TWI294325B - - Google Patents

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1294325 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於-種平板式熱管的製造方法，特別是 指一種應用超音波焊接之平板式熱管製造方法。 【先前技術】 由於中央處理器（咖)等之積體電路元件的整合密度不 斷提昇，其發熱密度亦不斷提昇，若無法有效地加以散熱 ，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 難以再提昇之瓶頸。 因此，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。 平板式熱管的運作原理大致上同於傳統熱管，其不同 處在於傳統熱管由於外型限制，僅能應用一維方向進行敎 量傳遞’而平板式熱管則可設計為二維方式來傳遞埶量，、，、、 又平板式熱管可以作的更薄，外型也不用如傳統熱管有所 偈限，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！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Η。 其中，由於上述構件在高溫環境下所產生的熱膨服效 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， ⑧ 1294325 、避免各構件之間產生間隙，保持良好的熱傳導效果。 但由於進行擴散接合時，必須先對各構件進行定位， =整各構件之間的相對位置，然後再利用治具將各構件固 定，並藉治具提供各構件額外的壓力以使各構件形成緊密 接觸。取後更需經由長達8到9個小時的熱處理，才能使 各構件之間形成接合。 其中，定位的準確度會影響平板式熱管之散熱性能。 尤其在一些採用多層結構之毛細結構體的平板式熱管中， 定位問題更顯重要。 舉例來說，在某些平板式熱管的設計中，是利用金屬 銅網作為毛細結構體，並且在與熱源接觸之部位（如cpu接 觸。卩位）採用較細網目的金屬銅網以提高工作液體遇熱時之 氣化速率，其餘部位則採用較粗網目之金屬銅網以提高工 作液體之流動性，並需將較細及較粗網目之金屬銅網準確 定位並加以接合，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 網的接合是否準確，將影響金屬鋼網間的熱傳導，進而影 響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，容易使各構件之間於 治具壓合處的壓合不良，造成在進行擴散接合後的接合強 度與緊密度不足，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】 6 .1294325 因此，本發明之目的，即在提供_種可易於定位各構 件及提高各構件間之接合強度與緊密度，同時節省梦 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 g的衣”，除】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 5接合強度與緊密度，以有效降低熱阻以提高散熱效能， 並縮短接合製程所費時間。 於是，本發明應用超音波焊接之平板式熱管 包含： (Α)將一毛細結構體之1中一 八甲表面之至少一部份以超音 波焊接於一上平板及一形狀斟臛 心狀對應邊上平板之下平板中的一 者上，及使該上平板盥古玄 I、忒下千板相互疊合且該毛細結構體 位於該等平板間，·及 傅篮 (Β)封合该專平板，以齋 在封β亥毛細結構體於該等平板内 〇 、，糟由應用超音波焊接使毛細結構體接合於上平板或下 平板之”巾纟上’使毛細結構體與平板之間具有較佳的 接合強度與緊密度，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。 此外，本發明應用超音 % 9波焊接之平板式熱管製造方法 更包含以超音波焊接將毛. 七、、、田、、、σ構體接合至一位於該等 之間且與該毛細結構體相 妾觸之支撐體上，使毛細結構I# 與支撐體之間具有較佳的始人Α 再體 i的接合強度與緊密度，有效降低熱 1294325 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 更包含沿科平㈣歧行超讀料， 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 t包含應用超音波焊接來使至少：子毛細結構體接合成為 • 料細結構體’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】 有關本發明之前述及其他技術内容、特點與功效，在 以下配合荼考圖式之較佳實施例的詳細說明中，將可清楚 的呈現。 在本發明被詳細描述之前，要注意的{，在以下的說 明内容中，類似的元件是以相同的編號來表示。 • |發明應用超音波焊接之平板式熱管製造方法的較佳 實施例包含下列步驟： - 首先’參閱圖3，在步驟21巾，將毛細結構體31定位 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對折並夾置片狀之 支撑體32,使毛細結構體31與支擇體32的上、下表面均 形成接觸，由於此種方式可使位於毛細結構體31之上部 311之熱量經由側部312而傳遞分散至下部313，有效提高 散熱效果。 8 1294325 #毛細結構體31的作用是用以傳導熱量，並將該熱量傳 遞於附著在毛細結構體3】夕μ m ^ 再饈31之上的工作液體，以使該工作液 —\收熱里而幵華成為氣體，在本實施例中，毛細結構體 以傳熱性良好之金屬銅線所編織而成的金制網作 表0 此外，如圖5所示更可結合複數子毛細結構體314、 來構成-多層結構之毛細結構體31。應用二種不同網 处人金屬銅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。其中， ㈣細網目之金屬鋼網設置於受熱部位（例如與哪接觸之 可提高附著於其上之工作液體的氣化速率以防止局部 奸子，其餘部位採用較粗網目之金屬銅網可保持工作液 體之良好流動性，以提高散熱效果。 如圖4所示，支_32的作収提供彼 32卜使工作液體得以在空隙32 I隙 , θ Φ々,L動〇在本實施例 中，支撐體32是以較粗的金屬鋼線 ^ ^ . 凜所、、扁、哉而成的金屬銅網 作為代表，其網目大小大於作為 之網目大小。 體之金屬銅網 圖6所示為另一種定位方式，將毛細結構體3" 肢32兩職疊包覆支^ 32，可使位於毛細結構體31之 上部311之熱量經由左右二側部312八 阳，更可有效提高散熱效果。^傳遞》散至下部 需說明的是’毛細結構體31與支撐體Μ的定位方 不限於上述圖4及圖6的型式’毛細結構體31亦可以多； ^294325 形式環繞於支標體32上。毛細結構體3ι * 量不限於單片，亦可為多數片，且其等之形：。：數 結構體31亦可為僅接觸支樓 ^ 、毛細 部份。 ㈣體32之其中-表面之至少_ 接著，如圖3所示之步驟 ^ ^ 心^驟』，將毛細結構體31與支撐 雜二超音波焊接法加《接合。利用分別如 ： =波輯及超音波滾烊’來接合毛細結構…: 圖7所示之點焊以，料頭41下方 42,該上模齒42與設於承載 枳回 从士山 之下模齒44對應0操 作日守，先將毛細結構體31與支撐體32定位並置人上、_； 模齒42、44之間，並將上模齒42下壓，使毛細結構體η 與支樓體32緊密挾持於上、下模齒〇、44之間。藉由广 頭41帶動上模齒42以超音波頻率作實質上水平方^的^ 小震動’使毛細結㈣31與支撐體32互相接觸的表面受 摩擦作用產生局部炼融而形成接合。 圖8所示之滾焊方式，其原理與點焊大致上相同，在 可轉動的上滾輪45形成有-連動的環狀上模齒46，上模齒 46對應於可轉動的下滾輪47上之環狀下模齒48。操作： ，先將毛細結構體31與支撐體32定位並置入上、下模齒 46、48之間，並將上模齒46下堡，使毛細結構體η與支 撐體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以超音波頻率作實質上水平方向的震動，" 使毛細結構體31與支撐體32互相接觸的表面形成接合。 10 ㊈ 1294325 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3丨與支撐體32橫向移動，而達到使毛細結構體 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，均是使毛細結構 體與支撐體32互相接觸的表面進行摩擦，而在摩擦產 生局部溶融之前，會先使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，使得因局部炼融所形成接人 之強度與緊密度均較習知之擴散接合為佳，進一步降心 熱阻以提昇散熱效1並且，進行超音波焊接所花費的時 間僅約30分鐘，亦遠小於擴散接人 的時間。 、政接。所化費約8到9個小時 十 所不之一種不同網目之子毛細結構體314、315 ::成-多層結構之毛細結構體31，以準確地將子毛細 定位不準確而導致散熱效果^:知散接合製程中，1 彻超音波料來預先將毛㈣_3i及3U 租32作接合，更有便於清洗的好處。 及支4 一般於平板式熱管的製程 染物封於熱管之中而科工作性/h盡可能避免^ Η及支撐體32作清洗，然而 曰對毛細結構骨 之中，需將毛細結構體31肖切體、”3=擴散接合的製#】 加以定位’而在定位的操作過程：:別作清洗後’ ^ 又谷易造成污染物所 χ294325 著於其4之上而造成二次污染。 二本發明利用超音波焊接來取代擴散接合，便可在清洗 月’J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焊接法（點焊或滾焊）來製作毛細 結構體31以及將毛細結構體31接合於支撐體32上。以下

同樣疋應用超音波焊接法，來進_步使平板式熱管的其 他構件進行接合。 /、 如圖3及圖9所示，在㈣23中，將接合後的毛細沾 構體與之支撑體32，再以超音波點焊接合於下平板^ 之上。由於毛細結構體31事先已與支撐體32接合，可直 接定位於下平板34上進行接合，免除了習知需分別將毛細 結構體、支撐體，及下平板三者進行調整定位的麻須。 再如圖3及圖1Q所示，在步驟24中，將形狀對庫於 下平板34之上平板33對應地定位於下平板34 i，並且利 用超音波點焊在對應於熱源的部位（如與咖接觸之部位） 形成至少一個如圖10中之凹處35,用以使上平板Μ與毛 細結構體3卜支撑體32，及下平板34形成連結，以上 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。 00 最後如圖3及圖11所示’在步驟25中，再次利用超音 波滾焊法，沿上、下平板33、34周緣進行渡焊，使上平= 33與下平板34封合，以將毛細結構體31與支擇體μ密封 12 1294325 於其内。 或二可利用氣相沉積法於上平板33，或下平极… :再對::Γ3、34兩者之周緣形成一金屬材質之接合層 成it全桩Λ 下千板33、34與接合層形 板;3 t:’以封合上、下平板…34。其中，上、下平 二可為銅、紹等金屬材質所製成，而接合層之金屬 材質是可選自於錫、銀、銅，及上㈣ /之金屬 次者该金屬材質還可選自於錫、#，S 、+^ ^ ^ 、物私，及上述組合之其中 者’该金屬材質亦可選自 合之其中之—者。 丨'^自於錫、M，及上述組 歸納上述，藉由應用超音波 、支撐體32,及上、下平二“接法，使毛細結構體31 3、34形成接合，有效地提昇 接合強度與緊密度，以至於間 王％间接挺尚了散熱效能。並且， 由於大幅縮短了接合製鞀务 L Μ所化費的時間，確實達成了本發 明之目的。 准以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不 f以此限定树明實施之範圍，即大凡依本發明中請專利 靶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是^知之平板式熱管之-立體分解圖； 圖2是曰習知之平板式熱管之-局部側視剖面圖； 圖3疋本免明應用超音波焊接之平板式熱管製作方法 之較佳貫施例之一流程圖； I294325

圖4是本較佳實施例之一局部側視剖面圖，說明一毛 細結構體對折夾置—支撲體； 圖5是本較佳實施例之該毛細結構體的一局部側視剖 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 狀毛細結構體套設於一支撐體； 圖7是本較佳實施例之一局部側視剖面圖 體結構體利用超音波點焊接合於支撐體上； 圖8是本較佳實施狀一局部側視剖面圖 體結構體利用超音波滚焊接合於支撐體上； 圖9是本較佳實施例之一局部側視剖面圖，詋明 細結構體與支撐體利用超音波點焊接合於一下平板上. 圖1〇是本較佳實施例之—局部側視剖面圖，說明利用波:焊接使—上平板與下平板之間形成做為支撐的-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。 兄月利用 說明一環 說明將毛 說明將毛 說明將毛 14

1294325 【主要元件符號說明】 21〜25.......步驟 31 ............毛細結構體 311 ..........上部 312 ..........側部 313 ..........下部 314、315··子毛細結構體 32 ............支撐體 321 ..........空隙 33 ............上平板 34 ............下平板 35 ••… ••…凹處 41 ····. ••…焊頭 42····. .....上模齒 43..... 承載座 44.···. …··下模齒 45••… .....上滾輪 46••… .....上模齒 47••… ••…下滾輪 48••… .....下模齒

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Claims (1)

1294325 申請專利範圍 1. 一種應用超音波焊接之平板式熱管製造方法，係包含以 下步驟： (A)將一毛細結構體之其中一表面之至少一部份以 心曰波&接於一 ± +板及一形&對應言亥上平板之下平板 ^ 中的一者上，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 φ ()封a "亥等平板，以密封該毛細結構體於該等平 板内。 2·依射請專利範圍第丨項所述之應用超音波焊接之平板 式熱官製造方法，其中，該步驟（A)中，該超音波焊 接是指超音波點焊。 3·依據申請專利範圍第i項所述之應用超音波焊接之平板 式熱官製造方法，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。 籲4·依據巾請專利範圍第2項所述之應用超音波焊接之平板 熱管之製作方法，其中，在該步驟（A)中，該毛細結 構體係一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’其中，在該步驟（A)中，該毛細結 構體係沿支撐體兩側邊摺疊包覆該支撐體。 ^ 6.依據申請專利範圍第3至5中任一項所述之應用超音波 焊接之平板式熱管製造方法，其中，在該步驟（Α)Θ中 更 毛、、、田結構體的至少一部分接合至該支撐體。 16 1294325 據^專利_第6項所述之應用超音波焊接之 接造方法’其中’在該步驟⑷中，係以超音波烊 接使该毛細結構體的至少—部分接合至該支律體上。 據申π專利乾圍第7項所述之應用超音波焊接之 式熱管製造方法，立中，_牛 , 板 接是线（Α) Τ，該超音波焊 要“超。皮點焊、超音波滾焊，或上述組合之其 一者。 < 9·依據:睛專利範圍第丨項所述之應用超音波焊接之 =製造方法’其中，於該步驟(Β)中’是以沿該等平 板周，、表進打超音波焊接使該等平板周緣封合。 10.依據申睛專利範圍第i項所述之應用超音波焊 式熱管製造方法，其中，於該步驟⑻中，是以”=反 板周緣進打超音波滾焊使該等平板周緣封合。 Π·依Ή專利範圍第1項所述之應用超音波焊接之平^ 式熱管製造方法’其中，於該步驟（Β)中，是先 ^ 積法於其中—平板周緣形成一接合層，再使該接人岸： 該等平板之周緣形成共金接合，以使該等平板形 專利_第2額述之制超音㈣ 式熱管製造方法，其中，該支撐體為-由金屬線編織： 成的金屬網。 H執而 13. 依據申請專利範圍第12項所述之應用超音波焊接” 式熱管製造方法，其中，該金屬線為銅線。 之平板 14. 依據申請專利範圍第12項所述之應用超音波焊 、， 关之斗'板 17 1294325 其中’該毛細結構體為—由金屬線編 該毛細結構體之編織密度大於該支^ 15.依據申睛專利範圍第14項所述之應…〜t 式熱管製造方法，其中，該金屬線為銅線。 •依射料利範圍第1項所述之制超音波焊接 式熱官製造方法，其中，該等平板為金屬材料所製成。反

式熱管製造方法 織而成的金屬網 體之編織密度。 〜曰收％接之平板 •依據巾請專利範㈣16項所述之應用超音波桿接^平 式熱官製造方法，其中’該等平板之金屬材料是選自 鋁，或銅之其中之一者。 、 項所述之應用超音波焊接之平板 ，該毛細結構體包含複數子毛細 1 8 ·依據申請專利範圍第1 式熱管製作方法，其中 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 式熱官製作方法，其中，該子毛細結構體為一由金屬線 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焊接之平板 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。