TWI612266B

TWI612266B - 均溫裝置之腔體之製造方法及其結構

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Publication number: TWI612266B
Application number: TW105120274A
Authority: TW
Inventors: ming-kun Cai
Original assignee: Cai Ming Kun
Priority date: 2016-06-28
Filing date: 2016-06-28
Publication date: 2018-01-21
Also published as: TW201800711A

Description

均溫裝置之腔體之製造方法及其結構

本發明係與散熱裝置有關，詳而言之，乃是提供一種『均溫裝置之腔體之製造方法及其結構』，可大幅提高產品製造過程之良率。

隨著科技的日新月異，電子元件的功率與效能日益提升，連帶地在運作過程中也產生更多的熱量；然而電子元件的尺寸及表面積大小卻趨向變小，這對電子元件散熱十分不利，倘若這些熱量未能及時散逸出去，將會導致該電子元件的溫度升高而影響其效能，甚至劣化，嚴重者更可能造成該電子元件故障損壞。

早期常用之散熱方式有：散熱器(heat sink)、散熱風扇、熱管(heat pipe)等散熱機制，都是用來移除電子產品或半導體產品之熱量；邇來，為了更有效地解決電子元件散熱的問題，一種被稱為均溫板或蒸汽腔(vapor chamber)的均溫裝置被廣泛應用，例如：我國M329760『透過毛細組織作為支撐體定位之均溫板結構』、M335720『均溫板及其支撐結構』、M342728『段差式均溫板』及M422286『均溫板結構』等新型專利案。

請參閱第1至3圖所示，習用均溫裝置(10)具有一第一板(11)與一第二板(12)，該第一、二板(11)(12)之週側被固接，據以形成一密閉腔體(chamber)，於該密閉腔體內設有毛細結構(13)及工作液體。

就先前技藝所知，該第一板(11)與第二板(12)的固接方式為：先在第一板(11)之四週側頂面塗敷焊膏，然後將第二板(12)疊放於第一板(11)之上方，令該第二板(12)之四週側底面貼附於第一板(11)之四週側焊膏頂面，以夾具將該第一、二板(11)(12)夾合，再放入加熱爐中進行焊接密封。

惟，於焊接之前，由於第一板(11)之四週側頂面與第二板(12)之四週側底面之間有焊膏存在，所以第一板(11)之四週側頂面與第二板(12)之四週側底面之間因為焊膏存在而佔用空間使其無法呈緊密貼合狀態，在加熱爐中進行焊接密封過程中，又容易因為焊膏熔融流動(甚至流失)而不再佔有體積，使得該第一板(11)與該第二板(12)之間的空間變大，進而可能造成焊接密封之後的第一板(11)與第二板(12)之間存在有縫隙，這些縫隙將造成內部腔體與外界相通而使得整個產品失效，此成品即為廢品，這種良率降低的狀況令製造業者頗感困擾。

為了解決上述技術問題，本發明提供一種均溫裝置之腔體之製造方法，主要包含以下步驟：(1)備置一第一板體及一第二板體，於該第二板體設置複數第一縷空部，該等第一縷空部係沿著第二板體之側邊間隔排列，並貫穿該第二板體；(2)令該第一板體週側與第二板體週側對應貼靠，並以一預先固定手段將第一、二板體固定於貼靠狀態，且於該第一、二板體之間形成一第一腔體；(3)將適量銲料容置於第二板體之各該第一縷空部內；(4)進行加熱，使位於該等第一縷空部內的銲料熔融，並藉由毛細現象而流入該第一、二板體之間的縫隙；以及(5)冷卻後，位於該第一、二板體之間的銲料即將該第一、二板體之間的縫隙予以密封，並牢固地將該第一、二板體接合。

本發明所揭露之腔體製造方法能確保均溫裝置產品之腔體的氣密性，進而有效解決習知製程不良率偏高的缺點。

以下將以圖式揭露本發明之複數個實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說，在本發明部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。除非另有特別註明，否則文中所述的各種實施例的特徵可相互組合。

(習知)

(10)‧‧‧習用均溫裝置

(11)‧‧‧第一板

(12)‧‧‧第二板

(本發明)

(20)‧‧‧均溫裝置

(21)‧‧‧第一板體

(211)‧‧‧第一面

(212)‧‧‧第二面

(213)‧‧‧毛細結構

(22)‧‧‧第二板體

(221)‧‧‧第三面

(222)‧‧‧第四面

(223)‧‧‧第一縷空部

(224)‧‧‧毛細結構

(225)‧‧‧除氣管

(23)‧‧‧毛細支撐體

(24)‧‧‧第一腔體

(25)‧‧‧預固部

(26)‧‧‧第三板體

(261)‧‧‧第五面

(262)‧‧‧第六面

(263)‧‧‧排氣部

(264)‧‧‧毛細結構

(265)‧‧‧第二腔體

(266)‧‧‧第五縷空部

(267)‧‧‧第六縷空部

(27)‧‧‧第四板體

(271)‧‧‧第七面

(272)‧‧‧第八面

(273)‧‧‧第二縷空部

(274)‧‧‧毛細結構

(28)‧‧‧支撐部

(281)‧‧‧第一支撐

(282)‧‧‧第二支撐

(29)‧‧‧第五板體

(291)‧‧‧第九面

(292)‧‧‧第十面

(293)‧‧‧第三縷空部

(294)‧‧‧第一通孔部

(295)‧‧‧第二通孔部

(296)‧‧‧第四縷空部

(297)‧‧‧第三腔體

(30)‧‧‧銲料

第1圖：係習知均溫裝置之外觀立體圖。

第2圖：係第1圖之仰視立體圖。

第3圖：係第2圖沿3-3剖線之放大剖視圖。

第4圖：係本發明第一實施例之製造流程圖。

第5圖：係本發明第一實施例之製造流程的步驟一示意圖。

第6圖：係第5圖沿6-6剖線之剖視圖。

第7圖：係本發明第一實施例之製造流程的步驟二示意圖。

第8圖：係第7圖中A部分之放大視圖。

第9圖：係本發明第一實施例之製造流程的步驟三示意圖。

第10圖：係本發明第一實施例製成之均溫裝置的外觀立體圖。

第11圖：係第10圖之分解立體圖。

第12圖：係第10圖沿12-12剖線之放大剖視圖。

第13圖：係第10圖沿13-13剖線之放大剖視圖。

第14圖：係第一縷空部(223)之另一實施態樣示意圖。

第15圖：係第14圖沿15-15剖線之放大剖視圖。

第16圖：係本發明第二實施例之製造流程圖。

第17圖：係本發明第二實施例之製造流程的步驟一及步驟二示意圖。

第18圖：係第17圖沿18-18剖線之放大剖視圖。

第19圖：係第17圖沿19-19剖線之放大剖視圖。

第20圖：係第二實施例之第二縷空部(273)、第三縷空部(293)與第四縷空部(296)之相對關係示意圖。

第21圖：係本發明第二實施例之製造流程的步驟三示意圖之一。

第22圖：係本發明第二實施例之製造流程的步驟三示意圖之二。

第23圖：係第22圖沿23-23剖線之放大剖視圖。

第24圖：係本發明第二實施例之製造流程的步驟四示意圖。

第25圖：係本發明第三實施例之製造流程的步驟一及步驟二示意圖。

第26圖：係第三實施例之第二縷空部(273)、第五縷空部(266)與第六縷空部(267)之相對關係示意圖。

第27圖：係本發明第三實施例之製造流程的步驟三示意圖之一。

第28圖：係本發明第三實施例之製造流程的步驟三示意圖之二。

(第一實施例)

請參照第4圖至第13圖所示，係本發明之第一實施例，其所提供之製造方法包含下列步驟：

步驟一：備置一第一板體及一第二板體。

如第5圖所示提供一第一板體(21)及一第二板體(22)，該第一板體(21)具有一第一面(211)，該第一面(211)之相反側設有一第二面(212)，該第二板體(22)具有一第三面 (221)，該第三面(221)之相反側設有一第四面(222)。

於該第二板體(22)上利用機械加工之方式設置多數之第一縷空部(223)，該等第一縷空部(223)係沿著第二板體(22)之側邊間隔排列，並貫穿該第二板體(22)之第四面(222)與第三面(221)，且該第一板體(21)對應於該等第一縷空部(223)之處均呈非透空之狀態。

此步驟所述第一、二板體(21)(22)可選用諸如銅、鋁或其合金等導熱性質較佳之材料，而所述機械加工則可選擇為沖壓加工或鑽孔加工或其他加工方式其中任一。

在一些實施態樣中，該第一縷空部(223)可以為圓形、方形或其他幾何形狀。

在所示實施例中，該等第一縷空部(223)係採等間隔排列，惟本發明並非限定於此等，在其他實施態樣中，基於設置其他固定孔(未示)之需要，某些第一縷空部(223)之間的距離可不相等。

雖然本實施例之第一、二板體(21)(22)的形狀為方形，但是並不因此限制本發明，在一些實施態樣中，該第一、二板體(21)(22)亦可為矩形、圓形、橢圓形或其他幾何形狀。

步驟二：將第一、二板體對應貼靠，並予以預固定。

此步驟係於該第一、二板體(21)(22)對應之內側面預定位置上設置毛細結構(213)(224)及毛細支撐體(23)之後，令第一板體(21)之第二面(212)週側與第二板體(22)之第三面(221)週側盡可能地貼靠，然後，以一預先固定手段將第一、二板體(21)(22)固定於貼靠狀態，並且於該第一、二板體(21)(22)之間形成一第一腔體(24)。

在一例示的實施例中，該預先固定手段係如第7圖、第8圖所示，在第一、二板體(21)(22)之外端面間隔進行焊接工序，形成預定數目之預固部(25)，達到預先固定之目的。

惟，該預先固定手段在實務上並不以焊接加工為限，亦可利用其他可行方式施作該暫時性固接。

優選地，該焊接加工作業係採用雷射焊接工法。

步驟三：將銲料容置於第二板體之第一縷空部內。

此步驟係如第9圖所示，於第二板體(22)之每一第一縷空部(223)內填入適量的銲料(30)。

在一項實施例中，第二板體(22)之每一第一縷空部(223)內之銲料(30)係呈完全填滿的狀態。

在一例示的實施例中，該銲料(30)係為銲膏。

在一些實施態樣中，可使用刮刀來進行銲料(30)之塗布。

需特別加以說明的是：第一板體(21)之第二面(212)週側頂面與第二板體(22)之第三面(221)週側底面之間其實係呈密貼狀態的，但為了便於說明與理解，在第8圖、第9圖、第12圖中的，第一板體(21)之第二面(212)週側頂面與第二板體(22)之第三面(221)週側底面之間故意畫成具有一微小間隙。

步驟四：進行加熱。

此步驟係將第一、二板體(21)(22)放入加熱爐中進行加熱，位於該等第一縷空部(223)內的銲料會被熔融，雖然第一板體(21)之週側頂面與第二板體(22)之週側底面之間是相互貼靠的，其實彼此間仍存在著微小間隙，由於液化銲料具有足夠的流動性，因此熔融的銲料(30)會藉由毛細作用往第一縷空部(223)底部之四周外側流動，而流入該第一、二板體(21)(22)之間的縫隙，相鄰第一縷空部(223)的銲料會彼此互相銜接，亦即，如第12圖所示，第一板體(21)之週側頂面與第二板體(22)之週側底面之間的縫隙將被銲料(30)充分填滿，且該銲料有部分位於該等第一縷空部(223)內。

步驟五：進行冷卻。

此步驟係在加熱爐中進行冷卻作業，冷卻之後，位於該第一、二板體(21)(22)之間的銲料即將該第一、二板體(21)(22)之間的縫隙予以完全密封，並牢固地將該第一、二板體(21)(22)接合。

此外，該第二板體(22)設有除氣管(225)，進行除氣與填入工作流體之後，即可製成均溫裝置(20)成品。

在本實施例中，該等第一縷空部(223)係靠近周邊處間隔設置，亦即：第一縷空部(223)最外側點與該第二板體(22)之周緣邊保持一小段距離；惟，在其他實施態樣中，可如第14圖、第15圖所示，該等第一縷空部(223)係開設於該第二板體(22)之周緣邊上，而呈缺孔狀。

(第二實施例)

請繼續參照第16圖至第24圖所示，係本發明之第二實施例，其製造方法主要概同於上述第一實施例，以下謹敘述其不同之處：

步驟一：備置一第三板體及一第四板體。

此步驟提供之第三板體(26)具有一第五面(261)，該第五面(261)之相反側設有一第六面(262)，於該第三板體(26)預定位置上另設有一排氣部(263)。

而第四板體(27)則具有一第七面(271)，該第七面(271)之相反側設有一第八面(272)，於該第四板體(27)上設置多數之第二縷空部(273)，該等第二縷空部(273)係沿著第四板體(27)之週側邊間隔排列，並貫穿該第四板體(27)之第八面(272)與第七面(271)，該第三板體(26)對應於該等第二縷空部(273)之處均呈非透空之狀態，此外，於該第四板體(27)預定位置上設置有支撐部(28)。

在一例示的實施例中，該支撐部(28)包含了多數自該第四板體(27)之第七面(271)往外隆起而形成的第一支撐(281)，以及多數自第四板體(27)之第八面(272)往外隆起而形成的第二支撐(282)。

步驟二：備置一第五板體。

此步驟提供一第五板體(29)，該第五板體(29)具有一第九面(291)，該第九面(291)之相反側設有一第十面(292)，該第五板體(29)對應於第四板體(27)之第二縷空部(273)設置有等數之第三縷空部(293)，該等第三縷空部(293)係沿著第五板體(29)之週側邊間隔排列，並貫穿該第五板體(29)之第十面(292)與第九面(291)，此外，於該第五板體(29)設置有第一通孔部(294)與一第二通孔部(295)。

優選地，該第五板體(29)預定位置上如第20圖所示另設置多數之第四縷空部(296)，該等第四縷空部(296)係交替地位於相鄰的第三縷空部(293)之間，並貫穿該第五板體(29)之第十面(292)與第九面(291)，且該第四板體(27)對應於該等第四縷空部(296)之處均呈非透空之狀態。

步驟三：將第三、四、五板體對應貼靠，並予以預固定。

此步驟係於該第三板體(26)與第四板體(27)對應之內側面設置毛細結構(264)(274)之後，依序將第三板體(26)、第四板體(27)與第五板體(29)之週側盡可能地彼此對應貼靠如第22圖所示，然後，以一預先固定手段將第三板體(26)、第四板體(27)與第五板體(29)固定於貼靠狀態，並且於該第三板體(26)與第四板體(27)之間形成一第二腔體(265)，第四板體(27)與第五板體(29)之間則形成一第三腔體(297)。

步驟四：將銲料容置於各第二縷空部、第三縷空部及第四縷空部內。

此步驟係如第24圖所示，於該第四板體(27)之第二縷空部(273)以及該第五板體(29)之第三縷空部(293)、第四縷空部(296)內填入適量的銲料(30)。

步驟五：進行加熱。

加熱之際，熔融的銲料(30)會藉由毛細作用流入該第三板體(26)、第四板體(27)與第五板體(29)週側之間的縫隙，亦即，該第三板體(26)、第四板體(27)與第五板體(29)週側之間的縫隙將被銲料(30)充分填滿，且該銲料有部分位於該等第二縷空部(273)以及第四縷空部(296)內。

步驟六：進行冷卻。

冷卻之後，位於該第三、四、五板體(26)(27)(29)之間的銲料即將該第三板體(26)、第四板體(27)與第五板體(29)週側之間的縫隙予以完全密封。

後續對該第三板體(26)與第四板體(27)之間的一第二腔體(265)進行除氣與填入工作流體，而該第四板體(27)與第五板體(29)之間的第三腔體(297)則可供諸如水之冷卻液體由第一通孔部(294)與一第二通孔部(295)出入，並流經該第三腔體(297)，俾進一步提供液冷功效。

(第三實施例)

請繼續參照第25圖至第28圖所示，係本發明之第三實施例，其製造方法主要概同於第二實施例，以下謹敘述其不同之處：

步驟一：備置一第四板體及一第三板體。

此步驟提供之第四板體(27)與第二實施例相同，具有一第七面(271)，該第七面(271)之相反側設有一第八面(272)，於該第四板體(27)上設置多數之第二縷空部(273)，該等第二縷空部(273)係沿著第四板體(27)之週側邊間隔排列，並貫穿該第四板體(27)之第八面(272)與第七面(271)。

該第三板體(26)具有一第五面(261)，該第五面(261)之相反側設有一第六面(262)，該第三板體(26)亦設有一排氣部(263)，與第二實施例不同之處在於：該第三板體(26)對應於第四板體(27)之第二縷空部(273)設置有等數之第五縷空部(266)，該等第五縷空部(266)係沿著第三板體(26)之週側邊間隔排列，並貫穿該第三板體(26)之第六面(262)與第五面(261)。

更佳地，如第26圖所示，該第三板體(26)預定位置上另設置多數之第六縷空部(267)，該等第六縷空部(267)係交替地位於相鄰的第五縷空部(266)之間，並貫穿該第三板體(26)之第六面(262)與第五面(261)，且該第四板體(27)對應於該等第六縷空部(267)之處均呈非透空之狀態。

步驟二：備置一第五板體。

此步驟提供一第五板體(29)，該第五板體(29)具有一第九面(291)，該第九面(291)之相反側設有一第十面(292)，該第五板體(29)亦設置有第一通孔部(294)與一第二通孔部(295)，且該第五板體(29)對應於該等第二縷空部(273)之處均呈非透空之狀態。

步驟三：將第三、四、五板體對應貼靠，並予以預固定。

此步驟與第二實施例相同，容不再詳述之。

步驟四：將銲料容置於各第五縷空部、第六縷空部及第二縷空部內。

此步驟係於該第三板體(26)之第五、六縷空部(265)(266)以及該第四板體(27)之第二縷空部(273)內填入適量的銲料(30)。

後續的步驟五進行加熱以及步驟六進行冷卻均與第二實施例相同，容不再詳述之。

以上已將本發明做一詳細說明，惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能限定本發明實施之範圍。即凡依本發明申請範圍所作之均等變化與修飾等，皆應仍屬本發明之專利涵蓋範圍。