CN111050523B - 热转移模块及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种热转移模块及其制造方法，其中该热转移模块包括第一导体板、第二导体板、工作流体以及强化层。第二导体板连接于第一导体板以形成腔体。工作流体位于腔体内。强化层形成于第一导体板以及第二导体板的至少其中一者的外侧表面上，其中第一导体板及第二导体板的至少其中一者具有毛细结构。毛细结构位于第一导体板及第二导体板的至少其中一者的内表面，且强化层的结构强度大于第一导体板的结构强度及第二导体板的结构强度。

Description

热转移模块及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种热转移装置，且特别是涉及一种热转移模块。
背景技术
近年来，随着科技产业日益发达，信息产品例如笔记型计算机(notebookcomputer)、平板计算机(tablet computer)与移动电话(mobile phone)等电子装置已广泛地被使用于日常生活中。电子装置的型态与功能越来越多元，且便利性与实用性让这些电子装置更为普及。电子装置中会配置有中央处理器(central processing unit，CPU)、处理芯片或其他电子元件，而这些电子元件在运行时会产生热。然而，随着电子装置的体积越来越小，电子元件的设置越来越密集，因此电子装置内的积热问题越来越难以处理，常会引起电子装置的热当机。因此，散热的改良越来越重要。
目前一般的均温板(vapor chamber)最大厚度大约为1毫米或以上，不适于用在薄型化的电子装置中。在较佳的条件下，薄型化电子装置内需使用设计最大厚度小于0.5毫米的薄型均温板。然而，目前采用均温板的材料为铜、钛合金或铝。但以铜或铝作为材料时，将会因为厚度过小而导致结构的强度不足。而以钛合金作为材料时，则会产生成本居高不下的问题。
发明内容
本发明提供一种热转移(散热)模块，可提高结构刚性。
本发明提供一种热转移模块，包括第一导体板、第二导体板、工作流体以及强化层。第二导体板连接于第一导体板以形成腔体。工作流体位于腔体内。强化层形成于第一导体板以及第二导体板的至少其中一者的外侧表面上，其中第一导体板及第二导体板的至少其中一者具有毛细结构。毛细结构位于第一导体板及第二导体板的至少其中一者的内表面，且强化层的结构强度大于第一导体板的结构强度及第二导体板的结构强度。
在本发明的一实施例中，上述的强化层的材料包括钨镍合金或镍钴合金。
在本发明的一实施例中，上述的强化层为电镀强化层。
在本发明的一实施例中，上述的强化层包括第一强化层以及第二强化层。第一强化层形成于第一导体板的外侧表面上，且第二强化层形成于第二导体板的外侧表面上。
在本发明的一实施例中，上述的第一导体板及第二导体板的至少其中一者的材料选自于由铜、铝与钛所构成的群组。
在本发明的一实施例中，上述的毛细结构包括第一毛细结构以及第二毛细结构。第一毛细结构由第一导体板的一部分所构成，且第二毛细结构由第二导体板的一部分所构成。
本发明另提供一种热转移模块的制造方法，包括提供第一导体板以及第二导体板；蚀刻第一导体板及第二导体板的至少其中一者以形成毛细结构；结合第一导体板及第二导体板以形成腔体；形成强化层于第一导体板及第二导体板的至少其中一者的外侧表面上，其中强化层的结构强度大于第一导体板及第二导体板的至少其中一者；以及对腔体进行抽真空并提供工作流体至腔体的步骤。
在本发明的一实施例中，在上述的步骤中，依序进行蚀刻出毛细结构；结合第一导体板及第二导体板；以及形成强化层的步骤。
在本发明的一实施例中，在上述的步骤中，依序进行蚀刻出毛细结构；形成强化层；以及结合第一导体板及第二导体板的步骤。
在本发明的一实施例中，在上述的步骤中，依序进行形成强化层；蚀刻出毛细结构；以及结合第一导体板及第二导体板的步骤。
在本发明的一实施例中，上述的热转移模块的最大厚度小于或等于0.5毫米。
在本发明的一实施例中，上述的第一导体板的厚度介于0.1毫米至0.4毫米之间，且第二导体板的厚度介于0.1毫米至0.4毫米之间。
在本发明的一实施例中，上述的强化层的材料包括钨镍合金或镍钴合金。
在本发明的一实施例中，上述的形成强化层于第一导体板及第二导体板的至少其中一者的外侧表面上的方法还包括：以电镀方式将强化层形成于第一导体板及第二导体板的至少其中一者的外侧表面上的步骤。
在本发明的一实施例中，上述的强化层包括第一强化层以及第二强化层，且形成强化层于第一导体板及第二导体板的至少其中一者的外侧表面上的方法还包括：以电镀方式将第一强化层形成于第一导体板的外侧表面上；以及以电镀方式将第二强化层形成于第二导体板的外侧表面上的步骤。
在本发明的一实施例中，上述的毛细结构包括第一毛细结构以及第二毛细结构，且蚀刻第一导体板及第二导体板的至少其中一者以形成毛细结构的方法还包括：蚀刻第一导体板的一部分以形成第毛细结构；以及蚀刻第二导体板的一部分以形成第二毛细结构。
基于上述，在本发明的热转移模块及其制造方法中，将结构强度大于第一导体板及第二导体板的强化层，形成于第一导体板以及第二导体板的至少其中一者的外侧表面上。因此，当结合第一导体板以及第二导体板时可通过毛细结构带来良好的热转移作用以及通过强化层带来良好的结构稳定度。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附的附图作详细说明如下。
附图说明
图1为本发明一实施例的热转移模块的剖面示意图；
图2为本发明另一实施例的热转移模块的剖面示意图；
图3A至图3E分别为图2的热转移模块的制作过程的剖面示意图；
图4为本发明一实施例的热转移模块的制造方法步骤流程图；
图5为本发明另一实施例的热转移模块的制造方法步骤流程图；
图6为本发明另一实施例的热转移模块的制造方法步骤流程图。
符号说明
100、100A：热转移模块
110、110A：第一导体板
120、120A：第二导体板
130：强化层
130_1：第一强化层
130_2：第二强化层
F：工作流体
G：腔体
P：毛细结构
P1：第一毛细结构
P2：第二毛细结构
T：最大厚度
S200～S204：步骤
具体实施方式
图1为本发明一实施例的热转移模块的剖面示意图。请参考图1。本实施例提供一种热转移模块100，适于接触发热元件，并以热传导的方式将发热元件所发出的热转移至风扇、散热鳍片等散热元件或外界，以达到散热的效果。举例而言，热转移模块100例如为最大厚度T小于或等于0.5毫米的薄型均温板(vapor chamber)。而发热元件例如是可携式电子装置(例如智能型手机等)的中央处理器、处理芯片或其他会产生热的电子元件。热转移模块100以热对流方式转移热以及热传导方式转移热。因此，发热元件所发出的热可通过热对流以及热传导被转移至风扇、散热鳍片等散热元件或外界，以达到散热的效果。为了方便说明，图1中热转移模块100所显示的尺寸仅示意，并不代表热转移模块100的真实尺寸比例。
在本实施例中，热转移模块100包括第一导体板110、第二导体板120、工作流体F以及强化层130。第一导体板110与第二导体板120相互连接以形成腔体G，且工作流体F配置于腔体内。第一导体板110的厚度介于0.1毫米至0.4毫米之间，且第二导体板的厚度也介于0.1毫米至0.4毫米之间。在本实施例中，第一导体板110的厚度为0.4毫米，第一导体板110的厚度为0.1毫米。在本实施例中，第一导体板110及第二导体板120的材料为铜合金。但在其他实施例中，第一导体板110及第二导体板120的至少其中一者的材料选自于由铜、铝与钛所构成的群组，本发明并不限于此。第一导体板110及第二导体板120的至少其中一者的外型可通过冲压设计形成，以使第一导体板110与第二导体板120结合后形成腔体G。在本实施例中，第一导体板110与第二导体板120彼此连接的方式例如是焊接，但本发明并不限于此。
详细而言，第一导体板110及第二导体板120的至少其中一者具有毛细结构P，且此毛细结构P位于第一导体板110及第二导体板120的至少其中一者的内表面。举例而言，在本实施例中，第一导体板110的厚度大于第二导体板120的厚度，因此可将第一导体板110设计具有毛细结构P，如图1所绘示。在本实施例中，毛细结构P例如是由导体板的板体经蚀刻方式制作而形成且可产生毛细现象的微结构。毛细结构P可使工作流体F由气体冷凝成液体，因而达到热转移的目的。
具体而言，在散热过程中，发热元件的热转移至热转移模块100，而较接近发热元件的工作流体F则受热蒸发成气体而向上流动且充满整个腔体G。当蒸发的工作流体F流动至相对远离发热元件处时，由于此处的温度相对较低，因此工作流体F与其他介质(如毛细结构P、第一导体板110、第二导体板120或冷空气等)进行热交换并冷凝成液体之后，通过第一导体板110或第二导体板120的毛细现象回流。这种蒸发及冷凝的运作会在腔体G内周而复始地进行，因此，热转移模块100可以将发热元件发出的热散逸至其他介质。
强化层130形成于第一导体板110以及第二导体板120的至少其中一者的外侧表面上，且强化层130的结构强度大于第一导体板110的结构强度及第二导体板120的结构强度。因此，可提升第一导体板110以及第二导体板120的至少其中一者的结构强度，进而可减低第一导体板110以及第二导体板120的至少其中一者的厚度以用于制作出薄型均温板。
详细而言，强化层130的材料包括钨镍合金或镍钴合金，且在本实施例中，强化层130以电镀的方式形成于第二导体板120的外侧表面上。换句话说，强化层130为电镀强化层。如此一来，可进一步提升第二导体板120的结构强度。值得一提的是，在热转移模块100中，可选择分别一厚一薄的两导体板作为第一导体板110以及第二导体板120，且对较厚的导体板进行蚀刻以形成毛细结构P，而对较薄的导体板进行电镀以形成强化层130。但本发明并不限制第一导体板110以及第二导体板120的相对厚度及分别的加工制程。如此一来，当结合第一导体板110以及第二导体板120时可通过毛细结构P带来良好的热转移作用以及通过强化层130带来良好的结构稳定度。
图2为本发明另一实施例的热转移模块的剖面示意图。请参考图2。本实施例的热转移模块100A类似于图1所绘示的热转移模块100。两者不同之处在于，在本实施例中，第二导体板120A也具有毛细结构P，且强化层130分别形成于第一导体板110A以及第二导体板120A的外侧表面上。为了方便说明，图2中热转移模块100A所显示的尺寸仅示意，并不代表热转移模块100A的真实尺寸比例。
详细而言，在本实施例中，第一导体板110A及第二导体板120A皆为0.25毫米，且第一导体板110A及第二导体板120A分别经由蚀刻方式形成第一毛细结构P1以及第二毛细结构P2。换句话说，第一毛细结构P1由第一导体板110A的一部分所构成，且第二毛细结构P2由第二导体板120A的一部分所构成。强化层130包括第一强化层130_1以及第二强化层130_2。第一强化层130_1形成于第一导体板110A的外侧表面上，且第二强化层130_2形成于第二导体板120A的外侧表面上。因此，当结合第一导体板110A以及第二导体板120A时可通过第一毛细结构P1以及第二毛细结构P2带来良好的热转移作用，且通过第一强化层130_1以及第二强化层130_2带来良好的结构稳定度。
图3A至图3E分别为图2的热转移模块的制作过程的剖面示意图。图4为本发明一实施例的热转移模块的制造方法步骤流程图。请先同时参考图2、图3A及图4。本发明一实施例提供一种热转移模块的制造方法，此制造方法至少可应用于图2所绘示的热转移模块100A中，但本发明并不限于此。在本实施例中，首先，执行步骤S200，提供第一导体板110A以及第二导体板120A，其第一导体板110A与第二导体板120A的外型可通过冲压设计形成。
请同时参考图2、图3B及图4。接着，执行步骤S201，蚀刻第一导体板110A及第二导体板120A的至少其中一者以形成毛细结构P。具体而言，在本实施例中，蚀刻第一导体板110A以形成第一毛细结构P1以及蚀刻第二导体板120A以形成第二毛细结构P2。
请同时参考图2、图3C及图4。接着，执行步骤S202，结合第一导体板110A及第二导体板120A以形成腔体G。具体而言，在本实施例中，第一导体板110A及第二导体板120A以焊接的方式进行结合，以在焊接处以内的空间形成腔体G。
请同时参考图2、图3D及图4。接着，执行步骤S203，形成强化层130于第一导体板110A及第二导体板120A的至少其中一者的外侧表面上，其中强化层130的结构强度大于第一导体板110A及第二导体板120A的至少其中一者。具体而言，在本实施例中，以电镀的方式形成第一强化层130_1于第一导体板110A的外侧表面上，以及以电镀的方式形成第二强化层130_2于第二导体板120A的外侧表面上。
请同时参考图2、图3E及图4。接着，执行步骤S204，对腔体G进行抽真空并提供工作流体F至腔体G。具体而言，在本实施例中，可通过先前在第一导体板110A或第二导体板120A上所预留的通孔(未绘示)进行抽真空，并在抽完真空之后提供工作流体F至腔体G内，最后再将上述通孔以焊接方式封闭。因此，可形成出热转移模块100A。
图5为本发明另一实施例的热转移模块的制造方法步骤流程图。请同时参考图2以及图5。本实施例中所提供的热转移模块的制造方法，至少可应用于图2所绘示的热转移模块100A中，但本发明并不限于此。本实施例的热转移模块100A的制造方法类似于图4所绘示的热转移模块的制造方法。两者不同之处在于，在本实施例中，在执行完进行蚀刻出毛细结构P的步骤S201后，执行步骤S203，形成强化层130于第一导体板110A及第二导体板120A的至少其中一者的外侧表面上，其中强化层130的结构强度大于第一导体板110A及第二导体板120A的至少其中一者。接着，在完成上述步骤后，执行步骤S202，结合第一导体板110A及第二导体板120A以形成腔体G。换句话说，在上述的步骤中，依序进行蚀刻出毛细结构P；形成强化层130；以及结合第一导体板110A及第二导体板120A的步骤。因此，可适应于因结构上需求而具有不同制造流程的实施例中。
图6为本发明另一实施例的热转移模块的制造方法步骤流程图。请同时参考图2以及图6。本实施例中所提供的热转移模块的制造方法，至少可应用于图2所绘示的热转移模块100A中，但本发明并不限于此。本实施例的热转移模块100A的制造方法类似于图4所绘示的热转移模块的制造方法。两者不同之处在于，在本实施例中，在执行完提供第一导体板110A以及第二导体板120A的步骤S200后，执行步骤S203，形成强化层130于第一导体板110A及第二导体板120A的至少其中一者的外侧表面上，其中强化层130的结构强度大于第一导体板110A及第二导体板120A的至少其中一者。接着，在完成上述步骤后，执行步骤S201，蚀刻第一导体板110A及第二导体板120A的至少其中一者以形成毛细结构P。接着，在完成上述步骤后，执行步骤S202，结合第一导体板110A及第二导体板120A以形成腔体G。换句话说，在上述的步骤中，依序进行形成强化层130；蚀刻出毛细结构P；以及结合第一导体板110A及第二导体板120A的步骤。因此，可适应于因结构上需求而具有不同制造流程的实施例中。
综上所述，在本发明的热转移模块及其制造方法中，将结构强度大于第一导体板及第二导体板的强化层，形成于第一导体板以及第二导体板的至少其中一者的外侧表面上。因此，当结合第一导体板以及第二导体板时可通过毛细结构带来良好的热转移作用以及通过强化层带来良好的结构稳定度。
虽然接合以上实施例公开了本发明，然而其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围应当以附上的权利要求所界定的为准。

Claims (12)

1.一种热转移模块，其特征在于，包括：
第一导体板；
第二导体板，连接于所述第一导体板以形成腔体；
工作流体，位于所述腔体内；以及
强化层，形成于所述第一导体板以及所述第二导体板的至少其中一者的外侧表面上，其中所述第一导体板及所述第二导体板的至少其中一者具有毛细结构，所述毛细结构位于所述第一导体板及所述第二导体板的至少其中一者的内表面，且所述强化层的结构强度大于所述第一导体板的结构强度及所述第二导体板的结构强度，所述第一导体板及所述第二导体板的材料相同，
其中所述强化层为电镀强化层，所述强化层包括第一强化层以及第二强化层，所述第一强化层形成于所述第一导体板的外侧表面上，且所述第二强化层形成于所述第二导体板的外侧表面上。
2.如权利要求1所述的热转移模块，其中所述强化层的材料包括钨镍合金或镍钴合金。
3.如权利要求1所述的热转移模块，其中所述第一导体板及所述第二导体板的至少其中一者的材料选自于由铜、铝与钛所构成的群组。
4.如权利要求1所述的热转移模块，其中所述热转移模块的最大厚度小于或等于0.5毫米。
5.如权利要求1所述的热转移模块，其中所述第一导体板的厚度介于0.1毫米至0.4毫米之间，且所述第二导体板的厚度介于0.1毫米至0.4毫米之间。
6.如权利要求1所述的热转移模块，其中所述毛细结构包括第一毛细结构以及第二毛细结构，所述第一毛细结构由所述第一导体板的一部分所构成，且所述第二毛细结构由所述第二导体板的一部分所构成。
7.一种热转移模块的制造方法，包括：
提供第一导体板以及第二导体板，其中所述第一导体板及所述第二导体板的材料相同；
蚀刻所述第一导体板及所述第二导体板的至少其中一者以形成毛细结构；
结合所述第一导体板及所述第二导体板以形成腔体；
形成强化层于所述第一导体板及所述第二导体板的至少其中一者的外侧表面上，其中所述强化层的结构强度大于所述第一导体板及所述第二导体板的至少其中一者，其中所述强化层包括第一强化层以及第二强化层，且形成所述强化层于所述第一导体板及所述第二导体板的至少其中一者的外侧表面上的方法包括：
以电镀方式将所述第一强化层形成于所述第一导体板的外侧表面上；
以电镀方式将所述第二强化层形成于所述第二导体板的外侧表面上；以及
对所述腔体进行抽真空并提供工作流体至所述腔体。
8.如权利要求7所述的热转移模块的制造方法，其中在上述的步骤中，依序进行蚀刻出所述毛细结构；结合所述第一导体板及所述第二导体板；以及形成所述强化层的步骤。
9.如权利要求7所述的热转移模块的制造方法，其中在上述的步骤中，依序进行蚀刻出所述毛细结构；形成所述强化层；以及结合所述第一导体板及所述第二导体板的步骤。
10.如权利要求7所述的热转移模块的制造方法，其中在上述的步骤中，依序进行形成所述强化层；蚀刻出所述毛细结构；以及结合所述第一导体板及所述第二导体板的步骤。
11.如权利要求7所述的热转移模块的制造方法，其中所述强化层的材料包括钨镍合金或镍钴合金。
12.如权利要求7所述的热转移模块的制造方法，其中所述毛细结构包括第一毛细结构以及第二毛细结构，且蚀刻所述第一导体板及所述第二导体板的至少其中一者以形成所述毛细结构的方法还包括：
蚀刻所述第一导体板的一部分以形成所述第一毛细结构；以及
蚀刻所述第二导体板的一部分以形成所述第二毛细结构。
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