TWI768335B - 均溫板及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明涉及一種真空下且具有工作流體的均溫板，包含第一與第二殼件以共同形成蒸發區、冷凝區及自蒸發區延伸至冷凝區的腔室。蒸發區中包含多個第一支撐結構，冷凝區中具有多個第二支撐結構。蒸發區中更包含多個延伸傳熱結構，其接觸第一殼件之蒸發區的第一內表面且與之相垂直。該腔室包含至少一蒸發蒸氣流通區。第一殼件之第一內表面與第二殼件之第二內表面、該些延伸傳熱結構及至少其中一該第一支撐結構上包含均勻分佈且實質上厚度相同的粉燒結毛細結構。這些第一與第二支撐結構支撐著均溫板的第一與第二殼件。

Description

均溫板及其製造方法
本發明之示例性實施例係涉及熱傳領域，尤其涉及均溫板及其製造方法。
在電子裝置運行過程中，處理器所產生的熱量需要快速地排除，以使工作溫度保持在其製造商所建議的範圍內。隨著這些電子裝置的功能與應用的提升，其所使用的處理器的運行運轉速度也越來越快。隨著新一代電子裝置越來越輕薄，內部配置越來越緊湊，隨著電子裝置中不同熱源之間距的縮減，這些裝置的熱管理則變得非常有挑戰性。
均溫板用於散熱。通常，均溫板是透過將熱管平坦化至其原始直徑的約30%至60%、或將上下殼件接合在一起所形成。均溫板子是真空容器，藉由工作流體的蒸發以從熱源將熱量帶走。工作流體可填充於真空中以增加熱接觸表面。蒸氣流最終會在較冷的表面上冷凝，使得熱量可從蒸發表面(熱源的表面)均勻地分佈到冷凝表面(較大的冷卻表面區域)。此後，冷凝液回流到蒸發表面附近，這常使用毛細結構之毛細作用力使冷凝液回流到蒸發表面，從而使蒸發表面保持濕潤以產生較大的熱通量(heat fluxes)。
均溫板的熱性能(thermal performance)取決於均溫板藉由相變化(液態-氣態-液態)機制的散熱效率。毛細結構所產生的毛細作用力必需克服毛細結構(wick)內的液體壓降(liquid pressure drop)和均溫板內的蒸氣壓降(vapor pressure drop)。當均溫板很薄時，可產生的毛細作用力較低，因為當間距減小時，液體壓降和蒸氣壓降會更高。另外，在這樣的例中，為了將熱阻最小化，通常會在蒸發表面附近設計結構小尺寸特徵。該小尺寸特徵的蒸發表面結構的低孔隙率(low porosity)及滲透率(permeability)，再加上具有高毛細作用和高液體壓降的燒結粉狀毛細結構，通常會增加流體阻力以維持毛細作用力驅動的整個毛細結構的流動。
有鑑於此，本發明提供一種均溫板及其製造方法。
根據本發明之一實施例所揭露的一種為真空且具有工作流體的均溫板，包含一第一殼件、一第二殼件、多個第一支撐結構、多個第二支撐結構、多個延伸傳熱結構以及一粉燒結毛細結構。第二殼件與第二殼件共同形成一蒸發區、一冷凝區及自蒸發區延伸至冷凝區的一腔室。腔室包含至少一蒸發蒸氣流通區。該些第一支撐結構與該些延伸傳熱結構位於蒸發區中。延伸傳熱結構接觸第一殼件之位於蒸發區的一第一內表面且與第一內表面相垂直。粉燒結毛細結構實質上厚度相同且均勻分佈於第一殼件之第一內表面、第二殼件之第二內表面、該些延伸傳熱結構及至少其中一第一支撐結構上。
根據本發明之另一實施例所揭露的一種製造為真空中且具有工作流體的均溫板的方法。方法包含以下步驟：將至少一第一支撐結構、至少一第二支撐結構以及至少一延伸傳熱結構成型於一第一殼件上；提供一第二殼件；將一粉燒結毛細結構均勻分佈於該第一殼件之一第一內表面、該第二殼件之一第二內表面、該至少一延伸傳熱結構及至少其中一該至少一第一支撐結構上；接合該第一殼件與該第二殼件從而令該第一殼件與該第二殼件共同形成一蒸發區。其中該至少一第一支撐結構與該至少一延伸傳熱結構位於該蒸發區中，該至少一延伸傳熱結構接觸該第一殼件之位於該蒸發區的該第一內表面且與該第一內表面相垂直。
本發明前述實施例所揭露的均溫板及其製造方法，具有由毛細結構所產生的毛細作用力，其等於或大於毛細結構中的液體壓降及均溫板中的蒸氣壓降，且具有粉燒結毛細結構的第一支撐結構中的至少其中一者以這些延伸傳熱結構可有效地增加蒸發區的熱傳表面，且與均溫板結合減輕了因粉燒結毛細結構的毛細作用引起的高液體壓降，整個毛細結構中維持毛細作用力驅動的流體的流體阻力被有效地降低，從而增加了蒸發區的孔隙率(porosity)與滲透率(permeability)及滿足了熱性能需求。
以上之關於本發明揭露內容之說明及以下之實施方式之說明，係用以示範與解釋本發明之精神與原理，並且提供本發明之專利申請範圍更進一步之解釋。
以下將以各種實施例及所附圖式詳細且全面地描述本發明。然而，實施例可以許多不同的形式來體現，且不應僅解釋而侷限於本文所述的各種實施例，反而，是透過這些示例性實施例的範圍充分地傳達給相關領域的習知技藝人士以使本發明更徹底且完整地被揭示。
相似的標號將表示相似的元件。在圖式中，為求清楚之目的，線條、層結構、組件、構件、元件或特徵的厚度可能有誇張繪示的情況。除非另有說明，虛線可用於表示可選的特徵或操作。
本文所使用的用語僅用於描述特定實施例之用，並非用於限制這些實施例。如本文所使用，單數形式的「一」及「該」也可用於包含複數的情況，除非前後文有明確說明。且可理解的是，本文所使用的用語如「包含」、「具有」等概念可用於說明所陳述的特徵、整數、步驟、操作、元件及/或其組合的存在，但不用於排除還可額外添加一或多個其他特徵、整數、步驟、操作、元件及/或其組合的情況。
「如」「諸如」、「例如」等用語僅是用來列舉示例性例子而不僅僅限於所列舉的例子。因此，「如」「諸如」、「例如」可涵蓋其他類似或等同的示例。
如本文所使用，「及/或」的用語包含關聯的所有項目的任何可能的組合，補足了使用「或」時所缺少的組合。
如本文所使用，「實施例」或「本實施例」並非限制性用語，其並非用於指任何特定實施例，而是包含在本說明書與權利保護範圍中描述的所有可能的面向。
除非另有定義，否則本文所使用的用語(包含技術用語和學術或科學用語)具有可受到示例性實施例所屬領域的習知技藝人士所理解的相同意涵。可理解的是，如在已知使用的字典中所定義的用語，可用於解釋本文所使用的用語，使其在上下文中具有一致的意涵，但不應過度理想化或過於正式的意義來予以解釋，除非本文有明確定義。
應理解地，當一元件被描述為在另一元件「上」、「組裝到」、「連接至」、「耦接(coupled with)」到另一元件、或與另一元件「接觸」等時，該元件可直接在另一元件上，當然也可存在其他元件或中間元件介於其之間，且透過組裝、連接、耦接及/或接觸等方式介於其之間。相反地，當一個元件被描述為「直接地」在另一元件上或「直接地組裝於」、「直接地耦接於」、「直接地接觸於」另一元件時，則沒有其他元件介於其之間。相關領域具有通常知識者可理解到，當提到一結構或特徵是鄰設於另一特徵時，其可具有部分的重疊或位於所相鄰的特徵之下。
為了便於描述之目的，在本文中可使用空間相對的用語，如「在…下」、「在…之下」、「低於」、「在…之上」、「上的」等以描述元件或特徵與另一元件如圖所示的關係。可理解的是，除了圖中所示的方位之外，空間相對用語還可用於涵蓋裝置在使用或操作時的不同方位。舉例來說，若圖中的裝置是倒置的，則被描述為在其他元件或特徵「下」或「之下」的元件則會被定位為在其他元件或特徵之上。因此，示例性用語「在…下」可涵蓋之上及之下兩個方向。該裝置也可依據此處解釋的空間相對用語被轉向(如旋轉90度或其他方向)。類似地，除非額外指出，否則「向上」、「向下」、「垂直」、「水平」等用語於本文僅用於說明之用。
可理解地，雖然本文使用了第一、第二等用語來描述各種元件、組件、區域、層結構及/或部分，但這些元件、組件、區域、層結構及/或部分並不受這些用語所限制。反而，這些用語僅用於區分其中一元件、組件、區域、層結構及/或部分與另一個元件、組件、區域、層結構及/或部分。因此，在不脫離本發明教示的情況下，本文所稱的第一元件、組件、區域、層結構及/或部分也可被稱為第二元件、組件、區域、層結構及/或部分。除非額外說明，否則操作(或步驟)不限於專利保護範圍或附圖中所呈現的順序。
於此所揭示的示例性實施例是有關於真空下且具有工作流體的各種均溫板及其製造方法。於一實施例中，均溫板包含第一與第二殼件以共同形成蒸發區、冷凝區及自蒸發區延伸至冷凝區的腔室。蒸發區中包含多個第一支撐結構，冷凝區中具有多個第二支撐結構。蒸發區中更包含多個延伸傳熱結構，其接觸第一殼件之蒸發區的第一內表面且與之相垂直。該腔室包含至少一蒸發蒸氣流通區。第一殼件之第一內表面與第二殼件之第二內表面、該些延伸傳熱結構及至少其中一該第一支撐結構上包含均勻分佈且實質上厚度相同的粉燒結毛細結構。這些第一與第二支撐結構支撐著均溫板的第一與第二殼件。
圖1A係根據一示例性實施例繪示之一均溫板100的上視立體示意圖。圖1B係根據一示例性實施例之圖1A的均溫板100的底視立體示意圖。圖1C係根據一示例性實施例之圖1A的均溫板100的平面圖。圖1D係根據一示例性實施例之圖1C的均溫板100沿線A-A的橫截面示意圖。請參閱圖1A至1D，均溫板100包含在真空下的工作流體，及包含一第一殼件110與一第二殼件190，共同形成一蒸發區114，蒸發區114中具有多個第一支撐結構154。均溫板100更包含一冷凝區116與一冷凝蒸氣流通區120，冷凝區116中具有多個第二支撐結構176，冷凝蒸氣流通區120自蒸發區114延伸至冷凝區116(亦如圖2A所示)。
於一實施例中，第一殼件110更包含第一接觸表面(或外表面)112、第一內表面119及第一接合邊118，第二殼件190更包含第二接觸表面(或外表面)192、第二內表面199及第二接合邊198。第一殼件110與第二殼件190共同定義出一工作區195。
於一些實施例中，這些第一支撐結構154與第二支撐結構176接觸第一殼件110之第一內表面119與第二殼件190之第二內表面199，從而支撐著均溫板100的第一殼件110與第二殼件190。
請參閱圖1A至1D，於一實施例中，蒸發區114更包含多個延伸(或長型)傳熱結構140，設置於第一內表面119上。於一實施例中，這些延伸傳熱結構140垂直於第一內表面119。均溫板100包含該冷凝蒸氣流通區120、至少一蒸發蒸氣流通區120E及一蒸發蒸氣流通上平面區120P。冷凝蒸氣流通區120是一個蒸氣在冷凝區116中流動的區域。蒸發蒸氣流通上平面區120P是蒸氣在蒸發區114流動而在這些延伸傳熱結構140之上的區域。至少一蒸發蒸氣流通區120E是在蒸發區114內讓蒸氣可在蒸發區114流動且沒有彼此靠近的這些延伸傳熱結構140的區域。如一個非限制性的示例，該至少一蒸發蒸氣流通區120E是任兩個延伸傳熱結構140或第一支撐結構154與凹陷的蒸發區114的圍牆之間的距離大於至周圍或相對的第一支撐結構154的區域。
請參閱圖1E，於一實施例中，第一內表面119、第二內表面199、這些延伸傳熱結構140及至少其中一第一支撐結構154包含粉燒結毛細結構(sintered powdered wick structure)201。粉燒結毛細結構201均勻地分布且厚度實質上相同。於一例中，粉燒結毛細結構201包含銅。然而，實施例不以此為限。相關領域具有通常技藝之人可輕易地從其他實施例中理解到，可使用其他類型的導電毛細結構或不同類型的毛細結構的組合。舉例來說，取決於均溫板的尺寸與應用，也可採用以不同類型的材質或以非銅的可導電材質的組合的篩網型毛細結構(screen mesh wick structure)或槽道型毛細結構(groove wick structure)等結構。
復參圖1A至圖1D，於一實施例中，蒸發區114中的第一內表面119也可包含一槽道型毛細結構134。於一些實施例中，第一與第二殼件可形成氣密的真空腔室，且其中具有該些第一與第二支撐結構、延伸傳熱結構以及毛細結構與工作流體。
於一實施例中，如圖所示，第二殼件190實質上為平坦的結構，。於一實施例中，如圖所示，蒸發區114位於中心且被冷凝區116所圍繞，第一殼件110的蒸發區114實質上自第一接觸表面112傾斜，而第一殼件110的蒸發區114實質上自第一內表面119凹陷。然而，實施例不以此為限。相關領域具有通常技藝之人可輕易地從選擇性的實施例中理解到，第一殼件也可實質上為平坦的，凹陷的蒸發區也可不位於中心，且可以有多個凹陷的蒸發區(多重凹陷的)，或凹陷的蒸發區可在連通冷凝區前包含一或多個圍繞的鋸齒脊結構(多層次的)，或任何前述的組合，只要包含冷凝蒸氣流通區120、至少一蒸發蒸氣流通區120E及蒸發蒸氣流通上平面區120P的均溫板100能提供所需的蒸氣壓降，及這些延伸傳熱結構140與至少一個具有粉燒結毛細結構的多個第一支撐結構154，就可有效地增加蒸發區114的熱傳面積及減少因粉燒結毛細結構的毛細作用產生的高液體壓降。
於一些實施例中，在不犧牲熱傳表面積以滿足散熱效能的前提下，前述實質上平坦的、單一凹陷的、多重凹陷的、或多層次的第一殼件的這些設計都可取決於如避免繞過熱源周圍的其他元件或裝置等設計需求。
如本文所用的術語「實質上」是指第一接觸表面112與第二接觸表面192中至少50%、60%、70%、80%、90%、95%、96%、97%、98%、99%、99.5%、99.9%、99.99%、或至少99.999%或更多為平坦的。
於該實施例中，均溫板的形狀大致上為多邊形(如方形)；然而，實施例不以此為限。相關領域具有通常技藝之人可輕易地從選擇性的實施例中理解到，只要包含冷凝蒸氣流通區120、至少一蒸發蒸氣流通區120E及蒸發蒸氣流通上平面區120P的均溫板100能提供所需的蒸氣壓降及這些延伸傳熱結構140和具有粉燒結毛細結構的第一支撐結構154中的至少一者以有效地增加蒸發區114的熱傳表面及減少因粉燒結毛細結構的毛細作用引起的液體壓降，均溫板的形狀也可非為多邊形或其他形狀的組合。
於一實施例中，均溫板100的第一殼件110與第二殼件190可各由單一塊導電材料所構成，如銅，因此第一殼件110之其中具有第一支撐結構154和延伸傳熱結構140的凹陷的蒸發區114以及其中具有第二支撐結構176的冷凝區116得以一體成型。然而，實施例不以此為限。相關領域具有通常技藝之人可輕易地從選擇性的實施例中理解到，也可依據均溫板100的尺寸與應用使用其他的導電材料，只要提供具有冷凝蒸氣流通區120、至少一蒸發蒸氣流通區120E及蒸發蒸氣流通上平面區120P的均溫板100能提供所需的蒸氣壓降及這些延伸傳熱結構140和具有粉燒結毛細結構的第一支撐結構154中的至少其中一者以有效地增加蒸發區114的熱傳表面及減少因粉燒結毛細結構的毛細作用引起的高液體壓降，第一殼件110之其中具有第一支撐結構154與延伸傳熱結構140的凹陷的蒸發區114及其中具有第二支撐結構176的冷凝區116也可為部分地成型或非一體成型。
於一些實施例中，第一殼件110與第二殼件190的邊緣(或端)的尺寸可介於20毫米至600毫米之間，而蒸發區114的尺寸可介於10毫米至60毫米之間。然而，實施例不以此為限。相關領域具有通常技藝之人可輕易地從選擇性的實施例中理解到，只要提供具有冷凝蒸氣流通區120、至少一蒸發蒸氣流通區120E及蒸發蒸氣流通上平面區120P的均溫板100能提供所需的蒸氣壓降及這些延伸傳熱結構140和具有粉燒結毛細結構的第一支撐結構154中的至少其中一者以有效地增加蒸發區114的熱傳表面及減少因粉燒結毛細結構的毛細作用引起的高液體壓降，第一殼件110與第二殼件190的尺寸及蒸發區114的尺寸可大於或小於前述的值以符合均溫板100所需的尺寸與應用。
於一些實施例中，第一殼件110的厚度，如其第一接合邊118及第二殼件190所指的厚度，可介於0.5毫米至2毫米之間。至冷凝區116的第一內表面119的深度及相應的第二支撐結構176的高度可介於1毫米至50毫米之間。至蒸發區114的第一內表面119的深度及第一支撐結構154的對應的高度可介於1.5毫米至55毫米之間。然而，實施例並非以此為限。相關領域具有通常技藝之人可輕易地從選擇性的實施例中理解到，只要提供具有冷凝蒸氣流通區120、至少一蒸發蒸氣流通區120E及蒸發蒸氣流通上平面區120P的均溫板100能提供所需的蒸氣壓降及這些延伸傳熱結構140和具有粉燒結毛細結構的第一支撐結構154中的至少其中一者以有效地增加蒸發區114的熱傳表面及減少因粉燒結毛細結構的毛細作用引起的高液體壓降，第一殼件110與第二殼件190的厚度、冷凝區116的第一內表面119的深度及蒸發區114的第一內表面119的深度可大於或小於前述的值以符合均溫板100所需的尺寸與應用。
於一些實施例中，第一支撐結構154與第二支撐結構176的形狀分別為柱狀，且第二支撐結構176的直徑大於第一支撐結構154的直徑。然而，實施例不以此為限。相關領域具有通常技藝之人可輕易地從選擇性的實施例中理解到，只要第一支撐結構154與第二支撐結構176分別接觸第一殼件110的第一內表面119與第二殼件190的第二內表面199以充分地支撐第一殼件110與第二殼件190，第二支撐結構的直徑依據均溫板的應用與尺寸可等於或小於第一支撐結構154的直徑且可具有其他的尺寸和形狀(例如，非柱狀)。
於一些實施例中，第一接合邊118與第二接合邊198的寬度可介於1毫米至3.5毫米之間。然而，實施例不以此為限。相關領域具有通常技藝之人可輕易地從選擇性的實施例中理解到，只要第一接合邊118與第二接合邊198可以真空密封接合且不會影響均溫板100操作性能，第一接合邊與第二接合邊的寬度依據均溫板的應用與尺寸可小於或大於1毫米至3.5毫米之間的值。
圖2A為根據一示例性實施例之均溫板100的第一殼件110的上視立體示意圖，繪示了第一殼件110具有一工作管260。圖2B為根據各種實施例繪示了圈選部分213中之蒸發區114的相對詳細的細節。如圖2A與2B所示，且接續參閱圖1A至1D，第二殼件190包含具有沿著其外圍邊緣的第一接合邊118的第一內表面119。第一內表面119定義出在第一內表面119之中央處凹陷的該蒸發區114。第二支撐結構176設置於圍繞蒸發區114的第一內表面119上。第一支撐結構154設置於蒸發區114中的第一內表面119上。於一實施例中，如圖所示，第一支撐結構154與第二支撐結構176為設置成垂直於第一內表面119的柱狀結構。第一支撐結構154與第二支撐結構176具有不同的尺寸(例如，不同的高度及/或直徑)。
蒸發區114更包含設置於蒸發區114內的第一內表面119上的延伸傳熱結構140。於一實施例中，如圖所示，這些延伸傳熱結構140實質上為具有不同長度的矩形，且自蒸發區114的中心部如輪輻(spokes) 般沿徑向方向延伸。這些延伸傳熱結構140交錯排列且每個徑向路徑包含單個延伸傳熱結構140。具體來看，這些延伸傳輸結構140大致上分為兩組，於每一組中，相鄰的延伸傳熱結構140至蒸發區114之中心部的距離相異，且相鄰的延伸傳熱結構140於徑向上的長度也可相異。然而，實施例不以此為限。相關領域具有通常技藝之人可輕易地從選擇性的實施例中理解到，這些延伸傳熱結構140也可為非矩形，可為共線配置，且可具有相同的長度。此外，延伸傳熱結構140也可排列成非以徑向延伸及非交錯的配置。只要具有冷凝蒸氣流通區120、至少一蒸發蒸氣流通區120E及蒸發蒸氣流通上平面區120P的均溫板100能提供所需的蒸氣壓降及這些延伸傳熱結構140和具有粉燒結毛細結構的第一支撐結構154中的至少其中一者以有效地延伸蒸發區114的熱傳表面及減少因粉燒結毛細結構的毛細作用引起的高液體壓降，延伸傳熱結構140也可配置於其他替代實施例。
於一實施例中，藉由沖壓成型、電腦銑床或其他方式，第一支撐結構154、這些延伸傳熱結構140及第二支撐結構176可為一體成型。或者，第一支撐結構154、這些延伸傳熱結構140及第二支撐結構176的其中一者或多者可利用如熔接(welding)、擴散接合(diffusion bonding)、熱壓(thermal pressing)、軟焊(soldering)、硬焊(brazing)、黏著劑等接合技術耦接於第一內表面119。
粉燒結毛細結構設置於第一殼件110的第一內表面119與第二殼件190的第二內表面199上、這些延伸傳熱結構140及至少其中一第一支撐結構154上。粉燒結毛細結構在第一內表面119與第二內表面199上均勻分佈而實質上具有相同的厚度。
如一例中，第一內表面119的粉燒結毛細結構使用具有均勻分佈於其上的粉末毛細結構的模具所形成。該模具被放置成覆蓋第一內表面119上的所有結構然後接著被燒結。該模具的尺寸可調整以使第一內表面119和柱狀的第一支撐結構154上的粉燒結毛細結構的厚度相同。於一例中，但不以此為限，該模具上用於覆蓋柱狀的第一支撐結構154的部份的直徑等於柱狀的第一支撐結構154的直徑及粉燒結毛細結構的厚度。然而，於一些實施例中，粉燒結毛細結構也可設置於第二支撐結構176的至少一者上。
第一殼件110包含在其工作區195中固定到第一內表面119a之第一接合邊118的工作管260。工作管260設置於該第一接合邊118中的一凹槽或間隙中。工作管260可允許對均溫板100的內腔室流體連通，該內腔室由接合第一殼件110與第二殼件190所形成。所述內腔室包含可利用工作管260注入內腔室的工作流體。內腔室內的空氣將被抽出於內腔室。第二殼件190可利用如熔接、擴散接合、熱壓、軟焊、硬焊、黏著劑等接合技術實現真空密封。工作管260可利用相似的技術來接合固定。在工作流體已被引入內腔室且內腔室已抽真空後，工作管260的開口可被密封(例如藉由壓平(flattening)並接著接合該開口的端部的方式)。而工作管延伸至邊緣的部分則可被修剪(trimmed)。
圖3A為根據另一實施例之均溫板100的第一殼件110的上視立體示意圖。圖3B為根據一實施例繪示了圖3A之圈選部分313中的蒸發區114的相對詳細的立體示意圖。圖4A為根據另一實施例之均溫板100的第一殼件110的上視立體示意圖。圖4B為根據一實施例繪示了圖4A之圈選部分413中的蒸發區114的相對詳細的立體示意圖。
如圖3A與3B所示並繼續參閱圖1A至1D，在第一殼件110之蒸發區114中的這些延伸傳熱結構140實質上為矩形且沿蒸發區114的一中心部遠離的方式平行配置。這些延伸傳熱結構140具有相似的長度，且兩個或多個(如圖為兩個)的延伸傳熱結構140排成一列(即，共線的)。延伸傳熱結構140設置於該中心部且實質上在其相對的端處呈叉骨形(wishbone)；且其具有與蒸發區114中的其他延伸傳熱結構140交錯且平行配置的連接部。
如圖4A與4B所示並繼續參閱圖1A至1D，第一殼件110之蒸發區114中的這些延伸傳熱結構140實質上為矩形且沿蒸發區114的一中心部遠離的方式平行配置。這些延伸傳熱結構140具有相似的長度，且呈交錯配置。每排包含一個延伸傳熱結構140。兩個位於蒸發區114之中心的延伸傳熱結構140為第一組，第一組的延伸傳熱結構140的長度實質上相同。另外兩個位於前述兩個位於中心的延伸傳熱結構140(即第一組)的徑向外側的延伸傳熱結構140為第二組，而第二組的延伸傳熱結構140的長度比位於中心的延伸傳熱結構140(即第一組)的長度還長。相似地，第二組的延伸傳熱結構的每個徑向外側的各具有兩個延伸傳熱結構140，共四個延伸傳熱結構140構成第三組，而第三組的延伸傳熱結構140的長度比第二組的延伸傳熱結構140的長度還長。
如圖2A至圖4B所示，這些均溫板120分別包含蒸發蒸氣流通區220E(如圖2A)、蒸發蒸氣流通區320E(如圖3A)、蒸發蒸氣流通區420E(如圖4A)。然而，實施例不以此為限。相關領域具有通常技藝之人可輕易地從選擇性的實施例中理解到，只要可在包含冷凝蒸氣流通區120、至少一蒸發蒸氣流通區及蒸發蒸氣流通上平面區120P的均溫板上達到可接受的蒸氣壓降，單個均溫板可有一個或多個蒸發蒸氣流通區，且蒸發蒸氣流通區可具有任何所需的形狀。
圖5A為根據另一實施例之均溫板100的第一殼件110的上視立體示意圖。圖5B為根據一實施例繪示圖5A中蒸發區114之區域513的立體示意圖。圖6A為根據一實施例之均溫板100的第一殼件110的上視立體示意圖。圖6B為根據一實施例繪示圖6A中蒸發區114之區域613的立體示意圖。圖7A為根據一實施例之均溫板100的第一殼件110的上視立體示意圖。圖7B為根據一實施例繪示圖7A中蒸發區114之區域713的立體示意圖，圖8A為根據一實施例之均溫板100的第一殼件110的上視立體示意圖。圖8B為根據一實施例繪示圖8A中蒸發區114之區域813的立體示意圖。
如圖5A與圖5B所示，及接續參閱圖1A至圖1D，第一殼件110的蒸發區114中的這些延伸傳熱結構140實質上為矩形且在整個蒸發區114中彼此平行配置。這些延伸傳熱結構140具有相似的長度且每一排包含一個延伸傳熱結構140。蒸發蒸氣流通區520E圍繞這些延伸傳熱結構140，且這些延伸傳熱結構140的高度被最小化以增加其蒸發蒸氣流通上平面區120P。
如圖6A與圖6B所示及接續參閱圖1A至圖1D，第一殼件110的蒸發區114中的這些延伸傳熱結構140實質上為矩形且在整個蒸發區114中彼此平行配置。七個延伸傳熱結構140排成一排，且每一排之延伸傳熱結構140與相鄰排之對應的延伸傳熱結構140的長度相同。蒸發蒸氣流通區620E圍繞這些延伸傳熱結構140，且這些延伸傳熱結構140的高度被最小化以增加其蒸發蒸氣流通上平面區120P。
如圖7A與圖7B所示及接續參閱圖1A至圖1D，第一殼件110的蒸發區114中的這些延伸傳熱結構140實質上為矩形且在整個蒸發區114中彼此平行配置。這些延伸傳熱結構140具有相同的長度且每一排包含一個延伸傳熱結構140。蒸發蒸氣流通區720E形成於這些延伸傳熱結構140的一側且與之垂直。
如圖8A與圖8B所示，及接續參閱圖1A至圖1D，第一殼件110的蒸發區114中的這些延伸傳熱結構140例如是矩形的柱體，形成在部分的蒸發區114中且自蒸發區114向外延伸。更具體來看，延伸傳熱結構140可彼此相分離且均勻地分佈於蒸發區114的中間區域中，且圍繞位於此區域內的第一支撐結構154，且這些延伸傳熱結構140可均具有相似的外型，例如具有頂面實質上為正方形且柱體之長邊(long side)實質上平行於第一支撐結構154之延伸方向的形狀。蒸發蒸氣流通區820E圍繞這些延伸傳熱結構140，且這些延伸傳熱結構140的高度被最小化以增加其蒸發蒸氣流通上平面區120P。
圖9繪示了一個流程圖，其包含用於製造均溫板的方法800中的步驟。與本發明一致的方法可包含方法800中至少部分但不是全部的步驟，且這些步驟可以不同的順序來執行。此外，與本發明一致的方法可包含以具有時間重疊或幾乎同時的方式執行方法800中至少兩個或更多的步驟。
步驟810：判斷包含有第一殼件110的多個第一支撐結構154、多個延伸傳熱結構140及多個第二支撐結構176的至少一些結構是否為一體成型。若是，接著方法800將進行至步驟820。若否，接著方法800將進行至步驟830。
步驟820：判斷包含有第一殼件110的多個第一支撐結構154、多個延伸傳熱結構140及多個第二支撐結構176的該些結構是一體成型還是部份一體成型。若判斷該些結構為一體成型，接著方法800將進行至步驟828，否則，若判斷該些結構為部分一體成型，方法800則進行至步驟824。
步驟828：將該些第一支撐結構154、該些延伸傳熱結構140及該些第二支撐結構176一體成型在第一殼件110中。
步驟824：將第一殼件110的該些第一支撐結構154、該些延伸傳熱結構140及該些第二支撐結構176的一或多者一體成型。接著，於步驟826中，將第一殼件110中非一體成型的該些第一支撐結構154、該些延伸傳熱結構140及該些第二支撐結構176接合至第一殼件110的第一內表面119。
於該實施例中，該些第一支撐結構、該些延伸傳熱結構及/或該些第二支撐結構可藉由擴散接合、熱壓、軟焊、硬焊或黏著劑或其他方式來接合。
步驟840：形成或提供第二殼件190。於步驟850，粉燒結毛細結構201均勻地形成於第一殼件110的第一內表面119與第二殼件190的第二內表面199、該些延伸傳熱結構140及至少其中一第一支撐結構176上且具有實質上相同的厚度。粉燒結毛細結構201接著受到檢測以確保燒結及該些毛細結構的熱性能(thermal performance)符合要求。
如一例中，具有該些延伸傳熱結構140和該些第一支撐結構176的第一殼件110的第一內表面119上的粉燒結毛細結構是使用具有燒結毛細結構均勻分佈於其上的模具所形成，該模具被放置於覆蓋於第一殼件110的第一內表面119上形成的所有結構，然後在進行燒結。該模具的尺寸可調整以使第一內表面119或第一支撐結構154上的粉燒結毛細結構的厚度相同。於一例中，該模具上用於覆蓋第一支撐結構154的部份的直徑等於第一支撐結構154的直徑及粉燒結毛細結構的厚度。
冷卻後，於步驟860，將工作管260插入並固定於第一殼件110的第一內表面119的第一接合邊118與第二殼件190的第二內表面199的第二接合邊198而位於其工作區195。接著，於步驟870，具有插設固定有工作管260的第一殼件110之第一接合邊118與第二殼件190之第二接合邊198將被接合與密封。接著，於步驟880，將工作流體注入工作管260並將空氣抽出。於步驟890，封閉、密封及修剪工作管260。於一實施例中，工作管260可藉由被壓平並接著接合的方式被封閉及密封。冷卻後，工作管260被修剪。
於一些實施例中，第一與第二殼件、第一與第二支撐結構及延伸傳熱結構可以銅所製成。然而，實施例不以此為限。相關領域具有通常技藝之人可輕易地從選擇性的實施例中理解到，依據均溫板100的應用與尺寸，第一與第二殼件、第一與第二支撐結構及延伸傳熱結構也可由其他具有較高導熱率的其他導熱材質所製成。
於一些實施例中，工作流體包含去離子水(deionized water)。然而，實施例不以此為限，也可使用對於相關技術領域的技術人員來說為常見的其他工作流體。如一例，但不以此為限，其他的工作流體例如可為甲醇(methanol)及丙酮(acetone)。只要能被熱源汽化、蒸氣能冷凝回原狀而受到毛細結構纖維吸引而回到熱源，任何合適的工作流體均可使用。
相關領域具有通常技藝之人可輕易地從選擇性的實施例中理解到，在均溫板及實施例的整個製造方法中所進一步採用的熱處理程序(heat treatment processes)不限於前述的內容。另外，相關領域的技術人員可理解的是，其他額外的步驟也可加入前述的步驟或程序中，從而將額外的特徵融入最終產品中。並且，也可根據不同的需求來調整或更動前述的步驟。
於該實施例中，均溫板可透過如軟焊、硬焊或導熱膠配合其他黏著劑等任何合適的方式固定於一處理電路(如，處理器)上。或者，也可以透過其他緊固的技術來確保處理電路與均溫板的表面的直接熱接觸。
於該實施例中，均溫板及其製造方法具有由毛細結構所產生的毛細作用力，其等於或大於毛細結構中的液體壓降及均溫板中的蒸氣壓降。包含冷凝蒸氣流通區、至少一蒸發蒸氣流通區及蒸發蒸氣流通上平面區的均溫板提供一個可接受的蒸氣壓降。具有粉燒結毛細結構的多個延伸傳熱結構及多個第一支撐結構之至少一者可有效地延伸擴展蒸發區的熱傳表面，且與均溫板結合減輕了具有高毛細作用力的粉燒結毛細結構的高液體壓降。整個毛細結構中維持毛細作用力驅動的流體的流體阻力被有效地降低，從而增加了蒸發區的孔隙率(porosity)與滲透率(permeability)及滿足了前述的熱性能需求。第一與第二支撐結構可支撐均溫板的第一與第二殼件以避免第一與第二殼件的中心部塌陷。
應可理解地，所附的專利範圍不限於表達具體實施方式中所描述的特定元件、裝置或設備，其可在落入權利範圍的範圍內的特定實施例之間變化。關於本文中可能用於描述各種實施例、不同、特殊及/或非預期的結果的特定特徵或方面的任何馬庫西群(Markush groups)，可從獨立於其他馬庫西群的對應馬庫西群中的要件所獲得。馬庫西群的每個要件可以單獨或組合使用，以在專利範圍內的具體實施例中提供足夠的支持。
此外，在依據單獨立及共同地描述本發明的各種實施例的任何範圍或子範圍均應落入所附專利範圍的範圍內，且應理解為描述及納入了包含所有及/或部分的數值的範圍，即使這些數值並沒有在此處明確地記載。相關領域的技術人員可輕易地理解到，所列舉的範圍和子範圍足以描述和實現本發明的各種實施例，且可將這些範圍和子範圍進一步劃分為相關的1/2、1/3、1/4、1/5等範圍。於某一例中，從0.1至0.9的範圍可以進一步劃分為其範圍的三分之一，如從0.1至0.3的範圍、從0.4至0.6的範圍及從0.7至0.9的範圍，其這些範圍可以分別或共同地在所附專利範圍中，且可單獨地或共同地依附，且可受到具體實施例足夠的支持。此外，對於用於定義或修飾範圍的用語，如「至少」、「大於」、「小於」、「不大於」等，應理解這些用語可包含子範圍及/或上或下限。於一例中，「至少7」的範圍本質上包含了至少7至35的子範圍、至少7至85的子範圍、25至35的子範圍等，且各子範圍可分別及/或共同地依附並可受到具體實施例足夠的支持。最後，在所附的專利範圍內，可有所揭示的範圍內的單一數值，且該範圍可受到具體實施例的足夠支持。舉例來說，1至9的範圍包含各種不同的整數，如3，以及也包含具有小數點(或小數)的值(如4.1)，且可受到具體實施例的足夠支持。
於此已使用說明性的方式描述了本發明，且可理解的是，所使用的用語只用於描述之用而不具有限制性。根據前述的教示，允許實施例的修改和更動。可以在所附專利保護範圍內的具體描述來實現本發明。於此將明確地提出獨立和從屬專利保護範圍的組合。
雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。在不脫離本發明之精神和範圍內，所為之更動與潤飾，均屬本發明之專利保護範圍。關於本發明所界定之保護範圍請參考所附之申請專利範圍。
100:均溫板 110:第一殼件 112:第一接觸表面(外表面) 114:蒸發區 116:冷凝區 118:第一接合邊 119:第一內表面 120:冷凝蒸氣流通區 120P:蒸發蒸氣流通上平面區 134:槽道型毛細結構 154:第一支撐結構 176:第二支撐結構 190:第二殼件 192:第二接觸表面(外表面) 195:工作區 198:第二接合邊 199:第二內表面 201:粉燒結毛細結構 213、313、413:圈選部分 120E、220E、320E、420E、520E、620E、720E、820E:蒸發蒸氣流通區 260:工作管 513、613、713、813:區域 800:方法 810、820、824、826、828、830、840、850、860、870、880、890:步驟
圖1A係根據一示例性實施例繪示之一均溫板的上視立體示意圖。 圖1B係根據一示例性實施例之圖1A的均溫板的底視立體示意圖。 圖1C係根據一示例性實施例之圖1A的均溫板的平面圖。 圖1D係根據一示例性實施例之圖1C的均溫板沿線A-A 的橫截面示意圖。 圖1E繪示了圖1A至圖1D中包含粉燒結毛細結構之第一與第二內表面、延伸傳熱結構及至少一第一支撐結構。 圖2A為根據一示例性實施例之均溫板的第一殼件的上視立體示意圖。 圖2B繪示了根據各種實施例之圖2A之圈選部分中的蒸發區的相對詳細的細節。 圖3A為根據另一實施例之圖1A至圖1D之均溫板的第一殼件的上視立體示意圖。 圖3B為根據一實施例繪示了圖3A之圈選部分中的蒸發區的相對詳細的立體示意圖。 圖4A為根據另一實施例之圖1A至圖1D之均溫板的第一殼件的上視立體示意圖。 圖4B為根據一實施例繪示了圖4A之圈選部分中的蒸發區的相對詳細的立體示意圖。 圖5A為根據另一實施例之圖1A至圖1D之均溫板的第一殼件的上視立體示意圖。 圖5B為根據一實施例繪示圖5A中蒸發區之圈選部分的立體示意圖。 圖6A為根據一實施例之圖1A至圖1D之均溫板的第一殼件的上視立體示意圖。 圖6B為根據一實施例繪示圖6A中蒸發區之圈選部分的立體示意圖。 圖7A為根據一實施例之圖1A至圖1D之均溫板的第一殼件的上視立體示意圖。 圖7B為根據一實施例繪示圖7A中蒸發區之圈選部分的立體示意圖。 圖8A為根據一實施例之圖1A至圖1D之均溫板的第一殼件的上視立體示意圖。 圖8B為根據一實施例繪示圖8A中蒸發區之圈選部分的立體示意圖。 圖9繪示了根據一實施例的一個流程圖，其包含用於製造均溫板的方法800中的步驟。 應理解地，附圖可能未按照比例繪製，且有時會以圖解或局部視圖的方式繪示所揭示的實施例。在某些情況下，一些對於理解所揭示之實施例的裝置和方法沒有必要的細節可予以省略。應理解地，本發明不限於在此說明的特定實施例。
100:均溫板
110:第一殼件
112:第一接觸表面(外表面)
114:蒸發區
116:冷凝區
118:第一接合邊
119:第一內表面
120:冷凝蒸氣流通區
120E:蒸發蒸氣流通區
120P:蒸發蒸氣流通上平面區
140:延伸(長型)傳熱結構
134:槽道型毛細結構
154:第一支撐結構
176:第二支撐結構
190:第二殼件
199:第二內表面
198:第二接合邊

Claims (21)

  1. 一種為真空且具有工作流體的均溫板，該均溫板包含：一第一殼件；一第二殼件，該第一殼件與該第二殼件共同形成一蒸發區、一冷凝區及自該蒸發區延伸至該冷凝區的一腔室，其中該腔室包含至少一蒸發蒸氣流通區；多個第一支撐結構、多個第二支撐結構以及多個延伸傳熱結構，其中該些第一支撐結構的高度高於該些第二支撐結構，且與該些延伸傳熱結構位於該蒸發區中，該些延伸傳熱結構接觸該第一殼件之位於該蒸發區的一第一內表面且與該第一內表面相垂直，至少部分的該些延伸傳熱結構自該些第一支撐結構向外延伸，至少另一部分的該些延伸傳熱結構介於該些第一支撐結構之間而不直接連接該些第一支撐結構；以及一粉燒結毛細結構，實質上厚度相同且均勻分佈於該第一殼件之該第一內表面、該第二殼件之一第二內表面、該些延伸傳熱結構及至少其中一該第一支撐結構上。
  2. 如請求項1所述之均溫板，其中該些第二支撐結構位於該冷凝區中。
  3. 如請求項1所述之均溫板，其中該些第一支撐結構與該些第二支撐結構接觸該第一殼件之該第一內表面與該第二殼件之該第二內表面，從而支撐著該第一殼件與該第二殼件。
  4. 如請求項1所述之均溫板，其中該粉燒結毛細結構以可導電材質所構成。
  5. 如請求項1所述之均溫板，其中該第一殼件之該第一內表面包含一槽道型毛細結構。
  6. 如請求項1所述之均溫板，其中該蒸發區自該第一殼件之該第一內表面凹陷且被該冷凝區所圍繞。
  7. 如請求項1所述之均溫板，其中該第二殼件為平坦的結構。
  8. 如請求項1所述之均溫板，其中該第一殼件與該第二殼件均為一體成型之結構。
  9. 如請求項1所述之均溫板，其中該蒸發區處之該第一內表面的深度及該些第一支撐結構的高度介於1.5毫米與55毫米之間。
  10. 如請求項1所述之均溫板，其中該冷凝區處之該第一內表面的深度及該些第二支撐結構的高度介於1毫米與50毫米之間。
  11. 如請求項1所述之均溫板，其中該些第一支撐結構與該些第二支撐結構的形狀為柱狀，且各該第二支撐結構的直徑大於各該第一支撐結構的直徑。
  12. 如請求項1所述之均溫板，其中該些第一支撐結構、該些第二支撐結構以及該些延伸傳熱結構為一體成型於該第一內表面。
  13. 如請求項1所述之均溫板，其中該些第一支撐結構、該些第二支撐結構以及該些延伸傳熱結構之其中一者或多者以熔接、擴散接合、熱壓、軟焊、硬焊或黏著劑接合於該第一內表面。
  14. 如請求項1所述之均溫板，其中該些延伸傳熱結構實質上為具有不同長度的矩形，該些延伸傳熱結構自該蒸發區的中心部如輪輻般沿徑向方向延伸，該些延伸傳熱結構交錯排列且每個徑向路徑包含單個延伸傳熱結構。
  15. 如請求項1所述之均溫板，其中該些延伸傳熱結構具有相似的長度，且兩個或多個該延伸傳熱結構排成一列，其中一個設置於該蒸發區的中心部的該延伸傳熱結構具有呈叉骨形的相對兩端且與其他的該些延伸傳熱結構交錯配置。
  16. 如請求項1所述之均溫板，其中該些延伸傳熱結構實質上為矩形且沿該蒸發區之中心部遠離的方式平行配置，該些延伸傳熱結構具有相似的長度且交錯配置，每排包含一個該延伸傳熱結構，該些延伸傳熱結構中位於該蒸發區之中心部的其中二者的長度實質上相同且小於該些延伸傳熱結構中相對遠離該蒸發區之中心部的其他延伸傳熱結構的長度。
  17. 如請求項1所述之均溫板，其中該些延伸傳熱結構實質上為矩形且在整個該蒸發區中彼此平行配置，該些延伸傳熱結構具有相似的長度且且每一排包含一個該延伸傳熱結構，該腔室之該蒸發蒸氣流通區圍繞該些延伸傳熱結構，且該些延伸傳熱結構的高度被最小化。
  18. 如請求項1所述之均溫板，其中該些延伸傳熱結構實質上為矩形且在整個該蒸發區中彼此平行配置，該些延伸傳熱結構具有相同的長度且七個該延伸傳熱結構排成一排，該腔室之該蒸發蒸氣流通區圍繞該些延伸傳熱結構，且該些延伸傳熱結構的高度被最小化。
  19. 如請求項1所述之均溫板，其中該些延伸傳熱結構實質上為矩形且在整個該蒸發區中彼此平行配置，該些延伸傳熱結構具有相同的長度且每一排包含一個該延伸傳熱結構，該腔室之該蒸發蒸氣流通區形成於該些延伸傳熱結構的一側且與該些延伸傳熱結構垂直。
  20. 如請求項1所述之均溫板，其中該些延伸傳熱結構彼此相分離且均勻地分佈於該蒸發區的中間區域中，各該延伸傳熱結構具有實質上為正方形的頂面及實質上平行於該些第一支撐結構之延伸方向的長邊。
  21. 一種製造為真空中且具有工作流體的均溫板的方法，該方法包含：將多個第一支撐結構、多個第二支撐結構以及多個延伸傳熱結構成型於一第一殼件上；提供一第二殼件；將一粉燒結毛細結構均勻分佈於該第一殼件之一第一內表面、該第二殼件之一第二內表面、該些延伸傳熱結構及至少其中一該些第一支撐結構上；以及 接合該第一殼件與該第二殼件從而令該第一殼件與該第二殼件共同形成一蒸發區，其中該些第一支撐結構的高度高於該些第二支撐結構，且與該些延伸傳熱結構位於該蒸發區中，該些延伸傳熱結構接觸該第一殼件之位於該蒸發區的該第一內表面且與該第一內表面相垂直，至少部分的該些延伸傳熱結構自該些第一支撐結構向外延伸，至少另一部分的該些延伸傳熱結構介於該些第一支撐結構之間而不直接連接該些第一支撐結構。
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