多孔隙金属层的热传导系数大于100瓦/米·开尔文(W/mK)，因此，与公知的电镀方式相比，散热模块有较高的整体热传效率。

根据本发明的散热模块，其另一特征在于不需采用电镀的方式，因此不会产生对环境具有污染性的酸性化学物质。

以上所述仅仅是举例性的，而不是限制性的。任何未脱离本发明的精神与范围而对本发明进行的等效修改或变更，均应包含于权利要求书中。

Claims

1.一种散热模块，包括：

金属底座；

多孔隙金属层，设置在所述金属底座的一侧，所述多孔隙金属层具有多个微孔，且所述多个微孔的一部分中具有金属介质；

金属板件，设置在所述多孔隙金属层的一侧。

2.如权利要求1所述的散热模块，其中，所述金属底座或金属板件由热传导系数大于200瓦/米·开尔文的金属或合金组合而成。

3.如权利要求1所述的散热模块，其中，所述多孔隙金属层的厚度为1μm至1000μm。

4.如权利要求4所述的散热模块，其中，所述多孔隙金属层的孔隙率为2％至50％。

5.如权利要求5所述的散热模块，其中，所述多孔金属层的热传导系数大于100瓦/米·开尔文。

6.如权利要求1所述的散热模块，其中，在所述金属底座与所述多孔隙金属层之间还包括热熔设置的导热金属层，所述导热金属层连接所述金属底座与所述多孔隙金属层。

7.如权利要求1所述的散热模块，其中，在所述金属板件与所述多孔隙金属层之间还包括热熔设置的导热金属层，所述导热金属层连接所述金属板件与所述多孔隙金属层。

8.一种散热模块制造方法，该方法包括以下步骤：

通过第一金属接合方法将金属底座结合到多孔隙金属层的一侧；

通过第二金属接合方法将金属板件结合到所述多孔隙金属层的另一侧；

将金属介质填充到所述多孔隙金属层中。

9.如权利要求8所述的散热模块制造方法，其中，所述金属底座或所述金属板件由热传导系数大于200瓦/米·开尔文的金属或合金组合而成。

10.如权利要求8所述的散热模块制造方法，其中，所述多孔隙金属层的厚度为1μm至1000μm。

11.如权利要求8所述的散热模块制造方法，其中，所述多孔隙金属层的孔隙率为2％至50％。

12.如权利要求11所述的散热模块制造方法，其中，所述多孔金属层的热传导系数大于100瓦/米·开尔文。

13.如权利要求8所述的散热模块制造方法，其中，所述多孔隙金属层具有多个开放性孔洞与多个封闭性孔洞。

14.如权利要求13所述的散热模块制造方法，其中，所述金属介质填充到所述多个开放性孔洞中。