CN112218481A - 散热板及其制造方法和具有散热板的电子装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种散热板、一种散热板制造方法及一种具有散热板的电子装置，所述散热板例如包括壳体、毛细结构层、支撑件结构、以及散热液，所述壳体具有相对设置的第一基板及第二基板以形成非真空密封空腔，所述毛细结构层设置于所述非真空密封空腔的第一区域中并界定了第一流动空间，所述支撑件结构设置于所述非真空密封空腔的第二区域中并界定了第二流动空间，所述散热液容置于所述非真空密封空腔中，其液量为所述第一流动空间与所述第二流动空间的总容量的百分之五十以上，且流动在所述第一流动空间与所述第二流动空间之间。本发明提供的散热板可以实现有效散热。
Description
技术领域
本发明涉及散热技术领域，尤其涉及一种散热板及一种散热板制造方法和一种具有散热板的电子装置。
背景技术
随着可携式电子装置效能提升，其电子元件如运算处理器、图形处理器或通讯功能芯片等运作产生的热量越来越高，同时在轻薄短小发展趋势下，如何在可携式电子装置中设计可兼顾有效散热且尺寸轻薄的散热结构成为一种必要需求。
目前常见于可携式电子装置中的散热结构之一是热导板(Vapor Chamber)，此种热导板具有一抽真空的空腔，空腔中具有毛细结构层，并装填有少于10％的散热液(如：纯水)吸附于毛细结构层上，以限制其流动特性，且散热液在吸热后会蒸发成气态，并通过内建的蒸气通道而充满于空腔中，以开始进行蒸发凝结循环动作，从而达到热传导及热扩散的目的。另外，此种热导板制造时会使用到抽真空设备来对所述空腔进行抽真空制程，以达到降低散热液(如：纯水)沸点及使气化蒸气高速通过其蒸气通道的目的。然而，此抽真空制程不仅增加了制造时间，且因此使制造成本不易降低。再者，热导板是通过蒸气流动方式来导热，其携热传递的能力因而受限，所以其导热效率仍不如液冷导热方式效率高。
发明内容
本发明提供一种散热板及一种散热板制造方法和一种具有散热板的电子装置，实现尺寸轻薄及有效散热的目的。
本发明实施例提供的一种散热板，包括壳体、毛细结构层、至少一个支撑件结构及散热液，所述壳体具有第一基板及第二基板，所述第一基板与所述第二基板相对设置并形成非真空密封空腔，所述非真空密封空腔界定了第一区域与第二区域；所述毛细结构层设置于所述第一区域中，并在所述第一区域中界定了第一流动空间；所述至少一个支撑件结构设置于所述第二区域中，并支撑于所述第一基板与所述第二基板之间，其中所述至少一个支撑件结构在所述第二区域中界定了第二流动空间；以及所述散热液容置于所述非真空密封空腔中并流动在所述第一流动空间与所述第二流动空间之间，所述散热液的液量为所述第一流动空间与所述第二流动空间的总容量的百分之五十以上；在所述第一流动空间中的至少一部分散热液在吸热后由液态散热液蒸发为气态散热液，并由所述第一流动空间的一端扩散至所述第二流动空间中，以与所述第二流动空间中的液态散热液接触后冷凝结合，及所述冷凝结合的液态散热液流动在所述第二流动空间中，并由所述第一流动空间的另一端回流至所述第一流动空间中。
在本发明的一个实施例中，所述壳体的厚度小于1毫米，所述第一基板与所述第二基板平行地相对设置且由可弯折金属材料制成。
在本发明的一个实施例中，所述冷凝结合的液态散热液的流动由合力来推动，所述合力至少包括：所述散热液因在所述吸热后由所述液态散热液蒸发为所述气态散热液所产生的气体压力、所述第一基板与所述第二基板的表面张力、所述毛细结构层的毛细作用所产生的吸引力、以及地心引力。
在本发明的一个实施例中，在所述第二流动空间中的液态散热液的体积大于所述气态散热液的体积，且所述散热液为沸点低于50摄氏度的绝缘性液体。
在本发明的一个实施例中，前述散热板还包括封胶层，所述封胶层连接所述第一基板与所述第二基板，并围绕所述第一区域与所述第二区域，以形成所述非真空密封空腔。
在本发明的一个实施例中，所述第一流动空间与所述第二流动空间的总容量为所述非真空密封空腔可注满所述散热液的容量。
在本发明的一个实施例中，所述毛细结构层由多孔性材料制成，并通过至少一胶层粘贴于所述第一基板与所述第二基板其中的至少一者上。
在本发明的一个实施例中，所述至少一个支撑件结构包括多个长条状支撑柱，所述多个长条状支撑柱彼此相隔地设置在所述第二区域中，以界定多条流动通道作为所述第二流动空间。
此外，本发明实施例还提供一种具有上述散热板的电子装置，包括上述的散热板、电路板、以及设于所述电路板上的电子元件，所述散热板装设于所述电路板上，借以对所述电子元件运作时所产生的热量进行散热。
此外，本发明实施例还提供的一种散热板制造方法包括：提供第一基板及第二基板，所述第一基板上具有贯穿孔，且所述第二基板上界定了第一区域与第二区域；设置至少一个支撑件结构于所述第二区域上；设置封胶层于所述第二基板上，其中所述封胶层围绕所述第一区域与所述第二区域；设置毛细结构层于所述第一区域上；通过所述封胶层将所述第一基板叠设并固定在所述第二基板上，以在所述第一基板与所述第二基板间形成空腔，并使所述毛细结构层在所述第一区域中界定了第一流动空间，及使所述至少一支撑件结构在所述第二区域中界定了第二流动空间；将散热液由所述贯穿孔注入至所述空腔中，其中注入所述空腔中的所述散热液的液量为所述第一流动空间与所述第二流动空间的总容量的百分之五十以上；对所述第一基板加热预定时间，以排除所述空腔中部分空气；以及将所述贯穿孔封口，以使所述空腔形成非真空密封空腔。
在本发明的一个实施例中，所述设置封胶层于所述第二基板上的步骤还包括：设置环状固定胶层于所述第二区域的外围区域上；以及将防水胶施涂于所述环状固定胶层外侧上，以形成所述封胶层。
在本发明的一个实施例中，所述设置至少一个支撑件结构于所述第二区域上的步骤还包括：设置至少一个条状固定胶层于所述第二区域上，所述条状固定胶层具有开口；以及将防水胶装填至每一条状固定胶层的开口内，以形成所述至少一个支撑件结构。
本发明上述技术特征可以具有如下一个或多个有益效果：根据本发明的散热板制造方法所制造的散热板的密封空腔为非真空，无需采用任何抽真空制程设备，且无需额外焊接注液管于所述贯穿孔上，因此可降低制造散热板的时间与成本。
通过以下参考附图的详细说明，本发明的其它方面和特征变得明显。但是应当知道，该附图仅仅为解释的目的设计，而不是作为本发明的范围的限定。还应当知道，除非另外指出，不必要依比例绘制附图，它们仅仅力图概念地说明此处描述的结构和流程。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明一实施例的散热板的立体示意图；
图2是图1散热板内部结构平面透视示意图；
图3A是图2的散热板沿线段A-A的剖面示意图；
图3B是图2的散热板沿线段B-B的剖面示意图；
图4是本发明一实施例的电子装置的部分横剖面图；
图5是图1的散热板设置于图4的电子装置中吸收热量时，其内部结构平面透视示意图；
图6是根据本发明一实施例的散热板的制造方法的流程图；
图7A至图7H是用以说明图1的散热板的制程步骤的剖面示意图。
【附图标记说明】
10：散热板；12：壳体；12A：第一基板；12B：第二基板；13：封胶层；13A：环状固定胶层；13B：防水胶层；14：毛细结构层；15：胶层；16：支撑件结构；16A：条状固定胶层；16B：防水胶层；16C：开口；17：外表面；18：散热液；19：针头；20：非真空密封空腔；20A：第一区域；20B：第二区域；21：贯穿孔；22：第一流动空间；22A：一端；22B：另一端；24：第二流动空间；24A：流动通道；30：加热机；100：电子装置；102：电路板；104：电子元件；H：热量；S1～S7：步骤。
具体实施方式
为了使本领域普通技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
图1、图2、图3A与图3B分别为本发明一实施例的散热板10的立体示意图、散热板10内部结构平面透视示意图、散热板10沿线段A-A的剖面示意图与沿线段B-B的剖面示意图。现请参考图1、图2、图3A与图3B，散热板10包括壳体12、封胶层13、毛细结构层14、多个支撑件结构16与散热液18。壳体12的厚度较佳可小于1mm，且具有第一基板12A及第二基板12B。第一基板12A与第二基板12B例如平行地相对设置以形成非真空密封空腔20，且其可由两片可弯折金属材料制成。非真空密封空腔20界定了第一区域20A与第二区域20B。封胶层13连接第一基板12A与第二基板12B，并围绕第一区域与第二区域，以形成非真空密封空腔20。毛细结构层14设置于第一区域20A中，并在第一区域20A中界定了第一流动空间22。在本发明的一个实施例中，毛细结构层14可以是由多孔性材料制成，并通过胶层15粘贴于第一基板12A与第二基板12B两者上(如图3A所示)或其中的一者上，且多孔性材料上的多个内部相互贯通的小孔洞界定了第一流动空间22。多个支撑件结构16设置于第二区域20B中，并在第二区域20B中界定了第二流动空间24。在此实施例中，多个支撑件结构16连接并支撑于第一基板12A与第二基板12B之间，以在第一基板12A与第二基板12B之间形成间隙。在此实施例中，多个支撑件结构16为长条状支撑柱，彼此相隔地设置在第二区域20B中，以与封胶层13间共同界定多条流动通道24A作为第二流动空间24。在其他实施例中，多条流动通道24A亦可由其他形状的支撑件结构16与封胶层13共同界定。在本发明的一个实施例中，散热液18可以是沸点低于50摄氏度的绝缘性液体，因此对电气元件并不会有伤害。散热液18容置于非真空密封空腔20中，用以流动在第一流动空间22与第二流动空间24之间，散热液18的液量为第一流动空间22与第二流动空间24的总容量的百分之五十以上，如图2所示。在此实施例中，第一流动空间22与第二流动空间24的总容量为非真空密封空腔20可注满散热液18的容量。
现请参考图3A与图3B，在本发明的一个实施例中，封胶层13可由环状固定胶层13A与防水胶层13B所组成，且每一支撑件结构16可由条状固定胶层16A与防水胶层16B所组成，条状固定胶层16A可以是具有开口16C的双面胶层，用以连接于第一基板12A与第二基板12B之间。另外，环状固定胶层13A与条状固定胶层16A可以是同材质的双面胶层，并可在同一制程中形成，其将在下文中详细说明。开口16C用以装填防水胶层16B，以在散热板的制程中，可以固定防水胶层16B的位置，并避免防水胶层16B在第一基板12A与第二基板12B接合时往外挤压流动而缩小或阻塞上述流动通道24A。在另一实施例中，若所采用的防水胶层16B的胶质够稳定且不易流动，每一支撑件结构16亦可单独由一防水胶层16B所形成，而不需经由条状固定胶层16A的开口16C而固定。
在本发明一个实施例中，若所采用的防水胶层13B的胶质够稳定且不易流动，封胶层13亦可单独由一防水胶层13B所形成，并与支撑件结构16的防水胶层16B为同一胶材料，且可在同一制程中形成，其将在下文中详细说明。
在图2中，散热板10是处于立起静止状态，因此散热液18由于地心引力影响而全部流至非真空密封空腔20的下半部，且散热液18的液面下没有气泡存在，其中编号18所标示处为散热液静止时的液面。
图4为本发明一个实施例的电子装置100的部分横剖面图。电子装置100包括散热板10、电路板102及电子元件104。电子元件104设于电路板102上，且可以是运算处理器、图形处理器或通讯功能芯片等在运作时会产生高热量的电子元件。散热板10与图1、图2与图3A所显示者为相同，在此不加以赘述。散热板10装设于电路板102上，且非真空密封空腔20的第一区域20A所对应的第二基板12B的外表面17较佳对准于电子元件104上。
图5为图1的散热板10设置于图4的电子装置100中吸收热量时，其内部结构平面透视示意图。现请参考图4及图5，当电子元件104在运作状态下产生热量H时，热量H会往外表面17扩散并透过第二基板12B传导进入至第一区域20A。接着，当热量H高于散热液的沸点(例如：50摄氏度)时，第一流动空间22中的至少一部分散热液18会吸收热量H，并由液态散热液蒸发为气态散热液，同时产生较高的蒸气压力，且气态散热液会由第一流动空间22的一端22A扩散至温度较低的第二流动空间24中(扩散方向如图5的空心箭头表示)，以与第二流动空间24中的液态散热液接触后冷凝结合，借此产生散热作用。接着，冷凝结合的液态散热液流动在第二流动空间24中(流动方向如图5的实心箭头表示)，以借此流动将残余热量带离热源并与外在环境进行热交换释热，达到散热目的。最后，冷凝结合的液态散热液会借由毛细结构层14的毛细作用所产生的吸引力、及第一流动空间22内气态散热液溢散所造成的空缺，而由第一流动空间22的另一端22B流动回到第一流动空间22中。上述回到第一流动空间22中的液态散热液接着又流动进入吸收热量H的区域，再由液态蒸发为气态散热液，并重复上述动作来进行另一次热交换循环。在此实施例中，第二流动空间24中的液态散热液的体积大于气态散热液的体积。
相较于现有相关技术中的导热板(Vapor Chamber)，本发明实施例的散热板10中的空腔并非呈真空状态，且散热液18的液量为第一流动空间22与第二流动空间24的总容量的百分之五十以上，因此当散热液18吸收热量H时，仅有一小部分会由液态蒸发为气态，而其它大部分仍是呈现液态，因此上述实施例中的热交换循环主要是由冷凝结合的液态散热液在第一流动空间22与第二流动空间24间循环流动而达成。另外，热交换循环中冷凝结合的液态散热液的流动主要是由四种作用力总合的合力来推动，所述合力至少包括(1)散热液18因吸热后由液态散热液蒸发为气态散热液所产生的气体压力、(2)第一基板12A与第二基板12B的表面张力、(3)毛细结构层14的毛细作用所产生的吸引力、及(4)地心引力。
图6为根据本发明一个实施例的散热板制造方法的流程图。图7A至图7H为用以说明图1的散热板的制程步骤示意图。现请参考图6与图7A至图7H，图1的散热板的制程步骤将详细说明如下。
步骤S1：首先，提供第一基板12A及第二基板12B，第一基板12A上具有贯穿孔21，且第二基板12B上界定了第一区域20A与第二区域20B，如图7A所示。
步骤S2：设置环状固定胶层13A于第二区域20B的外围区域上，并设置至少一个条状固定胶层16A于第二区域20B上，条状固定胶层16A具有开口16C，如图7B所示。
步骤S3：设置毛细结构层14于第二基板12B的第一区域20A上，如图7C所示。在一实施例中，毛细结构层14可借由胶层粘贴于第二基板12B的第一区域20A上。根据本发明另一实施例，上述步骤S2与步骤S3可以根据实际制程设备的配置顺序而以不同顺序执行，例如：先执行步骤S3，将毛细结构层14粘贴于第一区域20A上后，再执行步骤S2，设置环状固定胶层13A与条状固定胶层16A。
步骤S4：经由点胶机(图未示)将防水胶装填至每一条状固定胶层16A的开口16C内，以形成防水胶层16B，借以在第二区域20B上形成并完成设置至少一个支撑件结构16；同时，借由点胶机将防水胶施涂于环状固定胶层13A外侧上，以形成防水胶层13B，借以形成并完成设置封胶层13于第二基板12B上，封胶层13围绕第一区域20A与第二区域20B，如图7D所示。
步骤S5：通过封胶层13将第一基板12A叠设并固定在第二基板12B上，以在第一基板12A与第二基板12B间形成空腔20，并使毛细结构层14在第一区域20A中界定了第一流动空间22，及使至少一支撑件结构16在第二区域20B中界定了第二流动空间24，如图7E所示。在本发明一个实施例中，第一基板12A与第二基板12B更进一步可通过至少一支撑件结构16的条状固定胶层16A与防水胶层16B而相互连接。
步骤S6：借由注液机的针头19将散热液18由贯穿孔21注入至空腔20中，其中注入空腔20中的散热液18的液量为第一流动空间22与第二流动空间24的总容量的百分之五十以上，如图7F所示。在其他实施例中，贯穿孔21可预先设置于第一基板12A上可与空腔20相连通的任何位置，亦可设置于第二基板12B上，用以将散热液18注入空腔20中。
步骤S7：将注液机的针头19由贯穿孔21移除，并利用加热机30对第一基板12A或第二基板12B加热一预定时间，以从贯穿孔21排除空腔20中的部分空气A，但保留部分空气，如图7G所示。
步骤S8：借由封胶23将贯穿孔21封口，以使空腔20形成非真空密封空腔20，如图7H所示。
综上所述，本发明所揭露的散热板10，由于其制程中无需采用任何抽真空设备，亦无需额外焊接注液管于贯穿孔21上，因此节省了制造散热板的时间与成本。再者，散热板10的非真空密封空腔20中的散热液18的液量占第一流动空间22与第二流动空间24的总容量的百分之五十以上，因此可更有效进行热交换释放热量，进而达到快速散热目的。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的包含范围之内。
Claims (12)
1.一种散热板，其特征在于，包括：
壳体，具有第一基板及第二基板，所述第一基板与所述第二基板相对设置以形成非真空密封空腔，所述非真空密封空腔界定了第一区域与第二区域；
毛细结构层，设置于所述第一区域中，并在所述第一区域中界定了第一流动空间；
至少一个支撑件结构，设置于所述第二区域中，并支撑于所述第一基板与所述第二基板之间，其中所述至少一个支撑件结构在所述第二区域中界定了第二流动空间；以及
散热液，容置于所述非真空密封空腔中，并流动在所述第一流动空间与所述第二流动空间之间，所述散热液的液量为所述第一流动空间与所述第二流动空间的总容量的百分之五十以上；
其中在所述第一流动空间中的至少一部分散热液在吸热后由液态散热液蒸发为气态散热液，并由所述第一流动空间的一端扩散至所述第二流动空间中，以与所述第二流动空间中的液态散热液接触后冷凝结合，及所述冷凝结合的液态散热液流动在所述第二流动空间中，并由所述第一流动空间的另一端流动回到所述第一流动空间中。
2.根据权利要求1所述的散热板，其特征在于，所述壳体的厚度小于1毫米，所述第一基板与所述第二基板平行地相对设置且由可弯折金属材料制成。
3.根据权利要求1所述的散热板，其特征在于，所述冷凝结合的液态散热液的流动由合力来推动，所述合力至少包括：所述散热液因在所述吸热后由所述液态散热液蒸发为所述气态散热液所产生的气体压力、所述第一基板与所述第二基板的表面张力、所述毛细结构层的毛细作用所产生的吸引力、以及地心引力。
4.根据权利要求1所述的散热板，其特征在于，在所述第二流动空间中的液态散热液的体积大于所述气态散热液的体积，且所述散热液为沸点低于50摄氏度的绝缘性液体。
5.根据权利要求1所述的散热板，其特征在于，还包括封胶层，所述封胶层连接所述第一基板与所述第二基板，并围绕所述第一区域与所述第二区域，以形成所述非真空密封空腔。
6.根据权利要求5所述的散热板，其特征在于，所述第一流动空间与所述第二流动空间的总容量为所述非真空密封空腔可注满所述散热液的容量。
7.根据权利要求1所述的散热板，其特征在于，所述毛细结构层由多孔性材料制成，并通过至少一胶层粘贴于所述第一基板与所述第二基板其中的至少一者上。
8.根据权利要求1所述的散热板，其特征在于，所述至少一个支撑件结构包括多个长条状支撑柱，所述多个长条状支撑柱彼此相隔地设置在所述第二区域中，以界定多条流动通道作为所述第二流动空间。
9.一种电子装置，其特征在于，包括权利要求1至8中任一项所述的散热板。
10.一种散热板制造方法，其特征在于，包括：
提供第一基板及第二基板，所述第一基板上具有贯穿孔，且所述第二基板上界定了第一区域与第二区域；
设置毛细结构层于所述第一区域上；
设置至少一个支撑件结构于所述第二区域上；
设置封胶层于所述第二基板上，其中所述封胶层围绕所述第一区域与所述第二区域；
通过所述封胶层将所述第一基板叠设并固定在所述第二基板上，以在所述第一基板与所述第二基板间形成空腔，并使所述毛细结构层在所述第一区域中界定了第一流动空间，及使所述至少一支撑件结构在所述第二区域中界定了第二流动空间；
将散热液由所述贯穿孔注入至所述空腔中，其中注入所述空腔中的所述散热液的液量为所述第一流动空间与所述第二流动空间的总容量的百分之五十以上；
对所述第一基板或所述第二基板加热预定时间，以从所述贯穿孔排除所述空腔中的部分空气；以及
将所述贯穿孔封口，以使所述空腔形成非真空密封空腔。
11.根据权利要求10所述的散热板制造方法，其特征在于，所述设置封胶层于所述第二基板上的步骤还包括：
设置环状固定胶层于所述第二区域的外围区域上；以及
将防水胶施涂于所述环状固定胶层外侧上，以形成所述封胶层。
12.根据权利要求10所述的散热板制造方法，其特征在于，所述设置至少一个支撑件结构于所述第二区域上的步骤还包括：
设置至少一个条状固定胶层于所述第二区域上，所述条状固定胶层具有开口；以及
将防水胶装填至每一条状固定胶层的开口内，以形成所述至少一个支撑件结构。
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