TWI378219B - Vapor chamber with skive fin structure and manufacturing method thereof - Google Patents

Description

1378219 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是一種均溫板結構，特別是一種具鐘削式韓片結構之均溫板。 【先前技術】 隨著負訊科技之發展進步，半導體功率晶體（如CPU、GPU、高功率 led)之尺寸愈來愈小’功率晶體發熱量愈來愈高、單位面積熱流密度愈 來愈大’為了維持元件於許可溫度之下運作，於電子元件上結合各種不同 型式之散熱器提供散熱之用。其中，均溫板具有高熱傳導率、高熱傳能力、 結構簡單、重量輕、不消耗電力等優點，非常適合電子元件的散熱需求， 使其應用將愈來愈普及。 如第1圖與第2圖所示，習知均溫板A1主要由殼體A1〇、毛細組織 A20複數支撲體A30及工作流體A40所組成，毛細組織A20披覆於殼體 A10内，並以複數支撐體八3〇支撐殼體A1〇，且殼體八1〇内填注有適量之 工作/’μ·體A40，其中’支撐體^3〇多為實心或多孔性材質之圓柱體、矩形 柱及其他各式樣結構》 此種均溫板A1於使用時，位於殼體A1〇内上方之工作流體A4〇經由 冷卻後’透過毛她織A2G及支碰㈣導引而流至殼體㈣下方之毛細 組織A20’再經由殼體A1〇下方之毛細構造錢所提供之毛細力導引工 作流體A4〇回流至中央處的加熱區。為增加散熱面積、提升散熱效率均 溫板A1之冷卻基板自積(即均溫板之長寬乘積面積)與局部加熱面積(即功 率晶體加熱帥)之比值大巾，餅工作舰A4__職拉長。然 而，過長之循環路徑及較小之毛細構造渗透率⑦謹北卿），均會產生較大 5 1378219 之流阻’進而降低了均溫板A1之觸遞能力爾，此種均溫板μ之 讎度糊H峨峨随t嘛細_ 4 7_， 因此相當不利於散熱模組錫焊组裝。

【發明内容】 有鑑於此’本發明提出一種具鏟削式籍片結構之均溫板，包含第一 本體、第-本體、工作流H本體設有第—毛細結構，並與第二本體 ，.·》口而於第-本體與第二本體之間形絲敝^第二本體設有一體成型 的板件與複數難式鰭#，複數·式則㈣_加卫方式形成，使各 鐘削式則與祕之間具械斜角，且複數鋪式則連接於第一本體。 工作流體位於制空間内，可吸收熱能轉變為汽態，汽態之讀流體冷凝 後由板件經鏟削式鰭片回流至第一本體。 本發明亦提種具賴式鰭丨結構之均溫板的製造方法，包含： 提供包含第-毛細結構之第_本體；提供板件；赠跡工方式於板件形 成複數鏟削式制以形成第二本體，各鐘削片與板件之間具有傾斜 鲁角；結合第一本體與第二本體而形成密閉空間，且複數鏟削式鰭片連接於 第本體，及填充工作流體於密閉空間内，工作流體可吸收熱能轉變為汽 態，汽態之工作流體冷凝後由板件經各鏟削式鰭片回流至第一本體。 在此，相鄰之各鏟削式鰭片之間形成通道，且傾斜角之毛細半徑 • (Capillary Radius，rc)與通道之水力半徑（Hydraulic Radius, rh)的比值實質上 _ 為大於或等於1。 本發明以一體成形方式製成板件與複數鏟削式鰭片，其中，複數鏟削 式韓片以鏟削加工所製成’不僅使均溫板具有較佳之機械強度，且較容易 6 1378219 組裝’再者，本發明以現有之鏟削加工製成複數鏟削式鰭片，並不需額外 的加工程序，因而使本發明加工製造容易，大幅降低生產成本。此外本 發明以傾斜角之銳角區域提供額外毛細力，作為工作流體冷卻液回流渠 • 道，藉以提高毛細結構之滲透率，降低工作流體回流流阻，並增加工作流 體質流率，達到提高均溫板之熱量傳遞能力之目的。 以下在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點，其内容足以 使任何熟習相關技藝者瞭解本發明之技術内容並據以實施，且根據本說明 鲁 t所揭露之内容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理 解本發明相關之目的及優點。. .. 【實施方式】 請參閱第3圖與第4圖所示’係為本發明第一實施例所揭露之均溫板 結構’均溫板1包含有第一本體忉、第二本體2〇、工作流體。 第一本體10概呈矩形，由基部11與複數側板12所組成，各側板12 經由彎折而約略垂直於基部11，使第一本體1〇呈蓋體狀此外，第—本體 • 10於基部11之中央處設有加熱區111，並可於基部11之表面鋪設第一毛細 結構14，在此，第-毛細結構14可秘末燒結或網目式之多孔質結構，但 本發明不限於此，亦可為混合粉末燒結與網目式之多孔質結構。 t本體20概呈矩形’與第一本體10結合而於第-本體10與第二本 •體20之間形成密閉空間30。第二本體2〇設有板件21與複數鐘削式則 .22 ’其t ’第二本體20於板件21之中央處設有與加熱區m對應之冷卻 區犯’並於板件U上設置複數聽削式韓片22，且每一排均設有複數鐘 削式㈣22，㈣連接板件與第-本體1G之基部u，且各鐘削式韓片 7 1378219 22與板件21之間具有傾物，即峨始2之具有弧度之難相 連之板件21 W有輸θ，其巾，傾物為—奢在此第二本 體之板件21與複數鐘削糊22以—體成型方式製成，其中，較佳地 可以鐘削加工恤細侧22，峨不_修工程序，因而 使本發明加工製造容易，有效降低生產成本。此外，第—本㈣之複數側 板可.二由，、焊材或不具焊材之方式高溫焊接於第二本體之板件^的 侧邊，複數鏟職片22與基部11或第-毛細結構Μ之接觸面，亦經由 分子擴散焊接1找_合，触較紅機械強度。

作桃體40位於第一本聽1〇與第二本體如之間的密閉空間％内， 經由傾斜角e利由第二本體2G之板件21經鏟削式則22回流至第一本 體10之基部U。在此，工作流體4G為具兩域化之趙，其可吸收熱能 轉變為汽態，且X作流體40較佳地可為水，但本發明不限於此。 在本實施财，相鄰之兩鐘削式籍片22之間形成通道23，且由於傾斜 角Θ之毛細半徑（Capillary歸叫γ。)與通道23之水力半徑师 Radius’ rh)的比值過小’會造成通道23之流阻過大而阻礙工作流體4〇流動， 引此兩者之比值實質上為大於或等於丨為佳。 則述說明中，第二本體20於整個板件21之一面上設置複數鐘削式錯 片22 ’使複數錢削式錯片22連接整個板件21與整個基部u (如第4圖所 不）’但本發明非以此為限’第二本體2〇亦可僅於冷卻區211以外之板件 21區域設置複數鐘削式錯片22，使複數鐘削式韓片22連接第—本體1〇於 加熱區111以外之區域與第二本體2〇於冷卻區211以外之區域。 1378219 請參閱第4圖所示’均溫板1可置放於熱源（圖未示）之上方處，使 熱源恰位於第一本體10之加熱區1Π。當熱源運作產生高熱量後，將可直 接傳導到第一本醴10之加熱區111 ’並使密閉空間30内部之工作流體40 * 產生氣相變，以帶離熱源之高熱量。工作流體40順著通道23移至第二 - 本體2〇 ’續以第二本體20之冷卻區211冷卻工作流體40。於冷卻工作流 體40後，以傾斜角Θ提供額外毛細力，導引冷卻後之工作流體4〇由第二 本體20流至縫削式趙片22，使工作流體40可沿著鐘削式韓片22流至第一 _ 本體1〇之基部11。此後，再經由第一毛細結構14導引基部11上之工作流 體40回流至加熱區111，並反覆循環而達到對熱源進行散熱之目的。 請參閱第5圖所示’係為本發明第二實施例所揭露之均溫板結構。本 實施例與第一實施例最大的不同處在於第二本體2〇同時於板件21與複數 鏟削式鰭片22之表面鋪設第二毛細結構24,提高熱量傳遞能力，在此，第 二毛細結構24可為粉末燒結或網目式之多孔質結構，但本發明不限於此， 亦可為混合粉末燒結與網目式之多孔質結構；此外，第二毛細結構24亦可 _ 僅鋪設於板件21之表面，或可僅鋪設於複數鏟削式鰭片22之表面。 於冷卻區211冷卻之工作流體40，經由第二毛細結構24之導引而離開 • 冷卻區211，並於接近鏟削式鰭片22 —定距離後，以傾斜角0提供額外毛 - 細力’導引工作流體40沿著鏟削式鰭片22流至第一本體10。 請參閱第6圖所示，均溫板1可置玫於熱源之下方處，使熱源恰位於 第一未體10之加熱區111。當熱源運作產生高熱量後，將可直接傳導到第 —本體10之加熱區111，並使密閉空間30内部之工作流體40產生氣相變 9 /以帶離熱源之高熱量。工作流體40順著通道23移至第二本體20，續 ^第二本體20之冷卻區211冷卻工作流體4〇。冷卻後之工作流體4〇經由 第一毛細結構24之導引而離開冷卻區211，並以傾斜角β提供額外毛細力， 使工作流體4〇沿著_讀片η位移喊流至第—本體1〇。 參閱第7圖所示’為本發明揭露—種具鐘削式則結構之均溫板的 製造方法，包含下列步驟： 步驟701 .提供包含第__毛細結構14之第一本體川。 第本體ίο概呈矩形，由基部u與複數側板12所組成，其中，基部 11之表面鋪設第-毛細結構14，.且各峨12經由f折而約略垂直於基部 u使第本體10呈蓋體狀。此外，第一本體1〇可於基部U之中央處設 有加熱區111。 步驟702 :提供板件21。 步驟703 .以麵加工方式於板件21形成複數鐘削式鐘片22以形成第 二本體2G，各鏟削式n片22與板件21之間具有傾斜角0。 對概呈矩形之板# 21施以麵加工，於板件21臟複數排麵式錯 片22 ’每一排均設有複數鏟削式籍片Μ，且各鏟削式錯片Μ與板件U之 間具有傾斜角Θ，即棚摘片22之具核度之根部與相連之板件21之間 具有傾斜角Θ ’其中，傾斜角θ為一銳角。 此外，第二本體20可於板件21之中央處設有與加熱區11：ι對應之冷 卻區211，並可於板件21或複數鏟削式鰭片22之表面铺設第二毛細結構 24 ’亦可同時於板件21與複數鏟削式鰭片22之表面鋪設第二毛細結構24。 1378219 再者，相鄰之兩鏟削式鰭片22之間形成通道23,且由於傾斜角Θ之毛 細半捏（Capillary Radius，rc)與通道 23 之水力半徑（Hydraulic Radius, rh)的 比值實質上為大於或等於1為佳β 步帮704 :結合第一本體1〇與第二本體2〇而形成密閉空間3〇，且複 數鐘削式鰭片22連接於第一本體u。 第一本體10與第二本體2〇相結合後，於第一本體1〇與第二本體2〇 之間形成密閉空間30 ’並以複數錢削式鰭片22連接板件21與第一本體1〇 • 之基部11，即完成均溫板1之組裝。 在此，第二本體20於整個板件21之__面上設置複數鏟削式鰭片22而 連接整個板件21與整個基部u，亦可僅於冷卻區211以外之板件21區域 认置複數鐘削式韓22，使複數鐘肖彳式則a連接第__本體1()於加熱區 U1以外之區域與第二本體20於冷卻區211以外之區域。 步驟705 :填充工作流體40於密閉空間30内。 工作流體40為具兩相變化之流體，其可吸收熱能轉變為汽態。 ® 均'盈板1可置放於熱源之上方處，以第-本體10之加熱區111傳導熱 s ’使密閉空間30内部之工作流體40產生氣相變化，以帶離熱源之高熱 •量。工作流體4〇順著通道23移至第二本體20，續以第二本體20之冷卻區 211冷部工作流體40。於冷卻工作流體40後，以傾斜角Θ提供額外毛細力， 導引冷部後之工作流體40由第二本體20流至鏟削式鰭片22，使工作流體 4〇可/〇著鏟削式韓片22流至第-本體1〇之基部η。此後，再經由第一毛 細結構Μ導弓|基部u上之工作流體*回流至加熱區⑴，並反覆循環而 11 1378219 達到對熱源進行散熱之目的。 此外’若第二本體20上有鋪設第二毛細結構24，於冷卻區211冷卻之 工作流體40，即可經由第二毛細結構24之導引而離開冷卻區211，並於接 • 近鐘削式鰭片22 —定距離後，以傾斜角Θ提供額外毛細力，導引工作流體 -40沿著鏟削式鰭片22流至第一本體10。 本發明以一體成形方式製成板件與複數鏟削式鰭片，其中，複數鐘削 式鰭片以鏟削加工所製成，並不需額外的加工程序，因而使本發明加工製 鲁造容易’大幅降低生產成本，此外，板件與複數鏟削式鰭片以一體成形方 式製成，具有較佳之機械強度，.亦較容易組裝。再者，本發明之複數鏟削 式鰭片僅作均溫板之結構支撐物，由於複數鏟削式鰭片之間的間距較寬， 與第-毛細結構接職並不產生毛細力，均溫板操作時所需之毛細力主要 由底板毛細結構所提供，删式鰭片根部所形成之銳角，可提供額外毛細 力作為工作流體冷凝液之回流渠道，藉以提高毛細結構之渗透率，降低工 作流體回流之流阻，並增加工作流體之質流率，達到提高均溫板之熱量傳 •遞能力之目的。 —雖然本發_技術魄已經以錄實施觸露如上，财麟用以限 .定本發明’任何熟習此技藝者，在不雌本發明之精神所作些許之更動盘 _ _ ’皆應涵蓋於本發明的麟内，因此本發明之保護範圍當視後附之申 請專利範圍所界定者為準。 12 1378219 【圖式簡單說明】 第1圖為習知均溫板之平面示意圖。 第2圖為第1圖於A-A’之剖面示意圖。 第3圖為本發明第一實施例之平面示意圖。 第4圖為第3圖於B-B’之剖面示意圖。 第5圖為本發明第二實施例之剖面示意圖。 第6圖為本發明置放於熱源下方之示意圖。

第7圖為本發明之動作流程圖。 【主要元件符號說明】 I ..............均溫板 10..............第一本體 II ..............基部 III .............加熱區 12..............側板 14..............第一毛細結構

20 ..............第二本體 21 ..............板件 211.............冷卻區 22 ..............鏟削式鰭片 23 ..............通道 24 ..............第二毛細結構 30..............密閉空間 13 1378219 40..............工作流體 Θ..............傾斜角 A1..............均溫板 A10.............殼體 A20.............毛細組織 A30...........· * ·支撐體 A40 工作流體

Claims (1)

1. 申請專利範圍： 一種具鏟削式鰭片結構之均溫板，包含： 一第一本體，包含一第一毛細結構； —第二本體，與該第一本體結合而形成一密閉空間，該第二本 體包含一體成型的一板件與複數鐘削式藉片，該些鐘削式鰭片經由 鏟削加工方式形成，使各該鏟削式鰭片與該板件之間具有一傾斜 角’且該些鏟削式鰭片連接於該第一本體；及 一工作流體，位於該密閉空間内，可吸收熱能轉變為汽態，汽 態之該工作流體冷凝後由該板件經各該鏟削式鰭片回流至該第一 本體0 ^ 如請求項1所述之具鏟削式鰭片結構之均溫板，其中相鄰之各該鏟 削式鰭>1之’成-通道，涵斜肖之毛細半徑（CapillaryRadius， rc)與該通道之水力半徑（Hydraulic Radius，rh)的比值實質上為大於 或等於卜 ' ~ ' 如請求項1所述之具鏟削式鰭片結構之均溫板，其中該第一本體具 有一加熱區，該第二本體具有與該加熱區對應之一冷卻區。'、 如請求項3所述之具鏟削式則結構之均溫板，其中該些鏟削式鰭 片連接於1¾帛-本體麟加祕料之__帛三本體於該冷 卻區以外之區域。 如請求項3所述之具鏟赋則結構之均溫板，其巾該些删式韓 片連接於該帛-本體之該加麵無帛二本體之該冷卻區。 如請求項3所述之具式則結構之均溫板，其中該第_毛細結 構導引該第-本體上之該工作流體回流至該加熱區。 如請求項1所述之具鐘削式錯片結構之均溫板，其中該第一毛細結 構為粉末燒結、網目式及其組合之其中一者。 =求=i所述之具棚式錯片結構之均溫板，其中該帛二本體更 包含一第二毛細結構’設置於該板件上。 10 id:述之具鏟削式鰭片結構之均溫板，其中該第二毛細結 褥為卷末燒，结、網目式及其組合之其卜者。 所述之具式鰭片結構之均溫板其中該第二本體更 第二毛細結構，設置於該些鐘削式韓片上。 心所述之具鏟削式糾結構之均溫板，其中該第二毛細 ，構為粉末燒結、網目式及其組合之其中一者。 12.-種，錢削式韓片結構之均溫板的製造方法，包含： 提供包含-第-毛細結構之-第一本體； 提供一板件； =鐘削加工方式於該板件形成複數鏟削式籍片以形成第二本 體’各該鏟削式韓片與該板件之間具有一傾斜角； 々杜Ό。該第—本體與該第二本體而形成—密閉空間，且該歧鐘削 式鰭片連捿於該第-本體；及 "' 填充作越於該賴空_，該卫作流體可吸收熱能轉變 態’之該X作流體冷凝後由該板件經各該鏟削式韓片回流 至該第一本體。 :明求項I2所述之具麵式則結構之均溫板的製造方法，於提 供該第-本體之步驟中，包含：於該第一本體上形成—加熱區。 14. 如請求们3所述之具鐘削式籍片結構之均溫板的製造方法，於以 鏟肖!加工方式於該板件形成複數鏟削式韓片之步驟中，包含：於該 第二本體上形成與該加熱區對應之一冷卻區。 15. t請求項14所述之具鐘削式籍片結構之均溫板的製造方法，於結 i第本體與該第一本體之步驟中，係以該些鏟削式韓片連接該 第一本體於該加熱區以外之區域與該第二本體於該冷卻區以外之 區域。 16. t請求項14所述之具鐘削式轉片結構之均溫板的製造方法，於結 第本體與該第一本體之步驟中，係以該些鐘削式韓片連接於 16 1378219 該第一本體之該加熱區與該第二本體之該冷卻區。 17.如請求項14所述之具鏟削式鰭片結構之均溫板的製造方

   充該工作流體於該密閉空間内之步驟中，係以該第—毛細、级’於填 該第一本體上之該工作流體回流至該加熱區。 _結構導引 18.如請求項12所述之具鐘削式鋒片結構之均溫板的製造方法， 鏟削加工方式於該板件形成複數鐘削式鰭片之步驟中，勺乂 些鏟削式鰭片上形成一第二毛細結構。 匕·於該

   19·如請求項12所述之具鐘削式趙片結構之均溫板的製造方法，於以 鐘肖j加工方式於該板件形成複數鐘削式韓片之 板件上形成-第二毛細結構。 於該 ^項12職之具式鋒片結構之均溫板的製造方法，於以 鏟肖H方Η式於魏件形成複數鏟削式韓片之步驟中，相鄰之各該 ^ ^片之_成-通道，觀斜角之毛細半徑（Capillaiy a⑽，re)與該通道之水力半徑㈣把*脑的 為大於或等於1〇 沮a貝工

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