TW202111273A - 一種鏈狀銅金屬毛細結構及其製作方法 - Google Patents

一種鏈狀銅金屬毛細結構及其製作方法 Download PDF

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Abstract

一種鏈狀銅金屬毛細結構，形成於第一金屬片材之溝槽結構中，用以讓第一金屬片材與第二金屬片材封合並加工後形成均溫板元件。鏈狀銅金屬毛細結構包含複數個微小的鏈狀銅構件。相互連結之複數個微小的鏈狀銅構件係由氧化亞銅粉末在含氫的氣氛下燒結，經還原及擴散反應所形成。其中，複數個微小的鏈狀銅構件以三維方向互相連接以形成具連貫性及多孔隙之鏈狀銅金屬毛細結構。本發明之鏈狀銅金屬毛細結構藉由微小的鏈狀銅構件形成三維結構，進而控制孔隙大小及孔隙率，以大幅提升均温板元件中毛細結構吸水之毛細力。本發明亦揭露此鏈狀銅金屬毛細結構之製作方法。

Description

一種鏈狀銅金屬毛細結構及其製作方法
本發明係關於一種鏈狀銅金屬毛細結構及其製作方法，尤指一種用於製作均溫板元件中之毛細結構及其製作方法。
科技的快速發展，所有的電子裝置的外形訴求逐漸走向輕、薄、小的設計，尤其是做為移動計算(Mobile Computing)及移動通訊的薄型筆電(Notebook PC)，智慧型手機(Smartphone)，智慧型眼鏡(Smartglasses)等。然而，電子通訊裝置為了達到薄型化，最常面臨到的問題就是散熱及熱管理問題。因為在越薄的裝置中，能夠設置散熱裝元件的空間就會被壓縮。一般用在傳統桌上型電腦及筆記型電腦上的均温板(Vapor Chamber)或微熱導管(Micro Heat Pipe)，在元件的厚度上很難達到新一代移動計算及移動通訊之超薄規格要求。
對此，散熱模組廠商利用製作傳統均溫板(vapor chamber)的原理，將微熱導管的製作方式改成於上下兩片銅基板蝕刻後，將具有溝槽的銅基板以溝槽在內的的方式焊接起來以形成空腔。在基板上鋪置銅網(Screen mesh)或編織網(Woven mesh)經高溫燒結後再將其封合、注水、抽真空等加工而製成具有毛細結構之超薄熱管板(Heat Pipe Plate)，或俗稱均温板(Vapor Chamber)。用此方法製作成的均温板或超薄熱管板，其元件的厚度 理論上可以控制在0.4mm或0.35mm之間，但對於更薄的元件厚度需求(等於或小於0.3mm)在量產製程及良率的控制上將非常困難。
均溫板之空腔內含有毛細結構及工作流體，藉由真空之空腔內的工作流體，在毛細結構及內部氣道中持續的進行液氣二相變化循環以達到快速熱傳導之目的。液相的工作流體於真空腔體之吸熱端(Evaporator)沸騰成為氣相的工作流體，並釋放出潛熱(Latent Heat)。此時，於真空腔體中，由於局部壓力變化而驅使氣相的工作流體高速流向元件的冷凝端(Condenser)。接著，氣相的工作流體於冷凝端凝結成液相的工作流體，再滲入毛細結構中。液相之工作流體再藉由真空腔體中的毛細結構靠著毛細力作用再迴流至吸熱端，並以此循環作動。
據此，由傳熱的作動原理了解，毛細結構的物理結構、親水性及毛細力以及元件內的內部氣道空間大小及真空度決定了超薄熱管板或是均溫板的導熱效果。惟，為了改善超薄的均温板或超薄的熱管板中毛細結構的毛細力(Capillary force)功能，毛細結構的厚度控制以及孔隙大小及孔隙率的精準控制仍是目前產業上極力所需要解決的問題。
有鑑於此，本發明之一範疇在於提供一種鏈狀銅金屬毛細結構，形成於第一金屬片材之溝槽結構中，用以讓第一金屬片材與第二金屬片材封合並加工後形成均溫板或熱管板元件。該鏈狀銅金屬毛細結構包含相互連結之複數個鏈狀銅構件。複數個鏈狀銅構件係由氧化亞銅粉末(Cu2O Powder)在含氫(H2)的氣氛下燒結，經還原及擴散反應所形成。其中，複數個鏈狀銅構件係以三維方向互相連接以在銅金屬片材溝槽內形成具有連續 且多孔隙之鏈狀銅金屬毛細結構。
其中，該氧化亞銅粉末為呈菱型八面體結構的顆粒，平均粒徑小於3微米(3um)，且菱型八面體結構之氧化亞銅晶體經還原燒結過程，氧化亞銅粉末和氫氣反應而還原成銅，銅原子延著菱型結構雙邊之尖端進行擴散延伸，進而形成了長條鏈狀之鏈狀銅構件。鏈狀銅構件之鏈寬則小於3微米(3um)，鏈狀銅構件也是相互連結在一起而形成立體之網狀毛細結構。
其中，鏈狀銅金屬毛細結構進一步可包含有複數個類球狀銅構件，其中複數個類球狀銅構件由類球狀之銅粉末(Cu Powder)和氧化亞銅粉末均勻混合並經同時燒結所形成。複數個類球狀銅構件形成於複數個鏈狀銅構件之間，並藉由複數個鏈狀銅構件彼此耦接，進而共同形成具有連續且多孔隙之鏈狀銅金屬毛細結構。
其中，類球狀銅粉末以及經燒結後之類球狀銅構件之粒徑範圍介於3~53um。
其中，其中氧化亞銅粉末係均勻混合並分散在由第一有機溶劑及第一聚合物混合所形成之膠體中而形成氧化亞銅漿料，並鋪置氧化亞銅漿料在第一金屬片材之溝槽結構中並經加熱烘烤過程將第一膠體去除。
本發明之另一範疇在於提供一種以氧化亞銅漿料製作鏈狀銅金屬毛細結構的方法，應用於製作均溫板元件中之毛細結構，均溫板元件係由第一金屬片材及第二金屬片材封合並加工後形成。此方法包含有以下步驟：提供一包含一氧化亞銅粉末及一第一膠體(Colloid)之氧化亞銅漿料，且第一膠體包含有第一有機溶劑(Solvent)及第一聚合物(Polymer)；鋪置 氧化亞銅漿料於第一金屬片材之溝槽結構中；加熱使第一膠體中之第一有機溶劑揮發並使氧化亞銅漿料固化；於含氮氣環境中烘烤固化之氧化亞銅漿料，以去除第一膠體中之第一聚合物；以及於含氫之氣氛下進行燒結，以使氧化亞銅粉末還原並擴散且彼此連結形成複數個鏈狀銅構件，且複數個鏈狀銅構件彼此以三維方向互相連接形成具有連續且多孔隙之鏈狀銅金屬毛細結構。
在本發明以氧化亞銅漿料製作鏈狀銅金屬毛細結構元件的方法中，其中氧化亞銅漿料中可進一步包含均勻分散之銅粉末。當氧化亞銅漿料中的第一膠體因加熱烘烤而去除後，均勻混合的氧化亞銅粉末和銅粉末在含氫之氣氛下同時進行燒結時，氧化亞銅粉末將還原並燒結擴散成微小的鏈狀銅構件，而銅粉末和微小的鏈狀銅構件燒結進而形成複數個類球狀銅構件。複數個類球狀銅構件藉由複數個鏈狀銅構件耦接彼此進而形成以三維方向連續且具有多孔隙之鏈狀銅金屬毛細結構。
其中，氧化亞銅粉末之平均粒徑小於3um，且銅粉末之平均粒徑範圍介於3~53um之間。
其中，於鋪設氧化亞銅漿料於第一金屬片材之溝槽結構中之步驟前，更包含以下步驟：提供氧化鉍(Bi2O3)陶瓷漿料，其包含氧化鉍陶瓷粉末及第二膠體(Colloid)，且第二膠體包含有第二有機溶劑及第二聚合物；鋪置氧化鉍陶瓷漿料於第一金屬片材之溝槽結構中；加熱以使第二膠體(Colloid)中第二有機溶劑揮發，以使氧化鉍陶瓷料固化；於氮氣環境中，加熱烘烤固化之氧化鉍陶瓷料，以去除第二膠體(Colloid)中第二聚合物；在含氫之氣氛下進行燒結，以使氧化鉍陶瓷粉末還原並擴散以形成鉍金屬薄 層於第一金屬片材上。
其中，於鋪設氧化亞銅漿料於第一金屬片材之溝槽結構中之步驟前，更包含以下步驟：提供氧化鉍陶瓷漿料，其包含氧化鉍陶瓷粉末及第二膠體(Colloid)，且第二膠體具有第二有機溶劑及第二聚合物；鋪置氧化鉍陶瓷漿料於第一金屬片材之溝槽結構中；加熱以使第二膠體(Colloid)中之第二有機溶劑揮發，以使氧化鉍陶瓷漿料固化成氧化鉍陶瓷料。在於含氫之氣氛下進行燒結之步驟中，進一步為於含氫之氣氛下進行燒結，以使氧化亞銅粉末還原並擴散且彼此連結形成複數個鏈狀銅構件，並進一步相互連接以形成具有連續且多孔隙之鏈狀銅金屬毛細結構。氧化鉍陶瓷粉末經還原並擴散而形成鉍金屬薄層，且鉍金屬薄層位於毛細結構與第一金屬片材間。
相較於習知薄型均温板以燒結銅網(Screen mesh)或編織網(Woven mesh)做為毛細結構技術，由於製作銅網或編織網的銅絲線(Copper wire)直徑不小於30微米(30um)，毛細結構的孔隙大小及其孔隙率受到限制，也因此毛細結構的進一步薄形化及毛細力亦受到了限制。對此，將不利於厚度僅0.3毫米(0.3mm)超薄均温板元件的製作。本發明之鏈狀銅金屬毛細結構是利用直徑小於3微米(3um)的微小鏈狀銅構件，以三維度的相互連接來形成具有連續且多孔隙的鏈狀銅金屬毛細結構。此外，本發明之鏈狀銅金屬毛細結構可藉由添加類球狀銅構件來調整毛細結構的孔隙率。本發明的重點是利用在含氫的氣氛下，燒結微小的氧化亞銅菱型八面體晶體粉末，藉由還原及擴散反應來形成直徑小於3微米(3um)的以三維度連續且具有多孔隙的鏈狀銅金屬毛細結構。本發明更揭露藉由將氧化亞銅粉末製作 成氧化亞銅漿料(Paste)的方式，進而更有利於印刷或鋪置在第一金屬片材之溝槽結構中，以進行加熱烘烤及燒結。毛細結構的厚度可藉由漿料固含量(Solid content)及第一膠體的去除來控制。本發明之鏈狀銅金屬毛細結構進一步搭配鉍金屬薄層於鏈狀銅金屬毛細結構及第一金屬片材之間，以提高鏈狀銅金屬毛細結構與第一金屬片材間的附著力，避免於製作過程中鏈狀銅金屬毛細結構從第一金屬片材上產生撥離的問題。本發明之鏈狀銅金屬毛細結構用於製作均溫板元件時，可有效降低均温板元件之厚度同時保有足夠之孔隙率及毛細力，更可提高產品量產時之良率。
1:鏈狀銅金屬毛細結構
11:類球狀銅構件
12:鏈狀銅構件
2:氧化亞銅漿料
21:氧化亞銅粉末
3:氧化鉍陶瓷漿料
31:鉍金屬層
32:固化之氧化鉍陶瓷漿料
41:鋼板
42:刮刀
5:均溫板元件
51:第一金屬片材
511:溝槽結構
52:第二金屬片材
S1~S65:步驟
圖1為根據本發明之一具體實施例之鏈狀銅金屬毛細結構之示意圖。
圖2為根據本發明之另一具體實施例之鏈狀銅金屬毛細結構之示意圖。
圖3為根據本發明之一具體實施例之以氧化亞銅漿料製作鏈狀銅金屬毛細結構的方法之步驟流程圖。
圖4為根據圖3之方法製作具有鏈狀銅金屬毛細結構之均溫板元件之流程示意圖。
圖5A、圖5B及圖5C為根據本發明之一具體實施例之氧化亞銅粉末之單一粉末於燒結過程中經還原及擴散反應之結構變化示意圖。
圖6為根據本發明之另一具體實施例之以氧化亞銅漿料製作鏈狀銅金屬毛細結構的方法之步驟流程圖。
圖7為根據圖6之以氧化亞銅漿料製作鏈狀銅金屬毛細結構的方法之流程示意圖。
圖8為根據本發明之再一具體實施例之以氧化亞銅漿料製作鏈狀銅金屬毛細結構的方法之步驟流程圖。
圖9為根據圖8之以氧化亞銅漿料製作鏈狀銅金屬毛細結構的方法之流程示意圖。
為了讓本發明的優點，精神與特徵可以更容易且明確地了解，後續將以具體實施例並參照所附圖式進行詳述與討論。值得注意的是，這些具體實施例僅為本發明代表性的具體實施例，其中所舉例的特定方法、裝置、條件、材質等並非用以限定本發明或對應的具體實施例。又，圖中各裝置僅係用於表達其相對位置且未按其實際比例繪述，合先敘明。
請參閱圖1，圖1為根據本發明之一具體實施例之鏈狀銅金屬毛細結構1之示意圖。如圖1所示，本發明之鏈狀銅金屬毛細結構1包含複數個微小的鏈狀銅構件12，用以相互連接形成具有三維度且多孔隙之鏈狀銅金屬毛細結構1。其中，複數個微小的鏈狀銅構件12係由氧化亞銅粉末(Cu2O Powder)在含氫(H2)的氣氛下燒結，藉由還原及擴散反應所形成。
請參閱圖2，圖2為根據本發明之另一具體實施例之鏈狀銅金屬毛細結構之示意圖。於圖2之具體實施例中，本發明之鏈狀銅金屬毛細結構1更可包含有複數個類球狀銅構件11分佈在複數個鏈狀銅構件12之中。其中，類球狀銅構件11由類球狀之銅粉末(Cu Powder)(圖中未示)在含氫(H2)的氣氛下與均勻混合之氧化亞銅粉末(Cu2O Powder)一同燒結所形成。類球狀銅構件11可藉由複數個鏈狀銅構件12耦接其他類球狀銅構件11，進而共同形成多孔隙之毛細結構1。於此實施例中，鏈狀銅構件12之平均鏈寬直徑小 於3um，且類球狀銅構件11之粒徑範圍介於3~53um。其中，類球狀銅構件11由粒徑範圍介於3~53um之類球狀銅粉末經燒結所形成，並連結鏈狀銅構件12。在具體實施例中，於鏈狀銅金屬毛細結構1中，鏈狀銅構件12之含量遠多於類球狀銅構件11之含量。
請參閱圖3，圖3為根據本發明之一具體實施例之以氧化亞銅漿料2製作鏈狀銅金屬毛細結構1的方法之步驟流程圖。如圖3之實施例中，本發明之以氧化亞銅漿料2製作鏈狀銅金屬毛細結構1的方法包含以下步驟：步驟S1：提供氧化亞銅漿料，其包含氧化亞銅粉末及第一膠體，第一膠體包含有第一有機溶劑及第一聚合物；步驟S2：鋪置氧化亞銅漿料於第一金屬片材之溝槽結構中；步驟S3：加熱使第一有機溶劑揮發，使氧化亞銅漿料固化；步驟S4：於氮氣環境中，加熱烘烤氧化亞銅漿料，以去除第一聚合物；步驟S5：於含氫之氣氛下進行燒結，以使氧化亞銅粉末還原且擴散形成鏈狀銅構件，且複數個鏈狀銅構件彼此耦接進而形成以三維度連續且具有多孔隙之毛細結構。
於另一具體實施例中，氧化亞銅漿料中更包含有銅粉末摻雜其中，而於步驟S5中，更包含銅粉末經燒結所形成之複數個類球狀銅構件，並藉由複數個鏈狀銅構件耦接彼此，以形成毛細結構。請一併參閱圖3及圖4，圖4為根據圖3之方法製作具有鏈狀銅金屬毛細結構1之均溫板元件之流程示意圖。如圖4之流程示意圖，係將圖3之方法以鋼版印刷的製程來製作具有鏈狀銅金屬毛細結構1之均溫板元件5。其中，均溫板元件5係由第一金屬片材51及第二金屬片材52封合並加工後形成。加工(Processing)是指在第一金屬片材51及第二金屬片材52封合後的構件中注入工作流體並抽真空等 製作均温板元件5之後製程。本發明之方法中的鋪設方式可為利用具有與溝槽結構511之相對應孔洞的鋼板41進行鋪設。如圖4所示，首先，鋼板41上設置有複數個孔洞，複數個孔洞對應著第一金屬片材51上需要形成鏈狀銅金屬毛細結構1之溝槽結構511。將鋼板41放置在第一金屬片材51上。接著，使用刮刀42以鋼版印刷的方式刮動氧化亞銅漿料2。此時，氧化亞銅漿料2會穿過鋼板41上的孔洞，進而被鋪置至第一金屬片材51之溝槽結構511內。鋪置完成後，將含有氧化亞銅漿料2的第一金屬片材51進行不同溫度之加熱、烘烤及燒結。在另一具體實施例中亦可免除掉鋼版41，而直接將氧化亞銅漿料2以刮刀42印刷以鋪置在第一金屬片材51之溝槽結構511內。
請參閱圖2、圖5A、圖5B及圖5C，圖5A、圖5B及圖5C為根據本發明之一具體實施例之氧化亞銅粉末21之單一粉末於燒結過程中經還原及擴散反應之結構變化示意圖。如圖5A所示，氧化亞銅粉末21為呈菱型八面體結構的顆粒，平均粒徑小於3微米(3um)。菱型八面體結構之氧化亞銅粉末21經還原燒結過程後，氧化亞銅粉末21(如圖5A所示)和氫氣反應而還原成銅，銅原子延著菱型結構雙邊之尖端進行擴散延伸而形成了長條鏈狀之鏈狀銅構件(如圖5C所示)。鏈狀銅構件之鏈寬則小於3微米(3um)，鏈狀銅構件也是相互連結在一起而形成立體網狀之鏈狀銅金屬毛細結構。
在此，可以了解的是，當氧化亞銅漿料2中的第一有機溶劑及第一聚合物被去除後，原氧化亞銅漿料2在第一金屬片材51之溝槽結構511中的體積將會縮小，而體積縮小的比率可以由氧化亞銅漿料2中的氧化亞銅粉末的固含量(Solid Content)來進行調整，並由溝槽結構的深度來決定燒結後鏈狀銅金屬毛細結構1的厚度。因此，基本上均溫板元件5中，鏈狀 銅金屬毛細結構1的厚度以及氣室高度是由氧化亞銅漿料21的固含量以及第一金屬片材51之溝槽結構511的深度來決定。
在本發明中，氧化亞銅漿料2中的氧化亞銅粉末之晶體顆粒及其固含量扮演著在第一金屬片材51之溝槽結構511中形成以三維度連續且具有多孔隙之鏈狀銅金屬毛細結構1的重要角色。氧化亞銅漿料2中的第一膠體則扮演著在製造及形成鏈狀銅金屬毛細結搆的中介角色。第一膠體讓氧化亞銅粉末以及摻雜的類球狀銅粉末能夠均勻的懸浮並分散在氧化亞銅漿料之中，並有利於在製造工藝上簡便並有效率的將氧化亞銅粉末或摻雜有類球狀銅粉末的氧化亞銅粉末以三維的結構鋪置在第一金屬片材51之溝槽結構511中而進行燒結。
在一具體實施倒中，氧化亞銅粉末21之平均粒徑小於3um，且銅粉末之平均粒徑範圍介於3~53um之間。為了提高鏈狀銅金屬毛細結構1與第一金屬片材51的附著性，本發明之製作方法中更包含製作提高附著性之鉍金屬薄層31。請參閱圖6及圖7，圖6為根據本發明之另一具體實施例之以氧化亞銅漿料2製作鏈狀銅金屬毛細結構1的方法之步驟流程圖，圖7為根據圖6之以氧化亞銅漿料2製作毛細結構1的方法之流程示意圖。如圖6及圖7之實施例中，於步驟S2前，更包含以下步驟：步驟S61：提供氧化鉍陶瓷漿料3，其包含氧化鉍陶瓷粉末及第二膠體(Colloid)，且第二膠體具有第二有機溶劑及第二聚合物；步驟S62：鋪置氧化鉍陶瓷漿料3於第一金屬片材51之溝槽結構511中；步驟S63：加熱以使第二膠體中之第二有機溶劑揮發，以使氧化鉍陶瓷漿料3固化成固化之氧化鉍陶瓷漿料32；步驟S64：於氮氣環境中，加熱烘烤固化之氧化鉍陶瓷漿料32，以使第二膠體中之第二聚合 物被燒盡去除；步驟S65：在含氫之氣氛下進行燒結，以使氧化鉍陶瓷粉末還原以形成鉍金屬薄層31形成於第一金屬片材51之溝槽結構511表面上。
於另一具體實施例中，請參閱圖8及圖9。圖8為根據本發明之再一具體實施例之以氧化亞銅漿料2製作鏈狀銅金屬毛細結構1的方法之步驟流程圖，圖9為根據圖8之以氧化亞銅漿料2製作鏈狀銅金屬毛細結構1的方法之流程示意圖。圖8之實施例與圖6之實施例大致相同，相同的部分在此將不再加以贅述。兩者不同之處在於，步驟S63將氧化鉍陶瓷漿料3加熱固化後，即進行步驟S2及步驟S3以將氧化亞銅漿料2固化於固化之氧化鉍陶瓷漿料32之上。接著，同時進行步驟S4及步驟S64，以及同時進行步驟S5及步驟S65，進而減化步驟以及花費的人力、時間以及加熱所花費的能源。於一具體實施例中，氧化鉍粉末的粒徑僅有1~2微米，且氧化鉍陶瓷漿料3的固含量非常低，這使得在含氫氣氛下還原燒結後的鉍金屬擴散形成僅有1~2微米薄的鉍金屬薄層31，強化了鏈狀銅金屬毛細結構1與第一金屬片材51之溝槽結構511表面上的黏著力，使得鏈狀銅金屬毛細結構1不產生撥離現象。
於一具體實施例中，氧化鉍陶瓷漿料3中的第二有機溶劑與氧化亞銅漿料2中的第一有機溶劑為相同成份；氧化鉍陶瓷漿料3中的第二聚合物與氧化亞銅漿料2中的第一聚合物為相同成份。
於一具體實施例中，氧化鉍為三氧化二鉍(Bi2O3)，其為一種無機化合物，並經常用作電子陶瓷粉體材料。當於步驟S63時，氧化鉍陶瓷漿料3因加熱固化，而與第一金屬片材51黏合。因此當於步驟S65同時將氧化亞銅漿料2與固化之氧化鉍陶瓷料32加熱至燒結，經氧化還原反應，氧化 鉍粉末形成鉍金屬薄層31而介於第一金屬片材51與鏈狀銅金屬毛細結構1間。藉此，除了增加鏈狀銅金屬毛細結構1與第一金屬片材51間之附著強度，也緩和了鏈狀銅金屬毛細結構1於高溫燒結期間發生變形之狀況。另外，於步驟S2鋪設氧化亞銅漿料2時，因氧化亞銅漿料2為流體，會部分滲入鋪設於氧化亞銅漿料2下方之固化之氧化鉍陶瓷漿料32中，進而於步驟S5及步驟S65時，由混合氧化亞銅粉末與銅粉末燒結而成的鏈狀銅金屬毛細結構1，以及由氧化鉍陶瓷粉末燒結經還原反應而成的鉍金屬薄層31將會緊密接合。
本發明利用印刷鋪置氧化亞銅漿料2或摻雜有銅粉未之氧化亞銅漿料2於第一金屬片材51之溝槽結構511中，並進行加熱及烘烤，將氧化亞銅漿料2中的第一膠體去除，然後再將氧化亞銅粉末或摻雜有銅粉未之氧化亞銅粉末進行燒結。藉由在含氫氣氛中的還原及擴散反應來形成具三維連續、且多孔隙之鏈狀銅金屬毛細結構1。此製程和現有利用銅網或編織網燒結來製作之毛細結構比較，亦可省去燒结時所需之壓合銅網或編織網之模具以及模具壓合工藝，進而節省大量模具材料及人工成本。
藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。因此，本發明所申請之專利範圍的範疇應該根據上述的說明作最寬廣的解釋，以致使其涵蓋所有可能的改變以及具相等性的安排。
1:鏈狀銅金屬毛細結構
12:鏈狀銅構件

Claims (10)

  1. 一種鏈狀銅金屬毛細結構，形成於一第一金屬片材之一溝槽結構中，用以讓該第一金屬片材與一第二金屬片材封合並加工後形成一均溫板(Vapor Chamber)元件，該鏈狀銅金屬毛細結構包含：
    相互連結之複數個鏈狀銅構件，係由一氧化亞銅粉末(Cu2O Powder)在含氫(H2)的氣氛下燒結，經還原及擴散反應所形成；
    其中，該複數個鏈狀銅構件係以三維方向互相連接以形成具有連續且多孔隙之該鏈狀銅金屬毛細結構。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之鏈狀銅金屬毛細結構，其中該氧化亞銅粉末為菱形八面體結構之顆粒，平均粒徑小於3微米(3um)，且在燒結過程中經還原及擴散反應形成微小之鏈狀銅構件且平均鏈寬小於3微米(3um)。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之鏈狀銅金屬毛細結構，更包含有複數個類球狀銅構件分佈其中，其中該複數個類球狀銅構件係由一類球狀銅粉末(Cu Powder)和該氧化亞銅粉末均勻混合並經同時燒結所形成，該複數個類球狀銅構件形成於該複數個鏈狀銅構件之間，並藉由該複數個鏈狀銅構件彼此耦接，進而共同形成連續且多孔隙之該鏈狀銅金屬毛細結構。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之鏈狀銅金屬毛細結構，其中該類球狀銅粉末以及經燒結後之該複數個類球狀銅構件之粒徑範圍介於3~53um。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之鏈狀銅金屬毛細結構，其中該氧化亞銅粉末係均勻混合並分散在由一第一有機溶劑及一第一聚合物混合所形成之一第一膠體中而形成一氧化亞銅漿料，並鋪置該氧化亞銅漿料於該第一金屬片材之該溝槽結構中並經加熱烘烤過程將該第一膠體去除。
  6. 一種鏈狀銅金屬毛細結構的製作方法，應用於製作一均溫板元件中之一毛細結構，該均溫板元件係由具有一溝槽結構之一第一金屬片材及一第二金屬片材封合並加工後形成，此方法包含有以下步驟：
    提供一氧化亞銅漿料，其包含一氧化亞銅粉末及一第一膠體(Colloid)，該第一膠體包含有一第一有機溶劑(Solvent)及一第一聚合物(Polymaer)；
    鋪置該氧化亞銅漿料於該第一金屬片材之該溝槽結構中；
    加熱使該膠體中之該第一有機溶劑揮發並使該氧化亞銅漿料固化；
    於含氮氣環境中烘烤該固化之氧化亞銅漿料，以去除該第一膠體中之該第一聚合物；以及
    於含氫之氣氛下進行燒結，以使該氧化亞銅粉末還原並擴散且彼此連結形成複數個鏈狀銅構件，且該複數個鏈狀銅構件彼此以三維方向互相連接形成連續且多孔隙之一鏈狀銅金屬毛細結構。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之鏈狀銅金屬毛細結構的製作方法，其中該氧化亞銅漿料更包含均勻分散之一銅粉末，而於含氫之氣氛下進行燒結的步驟，進一步係為：
    於含氫之氣氛下進行燒結，以使該氧化亞銅粉末還原並擴散且彼此連結形成複數個鏈狀銅構件，以及使該銅粉末燒結而形成複數個類球狀銅構件，且該複數個類球狀銅構件藉由該複數個鏈狀銅構件耦接彼此進而形成連續且多孔隙之該鏈狀銅金屬毛細結構。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之鏈狀銅金屬毛細結構的製作方法，其中該氧化亞銅粉末之粒徑小於3um，且該銅粉末之粒徑範圍介於3~53um之間。
  9. 如申請專利範圍第6項所述之鏈狀銅金屬毛細結構的製作方法，其中於鋪設該氧化亞銅漿料於該第一金屬片材之該溝槽結構中之步驟前，更包含以下步驟：
    提供一氧化鉍(Bi2O3)陶瓷漿料，其包含一氧化鉍陶瓷粉末及一第二膠體(Colloid)，且該第二膠體包含有一第二有機溶劑及一第二聚合物；
    鋪置該氧化鉍陶瓷漿料於該第一金屬片材之該溝槽結構中；
    加熱以使該第二膠體中之第二有機溶劑揮發，並使該氧化鉍陶瓷料固化；
    於含氮氣環境中，加熱烘烤固化之該氧化鉍陶瓷漿料，以去除該第二膠體中之該第二聚合物；以及
    在含氫之氣氛下進行燒結，以使該氧化鉍陶瓷粉末還原並擴散以形成一鉍金屬薄層於該第一金屬片材上。
  10. 如申請專利範圍第6項所述之鏈狀銅金屬毛細結構的製作方法，其中於鋪設該氧化亞銅漿料於該第一金屬片材之該溝槽結構中之步驟前，更包含以下步驟：
    提供一氧化鉍陶瓷漿料，其包含一氧化鉍陶瓷粉末及一第二膠體(Colloid)，且該第二膠體包含有一第二有機溶劑及一第二聚合物；
    鋪置該氧化鉍陶瓷漿料於該第一金屬片材之該溝槽結構中；
    加熱以使該第二膠體中之該第二有機溶劑揮發，並使該氧化鉍陶瓷漿料固化成一氧化鉍陶瓷料；以及
    在於含氫之氣氛下進行燒結之步驟中，進一步係為：
    於含氫之氣氛下進行燒結，以使該氧化亞銅粉末還原並擴散且彼此連結形成該複數個鏈狀銅構件，並進一步相互連接以形成具有連續且多孔隙之該鏈狀銅金屬毛細結構，該氧化鉍陶瓷粉末經還原並擴散而形成該鉍金屬薄層，且該鉍金屬薄層位於該鏈狀銅金屬毛細結構與該第一金屬片材間。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI783488B (zh) * 2021-05-19 2022-11-11 大陸商廣州力及熱管理科技有限公司 具有船型多孔隙毛細結構之管形元件及熱導管元件之製造方法
TWI827071B (zh) * 2021-06-10 2023-12-21 大陸商廣州力及熱管理科技有限公司 超薄型均溫板元件結構及其製造方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115338406A (zh) * 2022-07-11 2022-11-15 瑞泰精密科技(沭阳)有限公司 用于制备毛细结构的浆料及制备方法

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5163303A (en) * 1974-07-19 1976-06-01 Tokico Ltd Netsudenpansochino seizohoho
JPS6123706A (ja) * 1984-07-11 1986-02-01 Sanyo Electric Co Ltd 電池用焼結基板の製造方法
JP2817199B2 (ja) * 1989-05-25 1998-10-27 三菱マテリアル株式会社 高臨界電流密度を有するＢ▲ｉ▼系超伝導酸化物焼結体の製造法
JP2000054159A (ja) * 1998-08-07 2000-02-22 Hitachi Chem Co Ltd 伝熱材及び伝熱体並びに伝熱材の製造方法及び伝熱体の製造方法
US7122069B2 (en) * 2000-03-29 2006-10-17 Osram Sylvania Inc. Mo-Cu composite powder
US6994152B2 (en) * 2003-06-26 2006-02-07 Thermal Corp. Brazed wick for a heat transfer device
FI120050B (fi) * 2004-06-03 2009-06-15 Luvata Oy Menetelmä metallioksidipulverin pelkistämiseksi ja liittämiseksi lämmönsiirtopintaan ja lämmönsiirtopinta
JP2007056302A (ja) * 2005-08-24 2007-03-08 Fujikura Ltd ヒートパイプの焼結ウイック層の製造方法
CN100552364C (zh) * 2005-08-26 2009-10-21 富准精密工业(深圳)有限公司 烧结式热导管之制造方法
CN100417908C (zh) * 2005-09-16 2008-09-10 富准精密工业(深圳)有限公司 热管、烧结成型该热管毛细结构的粉体及方法
US20070231182A1 (en) * 2006-03-02 2007-10-04 Scm Metal Products, Inc. Low cost bronze powder for high performance bearings
TW200930480A (en) * 2008-01-14 2009-07-16 Univ Nat Taiwan Science Tech Method of fabricating porous metal nets
JP6033545B2 (ja) * 2009-10-23 2016-11-30 国立大学法人京都大学 銅系ナノ粒子高濃度分散液を用いた導体膜とその製造方法
CN102441381A (zh) * 2011-10-28 2012-05-09 昆山德泰新材料科技有限公司 一种用氧化铜粉生产的催化剂及其制造方法
CN109974494A (zh) * 2013-07-08 2019-07-05 奇鋐科技股份有限公司 均温板结构制造方法
CN104776740A (zh) * 2014-01-14 2015-07-15 江苏格业新材料科技有限公司 一种铜粉和氧化铜粉复合制备高效微型热管的方法
KR101508877B1 (ko) * 2014-04-14 2015-04-07 김흥배 모세관력을 가지는 구조물이 형성된 베이퍼 챔버
JP5766336B1 (ja) * 2014-06-16 2015-08-19 株式会社マテリアル・コンセプト 銅ペーストの焼成方法
TWI582368B (zh) * 2015-04-01 2017-05-11 Multiple heat pipe loop and its manufacturing method
JP6565710B2 (ja) * 2016-01-27 2019-08-28 三菱マテリアル株式会社 銅部材接合体の製造方法
CN108069725B (zh) * 2016-11-09 2021-05-18 中国科学院金属研究所 一种中空泡沫材料及其制备方法和应用
CN107588672A (zh) * 2017-10-12 2018-01-16 锘威科技(深圳)有限公司 一种均温板结构及其制造方法
JP2019086259A (ja) * 2017-11-09 2019-06-06 三菱マテリアル株式会社 気化部材用銅多孔質体、沸騰冷却器、及び、ヒートパイプ

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI783488B (zh) * 2021-05-19 2022-11-11 大陸商廣州力及熱管理科技有限公司 具有船型多孔隙毛細結構之管形元件及熱導管元件之製造方法
TWI827071B (zh) * 2021-06-10 2023-12-21 大陸商廣州力及熱管理科技有限公司 超薄型均溫板元件結構及其製造方法

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