TW200800453A - Plate heat pipe manufacturing method using ultrasound welding technique - Google Patents

Description

200800453 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於-種平板式熱管的冑造方&，特別是 指一種應用超音波焊接之平板式熱管製造方法。 疋 【先前技術】

’將影響元件之工作效能。 在可攜式電子裝置之日益輕薄短小的趨勢下，其所面 臨之散熱問題更加嚴重，傳統散熱裝置逐漸面臨散熱效果 難以再提昇之甑頸。 口此平板式熱管的出現，適時地可作為可攜式電子 裝置之一種良好的散熱裝置。 處在於傳統熱管由於外型限制，僅 ϊ傳遞，而平板式熱管則可設計為 平板式熱管的運作原理大致上同於傳統熱管，其不同 ，僅能應用一維方向進行熱 十為二維方式來傳遞熱量， 又平板式熱管可以作的更薄，外型也不用如傳統熱管有所 侷限，因此可大大提高散熱元件的設計彈性與應用性。 如圖1與圖2所示，為習知之平板式熱管i之一示意 圖’利用涵蓋面積較大之二平板n之間夾設二毛細結構體 12，並在二毛細結構體12之間夾設有一支撐體13。 八中由於上述構件在咼溫環境下所產生的熱膨脹效 應容易導致各構件產生變形而生間隙，導致散熱效果下降 ’ 一般會以熱處理方式使上述各構件之間形成擴散接合， 5 200800453 、、免各構件之間產生間隙，保持良好的熱傳導效果。 調整=:進行擴散接合時，必須先對各構件進行定位， 定=之間的相對位置’然後再利用治具將各構件固 接觸提供各構件額外的壓力以使各構件形成緊密 取饮更萬經由長達8到9個小時的執處 各構件之間形成接合。 —ms使 尤^中，定位的準衫會影響平板式熱管之散熱性能。

定二—Γ采用多層結構之毛細結構體的平板式熱管中， 疋位問通更顯重要。 舉例來說，在某些平板式熱管的設計中屬 ^網作為毛細結構體，並且在與熱源接觸之部 1 觸::位则較細網目的金屬銅網以提高工物遇熱時： :速率’其餘部位則採用較粗網目之金屬銅網以提高工 /文體之流動性，並需將較細及較粗網目之金屬銅網準確 ^位亚加以接合’以提昇整體平板式熱管之散熱效果。在 此種平板式熱管之製作流程中’較細與較粗網目之金屬銅 :的接合是否準確’將影響金屬銅網間的熱傳導，進而影 曰平板式熱管的散熱效果。 此外，利用傳統之擴散接合，還容易受到施壓治具之 平整度的影響。若治具平整度不佳，m吏各構件之間於 冶具屋合處的廢合不良’造成在進行擴散接合後的接合強 又” I、4度不足’導致該部位之構件受熱發生變形而產生 間隙，亦會使熱阻增加而降低散熱效果。 【發明内容】 200800453 =，本發明之目的，即在提供—種可易於定位各構 件及提同各構件間之接合強度與緊密度，同時節省製程時 間的應用超音波焊接之平板式熱管製造方法。 ^上述目的’本發明應用超音波焊接法於平板式熱 官的…除了可使平板式熱管之構件如毛細結構體、支 撐體’及平板之間易於定位之外，更可提昇上述構件之間 的接合強度與緊密度’以有效降低熱阻以 並縮短接合製程所費時間。 ‘、，、政月匕

於疋’本發明應用超音波焊接之平板式熱管製造方法 含· ^卜毛細結構體之其中—表面之至少—部份以超音 2接方；—上平板及-形狀對應該上平板之下平板中的— 者上’及使該上平板與 位於該等平板m 該毛細結構體 。（B)封合料平板，以密封該毛細結龍於料平板内 藉由應_音波焊錢毛細結_接合於上平板 =之其中-者上，使毛細結構體與平板之間具有 ==密度，有效降低熱阻以提昇散熱效能，並可

大幅縮短接合製程所費時間。 A J ^卜^發明應用超音波焊接之平板式熱㈣ 更包含以超音波焊㈣毛細結構體 去 之間且與該毛細結構體相接觸 彳方…亥荨千板 彻士 # 支撐脰上，使毛細結構I# 撐姐之間具有較佳的接合強度與緊密度，有效降低熱 7 200800453 阻以提昇散熱效能，並可大幅縮短接合製程所費時間。 並且，本發明應用超音波焊接之平板式熱管製造方法 更包含沿該等平板周緣進行超音波焊接，以封合該等平板 周緣，使該等平板之間具有較佳的接合強度與緊密度，並 可大幅縮短接合製程所費時間。

甚且，本發明應用超音波焊接之平板式熱管製造方法 更包含應用超音波焊接來使至少二子毛細結構體接合成為 該毛細結構體，以準確接合該等子毛細結構體，避免因接 合不準確而導致散熱效果之降低。 【實施方式】 有關本务明之則述及其他技術内容、特點與功效，在 以下配合茶考圖式之較佳實施例的詳細說明中，將可 的呈現。 在本發明被詳細描述之前，要注意的是，在以下的^ 明内容中，類似的元件是以相同的編號來表示。 本發明應用超音波焊接之平板式熱t製造方法的較4 實施例包含下列步驟： ( 首先’參閱圖3,在步驟21中，將毛細結構體 於支撐體32上。其定位方式可分別如圖4及圖6所示。 圖4所示為將片狀之毛細結構體31對折並夹置片狀4 支撐體32，使毛細結構體31與支撐體32的上、下表面2 形成接觸，由於此種方式可使位於毛細結構體Μ之上立 311之熱量經由側部312而傳遞分散至下部313，有效^ 散熱效果。 ° 8 200800453 毛細結構體31的作用是用以傳導熱量，並將該熱量傳 二，附者^毛細結構體31之上的卫作液體，以使該工作液 -吸收熱量而昇華成為氣體’在本實施例中，毛細結構體 1以傳熱性良好之金屬銅線所編織而成的金屬銅網作為代 &外’如圖5所示’更可結合複數子毛細結構 月豆 0 1^·

目=成一多層結構之毛細結構體31。應用二種不同網 分別作為子毛細結構體314、315，並將其等 、“成為一毛細結構體31’來加強整體散熱效果。”， 純細網目之金屬鋼網設置於受熱部位（例如與 部位）可提高附著於其上之工作 接觸之 熱積存，其餘部輯用較㈣目ΓΓΓ 止局部 體…… 屬銅網可保持工作液 月且之良好流動性，以提高散熱效果。 如W，支撐體32的仙是提供彼此連通的空隙 使工作液體得以在空隙321中 ’ 中，去产μ π β , 目由/现動。在本貫施例 作為二 粗的金屬銅線所編織而成的金屬鋼網 作為代表，其網目大小大於作為毛周 之網目大小。 再粒31之金屬銅網 圖6所不為另—财位方式，將毛細結構體η 體32兩側擅疊包覆支揮體32,可使位於毛細 °牙 上部3U之熱量經由左右二側部31 31之 3U，更可有效提高散熱效果。 ⑽遞》散至下部 需說明的是，毛細結構體31與 不限於上述圖4及圖6的型式 ;：：定位方式 、田、、。構體31亦可以多層 200800453 形式環繞於讀體32 ±。毛細結_ μ 量不限於單片，亦可為多數片，且其等之，32的數 結構體31亦可為僅接觸支撐體 /不限。毛細 部份。 之其中一表面之至少一 部份 接著，如圖3所示之步驟22，將毛細結構體 體32以超音波焊接法加以接合。 〇文，牙 一 Μ用分別如圖7盥岡》% 不之超音波料及超音㈣焊，來 〃圖8所 撐體32。 木接。毛細結構體31與支 圖7所示之點焊方式，於焊頭41 :2，該上模齒42與設於承載座43上之下模 :換： ::’先將毛細結構體31與支擇體32定位並置入Ϊ、; 杈齒42、44之間，並將上模齒芯 與支撐體32緊密挾持於上 ：’ I細結構體31 -s , 下楔齒42、44之間。藉由焊 頭W帶動上模齒42以超音波頻率作實質 小震動’使毛細結構體31與切 摩擦作用產生局部㈣而形成接合。互相接觸的表面受 ^所示之料方式，其原理與點焊大致上 可轉動的上滾輪45形成有—連動的環狀上模齒私齒 46對應於可轉動的下滾輪47上之環狀下模齒48。摔作時 ，先將毛細結構體31與支撐體32心並置人上、下模齒 、48之間，亚將上模齒46下壓，使毛細結構體μ 樓體32緊密挾持於上、下模齒46、48之間。藉由上滾輪 45帶動上模齒42以超音波鮮作㈣上水平方向的震動， 使毛細結構體31與支料32互相接觸絲面形成接合。 10 200800453 並且，藉由呈相反方向轉動之上、下滾輪45、47，帶動毛 細結構體31與支撐體32橫向移動，而達㈣毛J吉構體 31與支撐體32連續接合的目的。

不論是利用超音波進行點焊或滾焊，均是使毛細结構 體Μ與支Μ 32互相制的表面進行料，而在轉產 生局部溶融之前，會純原先形成於其等表面上的氧化物 受摩擦剪力作用而移除’進而露出其等表面下之原本材質 。因此，由於氧化物的去除，使得因局部溶融所形成接: 之強度與緊密度均較習知之擴散接合為佳，進一步降低了 熱阻以提昇散熱效能。並且，進行超音波焊接所花費的時 間僅約30分鐘，亦遠小於擴散接合所花㈣8到9個小日士 的時間。 Τ 並且，同樣地，可應用超音波點焊或滾焊來接合前述 如圖5中所示之二種不同網目之子毛細結構體mm， 來形成-多層結構之毛細結構體31 ’以準確地將子毛細結 :體3Μ、315加以接合’避免習知之擴散接合製程中，因° 定位不準確而導致散熱效果之降低。 此外，利用超音波焊接來預先將毛細結構體31及支# 體32作接合，更有便於清洗的好處。 牙 -般於平板式熱管的製程中’由於需盡可能避免將污 染物封於熱管之中而影響工作性能，因此會對毛細結構體 31及支撐體32作清洗，然而，在傳統應用擴散接合的製程 之中，需將毛細結構體31與支標體32分別作清洗後，再 加以定位，而在隸的操作過程中，又容易造成污染物附 11 200800453 著於其等之上而造成二次污染。 二 u 用超音波焊接來取代擴散接合，便可在清洗 月』即預先對毛細結構體31與支撐體32作接合，以有效 避免二次污染的問題產生。 以上所述是應用超音波桿接法（點焊或滾焊）來製作毛細 、。構體31 w及將毛細結構體31接合於支撐體μ上。以下

=樣疋應用超音波焊接法，來進_步使平板式熱管的盆 他構件進行接合。 、 μ ，八判不，隹夕驟23中，將接合後的毛細結 • 31與之支撐體32’再以超音波料接合於下平板％ 之上。由於毛細結構體31事先已與支撐體32接合，可直 ^定位於下平板34上進行接合’免除了習知需分別將毛細 ，構體、支撐體’及下平板三者進行調整定位的麻須。 、，再如圖3及圖1G所示，在步驟24中，將形狀對應於 下平板34之上平板33對應地定位於下平板34上，並且利 用超音波點焊在對應於熱源的部位（如與cpu接觸之部位） 形成至少-個如圖1〇中之凹處35 ’用以使上平板33與毛 細結構體31、支撐體32，及下平板34形成連結，防^上 述構件彼此之間移位，並可加強各構件間的接合緊密度， 有效避免鄰近熱源處之構件變形而生間隙，防止熱阻：加 而降低了散熱效果。 9 最後如圖3及圖U所示，在步驟25中，再次利用超音 波滾焊法’沿上、下平板33、34周緣進行滾焊，使上平板 33與下平板34封合，以將毛細結構體31與支撐體μ密封 12 200800453 於其内。 或者’可利用氣相沉積法於上平板33，或下平板34， 或上、下平板33、34兩者之周緣形成一金屬材質之接合層 ’再對接合層進行加熱’使上、下平板33、34與接合層形 成共金接合，以封合上、下平板33、34。其中，上、下平 板33、34可為銅、鋁等金屬材質所製成，而接合層之金屬 材質是可選自於錫、銀、鋼，及上述組合之其中之一者。

或者’該金屬材質還可選自於錫、鉛，及上述組合之其中

之-者。甚者’該金屬材質亦可選自於錫、鉍，及上述組 合之其中之一者。 V 歸納上述，藉由應用超音波焊接法，使毛細結構體Η 、支樓體32 ’及上、下平板33、34形成接合，有效地提昇 接合強度與緊密度，以至於間接提高了散熱效能。並且，

由於大幅縮短了接合製程所花費的時間，確實達成了本發 明之目的。 X ^惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不 $以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利 範圍及發明說明内容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍 屬本發明專利涵蓋之範圍内。 【圖式簡單說明】 圖1疋㊂知之平板式熱管之一立體分解圖； 圖2是習知之平板式熱管之一局部側視剖面圖； 圖3是本發明應用超音波焊接之平板式熱管製作方法 之較佳實施例之一流程圖； 13 200800453 圖4疋本較佳實施例之一局部側視剖面圖，說明—毛 細結構體對折失置—支撐體； 圖5疋本車乂佳貫施例之該毛細結構體的一局部側視刊 面圖，說明複數子毛細結構體構成該毛細結構體。 °

圖6是本較佳實施例之一局部側視剖面圖，說明—環 狀毛細結構體套設於一支撐體； I 圖7疋本較佳貫施例之一局部側視剖面圖，說明將毛 體結構體利用超音波點焊接合於支撐體上； 圖8疋本較佳實施例之一局部側視剖面圖，說明將毛 體結構體利用超音波滾焊接合於支撐體上； 圖9是本較佳實施例之一局部側視剖面圖，說明將毛 細結構體與支撐體利用超音波點焊接合於一下平板上· 圖10 S本較佳實施例之一局部側視剖自目，說明利用 超音波點焊接使一上平板與下平板之間形成做為支樓的一 凹處；及 • 圖11是本較佳實施例之一局部側視剖面圖，說明利用 超音波滾焊使上、下平板周緣接合。 14 步驟 35··..· …·凹處 毛細結構體 41 ····. •…烊頭 上部 42…… -----上模齒 側部 43 :…: —e 季又庄 下部 44••… …··下模齒 子毛細結構體 45····. …··上滾輪 支撐體 46··.· .....上模齒 空隙 47•… ••…下滾輪 上平板 48•… ••…下模齒 下平板 200800453 【主要元件符號說明】 21 〜25.··· 31.......... 311 ••…·· 312 ....... 313 ....... 32·· 321 33·· 34··

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Claims (1)

1. 200800453 、申請專利範圍·· 方法’係包含以 種應用超音波焊接之平板式熱管製造 下步驟： 如立將一毛細結構體之其中—表面之至少一部份以 超音波焊接於一上平板及一形狀對應該上平板之下平板 中的-者上’及使該上平板與該下平板相互疊合且該毛 細結構體位於該等平板間；及 ⑻封合該等平板，以密封該毛細結構體於 板内。 卞卞 2.依射請專利範圍第丨項所述之應用超音波焊接之 式，管製造方法，其中’該步驟（A)中，該超音波焊 接是指超音波點焊。 I依據申請專利範圍第1項所述之應用超音波焊接之平板 式熱管製造方法，其中，在步驟（A)中，更使一支撐 體位於該等平板之間且與該毛細結構體相接觸。 牙 4·依據巾π專利範圍第2項所述之應用超音波焊接之平 熱管之製作方法，直中，在嗲牛 八甲在〜ν驟（A )中，該毛細妗 構體係-片體並對折以夾置該支撐體。 5·依據申請專利範圍第2項所述之應用超音波焊接之平板 熱管之製作方法，1中，在哕 夕 八T 隹ν驟（Α)中，該毛細結 構體係沿支撐體兩側邊摺疊包覆該支樓體。 ° 6 ·依據申請專利益m # 日 、…乾圍弟3至5中任一項所述之應用超音波 、干 平板式熱官製造方法，其中，S該步驟A ( A )中 ’更使該毛細結構體的至少一部分接合至該支撐體。 16 200800453 7 ·依據申請專利範囹 式熱管製造方法圍：中6項/述之應用超音波焊接之平板 接使該毛細結:體 8·依據申請專利範園 上0 式熱管製造^1_述之剌超音料接之平板 拉β壮 — 丹卞，故歹驟（Α)中，該超音波广 Μ超音波點焊、超音波滾烊，或上述組合之其中： 9 ·依據申請專利霸圖楚^ ㈣觀IU 1項料之制超音波焊 式熱管製造方法，苴中，於# 十板 其中，於该步驟（Β)中，是以沿該 板周緣進行超音波焊接使該等平板周緣封合。 10.依據申請專利範圍第i項所述之應用超音波焊接 式熱管製造方法，其中，於該步驟⑻中，是以沿 板周緣進行超音波滾焊使該等平板周緣封合。 “ η.依據中請專利範圍第i項所述之應用超音波焊接 式熱管製造方法，其中，於該步驟（B)中， 反 、 \ 70 M氣相沉 積法於其中一平板周緣形成一接合層，再使該接合層與 忒專平板之周緣形成共金接合，以使該等平板形成封二 〇 12·依據申請專利範圍第2項所述之應用超音波焊接之、， 式熱管製造方法，其中，該支撐體為一由全屬 啤隻屬線編織而 成的金屬網。 依據申請專利範圍第12項所述之應用超音波焊接之平才 式熱管製造方法，其中，該金屬線為鋼線。 14·依據申請專利範圍第12項所述之應用超音波焊 <平板 17 200800453 式熱官製造方法，其中，該毛細結構體為一由金屬線編 織而成的金屬網，該毛細結構體之編織密度大於該支柃 體之編織密度。 人 辉 15·依據中請專利範園第14項所述之應用超音波焊接之 式熱管製造方法5其中5該金屬線為銅線。 • 16·依據中請專利範圍第1項所述之應用超音波焊接之平板 式熱管製造方法，其中，該等平板為金屬材料所製成。 _ I7.依據申請專利範圍第16項所述之應用超音波焊接之平板 式熱管製造方法，其中，該等平板之金屬材料是選自於 鋁，或鋼之其中之一者。 1 8·依據申請專利範圍第丨項所述之應用超音波焊接之平板 式熱官製作方法，其中，該毛細結構體包含複數子毛細 結構體。 、'、 19·依據申請專利範圍第18項所述之應用超音波焊接之平板 式熱管製作方法，其中，該子毛細結構體為一由金屬線 ❿ 編織而成的金屬網。 20·依據申請專利範圍第19項所述之應用超音波焊接之平板 式熱官製作方法，其中，該金屬線為銅線。 . 21.依據申請專利範圍第18項所述之應用超音波燁接之平板 • 式熱管製作方法，其中，該等子毛細結構體是利用超音 波焊接接合而成。 18