CN112444151B - 一种用于制作均温板元件毛细结构的金属氧化物浆料 - Google Patents
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Abstract
一种用于制作均温板中毛细结构的金属氧化物浆料,其包含有氧化亚铜粉末、聚合物和有机溶剂。聚合物和有机溶剂混合形成的胶体可用以使氧化亚铜粉末均匀分散及悬浮混合以形成金属氧化物浆料。其中,金属氧化物浆料经加热过程可将有机溶剂挥发掉,并经烘烤过程将聚合物烧除。以钢版印刷、网版印刷或点胶方式将该金属氧化物浆料铺置在一金属基板的沟槽中以制作均温板的毛细结构,使用该金属氧化物浆料来制作毛细结构可增加均温板的量产效率并提高均温板产品的量产良率。
Description
技术领域
一种金属氧化物浆料,尤指一种应用于制作均温板(Vapor Chamber)中,具有连续且多孔隙的毛细结构用的金属氧化物浆料。
背景技术
习知均温板(vapor chamber)的制作方法,系将片状铜基板蚀刻后,在铜基板上铺置铜网(Copper Screen Mesh)或编织网(Copper Woven Mesh),经石墨治具压合并在高温下烧结而形成毛细结构于铜片基板的沟槽表面,接着将具有沟槽的铜片基板以沟槽在内的的方式焊接起来以形成气道空腔。进一步经过封合、注水、抽真空等加工,以制成具有毛细结构的均温板(Vapor Chamber)或板型热导管(Heat Pipe Plate)。
做为均温板毛细结构的铜网(Screen Mesh)材料是用细铜丝线编织而成的大片铜网。在实际应用时必需依均温板或板型热导管的设计的形状及尺寸裁切成适合的形状及尺寸方能铺置在铜片基板表面的沟槽中。为了要使厚度不到100微米 (100um)的铜网能够整平并固定在不同形状及尺寸的铜片基板上,必须用冶具压合后进行高温烧结(Sintering)作业。由于一般铜纲(Screen Mesh)仅交叉编织,毛细结构简单,导致毛细力往往不足。因此,编织结构复杂的编织铜网(Copper Moven Mesh)就成了增强毛细力的一种选择。仍然,铜网的编织、裁切、手工铺置以及石墨治具的压合等制程,使得均温板的毛细结构的制作变得复杂且不利量产上的自动化作业。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的在于提供一种金属氧化物浆料,用于制作均温板元件毛细结构的用来取代习知的铜网及编织网材料,应用于制作毛细结构,并于加热、烘烤及烧结过程后形成毛细结构。本发明的金属氧化物浆料可以用自动化印刷的方式铺置材料并在烧结时藉由氧化亚铜晶体粉末的还原及扩散反应形成连续多孔隙的毛细结构,进而省去习知铜网需裁切及人工铺网作业,并可在烧结过程中省去模具及模具压合固定的制程。
为实现上述目的,本发明公开了一种金属氧化物浆料,应用于一均温板内毛细结构的制作,并于加热、烘烤及烧结过程后形成该毛细结构,其特征在于包含有:
一氧化亚铜粉末;
一有机溶剂,于加热后挥发;以及
一聚合物,于烘烤后烧除;
其中,该有机溶剂与该聚合物混合后形成一胶体,用以分散、使悬浮及均匀混合该氧化亚铜粉末以形成该金属氧化物浆料。
其中,该金属氧化物浆料具流变性,利用钢版印刷、网版印刷、点胶或直接刮印的方式,将其铺置在用于制作该均温板的一金属基板的一沟槽中。
其中,该氧化亚铜粉末为八面体的晶体结构,且在含氢的气氛下烧结,经还原及扩散反应,该氧化亚铜粉末形成相互连结的多个链状铜构件,进而形成连续且具有多孔隙的毛细结构。
其中,该氧化亚铜粉末的平均粒径小于3微米,且该多个链状铜构件的平均链条直径小于3微米。
其中,更掺杂一铜粉末,且该铜粉末的平均粒径(D50)范围介于3-53um。
其中,该氧化亚铜粉末在含氢的气氛下烧结,经还原及扩散反应,该氧化亚铜粉末形成相互连结的多个链状铜构件,该多个链状铜构件彼此连结而形成链状或网状于该铜粉末所形成的多个类球状铜构件之间。
其中,该金属铜粉末为类球状颗粒,并与该氧化亚铜粉末一同均匀混合于该胶体中。
其中,该金属铜粉末用以调整该毛细结构中的孔隙率。
通过上述内容可知,相较于习知金属铜网的铺置压合烧结技术应用于制作均温板(Vapor Chamber)内的毛细结构,本发明的金属氧化物浆料可直接印刷并进一步烧结,进而形成由链状金属铜构件所构成的毛细结构。此外,本发明支金属氧化物浆料更可藉由掺杂金属铜粉末于该金属氧化物浆料中来调整毛细结构中的孔隙率。
附图说明
图1:为根据本发明的一具体实施例的金属氧化物浆料的混合示意图。
图2:为根据本发明的一具体实施例的金属氧化物浆料的组成示意图。
图3:为根据本发明的另一具体实施例的金属氧化物浆料的组成示意图。
图4A、图4B及图4C:为根据本发明的一具体实施例的单颗氧化亚铜晶体粉末烧结过程经还原及扩散反应形成链状铜构件的外观示意图。
图5:为根据本发明的一具体实施例的金属氧化物浆料于烧结后形成的毛细结构的示意图。
图6:为根据本发明的另一具体实施例的金属氧化物浆料于烧结后形成的毛细结构的示意图。
具体实施方式
为了让本发明的优点,精神与特征可以更容易且明确地了解,后续将以具体实施例并参照所附图式进行详述与讨论。值得注意的是,这些具体实施例仅为本发明代表性的具体实施例,其中所举例的特定方法、装置、条件、材质等并非用以限定本发明或对应的具体实施例。又,图中各装置仅系用于表达其相对位置且未按其实际比例绘述,合先叙明。
请参阅图1至图2,图1为根据本发明的一具体实施例的金属氧化物浆料1的混合示意图,图2为根据本发明的一具体实施例的金属氧化物浆料1的组成示意图。如图1及图2所示,金属氧化物浆料1包含氧化亚铜粉末12(Cu2O Powder)、有机溶剂13以及聚合物14。有机溶剂13可为醇类,于加热时挥发,而聚合物14可为树脂,将经烘烤而烧除。其中,有机溶剂13与聚合物14混合形成胶体15(Colloid),氧化亚铜粉末12于胶体15中被分散、悬浮及均匀混合。氧化亚铜粉末12的含量及金属氧化物浆料1的固含量(Solid Content),取决于金属氧化物浆料1制作均温板毛细结构层的厚度需求。在具体实施例,金属氧化物浆料1的固含量介于30%~70%之间。
请参阅图3,图3为根据本发明的另一具体实施例的金属氧化物浆料的组成示意图。如图3所示,氧化亚铜粉末12为八面体的结晶结构。氧化亚铜粉末12的粒径范围小于3um。
于图3的实施例中,本发明的金属氧化物浆料1中更掺杂有铜粉末11(Cu Powder),其为类球状颗粒,并与氧化亚铜粉末12一同均匀混合于胶体15中。铜粉末的功能为调整毛细结构中的孔隙率。在具体实施例中,铜粉末11的平均粒径范围介于3~53um。
请参阅图4A、图4B、图4C,图4A、图4B及图4C为根据本发明的一具体实施例的单颗的氧化亚铜粉末12在烧结过程中外观变化示意图,氧化亚铜粉末12在含氢的气氛中烧结并同时进行还原及扩散反应,氧化亚铜粉末12的菱型八面体晶体延着两头尖端处进行还原及扩散,进而拉伸成一链状铜构件22。
请参阅图5,图5为根据本发明的一具体实施例的金属氧化物浆料1于烧结后形成的毛细结构2的示意图。链状铜构件22经烧结而相互连结形成三维度的多孔隙的毛细结构2,并与承载的金属基板的沟槽上表面烧结而进行粘结。
如图5所示,在具体实施例中,当金属氧化物浆料于加热时,胶体中的有机溶剂会因为沸点较低而完全挥发掉。接着,提高温度进行烘烤,胶体中的聚合物将进一步被烧掉而去除,将仅留下氧化亚铜粉末。接着,在含氢的气氛中进行更高温的烧结过程,氧化亚铜粉末同时进行还原及扩散反应,而相互连结形成三维度的多孔隙的毛细结构2。
请参阅图6,图6为根据本发明的另一具体实施例的金属氧化物浆料于烧结后形成的毛细结构2的示意图。图6的实施例与图5的实施例不同的是,金属氧化物浆料中掺杂了铜粉末,因此当胶体中的聚合物被烧除后将留下氧化亚铜粉末与铜粉末的混合结构,再进一步在含氢的气氛中进行烧结,进而形成链状铜构件22 和类球状铜构件21的混合的毛细结构2。
于实际应用中,金属氧化物浆料中的菱型八面体氧化亚铜粉末经烧结过程转变成长条型的链状铜构件是架构整体毛细结构的基本元素。掺杂在金属氧化物浆料中铜粉末经烧结后均匀分布在链状铜构件中。在一具体实施例中,铜粉末为类球状粉末,其平均粒径大小介于3um-53um之间。铜粉末的功能为调整毛细结构中的孔隙率。在一具体实施例中,金属氧化物浆料中的铜粉末掺杂的比例,将影响类球状金属构件在毛细结构中的分布密度,进而影响到孔隙率及均温板中输送工作流体的毛细力。
相较于习知金属铜网的铺置压合烧结技术应用于制作均温板(Vapor Chamber)内的毛细结构,本发明的金属氧化物浆料具流变性(rheology),在具体应用的实施例中可使用钢版印刷(Stencil Printing)、网版印刷(Screen Printing)或点胶(Dispense)或直接刮印方式将其铺置在用于制作均温板的金属基板的沟槽中。
本发明的金属氧化物浆料藉由氧化亚铜粉末12的物理及化学特性,而能让由本发明的金属氧化物浆料所形成的毛细结构2具有较佳的孔隙率及均匀的孔隙大小,进而提升毛细结构的毛细作用能力。再者,藉由印刷的方式铺置浆料于片状铜金属基板的沟槽中,且藉由浆料的固含量来控制烧结后的毛细结构厚度。由于氧化亚铜晶体的粒径微小(<3um)且分布均匀,形成链状铜金属构件的链径亦不大于3um,因此使用本发明的金属氧化物浆料可有效控制均温板的毛细结构在50 微米(50um)以下,这对于大量生产制造厚度仅有3毫米(3mm)的超薄形均温板 (Vapor Chamber)或热管板(Heat Pipe Plate)的良率提升有所助益。
藉由以上较佳具体实施例的详述,系希望能更加清楚描述本发明的特征与精神,而并非以上述所揭露的较佳具体实施例来对本发明的范畴加以限制。相反地,其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明所欲申请的专利范围的范畴内。因此,本发明所申请的专利范围的范畴应该根据上述的说明作最宽广的解释,以致使其涵盖所有可能的改变以及具相等性的安排。
Claims (8)
1.一种金属氧化物浆料,应用于一均温板内毛细结构的制作,并于加热、烘烤及烧结过程后形成该毛细结构,其特征在于包含有:
一氧化亚铜粉末,为八面体的晶体结构;
一铜粉末;
一有机溶剂,于加热后挥发;以及
一聚合物,于烘烤后烧除;
其中,该有机溶剂与该聚合物混合后形成一胶体,用以分散、使悬浮及均匀混合该氧化亚铜粉末和该铜粉末以形成该金属氧化物浆料,且该氧化亚铜粉末和该铜粉末在含氢的气氛下烧结,经还原及扩散反应,该氧化亚铜粉末沿著两头尖端拉伸,形成相互连结的多个链状铜构件,该铜粉末形成多个类球状铜构件,均匀分布在链状铜构件中,进而形成连续且具有多孔隙的毛细结构。
2.如权利要求1所述的金属氧化物浆料,其特征在于,该金属氧化物浆料具流变性,利用钢版印刷、网版印刷、点胶或直接刮印的方式,将其铺置在用于制作该均温板的一金属基板的一沟槽中。
3.如权利要求1所述的金属氧化物浆料,其特征在于,该氧化亚铜粉末为八面体的晶体结构,且在含氢的气氛下烧结,经还原及扩散反应,该氧化亚铜粉末形成相互连结的多个链状铜构件,进而形成连续且具有多孔隙的毛细结构。
4.如权利要求3所述的金属氧化物浆料,其特征在于,该氧化亚铜粉末的平均粒径小于3微米,且该多个链状铜构件的平均链条直径小于3微米。
5.如权利要求1所述的金属氧化物浆料,其特征在于,更掺杂一铜粉末,且该铜粉末的平均粒径(D50)范围介于3-53 um。
6.如权利要求5所述的金属氧化物浆料,其特征在于,该氧化亚铜粉末在含氢的气氛下烧结,经还原及扩散反应,该氧化亚铜粉末形成相互连结的多个链状铜构件,该多个链状铜构件彼此连结而形成链状或网状于该铜粉末所形成的多个类球状铜构件之间。
7.如权利要求5所述的金属氧化物浆料,其特征在于,该金属铜粉末为类球状颗粒,并与该氧化亚铜粉末一同均匀混合于该胶体中。
8.如权利要求5所述的金属氧化物浆料,其特征在于,该金属铜粉末用以调整该毛细结构中的孔隙率。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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