CN112996338A

CN112996338A - 超薄型均温板及其制造方法

Info

Publication number: CN112996338A
Application number: CN201911274110.6A
Authority: CN
Inventors: 秦文隆
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-12-12
Filing date: 2019-12-12
Publication date: 2021-06-18

Abstract

本发明是有关一种超薄型均温板及其制造方法，其中该制造方法为选用导热金属粉末，将前述导热金属粉末与适用于网版印刷溶剂混合，以网板印刷方式将混合物印刷于薄型导热的第一金属板上，以使混合物形成预定高度、面积及形状的支撑部，烧结前述制程制作的第一金属板，使支撑部形成多孔性结构并与第一金属板结合，将前述制程烧结后的第一金属板与薄型导热的第二金属板焊接封闭，再经抽真空及注入工作流体后制成超薄型均温板，借该多孔性结构支撑部吸附工作流体，在工作时具有更佳的毛细现象，以加速温度的扩散，而使超薄型均温板具有更高效率的均温效果。

Description

超薄型均温板及其制造方法

技术领域

本发明属于均温散热技术领域，特别是指一种超薄型均温板及其制造方法。

背景技术

已知电子组件的散热大都采用金属散热片，或结合热导管、致冷芯片、散热风扇等方式，普遍具有散热效果不佳、散热速度不够迅速、散热模块结构复杂、成本高等缺失。

而热管这项技术早在1963年就在位于美国的LosAlamos国家实验室中诞生了。其发明人是G.M.Grover。热管属于一种传热组件，它充分利用了热传导原理与致冷介质的快速热传递性质，通过热管将发热物体的热量迅速传递到热源外，其导热能力已远远超过任何已知金属的导热能力。以前热管技术一直被广泛应用在航天、军工等行业，被引入散热器制造业还是近几年的事情。热管技术为什么会有如此的高性能呢。这个问题我们要从热力学的角度看。物体的吸热、放热是相对的，凡是有温度差存在的时候，就必然出现热从高温处向低温处传递的现象。热传递有3种方式：辐射、对流、传导，其中热传导最快。热管就是利用蒸发制冷，使得热管两端温度差很小，使热量快速传导。常见的热管均是由管壳、吸液芯和端盖组成。制作方法是将热管内部抽成负压状态，然后充入适当的液体，这种液体沸点很低，容易挥发。管壁有吸液芯，由毛细多孔材料构成。热管一端为蒸发端，另外一端为冷凝端。当热管一段受热时，毛细管中的液体迅速蒸发，蒸气在微小的压力差下流向另外一端，并且释放出热量，重新凝结成液体。液体再沿多孔材料靠毛细力的作用流回蒸发段，如此循环不止。热量由热管一端传至另外一端，这种循环是快速进行的，热量可以被源源不断地传导开来。然而，现行鳍片式散热器在热量传导上的效率不彰，无法瞬间吸收大量热量为其缺失，如何结合热管与鳍片式散热器来提升散热效率，乃有均温板的发明。如中国台湾专利M255446号平板型扩热板(2005年01月11日专利公告数据参照)，其主要包括有一对导热良好的壳体，该对壳体一侧具有开口，内具有适当数量的支柱，并形成有气流通道，该壳体内缘烧结有一层多孔性导热良好的粉末层，并借封盖密封，使壳体内部形成数个交错的管状通道，且经注入工作流体并抽真空，使该金属粉末层吸附有工作流体，而构成平板型扩热板。但是，已知均温板是在两壳体内或烧结有导热性良好的粉末、或设置导热性良好的金属网所构成，虽然均具有扩热均温的效能，但在现今使用于4G机房的电子组件，其可能在瞬间因为大流量产生瞬间高热，已知均温板的结构，其热扩散均温的速度不够快速，将会导致电子组件过热宕机或损坏的缺失。申请人先前申请一种均温组件(公告号M494289)，其主要包括有一对导热佳金属构成的壳体，该对壳体内部并具有一工作空间，工作空间内具有适当数量的导热柱连结该对壳体，借密封该对壳体，使壳体内部形成数个交错的通道，再经抽真空并注入适量工作流体，而构成均温板，该导热柱为导热佳的粉末构成多孔洞结构，借该多孔洞结构的导热柱吸附工作流体，在工作时具有更佳的毛细现象，确能加速温度的扩散，具有更高效率的均温效果。

再者，热管类产品（包含均温板），是借由内部工作流体液汽相变化及流动传热，其热传导与扩散能力优于目前已知相同尺寸的所有材料。若能将热管类产品导入现行轻薄化的行动装置产品中，利用其均温的特性使高发热芯片产生的废热快速由热管方向扩散，将可使系统运作更为稳定。但轻薄化行动装置产品的散热模块，常使用的热管直径大多为6mm或8mm，此直径甚至比行动装置还厚，另外传统的均温板厚度也超过2~3mm，因此无法直接使用于行动装置上，必须通过薄型化的工艺，才有机会导入空间有限的行动装置中。有鉴于行动装置的散热需求，近年来有许多热管厂商不断投入开发薄型化的热管或均温板产品，作为未来产业发展方向，并发表了厚度小于1mm的超薄型热管或均热板。热管与均温板运作原理大同小异，因此其设计原则几乎是一样的。不过，相较于薄型化热管宽度有限，仅能于一维长度方向上改变的状况。薄型化均温板的优势则是其面积可依需求而改变，因此设计上的变化度非常高，可视为二维方向的均温体。例如工研院以微机电制程开发硅基薄型化均温板，其是利用硅晶圆为基板蚀刻出微米级毛细结构，也有其它业者以蚀刻制程制备传统金属均温板，但因为蚀刻制程所采用的蚀刻液非常不环保为其缺失，如何以其它不破坏环境的环保制程来薄型化均温板，乃成业界亟待克服的难题。

发明内容

本发明发明人鉴于前述已知技术的缺失，积其多年实际从事精密陶瓷科技工业产品的设计制造专业知识，经不断研究、改良后，终有本发明的研发成功，公诸于世。

本发明的主要目的在于提供一种超薄型均温板制造方法，该超薄型均温板制造方法为选用导热金属粉末(以较粗颗粒为较佳)，将前述导热金属粉末与适用于网版印刷溶剂混合，以形成混合物，以网板印刷方式将前述混合物印刷于薄型导热的第一金属板上，形成预定高度、面积及形状的支撑部，烧结前述制程制作的第一金属板，使支撑部形成多孔性结构并与第一金属板结合，将前述制程烧结后的第一金属板与薄型导热的第二金属板焊接封闭，再经抽真空及注入工作流体后制成超薄型均温板。

本发明前述第二金属板内端面上先以导热金属粉末烧结一多孔结构层，再与第一金属板焊接封闭，以增加扩热均温效率。

本发明前述导热金属粉末为铜粉。

本发明前述第一金属板与第二金属板是以扩散焊接方式封闭。

本发明的另一主要目的在于提供一种超薄型均温板，其主要包括有薄型导热的第一金属板与第二金属板，第一金属板与第二金属板间具有工作空间，第一金属板内端面具有以网版印刷构成的预定高度、面积及形状的支撑部，该支撑部为导热金属粉末烧结成的多孔性结构，前述支撑部在密封第一金属板与第二金属板时焊接于第二金属板相对内端面，借密封第一金属板与第二金属板，使第一金属板与第二金属板内部工作空间形成数个交错的通道，再经对该工作空间抽真空并注入适量工作流体，而构成超薄型均温板，由于该支撑部为导热的粉末烧结构成多孔洞结构，借该多孔洞结构支撑部吸附工作流体，在工作时具有更佳的毛细现象，以加速温度的扩散，具有更高效率的均温效果。

本发明前述第二金属板内端面具有以导热金属粉末烧结构成的多孔结构层，以增加扩热均温效率。

本发明前述导热金属粉末为铜粉。

附图说明

图1为本发明实施例的上视图；

图2为本发明实施例的部分组立剖面图；

图3为本发明另一实施例的部分组立剖面图。

附图中的符号说明：

1 超薄型均温板；2 第一金属板；3 第二金属板；30 多孔结构层；4 工作空间；40 通道；5 支撑部。

具体实施方式

为达成本发明前述目的的技术手段，现列举一实施例，并配合图式说明如后。

本发明超薄型均温板，通常是指如厚度在1mm以下，也有具有可挠(弯曲)性，称之为软性均温板，可适用于手机等轻薄化行动装置。

本发明超薄型均温板制造方法为：

选用导热金属粉末(以较粗颗粒为较佳)；

将前述导热金属粉末与适用于网版印刷溶剂混合，以形成混合物；

以网板印刷方式将前述混合物印刷于薄型导热的第一金属板上，形成预定高度、面积及形状的支撑部(如图1所示支撑部的形状、面积，该支撑部的形状、面积等是配合待贴合均温部件设计)；

烧结前述制程制作的第一金属板，使支撑部形成多孔性结构并与第一金属板结合，并将网版印刷混入溶剂烧除，借该多孔结构支撑部吸附工作流体，在工作时具有更佳的毛细现象，以加速温度的扩散，具有更高效率的均温效果，此外该支撑部可避免后续在进行均温板内部的抽真空除气作业而使第一金属板与第二金属板表面产生凹陷，防止均温板在与电子发热组件表面接触时因前述凹陷问题而无法达到面与面的平整接触，进而影响热导效率；

将前述制程烧结后的第一金属板与薄型导热的第二金属板焊接封闭；

再经抽真空及注入工作流体后制成超薄型均温板。

本发明前述导热金属粉末为铜粉。

本发明前述第一金属板与第二金属板是以扩散焊接方式封闭。扩散焊接(Diffusion Bonding Technology)是一种固态接合技术，在真空环境下利用高温及压力使两件工件的接触面之间的距离达到原子间距，令原子间相互嵌入扩散结合，从而接合金属及/或陶瓷部件。相对传统的焊接技术，扩散焊接能令接合面更坚固及减少变形情况。

请参阅图1的本发明实施例上视图及图2的本发明实施例部分组立剖面图，由图可知本发明超薄型均温板1，其主要包括有薄型导热的第一金属板2与第二金属板3，第一金属板2与第二金属板3间具有工作空间4，第一金属板2内端面具有以网版印刷构成的预定高度、面积及形状的支撑部5（如图1实施例所示支撑部5的形状、面积，该支撑部5的形状、面积等是配合待贴合均温部件设计），该支撑部5为导热金属粉末烧结成的多孔性结构，前述支撑部5在密封第一金属板2与第二金属板3时焊接于第二金属板3相对内端面，借密封第一金属板2与第二金属板3，使第一金属板2与第二金属板3内部工作空间4形成数个交错的通道40，再经抽真空并注入适量工作流体，而构成超薄型均温板1，由于该支撑部5为导热的粉末烧结构成多孔洞结构，借该多孔洞结构支撑部5吸附工作流体，在工作时具有更佳的毛细现象，确能加速温度的扩散，具有更高效率的均温效果，此外该支撑部5可避免在后续进行均温板内部的抽真空除气作业而使第一金属板2与第二金属板3表面产生凹陷，防止均温板在与电子发热组件表面接触时因前述凹陷问题而无法达到面与面的平整接触，进而影响热导效率。

请参阅图3所示，本发明前述第二金属板3内端面具有以导热金属粉末(如铜粉)烧结构成的多孔结构层30，以增加扩热均温效率。

本发明前述导热金属粉末为铜粉。

以上所述，仅为本发明的一较佳可行实施例而已，并非用以局限本发明的范围，举凡熟悉此项技艺人士，运用本发明说明书及申请专利范围所作的替代性方法或等效结构变化，理应包括于本发明的专利范围内。

Claims

1.一种超薄型均温板制造方法，其特征在于，该超薄型均温板制造方法为：

选用导热金属粉末；

将所述导热金属粉末与适用于网版印刷溶剂混合，以形成混合物；

以网板印刷方式将所述混合物印刷于薄型导热的第一金属板上，以形成预定高度、面积及形状的支撑部；

烧结前述制程制作的第一金属板，使支撑部形成多孔性结构并与第一金属板结合；

再经抽真空及注入工作流体后制成超薄型均温板。

2.如权利要求1所述的超薄型均温板制造方法，其特征在于，所述第二金属板内端面上先以导热金属粉末烧结一多孔结构层，再与第一金属板焊接封闭。

3.如权利要求1所述的超薄型均温板制造方法，其特征在于，所述导热金属粉末为铜粉。

4.如权利要求1所述的超薄型均温板制造方法，其特征在于，所述第一金属板与第二金属板是以扩散焊接方式封闭。

5.一种超薄型均温板，其特征在于，包括有薄型导热的第一金属板与第二金属板，第一金属板与第二金属板间具有工作空间，第一金属板内端面具有以网版印刷构成的预定高度、面积及形状的支撑部，该支撑部为导热金属粉末烧结成的多孔性结构，该支撑部在密封第一金属板与第二金属板时焊接于第二金属板相对内端面，以使第一金属板与第二金属板内部工作空间形成数个交错的通道，再对该工作空间抽真空并注入工作流体。

6.如权利要求5所述的超薄型均温板，其特征在于，该第二金属板内端面具有以导热金属粉末烧结构成的多孔结构层。

7.如权利要求5所述的超薄型均温板，其特征在于，该导热金属粉末为铜粉。