CN1845322A - 一种散热导管结构及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

一种散热导管及其制作方法，该散热导管是用于传导晶片所产生的热，其中包含一中空封闭管体、一流体及一毛细组织。该散热导管是为一导热材料且包含一金属及一架状结构的碳元素；此架状结构的碳元素具高导热系数的特性以提高导热材料的导热效果。该导热材料制造方法则可以化学气相沉积、物理气相沉积、电镀、或其他材料制备方法来完成且该架状结构的碳元素可以是包覆于金属表面或直接掺杂于金属材料之中。本发明提供一种导热材料应用于散热导管，以提升晶片的散热效率。此外，本发明所提供的导热材料并不限定使用于晶片散热用，且可包含应用于其他有关导热或散热器件上。

Description

一种散热导管结构及其制作方法
技术领域
本发明是有关于一种散热导管结构及其制作方法，特别是关于一种导热材料包含一金属及一架状结构的碳元素的制造方法。
背景技术
随着现今科技的日新月异高科技产业的快速发展，电子元件朝体积小与高密集度的方向发展，其所需的效能越来越高，相对也伴随了许多废热的产生也急遽的增加。若废热无法适时排除时，将会降低电子元件的效能，甚至造成损坏。鉴于此，各式各样的导热材料便应运而生，以期望能达到提升散热效率的目的。
从现有技术中来看，应用于散热结构的材料通常以铜质或铝合金为当前散热技术的主流。但传统铝质散热材料受限于中央处理器快速演进所产生的高温，其传导因而遭遇瓶颈，遂有铜质材料散热技术的产生。但此材料比重大、溶点高、不利成形，于应用上即受到限制，且上述二种材料以用于空气冷却方式行使散热，当晶片发热量到达50W/cm2时，该冷却方式用上述铜铝材料将难以满足散热需求，而需要更有效率的散热材料。
另外，同样为因应满足散热的需求及空间大小的限制，而带动了散热导管被广泛的使用于热传问题上。由于散热导管是一种能够在狭小空间当中，利用导管内部流体吸收释放热量产生相变化来做热传递，由于散热导管可以在微小温差下产生极大的热传量，因此有“热的超导体”的美誉。因此，现有技术发展一散热器模组包含了散热导管与散热片及散热鳍片。
经由图1散热器模组，详细说明此散热器模组架构及热传导过程。图中的散热器模组包含有一散热片11、一散热导管12及数个散热鳍片13。此一散热片11具有下平面111及相对应的上平面112，其热传导过程是以散热片11下平面111接触废热产生的来源，并将此废热传导至散热片11的上平面112。而散热导管12具有两端点，一为热源端121，另一为散热端122，其中热源端121便连接于散热片11的上平面112，将废热经由散热导管12的热源端121传递至散热导管12的散热端122。同时数个散热鳍片13在同一边缘形成一相连接的底面131，而散热导管12的散热端122遂与此底面131接触，以此将废热传导至数个散热鳍片13上，经由对流及辐射等方式将废热排出。
另外，为大众所周知的钻石，因为具有世界上材料中硬度最大、散热最快、透光范围广和耐腐蚀等特性，长久以来一直是工程上重要的材料之一。其导热系数在常温下是铜的五倍，且高温时钻石的红外线辐射也加强，其散热佳且热膨胀系数小。因此，它的散热效能在高温时更能显现。钻石此一散热佳的特性更广为一般民众所用于判断钻石的真伪。在现有技术中，已发展出许多不同的技术与制程，其中利用碳氢化合物直接分解的方法最为常见，如微波电浆化学气相沉积法(Microwave Plasma enhanceChemical Vapor Deposition，MPCVD)、热灯丝化学气相沉积法(HotFilament CVD，HFCVD)，即可镀制多晶钻石膜，其多晶钻石膜的特性亦保有和天然单晶钻石的特性。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述现有技术中存在的对于电子元件的废热排除上效率的问题，为因应电子元件小体积、高集密度、高效能的发展使废热排除欲有所提升，本发明遂提供一种散热导管结构及其制作方法，本发明的导热材料应用于散热导管以提升晶片的散热效率。此外，本发明所提供的导热材料并不限定使用于晶片散热的用，且可包含应用于其他有关导热或散热器件的上。
本发明的目的是这样实现的：一种散热导管结构，适用于一晶片产生的一热源的导引散热的用，特征是所述散热结构包含：一中空封闭管体，具有一热源端，用以接触所述热源，及一对应所述热源端的一散热端，用以接触较所述热源的一较低温度的一散热装置；一流体，设于所述管体内的所述热源端，是利用由所述热源端所接触的热源，将所述流体蒸发成一汽态后，所述汽态碰触所述散热端后，形成所述流体；以及一毛细组织，设于所述管体的内壁，是将所述流体由所述散热端引导至所述热源端；所述管体是结合一金属及一架状结构的碳元素形成一导热材料。所述导热材料应用于散热导管，是包含一金属及一架状结构的碳元素，且该金属可为铜质或铝合金或高导热系数的金属。另，该架状结构的碳元素可为钻石。此外，该架状结构的碳元素是用于包覆于金属表面或直接掺杂于金属材料中或是上述两者同时包含。
此外，本发明的目的是这样实现的：一种散热导管结构制作方法，适用于一晶片产生的一热源的导引散热之用，特征是所述方法包含：利用一制程方式形成含一金属及一架状结构的碳元素的一导热材料；利用一冲模方式形成一中空管体；形成一毛细组织于所述管体的内壁；形成一流体，设于所述管体内的一端；以及封闭所述管体。该导热材料制造方法则可包含以化学气相沉积、物理气相沉积、熔融、电镀、或其他材料制备方法。
本发明的效果：
本发明的一种散热导管结构及其制作方法，提供一种导热材料应用于散热导管，以提升晶片的散热效率。此外，本发明所提供的导热材料并不限定使用于晶片散热的用，且可包含应用于其他有关导热或散热器件的上。
为进一步说明本发明的上述目的、结构特点和效果，以下将结合附图对本发明进行详细的描述。
附图说明
图1是为现有技术中所得知散热器模组示意图；
图2是本发明一实施例的一端尚未封闭散热导管冲模方式示意图；
图3是本发明一实施例的于散热导管设置毛细组织一示意图；
图4是本发明一实施例的于散热导管设置毛细组织另一示意图；
图5是本发明一实施例的散热导管透视图；
图6是本发明一实施例的微波电浆辅助化学气相沉积示意图；以及
图7是本发明一实施例的离子束溅镀示意图。
1：散热器模组示意图；    11：散热片；
111：下平面；            112：上平面；
12：散热导管；           121：热源端；
122：散热端；            13：数个散热鳍片；
131：底面；
2：一端尚未封闭散热导管冲模方式示意图；
21：模料供给器件；       22：模料注射器；
23：模具组；             24：模腔；
3：于散热导管设置毛细组织一示意图；
31：散热导管；           313：内壁；
314：毛细组织；
4：于散热导管设置毛细组织另一示意图；
31：散热导管；           313：内壁；
314：毛细组织；          5：散热导管透视图；
31：散热导管；           311：热源端；
312：散热端；            313：内壁；
314：毛细组织；          14：流体；
6：微波电浆辅助化学气相沉积示意图；
61：气体输入口；         62：微波产生系统；
63：废气排出口；         64：支撑架；
65：金属材料；           66：气体反应室；
7：离子束溅镀示意图；    71：第一离子枪；
72：靶材；               73：第二离子枪；
74：金属材料；以及       75：废气排出口。
具体实施方式
首先，请参阅图2，其是显示本发明的一实施例的散热导管冲模方式。此种冲模方式是包含有一模料供给器件21、一模料注射器件22及一模具组23。遂将模料经由模料注射器件22注射进入由模具组23的模腔24而成型，其形状是为散热导管一端尚未封闭的中空管体。且该模料可以是一金属材质或包含一金属及一架状结构的碳元素的熔融材料。该金属是为铜或铝或银或其他热传导系数高的金属或其结合材质。且该架状结构的碳元素的熔点是高于上述的任一金属的熔点，故可结合于其中形成一种模料。
25、接续图2的一端尚未封闭中空管体的散热导管31，于中空管体的内壁313形成一毛细组织314。如图3所示，是经由微结构加工技术于管体内壁313蚀刻出沟槽状的毛细组织314。亦如图4所示，管体内壁313的毛细组织314也可以是利用由一金属网烧结于该管体内壁313上。所述管体为任何长柱状，或所述管体为任何扁柱状。
最后，图5是为图3或图4的一端未封闭散热导管31填充一流体14后，并完成封口的散热导管31的透视图。该散热导管31的热传导过程经由图5详细说明，其中散热导管31的热源端311连接于图1的散热片11上的平面112，并将此上平面112的废热由热源端311传递至中空封闭管体内的液态流体14。该液态流体14在吸收废热并进行相变化后蒸发为气态流体14。此气态流体14扩散至散热导管31的散热端312后，接触散热端312的管体内壁313时，气态流体14所带的废热经由散热端312传递至所连接图1所示的数个散热鳍片13的底面131上。此时排出废热的气态流体14遂再次进行相变化，凝结成液态流体14经由管体内壁313的毛细组织314的牵引流回至热源端311。如此反复循环即可不间断的排出废热带走相当大的热量。由于散热导管31是利用由流体的蒸发凝结来大量的吸收及释放热量，故散热导管31遂具有相当良好的热传效果。至于，散热导管31内的流体14可以是水及具有热传输能力的液体所构成。
接着，该导热材料所包含的一架状结构的碳元素是可利用化学气相沉积或物理气相沈积形成于一金属表面。故请参阅图6，图6是微波电浆辅助化学气相沉积示意图，其是依据本发明的一实施例的散热结构制造方法。在此实施例中，其反应程序为将欲反应的混合气体由气体输入口61使的进入至气体反应室66。同时，微波产生系统62产生微波使混合气体产生活性的反应性离子进行反应，并逐渐吸附于支撑架64上的金属材料65的表面形成钻石膜。该金属材料65可以是图5所述的散热导管31，该散热导管31可为铜或铝或银或其他热传导系数高的金属或其结合材质。而剩余气体则经由废气排出口63排放的，以此反应程序进而获得表面覆盖钻石的导热材料。
同时，本发明的另一实施例的散热结构制造方法，请参阅图7离子束溅镀示意图。在此实施例中，其制备程序是先以钻石材料压制一靶材72，其置放角度与第一离子枪71的离子束出射方向夹角约四十五度左右，使由第一离子枪71击射而飞溅的钻石微粒飞行至第二离子枪73前方，再经由第二离子枪73给予钻石微粒足够的动能以溅镀至金属材料74表面上形成均匀的钻石膜。该金属材料74可以是图5所述的散热导管31，该散热导管31可为铜或铝或银或其他热传导系数高的金属或其结合材质，而剩余的钻石微粒则经由废气排出口75排放的。因此，通过上述的制备程序获得表面覆盖钻石的封盖或导热材料。
另外，除上述实施例的化学气相沉积及物理气相沉积的制备方法外，尚可以其他材料制备方法，获得包含一金属及一架状结构的碳元素的导热材料。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明权利要求书的范围内。

Claims (24)

1、一种散热导管结构，适用于一晶片产生的一热源的导引散热之用，其特征在于所述散热结构包含：
一中空封闭管体，具有一热源端，用以接触所述热源，及一对应所述热源端的一散热端，用以接触较所述热源的一较低温度的一散热装置；
一流体，设于所述管体内的所述热源端，是利用由所述热源端所接触的热源，将所述流体蒸发成一汽态后，所述汽态碰触所述散热端后，形成所述流体；以及
一毛细组织，设于所述管体的内壁，是将所述流体由所述散热端引导至所述热源端；
所述管体是结合一金属及一架状结构的碳元素形成一导热材料。
2、如权利要求1所述的散热导管结构，其特征在于所述晶片所产生的热源可通过一散热片传导至所述热源端。
3、如权利要求1所述的散热导管结构，其特征在于所述管体为任何长柱状。
4、如权利要求1所述的散热导管结构，其特征在于所述管体为任何扁柱状。
5、如权利要求1所述的散热导管结构，其特征在于所述散热装置具有由数个散热鳍片所组成。
6、如权利要求1所述的散热导管结构，其特征在于所述金属是为一铜材质。
7、如权利要求1所述的散热导管结构，其特征在于所述金属是为一铝材质。
8、如权利要求1所述的散热导管结构，其特征在于所述金属是为一银材质。
9、如权利要求1所述的散热导管结构，其特征在于所述金属是为一热传导系数高的金属材质。
10、如权利要求1所述的散热导管结构，其特征在于所述架状结构的碳元素是为钻石。
11、如权利要求1所述的散热导管结构，其特征在于所述导热材料为一化学气相沉积方式而形成。
12、如权利要求1所述的散热导管结构，其特征在于所述导热材料为一物理气相沉积方式而形成。
13、如权利要求1所述的散热导管结构，其特征在于所述导热材料为一熔融方式而形成。
14、如权利要求1所述的散热导管结构，其特征在于所述导热材料为一电镀方式而形成。
15、一种散热导管结构制作方法，适用于一晶片产生的一热源的导引散热之用，其特征在于所述方法包含：
利用一制程方式形成含一金属及一架状结构的碳元素的一导热材料；
利用一冲模方式形成一中空管体；
形成一毛细组织于所述管体的内壁；
形成一流体，设于所述管体内的一端；以及
封闭所述管体。
16、如权利要求15所述的散热导管结构制作方法，其中还包含提供铜作为所述金属。
17、如权利要求15所述的散热导管结构制作方法，其中还包含提供铝作为所述金属。
18、如权利要求15所述的散热导管结构制作方法，其中还包含提供银作为所述金属。
19、如权利要求15所述的散热导管结构制作方法，其中还包含提供热传导系数高的金属作为所述金属。
20、如权利要求15所述的散热导管结构制作方法，其中还包含提供钻石作为所述架状结构的碳元素。
21、如权利要求15所述的散热导管结构制作方法，其中还包含以一化学气相沉积方式形成所述导热材料的所述制程方式。
22、如权利要求15所述的散热导管结构制作方法，其中还包含以一物理气相沉积方式形成所述导热材料的所述制程方式。
23、如权利要求15所述的散热导管结构制作方法，其中还包含利用一熔融方式而形成所述导热材料的所述制程方式。
24、如权利要求15所述的散热导管结构制作方法，其中还包含以一电镀方式形成所述导热材料的所述制程方式。
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