CN102774067A - 均热板制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种均热板制造方法，包含下列步骤：将两金属板材成型为第一板片与具有容置空间的第二板片，将第一板片通过金属铜粉末喷涂与高温烧结，使其表面形成毛细结构，第二板片通过金属铜粉末喷涂并置入多个铜粉柱体于容置空间内并高温烧结，使容置空间内壁形成毛细结构，再将第一板片与第二板片压合并高温烧结，使第一板片与第二板片紧密接合并焊接形成一腔体，利用注料管设于容置空间一侧边的填充孔内，通过注料管将工作流体注入腔体内并使腔体进行抽真空，接着将注料管截断密封，使均热板成型。

Description

均热板制造方法

技术领域

本发明涉及一种均热板制造技术，尤其涉及一种应用于具散热效果的金属板材制造方法。

背景技术

近年来伴随着半导体产业的蓬勃发展，消费性电子产品渐趋轻薄短小、功能也趋多元，如何适时的将其内部产生的集中的高热迅速且有效排除，俨然已成为现今电子产品的寿命、可靠性及稳定性的关键课题。

传统以散热鳍片配合风扇散逸于空气的散热方式，已不能满足现今电子元件的需求，因此散热效率已经成为决定电子产品的寿命、可靠度及稳定性的重要因素。

而热管(Heat Pipe)，是通过工作流体液气相间的相变化(phase change)吸收热量，并以气体分子传输热量的方式，因而可得到极高的热传导系数，具有相当好的传热效果，现今已被广泛应用于电子热传导领域，如电脑内部中央处理器或发光二极管的散热等，但由于热管的毛细结构(wick structure)必须贴附于整根热管内部管壁，虽然其提供了工作介质液体回流的毛细力，但在其毛细结构内部的流动阻力也成为流动压降的主要来源，因此造成其性能在某些操作情形下会有大幅度递减的情形。

参照中国台湾专利证书号第M345222号，其为一种均温板及其支撑结构，其主要将一壳体内部铺设毛细组织与波浪片，并填充工作流体于腔体内部，所述波浪片波峰波谷间隙分别开设有穿孔，工作流体是流经间隔通道及穿孔，以提升均温板的热传导效率；然而，综观此项发明，其热传导效率仍不甚理想，且铺设多层结构，如上层毛细组织、下层毛细组织、波浪片等，相对增加生产成本及组装时间，也不甚理想。

有鉴于此，本发明针对上述的问题，提出一种均热板制造方法，以克服已知的缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种均热板制造方法，是将两金属板材形成具有密闭腔体的均热板，其是在腔体内部注入工作流体与多个铜粉柱体，利用工作流体与铜粉柱体形成两相流循环，由此提升均热板的热传性及散热性。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案如下：

本发明提供一种均热板制造方法，提供两金属板材，将两金属板材形成第一板片与第二板片，并冲压第二板片使其具有一容置空间，容置空间一侧边设有一填充孔；

将第一与第二板片进行第一次清洗，去除第一与第二板片表面的油脂污垢，接着在第一与第二板片表面进行喷砂处理，以去除锈痕及毛头等残留物；

将第一与第二板片的表面进行第二次清洗并保持干燥、清洁；

将金属铜粉末通过一喷涂设备喷洒至第一板面的一表面与一具有容置空间的第二板片，使第一板片的一表面与第二板片的容置空间内壁形成一金属粉末薄膜层；

将金属铜粉末通过粉末冶金与冲压设备挤压形成多个支撑用的铜粉柱体，并将铜粉柱体进行烧结步骤，进而置于容置空间内；

将第一与第二板片进行高温烧结，使第一板片的一表面与第二板片的容置空间内壁形成毛细结构，接着以油压方式将第一与第二板片的表面调整抚平，再将第一板片具有毛细结构的表面与第二板片的容置空间上缘固定并进行烧结，使第一与第二板片相互紧密结合；

在第一与第二板片相互接触边缘以焊接方式，使第一板片与第二板片的容置空间形成一密闭的腔体；

将一注料管设于填充孔内并在填充孔周缘套设一金属圈，并用焊接方式将金属圈融置于填充孔与注料管接合处，使注料管与填充孔稳固、紧密结合；

利用注料管对腔体进行抽真空，以检视第一与第二板片结合是否残有缝隙；

将流体通过注料管灌进腔体内，并利用注料管对腔体进行抽真空，使腔体成为负压真空状态，接着将注料管夹扁截断并焊接密封填充孔，使均热板成型；

以一资料记录器检测均热板的热源温度变化，将数据整理并纪录，其中，资料记录器包括有一温度资料记录器、一加热器及一散热器；以及

抛光研磨均热板的表面，并整平与检视均热板外观。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

所述的均热板制造方法，其中所述金属板材为铜材质。

所述的均热板制造方法，其中所述金属圈为银圈或铜圈；所述流体为空气或液体；所述工作流体为纯水或超纯水。

所述的均热板制造方法，其中所述第二次清洗是利用超音波清洗，清洗程序包括有：

(a)将所述第一与第二板片利用超音波药剂脱脂粗洗；

(b)将所述第一与第二板片利用超音波一次水洗；

(c)将所述第一与第二板片利用超音波二次水洗；

(d)将所述第一与第二板片利用超音波热水清洗；以及

(e)将所述第一与第二板片利用热风循环干燥。

所述的均热板制造方法，其中所述喷涂设备可具有一静电产生器，使所述金属铜粉末经过所述静电产生器后带有正电荷。

所述的均热板制造方法，其中所述金属板材可与一接地装置接触使金属板材带负电荷，所述带负电荷的金属板材吸引所述带正电荷的金属铜粉末，使所述金属粉末薄膜层更稳固附着在金属板材上。

所述的均热板制造方法，其中所提及的烧结步骤其烧结温度都为600～850℃，烧结时间都为5～60分钟。

所述的均热板制造方法，其中在所述第一与第二板片相互焊接的方式为氩焊焊接；在所述金属圈的焊接方式为高周波焊接。

所述的均热板制造方法，其中所述资料记录器包括有一温度资料记录器、一加热器及一散热器。

所述的均热板制造方法，其中所述喷涂设备是采用微型机控制系统(Programmable Logic Controller，PLC)，用以控制所述金属铜粉末的喷涂量与喷涂速度。

由上述说明，本发明具有下列各项有益效果：

1.本发明通过工作流体于容置空间内流动，配合铜粉柱体形成两相流循环，能大幅提升均热板的热传性及散热性。

2.本发明的金属板材的毛细结构是将金属铜粉末通过干性喷涂与高温烧结而成，金属铜粉末属固体原料，在作业过程中可回收循环再利用，且干性喷涂不须使用溶剂调和，无大气污染及废水、污水问题，有效减低环境污染。

3.本发明的均热板制造构造简单且过程简易，适合大量生产及符合经济效益的优点。

附图说明

图1：是本发明步骤的流程图；

图2是本发明均热板结构的立体分解图；

图3是本发明均热板结构的另一方向立体分解图；

图4是本发明均热板结构的组合立体图；

图5是本发明均热板结构的剖视示意图。

具体实施方式

请参阅图1所示，本发明提供的均热板制造方法，包含以下步骤：

首先，步骤S1：金属板材冲压步骤，提供两金属板材10，金属板材10进一步为高导热铜材质，金属板材10分别为第一板片11与第二板片12，其中将第二板片12进行冲压使其具有一容置空间121，且容置空间121一侧边设有一填充孔122；

步骤S2：第一次清洗与喷砂处理，将第一与第二板片11、12进行第一次清洗，利用有机溶剂去除第一与第二板片11、12表面的油脂污垢；接着将第一与第二板片11、12的表面进行喷砂处理，是以砂材冲削去除第一与第二板片11、12的表面锈痕及毛头等残留物；

步骤S3：第二次清洗，将第一与第二板片11、12的表面进行第二次清洗，并使第一与第二板片11、12保持干燥、清洁，其中，第二次清洗是利用超音波清洗，清洗程序包括有：

(a)将第一与第二板片11、12利用超音波药剂脱脂粗洗；

(b)将第一与第二板片11、12利用超音波一次水洗；

(c)将第一与第二板片11、12利用超音波二次水洗；

(d)将第一与第二板片11、12利用超音波热水清洗；以及

(e)将第一与第二板片11、12利用热风循环干燥。

步骤S4：金属铜粉末喷涂步骤，将金属铜粉末20通过一喷涂设备30连接高压空气分别喷洒至第一板片11的一表面与容置空间121内壁，使第一板片11一表面与容置空间121内壁各形成一金属粉末薄膜层40；

步骤S5：铜粉柱体成型与设置，提供多个铜粉柱体50，并置于容置空间121内，其中，铜粉柱体50是以金属铜粉末20为材料，利用粉末冶金与机械设备挤压成型，并将铜粉柱体50进行烧结步骤，进而将铜粉柱体50置入喷涂有金属粉末薄膜层40的容置空间121内，使铜粉柱体50形成第一板片11与第二板片12之间的支撑柱；铜粉柱体50在经过烧结后会形成具有多孔隙的支撑柱体，因多孔隙(称砂孔)如毛细般，以利给水分子来达到两相流功能(液态、气态)，液态接触面积最大、气态流动最快的效果，致使能达到均热板70(如图5所示)内极佳的传导功能。

步骤S6：金属板材烧结结合步骤，以高温将第一与第二板片11、12与铜粉柱体50进行第一次烧结，使第一板片11的一表面与容置空间121内壁的金属粉末薄膜层40分别形成毛细结构，接着以油压方式将第一与第二板片11、12的表面调整抚平，接着再将第一板片11具有毛细结构的表面向第二板片12的容置空间121上缘固定并进行第二次烧结，步骤S6所提及的第一次与第二次烧结都是以600～850℃高温烧结5～60分钟，使第一与第二板片11、12相互紧密结合；

步骤S7：金属板材焊接接合步骤，在第一与第二板片11、12相互接触边缘以氩焊进行焊接接合，使容置空间121因与第一板片11结合进而形成一密闭的腔体123(如图4所示)；

步骤S8：设置一注料管，将一注料管60穿设填充孔122内并在填充孔122与注料管60周缘套设一为银圈或铜圈的金属圈61，并用高周波进行焊接将金属圈61融置于填充孔122与注料管60接合处，使注料管60与填充孔122稳固接合与填补接合处的缝隙，以确保腔体123的密闭性，避免流体于缝隙流出；

步骤S9：测漏检视程序，利用注料管60对腔体123进行抽真空，以检视第一与第二板片11、12焊接结合处是否残有缝隙；

步骤S10：均热板成型步骤，利用注料管60将一为纯水或超纯水的工作流体b(如图5所示)注入腔体123内，并利用注料管60将腔体123进行抽真空，使腔体123成为负压真空状态，接着将注料管60夹扁截断并焊接密封填充孔122，使第一板片11与第二板片12形成一均热板70(如图4所示)；

步骤S11：检测均热板热源变化，利用一资料记录器(图中未示)与均热板70接触以撷取均热板70温度，用以检测均热板70的热源变化，再将数据整理并纪录，其中，资料记录器包括有一温度资料记录器、一加热器及一散热器；

最后，步骤S12：整平与检视均热板外观，抛光研磨均热板70的表面，并整平与检视第一板片11与第二板片12结合位置，以确保均热板70完整性。

接着，请再参阅图2与图3所示，为本发明提供的均热板结构的分解图，第一板片11的一表面与容置空间121内壁喷洒金属铜粉末20使其形成一金属粉末薄膜层40，其中，喷涂设备30还可具有一静电产生器(图中未示)，使金属铜粉末20经过静电产生器后带有正电荷，金属板材10可与一接地装置(图中未示)接触使金属板材10带负电荷，带负电荷的金属板材10吸引带正电荷的金属铜粉末20，确保金属粉末薄膜层40更稳固附着在金属板材10上，使金属粉末薄膜层40不易在运作过程中随工作震荡而至金属板材10掉落或滚动，而且，喷涂设备30是采用微型机控制系统，是采用可编程序控制器(Programmable Logic Controller，PLC)全自动控制，操作者可依需求自行设定金属铜粉末20的喷涂量与喷涂速度，用以对应所需膜厚的变化的各种需求性，具有精确控制膜厚的效果；

而第二板片12的容置空间121内排列有数个铜粉柱体50，容置空间121一侧边的填充孔122连接有一注料管60，并在填充孔122周缘套设一金属圈61，并用高周波焊接方式将金属圈61融置于填充孔122与注料管60接合处，使注料管60与填充孔122稳固接合，用以流体的导通；如图4所示，将第一板片11与容置空间121氩焊焊接结合使其形成一腔体123，利用注料管60抽真空并注入工作流体b，接着将注料管60夹扁截断并焊接密封填充孔122，使均热板70成型。

再参阅图5，为均热板的剖视图，由此可清楚观察均热板70的腔体123内部结构工作，均热板70接触热源的一端为蒸发端70a，另一相对端为冷凝端70b，假如热源位于均热板70下方，工作流体b因蒸发端70a吸热而蒸发成气态，使饱和蒸汽a上升，并迅速扩散至整个冷凝端70b；冷凝端70b在使用上是与一散热器(图中未示)接触，同时吸收冷凝端70b的热能，冷凝端70b热能被吸收后会使饱和蒸汽a再度液化成工作流体b，工作流体b会沿第一板片11具有毛细结构的表面至容置空间121内壁，使其与铜粉柱体50形成两相流循环，达到不断吸收热能及散热的效果。

以上所述仅为本发明的较佳可行实施例，非因此局限本发明的保护范围，故凡运用本发明所作的等效技术变化，均包含于本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种均热板制造方法，其特征在于，包含下列步骤：

(A)提供两金属板材(10)，所述金属板材(10)分别为第一板片(11)与第二板片(12)，将所述第二板片(12)进行冲压使所述第二板片(12)具有一容置空间(121)，且所述容置空间(121)一侧边设有一填充孔(122)；

(B)将所述第一板片(11)与第二板片(12)进行第一次清洗，去除所述第一板片(11)与第二板片(12)表面的油脂污垢；接着将所述第一板片(11)与第二板片(12)的表面进行喷砂处理，去除所述第一板片(11)与第二板片(12)的表面锈痕及毛头等残留物；

(C)将所述第一板片(11)与第二板片(12)的表面进行第二次清洗，并使所述第一板片(11)与第二板片(12)保持干燥、清洁；

(D)将金属铜粉末(20)通过一喷涂设备(30)分别喷洒至所述第一板片(11)的一表面与所述容置空间(121)内壁，使所述第一板片(11)一表面与所述容置空间(121)内壁各形成一金属粉末薄膜层(40)；

(E)利用一冲压机台挤压所述金属铜粉末(20)，使所述金属铜粉末(20)形成多个支撑用的铜粉柱体(50)，并将所述铜粉柱体(50)进行烧结步骤，进而置于所述容置空间(121)内；

(F)以高温将所述第一板片(11)与第二板片(12)进行烧结，使第一板片(11)的一表面与所述容置空间(121)内壁各形成有毛细结构，接着以油压方式将所述第一板片(11)与第二板片(12)的表面调整抚平，再将所述第一板片(11)具有毛细结构的表面与所述容置空间(121)上缘固定并进行烧结，使所述第一板片(11)与第二板片(12)相互紧密结合；

(G)在所述第一板片(11)与第二板片(12)相互接触边缘以焊接方式接合，使所述第一板片(11)与所述容置空间(121)形成一密闭的腔体(123)；

(H)将一注料管(60)设于所述填充孔(122)内并在所述填充孔(122)周缘套设一金属圈(61)，并用焊接方式将所述金属圈(61)融置于所述填充孔(122)与所述注料管(60)接合处，使所述注料管(60)与所述填充孔(122)稳固接合；

(I)利用所述注料管(60)对所述腔体(123)进行抽真空，以检视所述第一板片(11)与第二板片(12)结合是否残有缝隙；

(J)将流体通过所述注料管(60)灌进所述腔体(123)内，并利用所述注料管(60)对所述腔体(123)进行抽真空，使所述腔体(123)成为负压真空状态，接着将所述注料管(60)夹扁截断并焊接密封所述填充孔(122)，使一均热板(70)成型；

(K)以一资料记录器检测所述均热板(70)的热源变化，将数据整理并纪录；以及

(L)抛光研磨所述均热板(70)的表面，并整平与检视所述均热板(70)外观。

2.如利要求1所述的均热板制造方法，其特征在于，所述金属板材(10)为铜材质。

3.如权利要求1所述的均热板制造方法，其特征在于，所述金属圈(61)为银圈或铜圈；所述流体为空气或液体；所述工作流体(b)为纯水或超纯水。

4.如权利要求1所述的均热板制造方法，其特征在于，在步骤(C)中第二次清洗是利用超音波清洗，清洗程序包括有：

(a)将所述第一板片(11)与第二板片(12)利用超音波药剂脱脂粗洗；

(b)将所述第一板片(11)与第二板片(12)利用超音波一次水洗；

(c)将所述第一板片(11)与第二板片(12)利用超音波二次水洗；

(d)将所述第一板片(11)与第二板片(12)利用超音波热水清洗；以及

(e)将所述第一板片(11)与第二板片(12)利用热风循环干燥。

5.如权利要求1所述的均热板制造方法，其特征在于，在步骤(D)中所述喷涂设备(30)可具有一静电产生器，使所述金属铜粉末(20)经过静电产生器后带有正电荷。

6.如权利要求5所述的均热板制造方法，其特征在于，所述金属板材(10)可与一接地装置接触使所述金属板材(10)带负电荷，带负电荷的所述金属板材(10)吸引带正电荷的所述金属铜粉末(20)，使所述金属粉末薄膜层(40)更稳固附着在所述金属板材(10)上。

7.如权利要求1所述的均热板制造方法，其特征在于，在步骤(E)或步骤(F)中烧结温度为600～850℃，烧结时间为5～60分钟。

8.如权利要求1所述的均热板制造方法，其特征在于，在步骤(G)中的焊接方式为氩焊焊接；在步骤(H)中的焊接方式为高周波焊接。

9.如权利要求1所述的均热板制造方法，其特征在于，在步骤(K)中所述资料记录器包括有一温度资料记录器、一加热器及一散热器。

10.如权利要求1所述的均热板制造方法，其特征在于，所述喷涂设备(30)是采用微型机控制系统，用以控制所述金属铜粉末(20)的喷涂量与喷涂速度。

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