TWI677664B - 散熱單元製造方法 - Google Patents

Abstract

一種散熱單元製造方法，所述散熱單元具有一本體，該本體具有一第 一金屬板體及一第二金屬板體並共同界定一腔室，該腔室內具有一毛細結構層，並填充有工作液體，該本體腔室外緣具有一唇部，該唇部具有一燒結焊部垂直連結該第一、二金屬板體，並本案製造方法透過雷射焊接直接垂直對該第一、二金屬板體焊接提供一種更加穩固結合及提升密閉性的工法。

Description

散熱單元製造方法

一種散熱單元製造方法，尤指一種實現提升雷射焊接更佳穩固結合及提升密閉性的散熱單元製造方法。

均溫板或平板式熱管普遍被使用在作為熱傳導元件使用，這兩項熱傳導元件具有高導熱之特性，由於內部真空密閉腔室填充工作液體使得透過氣液兩相特性之轉換快速達到熱傳導之效果，均溫板及平板式熱管係透過以上、下至少兩金屬板體進行疊合後進行封邊注水抽真空封閉等作業，均溫板及平板式熱管最常使用之材料係為銅、鋁、不銹鋼等金屬材質，其中又以銅最為常使用，因銅本身具有高熱傳導特性，故最常被使用。

多數均溫板及平板式熱管主要透過擴散接合(Diffusion Bonding)與硬焊(Brazing)及點焊之方式進行封邊之工作，而擴散接合(Diffusion Bonding)與硬焊(Brazing)適用於多數材質，但若兩種相異材質之結合例如銅與鋁或銅與不銹鋼則並不適用擴散接合此項工法。

點焊的缺點在於雖可連續加工但無法完整密閉封邊，則若使用在均溫板封邊之工作則無法維持內部腔室之真空度以及工作液體容易因為密閉性不佳而產生外洩，進而失去熱傳導效果。

亦有業者透過使用雷射焊接之方式對兩種相異材質進行焊接接合的工作，而現行雷射焊接(Lap Joint Weld)之均溫板或平板式熱管，主要由一上板3a(表 面積較小)及一下板3b(表面積較大)相互疊合後，再透過於上、下板3a、3b搭接重合的垂直角落位置進行雷射焊接(如第1、1a圖所示)，雖雷射焊接可提供大小不一致的上、下板3a、3b的焊接結合，但習知雷射焊接的焊接方式及材料的結合處仍具有缺點，如上、下板3a、3b為了形成可提供焊接之垂直角落部位，選擇上板3a小於下板3b，故上、下板3a、3b必須要準確對位，甚至必須有專用治具對該上、下板3a、3b進行定位。

再者，雷射焊接之焊接路徑當遇到圓角時則會因路徑並需由直線慢慢修正為弧形，則會採用多段短直線進行拼湊為弧形之路徑，故令雷射焊接之部位重複或停留時間增長，令材料過度燒熔甚至破壞至均溫板或平板式熱管內部之毛細結構或令內部腔室縮減等缺點，並且為了形成可焊接之垂直角落部位，則必須選用形狀大小不同之上、下板3a、3b，使下板3b外緣唇邊容易產生多餘無效之唇邊，形成材料浪費之缺點。習知具有下列缺點：1.材料浪費；2.密閉性不佳；3.必須額外進行定位；4.異材料不易結合。

爰此，為解決上述習知技術之缺點，本發明之主要目的，係提供一種可提供均溫板更加穩固結合的散熱單元。

本發明之另一目的，係提供一種可提供均溫板雷射焊接更為穩固結合的散熱單元製造方法。

為達上述之目的，本發明係提供一種散熱單元，係包含：一本體； 所述本體具有一第一金屬板體及一第二金屬板體，所述第一、二金屬板體共同界定一腔室，所述腔室表面具有至少一毛細結構層並填充有一工作液體，該本體腔室外緣具有一唇部，所述唇部具有一燒結焊部，所述燒結焊部垂直連結該第一、二金屬板體。

為達上述之目的，本發明係提供一種散熱單元製造方法，係包含下列步驟：提供一第一金屬板體及一第二金屬板體；於前述第一、二金屬板體其中任一的一側形成一毛細結構；將所述第一、二金屬板體對應疊合，並透過雷射焊接之方式，垂直對應該第一、二金屬板體對應疊合之部位進行封邊作業並預留一注水抽氣區域；進行抽真空及注水作業，最後將注水抽氣區域透過雷射焊接之方式進封閉。

本發明主要透過改善雷射焊接與該第一、二金屬板體之焊接角度及方式藉以改善均溫板雷射焊接結合穩固及密閉性之缺失者。

1‧‧‧本體

1a‧‧‧第一金屬板體

1b‧‧‧第二金屬板體

1c‧‧‧支撐結構

1d‧‧‧毛細結構

1e‧‧‧密閉腔室

1f‧‧‧注水抽氣之區域

1g‧‧‧工作液體

1h‧‧‧唇部

1i‧‧‧燒結焊部

2‧‧‧雷射焊接機具

21‧‧‧雷射光束

3‧‧‧毛細結構件

第1圖係為習知均溫板示意圖；第1a圖係為習知均溫板示意圖；第2圖係為本發明散熱單元之第一實施例之立體分解圖；第3圖係為本發明散熱單元之第一實施例之立體剖視圖；第4圖係為本發明散熱單元之第二實施例之立體分解圖；第5圖係為本發明散熱單元製造方法之第一實施例步驟流程圖；第6圖係為本發明散熱單元製造方法之第一實施例加工示意圖；第7圖係為本發明散熱單元製造方法之第一實施例加工示意圖；第8圖係為本發明散熱單元製造方法之第二實施例步驟流程圖； 第9圖係為本發明散熱單元製造方法之第三實施例步驟流程圖。

請參閱第2、3圖，係為本發明散熱單元之第一實施例之立體分解及組合圖，如圖所示，所述散熱單元，係包含：一本體；所述本體1具有一第一金屬板體1a及一第二金屬板體1b，所述第一、二金屬板體1a、1b之材質為金、銀、鐵、銅、鋁、商業純鈦、不銹鋼或其他具導熱特性之金屬其中任一，所述第一、二金屬板體1a、1b共同界定一密閉腔室1e，所述密閉腔室1e表面具有至少一毛細結構1d(可係為燒結粉末體或纖維體或網格體或溝槽其中任一)，所述毛細結構1d係選擇設置於前述第一、二金屬板體1a、1b其中任一，所述密閉腔室1e填充有一工作液體1g，該本體1密閉腔室1e外緣具有一唇部1h，所述唇部1h具有一燒結焊部1i，所述燒結焊部1i垂直連結該第一、二金屬板體1a、1b，所述燒結焊部1i垂直貫穿所述第一金屬板體1a整個板厚並延伸至所述第二金屬板體1b板厚之三分之一至三分之二處。

所述本體1具有一支撐結構1c，所述支撐結構1c係可為透過外力變形或透過切銷加工或透過外加元件作為支撐之支撐件，所述切銷加工係為選擇於該第一、二金屬板體1a、1b其中任一板體之一側透過切銷加工方式(如銑削加工)形成凸出結構向另一板體抵頂支撐；所述外力形變之支撐結構1c係為選擇於該第一、二金屬板體1a、1b其中任一板體的一側施加外力向另一側凹陷所形成的支撐結構1c；所述外加元件係透過於該第一、二金屬板體1a、1b兩者之間設置支撐體如支撐柱作為支撐結構1c，並不引以為限。

請參閱第4圖，係為本發明散熱單元之第二實施例立體分解圖，如圖所示，本實施例部分說明實施與前述第一實施例相同，故在此將不再贅述，惟本實施例與前述第一實施例之差異在於所述第一、二金屬板體之間放置一毛細結構件3，此一步驟之毛細結構件係為單一結構體，該毛細結構件3設置於該第 一、二金屬板體1a、1b之間，所述毛細結構件3係為燒結粉末板體或纖維體或網格體或波浪板或具有複數溝槽之板體其中任一，並透過該毛細結構件3可提供輔助之毛細力，增加汽液循環之效率。

請參閱第5圖，係為本發明散熱單元製造方法之第一實施例步驟流程圖，一併參閱第6、7圖加工示意圖，如圖所示，本發明之散熱單元製造方法，係包含下列步驟：

S1：提供一第一金屬板體及一第二金屬板體；提供一第一金屬板體1a及一第二金屬板體1b，所述第一、二金屬板體1a、1b可選擇相同或不相同大小其中任一，所述第一、二金屬板體1a、1b係可為金、銀、鐵、銅、鋁、不銹鋼、鈦合金、商業純鈦其中任一，本實施例係選擇以商業純鈦與銅搭配作為說明實施例但並不引以為限。

S2：於前述第一、二金屬板體其中任一的一側形成一毛細結構；選擇於前述第一、二金屬板體1a、1b其中任一或任二相互對應之一側形成一毛細結構1d，所述毛細結構1d係為燒結粉末或網格體或溝槽或纖維體其中任一。

S3：將所述第一、二金屬板體對應疊合，並透過雷射焊接(Lap Joint Weld)之方式，垂直對應該第一、二金屬板體對應疊合之部位進行封邊作業並預留一注水抽氣區域；將前述第一、二金屬板體1a、1b對應疊合並於兩者之間形成一密閉腔室1e，並於所述第一、二金屬板體1a、1b對應疊合的外緣部分透過雷射焊接之方式進行結合，進行雷射焊接(Lap Joint Weld)工作時，所述雷射焊接機具之雷射頭主要與該第一、二金屬板體1a、1b呈垂直設置，所述雷射焊接之雷射波長為400nm~1100nm，令所述雷射焊 接機具2所產生之雷射光束21垂直穿設進入該第一、二金屬板體1a、1b，並直接穿透設置於上部之第一金屬板體1a整體後再穿透位於該第一金屬板體1a下部之第二金屬板體1b板厚約三分之一至三分之二處，最後保留欲進行注水抽氣之區域1f將其他部位封閉，進行所述雷射焊接(Lap Joint Weld)工作時較佳係於該所述雷射焊接機具2之雷射頭處通以氬氣進行惰性氣體保護，避免進行雷射焊接工作時產生氧化反應，亦可將雷射焊接之工作環境設置於真空環境之下進行藉以避免焊接工作中遭受污染或氧化反應產生。

S4：進行抽真空及注水作業，最後將注水抽氣區域透過雷射焊接之方式進行封閉。

進行抽氣注水作業，對進行封邊後之第一、二金屬板體1a、1b進行抽真空注入工作液體之作業，並最後將預留之注水抽氣區域1f相同透過雷射焊接之方式進行封閉。

請參閱第8圖，係為本發明散熱單元製造方法之第二實施例步驟流程圖，如圖所示，本實施例部分說明實施與前述第一實施例相同，故在此將不再贅述，惟本實施例與前述第一實施例之差異在於前述第一、二金屬板體其中任一的一側形成一毛細結構此一步驟後更具有一步驟S5：於該第一、二金屬板體之間放置一毛細結構件，此一步驟之毛細結構件3係為單一結構體，該毛細結構件3設置於該第一、二金屬板體1a、1b之間，所述毛細結構件係為燒結粉末板體或纖維體或網格體或波浪板或具有複數溝槽之板體其中任一。

請參閱第9圖，係為本發明散熱單元製造方法之第三實施例步驟流程圖，如圖所示，本實施例部分說明實施與前述第一實施例相同，故在此將不再贅述，惟本實施例與前述第一實施例之差異在於前述於前述第一、二 金屬板體其中任一的一側形成一毛細結構；此一步驟後更具有一步驟S6：於前述第一、二金屬板體其中任一的一側形成一支撐結構；所述支撐結構1c係可為透過外力變形或透過切銷加工或透過外加元件作為支撐之支撐件，所述切銷加工係為選擇於該第一、二金屬板體1a、1b其中任一板體之一側透過切銷方式形成凸出結構向另一板體抵頂支撐；所述外力形變之支撐結構係為選擇於該第一、二金屬板體1a、1b其中任一板體的一側施加外力向另一側凹陷所形成的支撐結構；所述外加元件係透過於該第一、二金屬板體1a、1b兩者之間設置支撐體如支撐柱作為支撐結構。，本實施例係選擇以外力加壓加工所形成之支撐結構作為說明實施例並不引以為限。

本發明主要透過以雷射焊接(Lap Joint Weld)之方式改善商業純鈦或鈦金屬或銅材質雷射焊接時之缺點，並透過將雷射焊接時雷射焊接器具之雷射頭與欲接受雷射焊接之第一、二金屬板體1a、1b垂直對應設置，並令雷射光束同時垂直穿透該第一金屬板體1a及第二金屬板體1b厚度的三分之一至三分之二處最後令兩者完成接合，提升第一、二金屬板體1a、1b雷射焊接之結合性以及密閉性，並改善習知均溫板或平板式熱管對位不易之缺失。

Claims (9)

1. 一種散熱單元製造方法，係包含下列步驟：提供一第一金屬板體及一第二金屬板體；於前述第一、二金屬板體其中任一的一側形成一毛細結構；將所述第一、二金屬板體對應疊合，並透過雷射焊接之方式，垂直對應該第一、二金屬板體對應疊合之部位進行封邊作業並預留一注水抽氣區域，所述雷射焊接係完全穿透該第一金屬板體並穿透第二金屬板體板厚的三分之一至三分之二厚度；進行抽真空及注水作業，最後將注水抽氣區域透過雷射焊接之方式進行封閉。
2. 如申請專利範圍第1項所述之散熱單元製造方法，其中所述第一、二金屬板體之材質為金、銀、鐵、銅、鋁、商業純鈦、鈦合金、不銹鋼其中任一。
3. 如申請專利範圍第1項所述之散熱單元製造方法，其中進行雷射焊接時係通入氬氣作為惰性氣體防止氧化反應產生。
4. 如申請專利範圍第1項所述之散熱單元製造方法，其中進行雷射焊接工作時係於真空環境下進行。
5. 如申請專利範圍第1項所述之散熱單元製造方法，其中所述第一、二金屬板體大小相同或不同其中任一。
6. 如申請專利範圍第1項所述之散熱單元製造方法，其中所述雷射焊接之雷射波長為400nm~1100nm。
7. 如申請專利範圍第1項所述之散熱單元製造方法，其中於前述第一、二金屬板體其中任一的一側形成一毛細結構此一步驟後更具有一步驟於該第一、二金屬板體之間放置一毛細結構件，所述毛細結構件係為一燒結體或一網格體或一纖維體其中任一。
8. 如申請專利範圍第1項所述之散熱單元製造方法，其中步驟提供一第一金屬板體及一第二金屬板體；更具有一步驟於前述第一、二金屬板體其中任一的一側形成一支撐結構。
9. 如申請專利範圍第8項所述之散熱單元製造方法，其中所述支撐結構係可為透過外力變形或透過切銷加工或透過外加元件作為支撐之支撐件，所述切銷加工係為選擇於該第一、二金屬板體其中任一板體之一側透過切銷方式形成凸出結構向另一板體抵頂支撐；所述外力形變之支撐結構係為選擇於該第一、二金屬板體其中任一板體的一側施加外力向另一側凹陷所形成的支撐結構；所述外加元件係透過於該第一、二金屬板體兩者之間設置支撐體如支撐柱作為支撐結構。