TWI679394B - 超薄型散熱板 - Google Patents

Abstract

一種超薄型散熱板，包含一上層散熱片，厚度為0.05~0.15mm，下方設有多數的小凸體；一下層散熱片，厚度為0.05~0.15mm，並與上層散熱片相對應；一高分子吸水塗層，形成在下層散熱片的上表面，且其內部存在一毛細結構；以及一密封圈，位於上、下層散熱片之間，並以上層散熱片的小凸體支撐上、下層散熱片不會坍塌，形成一內部空間為0.05~0.15mm的中空腔體，於灌裝散熱流體抽真空後予以密封，據以組成一總厚度小於0.5mm的超薄型散熱板，不僅具有極佳散熱性，且利於移動電子裝置往輕薄多工方向發展。

Description

超薄型散熱板

本發明係有關一種散熱板，尤指一種散熱板的總厚度小於0.5mm的超薄型散熱板。

按，行動電子裝置愈趨於輕薄多工，且由於電子元件密度提高、頻率增快，經長時間使用後會導致於局部出現過熱現象，通常行動電子裝置的晶片在工作時是主要熱源，散熱不僅是為了降低晶片自身溫度以保證其能在要求的溫度範圍內正常工作，同時還要兼顧散熱時不能造成殼體局部過熱，給消費者造成不良使用體驗，目前行動電子裝置之散熱方式，主要是利用簡單的開孔、熱傳導、熱對流等方式，但該些散熱方式已無法滿足現今高效能晶片所產生之熱能，因此會有過熱的問題，熱能無法均勻散佈，導致行動電子裝置內部的散熱效率降低，進而導致手機指令降頻或過慢死機的現象也時有發生。

如圖1A所示，其為習用一種圓型微熱管10A，乃以一金屬所製成之密閉容器所構成，該密閉容器內可儲存一工作流體，並具有一組毛細結構，在該密閉容器尚未以電弧熔接加以密封時，而利用該毛細結構進行充填工作流體之用，雖然圓型微熱管10A能提供行動電子裝置進行散熱，但由於行動電子裝置之發展係更加輕薄為設計趨勢，因此，該圓型微熱管10A已不敷使用，並進一步將該圓型微熱管10A壓扁改良成一薄型微熱管10B，如圖1B所示。

惟查，將該圓型微熱管10A壓扁成一薄型微熱管10B的加工過程中，易造成彎曲變形或厚薄不均，甚至使毛細結構受損，進而降低了 產品的可靠度。再者，管狀熱管可散熱的工作區面積太窄小，致使散熱效率無法提升。

於是一種平板式熱管乃因應而生，如圖2A及圖2B所示，習用一種平板式熱管20，係揭露於台灣發明第I266854號專利，其包含一第一殼體21及一形狀與該第一殼體21相配合的第二殼體22，該第一殼體21具有一工作區23，以及一圍繞於該工作區23外的第一接合部24，該第一接合部24具有一自其周緣延伸至該工作區23的第一槽道241及一嵌置於該第一槽道241內的填充管242，該第二殼體22係覆蓋於該第一殼體21上，且具有一間隔地位於該工作區23上的殼蓋部25及一位於該第一接合部24上的第二接合部26。

一錫膏27係被設置位於該第一接合部24與該第二接合部26之間，被用以黏合該第一接合部24與該第二接合部26，一毛細結構28與工作流體29位於一由該第一殼體21的工作區23與該第二殼體22的殼蓋部25共同界定出的容室100內。

當組合該平板式熱管10時，首先塗佈含有助焊劑的錫膏27於該第一接合部24與該第二接合部26，然後將該毛細結構28放置於該第一殼體21的工作區23與該第二殼體22的殼蓋部25間，再利用治具壓合該第一殼體21與該第二殼體22，使該第一接合部24與該第二接合部26藉由該錫膏27而黏合。

然後該平板式熱管20會被放入一高溫爐中烘烤後再冷卻，該錫膏27便可使該第一殼體21與該第二殼體22氣密結合，之後再經該充填管242充填該工作流體29至該容室200內。

再者，這種平板式熱管20的毛細結構28大都是使用銅網所構成，即利用銅網的毛細多孔性，當散熱板的一端受熱時，銅網中的液體蒸發 汽化，蒸汽在氣壓差下流向另一低溫端釋放出熱量凝結成液體，液體再沿銅網流回受熱蒸發端(銅網具有毛細力)，如此迴圈熱量也隨之由散熱板的一端傳至另一端。但是市售的散熱板因為銅網的厚度不易做薄型化，使這種平板式熱管20散熱板的厚度均在0.55mm以上，不利於移動電子裝置往輕薄多工方向發展，直接導致了此類型散熱板還無法應用在手機、平板等對厚度有高要求的移動電子裝置上。再者，銅網的毛細力不夠強，散熱效果不理想，也導致了其散熱板無法趨向於薄型化發展。

另外，習知技術中將熱管或均溫板製成薄型化時，因整體採取薄型化，致使薄型熱管因薄型化後填粉燒結困難，難以實現極薄型化之結構，或填粉燒結後壓製成扁平狀結構時，熱管內部燒結粉末或其他毛細結構(網格體或纖維體)受到擠壓破壞而失能。

是以，本發明人有鑑於上揭問題點，乃構思一種超薄型散熱板，為本發明所欲解決的課題。

緣是，本發明主要目的，係在提供一種超薄型散熱板，其克服現有散熱板厚度偏厚的缺陷，進而可以將散熱板的厚度控制在0.50mm以內或更薄，具有可應用在手機、平板等對厚度有高要求的移動電子裝置上。

本發明又一目的，則在提供一種超薄型散熱板，其通過高分子吸水塗層來取代銅網，不僅可以符合薄型化的需求，而且毛細力更大，吸水效果更好，進而帶來的是更好的散熱效果。

本發明另一目的，是在提供一種超薄型散熱板，其通過上層散熱 片下表面製成許多支撐用的小凸點，使得散熱板在得以在形成一中空腔體後，不僅具有高的結構強度，同時還有助於散熱流體的蒸氣流通，具有提升散熱效果之功效增進。

為達上述目的，本發明所採用之技術手段包含：一上層散熱片，係呈平板體，其厚度為0.05~0.15mm，其上方形成一第一表面，而該第一表面的下方對應面形成一第二表面，且在該第二表面設有多數排列的小凸體；一下層散熱片，係呈平板體，其厚度為0.05~0.15mm，並與該上層散熱片相對應，其上方相對於該第二表面上方形成一第三表面，而該第三表面的下方對應面形成一第四表面；一高分子吸水塗層，係形成在該第三表面上，其厚度為0.05~0.07mm，且該高分子吸水塗層內部存在一毛細結構；以及一密封圈，係位於該上層散熱片與該下層散熱片之間，其厚度為0.05~0.15mm，使該上層散熱片的第二表面及該下層散熱片的第三表面的四周圍相互結合，且該上層散熱片之第二表面上的小凸體，係接觸該下層散熱片的第三表面，用以支撐該上、下層散熱片不會坍塌，得以形成一內部空間厚度為0.05~0.15mm的中空腔體，且該中空腔體內灌裝有散熱流體，抽真空後予以密封，據以組成一超薄型散熱板的型態，且該超薄型散熱板的總厚度小於0.5mm。

依據前揭特徵，在一較佳實施例中，該第二表面及該第三表面係可形成粗糙面。

依據前揭特徵，在一較佳實施例中該高分子吸水塗層的毛細結構係呈現蜂窩狀。

依據前揭特徵，在一較佳實施例中，該上、下層散熱片其厚度可為0.1mm為較佳。

依據前揭特徵，在一較佳實施例中，該中空腔體的內部空間厚度可為0.10mm。

依據前揭特徵，在一較佳實施例中，該上層散熱片及下層散熱片包括以金屬的金、銀、銅、不銹鋼、鋁、鈦材料其中任一或其合金所沖壓成型的板體。

依據前揭特徵，在一較佳實施例中，該上層散熱片及下層散熱片包括以非金屬的塑膠材料注塑或3D打印所成型的板體。

依據前揭特徵，在一較佳實施例中，該密封圈係包括以錫膏、銅膏、熱熔膠中任一所構成的環圈體。

依據前揭特徵，該高分子吸水塗層包括由一液型高分子樹脂或二液型高分子樹脂其中之一所構成，以及功能性填料、交聯劑，經交聯固化後所製成的塗料，並以網印、塗佈、點膠其中任一方式，將所需要的塗層形狀運用於該下層散熱片之第三表面上。在一較佳實施例中，該高分子樹脂包括為：聚胺酯、聚丙烯酸樹脂、聚偏氟乙烯樹脂或上述的改性樹脂。

藉助上揭技術手段，本發明通過高分子吸水塗層來取代銅網，以及上層散熱片下表面的小凸點，二者相輔相成，使得散熱在形成中空腔體後，不僅具有高的結構強度，同時還有助於散熱流體的蒸氣流通，具體實現薄型化的需求，而且毛細力更大，吸水效果更好，進而帶來的是更好的散熱效果，可以保持行動電子裝置的可靠性及有效排除熱至外，更可提升製造便捷及組裝良率。

30‧‧‧上層散熱片

31‧‧‧第一表面

32‧‧‧第二表面

321‧‧‧粗糙面

33‧‧‧小凸體

34‧‧‧第一槽道

35‧‧‧灌液口

40‧‧‧下層散熱片

41‧‧‧第三表面

411‧‧‧粗糙面

42‧‧‧第四表面

43‧‧‧高分子吸水塗層

431‧‧‧毛細結構

44‧‧‧第二槽道

50‧‧‧密封圈

51‧‧‧第三槽道

60‧‧‧超薄型散熱板

圖1A係習用圓型微熱管之示意圖。

圖1B係習用薄型微熱管之示意圖。

圖2A係習用一種行動電子裝置散熱結構之分解立體圖。

圖2B係習用一種行動電子裝置散熱結構之組合立體圖。

圖3係本發明較佳實施例之分解立體圖。

圖4係本發明較佳實施例之組合立體圖。

圖5A係圖4中5A-5A之斷面剖視圖。

圖5B係圖5A中部份放大剖視圖。

圖6A係圖5A中6A-6A之斷面剖視圖。

圖6B係圖6A中部份放大剖視圖。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參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，要注意的是，在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

首先，請參閱圖3~圖6B所示，本發明所揭露的超薄型散熱板60，其較佳實施例包含：一上層散熱片30，係呈平板體，其厚度(t1)為0.05~0.15mm之間，較佳者為0.1mm，但不限定於此；其上方形成一第一表面31，而該第一表面31的下方對應面形成一第二表面32，且在一較佳實施例中，該第二表面32上係可形成粗糙面321，並設有多數排列的小凸體33；本實施例中，該小凸體33可由密封材料所構成，例如：錫膏、銅膏、熱熔膠中之一所組成。

一下層散熱片40，係呈平板體，其厚度(t2)為0.05~0.15mm之間，較佳者為0.1mm，但不限定於此；該下層散熱片40與該上層散熱片30相對應，其上方相對應於該第二表面32上方形成一第三表面41，且在一 較佳實施例中，該第三表面41係可形成粗糙面411，而該第三表面41的下方對應面形成一第四表面42；本實施例中，該上層散熱片30及下層散熱片40主要係包括由金屬材料，例如：以金、銀、銅、不銹鋼、鋁、鈦…等金屬所沖壓成型的板狀體；以及亦可為非金屬材料，例如：以塑膠材料注塑或3D打印所成型板狀體，其皆可據以實施。

一高分子吸水塗層43，係形成在該第三表面41上，其厚度(t4)為0.05~0.07mm，該高分子吸水塗層43內部存在一毛細結構431。本實施例中，該高分子吸水塗層43包括由一液型高分子樹脂或二液型高分子樹脂其中之一所構成(高分子樹脂可包括為：聚胺酯、聚丙烯酸樹脂、聚偏氟乙烯樹脂或上述的改性樹脂)，以及粒徑大小較集中的功能性填料(例如：氧化鋁、碳化矽、氣凝膠)、交聯劑，經交聯固化後製成的塗料，以網印、塗布、點膠等方式，將所需要的塗層形狀運用於該下層散熱片40之第三表面41上。在一較佳實施例中，該高分子吸水塗層43理想的結構，係如圖6B所示，其內部存在一毛細結構431，並使該毛細結構431呈現『蜂窩狀』為較佳。如此一來，該高分子吸水塗層43的吸水功能，可達到垂直吸水距離大於5cm的功效，其用途是用以保存水，實際操作中，我們把該高分子吸水塗層43用純水浸潤，潤濕度為該高分子吸水塗層43吸水飽和度的70%-80%。

一密封圈50，係位於該上層散熱片30與該下層散熱片40之間，其厚度(t3)為0.05~0.15mm，較佳者為0.1mm，但不限定於此；使該上層散熱片30的第二表面32及該下層散熱片的第三表面41的四周圍相互結合。本實施例中，密封圈50主要係由密封材料所構成，例如：錫膏、銅膏、熱熔膠中之一所組成的環圈體。

如圖3及圖4所示，本實施例中，該上層散熱片30及下層散熱 片40以及該密封圈50的對應處，分別設有一第一槽道34、一第二槽道44及一第三槽道51，當該上層散熱片30的第二表面32及該下層散熱片40的第三表面41的四周圍，以該密封圈50相互結合後，形成一預留的灌液口35，待該中空腔體52抽真空後，即可將一散熱流體(W)，例如：純水(但不限定於此)，由該灌液口35灌進該中空腔體52內，再作最後的密合封口。本實施例中，該第一槽道34及第二槽道44，係可分別與該上層散熱片30及下層散熱片40一體注塑或3D打印一體成型，或由金屬板一體沖壓成型，皆可實施。亦即本實施例中，該灌液口35可以無需另外裝設一填充管，可直接由該第一槽道34及第二槽道44所密接構成。

如圖5A及5B所示，該上層散熱片30之第二表面32上所形成的多數排列的小凸體33，係在該上層散熱片30的第二表面32及該下層散熱片40的第三表面41的四周圍以該密封圈50相互結合後，接觸該下層散熱片40的第三表面41，用以支撐該上、下層散熱片30、40，以致於它們二者形成的腔體在後續的加工方法中不會坍塌，用以形成一內部空間厚度為0.05~0.15mm的中空腔體52，亦即該中空腔體52的內部空間係可依該密封圈50的厚度(t3)而定。且該中空腔體52內灌裝有該散熱流體(W)，抽真空後予以密封，據以組成一超薄型散熱板60的型態，且該超薄型散熱板60的總厚度(T)小於0.5mm，如圖5B所示。

本發明的主要技術原理及特徵在於：首先，水在真空狀態下的沸點很低，且一開始水是液態的形式保存在該高分子吸水塗層43中。當該下層散熱片40的第四表面42接觸到熱源時，該超薄型散熱板60會因為吸熱而導致散熱板內部腔體溫度升高。當溫度達到真空狀態下水的沸點或以上時，水就會從液態變成氣態，轉向溫度低的一邊，並帶走 熱量；對應位置的該高分子吸水塗層43會暫時處於乾燥狀態。即帶有熱量的蒸汽就從該超薄型散熱板60的蒸發區間向其冷卻段移動，蒸汽把熱量傳給冷卻段，然後蒸汽就冷凝成液體。冷凝的水又會通過該高分子吸水塗層43上的毛細結構431(強吸水性)返回蒸發段，而這一迴圈(蒸發←→冷凝)持續進行，不斷地散熱。

本發明藉由上述技術手段，其具有如下之功效增進需在闡明者：

一、本發明的毛細結構431，並非使用的銅網，因銅網的厚度不易做薄型化，本發明係以該高分子吸水塗層43作為毛細結構431，其厚度(t4)為0.05~0.07mm，且在較佳實施例中，該毛細結構431呈現『蜂窩狀』，使得該高分子吸水塗層43的吸水功能，可達到垂直吸水距離大於5cm的功效，進而配合該上、下層散熱片30、40，以及該密封圈50，得以組成一總厚度(T)小於0.5mm的超薄型散熱板60，不僅具有極佳散熱性，且利於移動電子裝置往輕薄多工方向發展。

二、本發明的中空腔體52的內部空間，係可由該密封圈50的厚度(t3)而界定，更重要的是，該上層散熱片30之第二表面32上所形成的多數排列的小凸體33，可以支撐該上、下層散熱片30、40，以致於在後續的加工方法中不會坍塌，得以形成一內部空間厚度為0.05~0.15mm的中空腔體52，更具有使毛細結構431的功能不會受阻，仍具有完整之蒸汽通道，藉此確保薄型化的內部腔室能可順暢保持汽液循環，確保本發明的超薄型散熱板60的散熱可靠度。

基於上述特徵，該超薄型散熱板60係可設置於電子元件與殼體之間(圖未示)，其一側對應接觸電子元件，另一側對應接觸殼體，可保持行動電子裝置的可靠性及有效排除熱至外，讓使用者在低溫下之行動電子裝置也能體驗行動電子裝置之高效處理速度。

綜上所述，本發明所揭示之技術手段，確具「新穎性」、「進步性」及「可供產業利用」等發明專利要件，祈請 鈞局惠賜專利，以勵發明，無任德感。

惟，上述所揭露之圖式、說明，僅為本發明之較佳實施例，大凡熟悉此項技藝人士，依本案精神範疇所作之修飾或等效變化，仍應包括在本案申請專利範圍內。

Claims (8)

1. 一種超薄型散熱板，包含：一上層散熱片，係呈平板體，其厚度為0.05~0.15mm，其上方形成一第一表面，而該第一表面的下方對應面形成一第二表面，且在該第二表面設有多數排列的小凸體；一下層散熱片，係呈平板體，其厚度為0.05~0.15mm，並與該上層散熱片相對應，其上方相對於該第二表面上方形成一第三表面，而該第三表面的下方對應面形成一第四表面；一高分子吸水塗層，係形成在該第三表面上，其厚度為0.05~0.07mm，且該高分子吸水塗層內部存在一毛細結構，且該高分子吸水塗層的毛細結構係呈現蜂窩狀；以及一密封圈，係以錫膏、銅膏、熱熔膠中任一所構成的環圈體，位於該上層散熱片與該下層散熱片之間，其厚度為0.05~0.15mm，使該上層散熱片的第二表面及該下層散熱片的第三表面的四周圍相互結合，且該上層散熱片之第二表面上的小凸體，係接觸該下層散熱片的第三表面，用以支撐該上、下層散熱片不會坍塌，得以形成一內部空間厚度為0.05~0.15mm的中空腔體，且該中空腔體內灌裝有散熱流體抽真空後予以密封，據以組成一超薄型散熱板的型態，且該超薄型散熱板的總厚度小於0.5mm。
2. 如申請專利範圍第1項所述之超薄型散熱板，其中，該第二表面及該第三表面係形成粗糙面。
3. 如申請專利範圍第1項所述之超薄型散熱板，其中，該上層散熱片、該下層散熱片其厚度可為0.10mm。
4. 如申請專利範圍第1項所述之超薄型散熱板，其中，該中空腔體的內部空間厚度可為0.10mm。
5. 如申請專利範圍第1項所述之超薄型散熱板，其中，該上層散熱片及下層散熱片包括以金屬的金、銀、銅、不銹鋼、鋁、鈦材料其中任一或其合金所沖壓成型的板體。
6. 如申請專利範圍第1項所述之超薄型散熱板，其中，該上層散熱片及下層散熱片包括以非金屬的塑膠材料注塑或3D打印所成型的板體。
7. 如申請專利範圍第1項所述之超薄型散熱板，其中，該高分子吸水塗層包括由一液型高分子樹脂或二液型高分子樹脂其中之一所構成，以及功能性填料、交聯劑，經交聯固化後所製成的塗料，並以網印、塗佈、點膠其中任一方式，將所需要的塗層形狀運用於該下層散熱片之第三表面上。
8. 如申請專利範圍第7項所述之超薄型散熱板，其中，該高分子樹脂包括為：聚胺酯、聚丙烯酸樹脂、聚偏氟乙烯樹脂或上述的改性樹脂。