TW202014660A - 熱轉移模組及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

一種熱轉移模組，包括一第一導體板、一第二導體板、一工作流體以及一強化層。第二導體板連接於第一導體板以形成一腔體。工作流體位於腔體內。強化層形成於第一導體板以及第二導體板的至少其中一者的外側表面上，其中第一導體板及第二導體板的至少其中一者具有一毛細結構。毛細結構位於第一導體板及第二導體板的至少其中一者的內表面，且強化層的結構強度大於第一導體板的結構強度及第二導體板的結構強度。此外，一種熱轉移模組的製造方法亦被提出。

Description

熱轉移模組及其製造方法
本發明是有關於一種熱轉移裝置，且特別是有關於一種熱轉移模組。
近年來，隨著科技產業日益發達，資訊產品例如筆記型電腦（notebook computer）、平板電腦（tablet computer）與行動電話（mobile phone）等電子裝置已廣泛地被使用於日常生活中。電子裝置的型態與功能越來越多元，且便利性與實用性讓這些電子裝置更為普及。電子裝置中會配置有中央處理器（central processing unit，CPU）、處理晶片或其他電子元件，而這些電子元件在運行時會產生熱。然而，隨著電子裝置的體積越來越小，電子元件的設置越來越密集，因此電子裝置內的積熱問題越來越難以處理，常會引起電子裝置的熱當機。因此，散熱的改良越來越重要。
目前一般的均溫板（vapor chamber）最大厚度大約為1毫米或以上，不適於用在薄型化的電子裝置中。在較佳的條件下，薄型化電子裝置內需使用設計最大厚度小於0.5毫米的薄型均溫板。然而，目前採用均溫板的材料為銅、鈦合金或鋁。但以銅或鋁作為材料時，將會因為厚度過小而導致結構的強度不足。而以鈦合金作為材料時，則會產生成本居高不下的問題。
本發明提供一種散熱模組，可提高結構剛性。
本發明提供一種熱轉移模組，包括一第一導體板、一第二導體板、一工作流體以及一強化層。第二導體板連接於第一導體板以形成一腔體。工作流體位於腔體內。強化層形成於第一導體板以及第二導體板的至少其中一者的外側表面上，其中第一導體板及第二導體板的至少其中一者具有一毛細結構。毛細結構位於第一導體板及第二導體板的至少其中一者的內表面，且強化層的結構強度大於第一導體板的結構強度及第二導體板的結構強度。
在本發明的一實施例中，上述的強化層的材料包括鎢鎳合金或鎳鈷合金。
在本發明的一實施例中，上述的強化層為一電鍍強化層。
在本發明的一實施例中，上述的強化層包括一第一強化層以及一第二強化層。第一強化層形成於第一導體板的外側表面上，且第二強化層形成於第二導體板的外側表面上。
在本發明的一實施例中，上述的第一導體板及第二導體板的至少其中一者的材料係選自於由銅、鋁與鈦所構成的群組。
在本發明的一實施例中，上述的毛細結構包括一第一毛細結構以及一第二毛細結構。第一毛細結構由第一導體板的一部分所構成，且第二毛細結構由第二導體板的一部分所構成。
本發明另提供一種熱轉移模組的製造方法，包括提供一第一導體板以及一第二導體板；蝕刻第一導體板及第二導體板的至少其中一者以形成一毛細結構；結合第一導體板及第二導體板以形成一腔體；形成一強化層於第一導體板及第二導體板的至少其中一者的外側表面上，其中強化層的結構強度大於第一導體板及第二導體板的至少其中一者；以及對腔體進行抽真空並提供一工作流體至腔體的步驟。
在本發明的一實施例中，在上述的步驟中，依序進行蝕刻出毛細結構；結合第一導體板及第二導體板；以及形成強化層的步驟。
在本發明的一實施例中，在上述的步驟中，依序進行蝕刻出毛細結構；形成強化層；以及結合第一導體板及第二導體板的步驟。
在本發明的一實施例中，在上述的步驟中，依序進行形成強化層；蝕刻出毛細結構；以及結合第一導體板及第二導體板的步驟。
在本發明的一實施例中，上述的熱轉移模組的最大厚度小於或等於0.5毫米。
在本發明的一實施例中，上述的第一導體板的厚度介於0.1毫米至0.4毫米之間，且第二導體板的厚度介於0.1毫米至0.4毫米之間。
在本發明的一實施例中，上述的強化層的材料包括鎢鎳合金或鎳鈷合金。
在本發明的一實施例中，上述的形成強化層於第一導體板及第二導體板的至少其中一者的外側表面上的方法還包括：以電鍍方式將強化層形成於第一導體板及第二導體板的至少其中一者的外側表面上的步驟。
在本發明的一實施例中，上述的強化層包括一第一強化層以及一第二強化層，且形成強化層於第一導體板及第二導體板的至少其中一者的外側表面上的方法還包括：以電鍍方式將第一強化層形成於第一導體板的外側表面上；以及以電鍍方式將第二強化層形成於第二導體板的外側表面上的步驟。
在本發明的一實施例中，上述的毛細結構包括一第一毛細結構以及一第二毛細結構，且蝕刻第一導體板及第二導體板的至少其中一者以形成毛細結構的方法還包括：蝕刻第一導體板的一部分以形成第一毛細結構；以及蝕刻第二導體板的一部分以形成第二毛細結構。
基於上述，在本發明的熱轉移模組及其製造方法中，將結構強度大於第一導體板及第二導體板的強化層，形成於第一導體板以及第二導體板的至少其中一者的外側表面上。因此，當結合第一導體板以及第二導體板時可藉由毛細結構帶來良好的熱轉移作用以及藉由強化層帶來良好的結構穩定度。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
圖1為本發明一實施例的熱轉移模組的剖面示意圖。請參考圖1。本實施例提供一種熱轉移模組100，適於接觸一發熱元件，並以熱傳導的方式將發熱元件所發出的熱轉移至風扇、散熱鰭片等散熱元件或外界，以達到散熱的效果。舉例而言，熱轉移模組100例如為最大厚度T小於或等於0.5毫米的薄型均溫板（vapor chamber）。而發熱元件例如是可攜式電子裝置（例如智慧型手機等）的中央處理器、處理晶片或其他會產生熱的電子元件。熱轉移模組100以熱對流方式轉移熱以及熱傳導方式轉移熱。因此，發熱元件所發出的熱可藉由熱對流以及熱傳導被轉移至風扇、散熱鰭片等散熱元件或外界，以達到散熱的效果。為了方便說明，圖1中熱轉移模組100所顯示的尺寸僅示意，並不代表熱轉移模組100的真實尺寸比例。
在本實施例中，熱轉移模組100包括一第一導體板110、一第二導體板120、一工作流體F以及一強化層130。第一導體板110與第二導體板120相互連接以形成一腔體G，且工作流體F配置於腔體內。第一導體板110的厚度介於0.1毫米至0.4毫米之間，且第二導體板的厚度也介於0.1毫米至0.4毫米之間。在本實施例中，第一導體板110的厚度為0.4毫米，第一導體板110的厚度為0.1毫米。在本實施例中，第一導體板110及第二導體板120的材料為銅合金。但在其他實施例中，第一導體板110及第二導體板120的至少其中一者的材料係選自於由銅、鋁與鈦所構成的群組，本發明並不限於此。第一導體板110及第二導體板120的至少其中一者的外型可藉由沖壓設計形成，以使第一導體板110與第二導體板120結合後形成腔體G。在本實施例中，第一導體板110與第二導體板120彼此連接的方式例如是焊接，但本發明並不限於此。
詳細而言，第一導體板110及第二導體板120的至少其中一者具有一毛細結構P，且此毛細結構P位於第一導體板110及第二導體板120的至少其中一者的內表面。舉例而言，在本實施例中，第一導體板110的厚度大於第二導體板120的厚度，因此可將第一導體板110設計具有毛細結構P，如圖1所繪示。在本實施例中，毛細結構P例如是由導體板的板體經蝕刻方式製作而形成且可產生毛細現象的微結構。毛細結構P可使工作流體F由氣體冷凝成液體，因而達到熱轉移的目的。
具體而言，在散熱過程中，發熱元件的熱轉移至熱轉移模組100，而較接近發熱元件的工作流體F則受熱蒸發成氣體而向上流動且充滿整個腔體G。當蒸發的工作流體F流動至相對遠離發熱元件處時，由於此處的溫度相對較低，因此工作流體F與其他介質（如毛細結構P、第一導體板110、第二導體板120或冷空氣等）進行熱交換並冷凝成液體之後，藉由第一導體板110或第二導體板120的毛細現象回流。這種蒸發及冷凝的運作會在腔體G內周而復始地進行，因此，熱轉移模組100可以將發熱元件發出的熱散逸至其他介質。
強化層130形成於第一導體板110以及第二導體板120的至少其中一者的外側表面上，且強化層130的結構強度大於第一導體板110的結構強度及第二導體板120的結構強度。因此，可提升第一導體板110以及第二導體板120的至少其中一者的結構強度，進而可減低第一導體板110以及第二導體板120的至少其中一者的厚度以用於製作出薄型均溫板。
詳細而言，強化層130的材料包括鎢鎳合金或鎳鈷合金，且在本實施例中，強化層130以電鍍的方式形成於第二導體板120的外側表面上。換句話說，強化層130為一電鍍強化層。如此一來，可進一步提升第二導體板120的結構強度。值得一提的是，在熱轉移模組100中，可選擇分別一厚一薄的兩導體板作為第一導體板110以及第二導體板120，且對較厚的導體板進行蝕刻以形成毛細結構P，而對較薄的導體板進行電鍍以形成強化層130。但本發明並不限制第一導體板110以及第二導體板120的相對厚度及分別的加工製程。如此一來，當結合第一導體板110以及第二導體板120時可藉由毛細結構P帶來良好的熱轉移作用以及藉由強化層130帶來良好的結構穩定度。
圖2為本發明另一實施例的熱轉移模組的剖面示意圖。請參考圖2。本實施例的熱轉移模組100A類似於圖1所繪示的熱轉移模組100。兩者不同之處在於，在本實施例中，第二導體板120A也具有毛細結構P，且強化層130分別形成於第一導體板110A以及第二導體板120A的外側表面上。為了方便說明，圖2中熱轉移模組100A所顯示的尺寸僅示意，並不代表熱轉移模組100A的真實尺寸比例。
詳細而言，在本實施例中，第一導體板110A及第二導體板120A皆為0.25毫米，且第一導體板110A及第二導體板120A分別經由蝕刻方式形成第一毛細結構P1以及第二毛細結構P2。換句話說，第一毛細結構P1由第一導體板110A的一部分所構成，且第二毛細結構P2由第二導體板120A的一部分所構成。強化層130包括一第一強化層130_1以及一第二強化層130_2。第一強化層130_1形成於第一導體板110A的外側表面上，且第二強化層130_2形成於第二導體板120A的外側表面上。因此，當結合第一導體板110A以及第二導體板120A時可藉由第一毛細結構P1以及第二毛細結構P2帶來良好的熱轉移作用，且藉由第一強化層130_1以及第二強化層130_2帶來良好的結構穩定度。
圖3A至圖3E分別為圖2的熱轉移模組的製作過程的剖面示意圖。圖4為本發明一實施例的熱轉移模組的製造方法步驟流程圖。請先同時參考圖2、圖3A及圖4。本發明一實施例提供一種熱轉移模組的製造方法，此製造方法至少可應用於圖2所繪示的熱轉移模組100A中，但本發明並不限於此。在本實施例中，首先，執行步驟S200，提供第一導體板110A以及第二導體板120A，其第一導體板110A與第二導體板120A的外型可藉由沖壓設計形成。
請同時參考圖2、圖3B及圖4。接著，執行步驟S201，蝕刻第一導體板110A及第二導體板120A的至少其中一者以形成毛細結構P。具體而言，在本實施例中，蝕刻第一導體板110A以形成第一毛細結構P1以及蝕刻第二導體板120A以形成第二毛細結構P2。
請同時參考圖2、圖3C及圖4。接著，執行步驟S202，結合第一導體板110A及第二導體板120A以形成腔體G。具體而言，在本實施例中，第一導體板110A及第二導體板120A以焊接的方式進行結合，以在焊接處以內的空間形成腔體G。
請同時參考圖2、圖3D及圖4。接著，執行步驟S203，形成強化層130於第一導體板110A及第二導體板120A的至少其中一者的外側表面上，其中強化層130的結構強度大於第一導體板110A及第二導體板120A的至少其中一者。具體而言，在本實施例中，以電鍍的方式形成第一強化層130_1於第一導體板110A的外側表面上，以及以電鍍的方式形成第二強化層130_2於第二導體板120A的外側表面上。
請同時參考圖2、圖3E及圖4。接著，執行步驟S204，對腔體G進行抽真空並提供工作流體F至腔體G。具體而言，在本實施例中，可通過先前在第一導體板110A或第二導體板120A上所預留的通孔（未繪示）進行抽真空，並在抽完真空之後提供工作流體F至腔體G內，最後再將上述通孔以焊接方式封閉。因此，可形成出熱轉移模組100A。
圖5為本發明另一實施例的熱轉移模組的製造方法步驟流程圖。請同時參考圖2以及圖5。本實施例中所提供的熱轉移模組的製造方法，至少可應用於圖2所繪示的熱轉移模組100A中，但本發明並不限於此。本實施例的熱轉移模組100A的製造方法類似於圖4所繪示的熱轉移模組的製造方法。兩者不同之處在於，在本實施例中，在執行完進行蝕刻出毛細結構P的步驟S201後，執行步驟S203，形成強化層130於第一導體板110A及第二導體板120A的至少其中一者的外側表面上，其中強化層130的結構強度大於第一導體板110A及第二導體板120A的至少其中一者。接著，在完成上述步驟後，執行步驟S202，結合第一導體板110A及第二導體板120A以形成腔體G。換句話說，在上述的步驟中，依序進行蝕刻出毛細結構P；形成強化層130；以及結合第一導體板110A及第二導體板120A的步驟。因此，可適應於因結構上需求而具有不同製造流程的實施例中。
圖6為本發明另一實施例的熱轉移模組的製造方法步驟流程圖。請同時參考圖2以及圖6。本實施例中所提供的熱轉移模組的製造方法，至少可應用於圖2所繪示的熱轉移模組100A中，但本發明並不限於此。本實施例的熱轉移模組100A的製造方法類似於圖4所繪示的熱轉移模組的製造方法。兩者不同之處在於，在本實施例中，在執行完提供第一導體板110A以及第二導體板120A的步驟S200後，執行步驟S203，形成強化層130於第一導體板110A及第二導體板120A的至少其中一者的外側表面上，其中強化層130的結構強度大於第一導體板110A及第二導體板120A的至少其中一者。接著，在完成上述步驟後，執行步驟S201，蝕刻第一導體板110A及第二導體板120A的至少其中一者以形成毛細結構P。接著，在完成上述步驟後，執行步驟S202，結合第一導體板110A及第二導體板120A以形成腔體G。換句話說，在上述的步驟中，依序進行形成強化層130；蝕刻出毛細結構P；以及結合第一導體板110A及第二導體板120A的步驟。因此，可適應於因結構上需求而具有不同製造流程的實施例中。
綜上所述，在本發明的熱轉移模組及其製造方法中，將結構強度大於第一導體板及第二導體板的強化層，形成於第一導體板以及第二導體板的至少其中一者的外側表面上。因此，當結合第一導體板以及第二導體板時可藉由毛細結構帶來良好的熱轉移作用以及藉由強化層帶來良好的結構穩定度。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
100、100A:熱轉移模組 110、110A:第一導體板 120、120A:第二導體板 130:強化層 130_1:第一強化層 130_2:第二強化層 F:工作流體 G:腔體 P:毛細結構 P1:第一毛細結構 P2:第二毛細結構 T:最大厚度 S200~S204:步驟
圖1為本發明一實施例的熱轉移模組的剖面示意圖。 圖2為本發明另一實施例的熱轉移模組的剖面示意圖。 圖3A至圖3E分別為圖2的熱轉移模組的製作過程的剖面示意圖。 圖4為本發明一實施例的熱轉移模組的製造方法步驟流程圖。 圖5為本發明另一實施例的熱轉移模組的製造方法步驟流程圖。 圖6為本發明另一實施例的熱轉移模組的製造方法步驟流程圖。
100A:熱轉移模組
110A:第一導體板
120A:第二導體板
130:強化層
130_1:第一強化層
130_2:第二強化層
F:工作流體
G:腔體
P:毛細結構
P1:第一毛細結構
P2:第二毛細結構
T:最大厚度

Claims (16)

  1. 一種熱轉移模組，包括： 一第一導體板； 一第二導體板，連接於該第一導體板以形成一腔體； 一工作流體，位於該腔體內；以及 一強化層，形成於該第一導體板以及該第二導體板的至少其中一者的外側表面上，其中該第一導體板及該第二導體板的至少其中一者具有一毛細結構，該毛細結構位於該第一導體板及該第二導體板的至少其中一者的內表面，且該強化層的結構強度大於該第一導體板的結構強度及該第二導體板的結構強度。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的熱轉移模組，其中該強化層的材料包括鎢鎳合金或鎳鈷合金。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的熱轉移模組，其中該強化層為一電鍍強化層。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的熱轉移模組，其中該強化層包括一第一強化層以及一第二強化層，該第一強化層形成於該第一導體板的外側表面上，且該第二強化層形成於該第二導體板的外側表面上。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的熱轉移模組，其中該第一導體板及該第二導體板的至少其中一者的材料係選自於由銅、鋁與鈦所構成的群組。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的熱轉移模組，其中該熱轉移模組的最大厚度小於或等於0.5毫米。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的熱轉移模組，其中該第一導體板的厚度介於0.1毫米至0.4毫米之間，且該第二導體板的厚度介於0.1毫米至0.4毫米之間。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的熱轉移模組，其中該毛細結構包括一第一毛細結構以及一第二毛細結構，該第一毛細結構由該第一導體板的一部分所構成，且該第二毛細結構由該第二導體板的一部分所構成。
  9. 一種熱轉移模組的製造方法，包括： 提供一第一導體板以及一第二導體板； 蝕刻該第一導體板及該第二導體板的至少其中一者以形成一毛細結構； 結合該第一導體板及該第二導體板以形成一腔體； 形成一強化層於該第一導體板及該第二導體板的至少其中一者的外側表面上，其中該強化層的結構強度大於該第一導體板及該第二導體板的至少其中一者；以及 對該腔體進行抽真空並提供一工作流體至該腔體。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的熱轉移模組的製造方法，其中在上述的步驟中，依序進行蝕刻出該毛細結構；結合該第一導體板及該第二導體板；以及形成該強化層的步驟。
  11. 如申請專利範圍第9項所述的熱轉移模組的製造方法，其中在上述的步驟中，依序進行蝕刻出該毛細結構；形成該強化層；以及結合該第一導體板及該第二導體板的步驟。
  12. 如申請專利範圍第9項所述的熱轉移模組的製造方法，其中在上述的步驟中，依序進行形成該強化層；蝕刻出該毛細結構；以及結合該第一導體板及該第二導體板的步驟。
  13. 如申請專利範圍第9項所述的熱轉移模組的製造方法，其中該強化層的材料包括鎢鎳合金或鎳鈷合金。
  14. 如申請專利範圍第9項所述的熱轉移模組的製造方法，其中形成該強化層於該第一導體板及該第二導體板的至少其中一者的外側表面上的方法還包括： 以電鍍方式將該強化層形成於該第一導體板及該第二導體板的至少其中一者的外側表面上。
  15. 如申請專利範圍第9項所述的熱轉移模組的製造方法，其中該強化層包括一第一強化層以及一第二強化層，且形成該強化層於該第一導體板及該第二導體板的至少其中一者的外側表面上的方法還包括： 以電鍍方式將該第一強化層形成於該第一導體板的外側表面上；以及 以電鍍方式將該第二強化層形成於該第二導體板的外側表面上。
  16. 如申請專利範圍第9項所述的熱轉移模組的製造方法，其中該毛細結構包括一第一毛細結構以及一第二毛細結構，且蝕刻該第一導體板及該第二導體板的至少其中一者以形成該毛細結構的方法還包括： 蝕刻該第一導體板的一部分以形成該第一毛細結構；以及 蝕刻該第二導體板的一部分以形成該第二毛細結構。
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