TWI805496B - 新型微米與奈米線嵌入式均熱片及其製作方式 - Google Patents

Abstract

一種新型微米與奈米線嵌入式均熱片，覆蓋於合金散熱膏的上表面，合金散熱膏為覆蓋於熱源的上表面，包含具有位於上方的一第一表面及朝向合金散熱膏的第二表面的散熱板體，以及設置為朝向合金散熱膏而自第二表面凸伸出而插入至合金散熱膏之中的複數個線狀體，藉由將線狀體插入至合金散熱膏之中，以使來自熱源的熱經由合金散熱膏傳達至線狀體而傳送至及第二表面，以進一步傳送至第一表面而傳導至空氣。

Description

新型微米與奈米線嵌入式均熱片及其製作方式

一種散熱板，特別是一種形成有微型線結構的新型微米與奈米線嵌入式均熱片。

電子元件的發展持續朝向高效能及微型化發展，在此同時亦會有高效能導致運行時產生的熱量增加，微型化則促使各電子元件之間的排列變得緊密，而使熱量不易排散，可能導致電子元件運作失常甚至於元件損毀。

針對此問題，一般有在電子元件上塗佈散熱膏，藉由導熱係數高的散熱膏，有效率地將電子元件的熱導離，並藉由與散熱膏接觸的散熱元件，如散熱鰭片等，進一步將熱發散，以維持電子元件的安全性的方法。

但是與散熱膏接觸的散熱元件之表面難以避免在加工時形成凹凸不平之處，因此即使盡可能使散熱膏接觸散熱板的表面，散熱板與散熱膏之間亦有可能形成空隙，造成其導熱效率低於預期。

因此，本發明的目的在於提供一種形成有微型線結構的新型微米與奈米線嵌入式均熱片及其製作方式，以解決習知技術的問題。

本發明為解決習知技術之問題所採用的技術手段在於提供一種新型微米與奈米線嵌入式均熱片，作為包覆於合金散熱膏的外表面，該合金散熱膏為包覆一熱源，該新型微米與奈米線嵌入式均熱片(Nanowire/Microwire)包含：散熱板體，具有位於上方的一第一表面、及朝向合金散熱膏的一第二表面；複數個線狀體，設置為朝向該合金散熱膏而自該第二表面凸伸出而插入至該合金散熱膏之中，藉由將該線狀體插入至該合金散熱膏之中，以使來自熱源的熱經由該合金散熱膏傳達至該線狀體而傳送至及該第二表面，以進一步傳送至該第一表面而傳導至空氣。

在本發明的一實施例中係提供一種新型微米與奈米線嵌入式均熱片，其中該散熱板體為由銅或銅鍍鎳所構成。

在本發明的一實施例中係提供一種新型微米與奈米線嵌入式均熱片，其中該散熱板體為由SUS304或以上的不鏽鋼所構成。

在本發明的一實施例中係提供一種新型微米與奈米線嵌入式均熱片，其中該散熱板體為由鎳所構成。

在本發明的一實施例中係提供一種新型微米與奈米線嵌入式均熱片，其中該線狀體為由銅所構成。

在本發明的一實施例中係提供一種新型微米與奈米線嵌入式均熱片，其中該線狀體為由銀所構成。

在本發明的一實施例中係提供一種新型微米與奈米線嵌入式均熱片，其中該線狀體為由鎳所構成。

在本發明的一實施例中係提供一種新型微米與奈米線嵌入式均熱片，其中該第一表面設置有一熱介面材料，該熱介面材料上設置有一散熱鰭片。

在本發明的一實施例中係提供一種新型微米與奈米線嵌入式均熱片的製造方法，包含以下步驟：準備一散熱板體，於該散熱板體朝向熱源的一第二表面沉積一鋁金屬後，對沉積的該鋁金屬進行陽極氧化以該鋁金屬之間形成孔洞，再於形成之孔洞中沉積一線狀體後，除去陽極氧化後的該鋁金屬以得到自該第二表面凸伸出的該線狀體。

在本發明的另一實施例中係提供一種新型微米與奈米線嵌入式均熱片的製造方法，包含以下步驟：準備一散熱板體，於該散熱板體朝向熱源的一第二表面設置一乾膜光阻後，以雷射蝕刻而於該乾膜光阻中形成孔洞，再於孔洞中沉積一晶種層後，進行電鍍以於形成該晶種層處進一步形成一線狀體，之後除去乾膜光阻以得到自該第二表面凸伸出的該線狀體。

在本發明的一實施例中係提供一種新型微米與奈米線嵌入式均熱片的製造方法，其中所得到的該線狀體的平均長度為約10至50μm、直徑為約30至40nm。

在本發明的另一實施例中係提供一種新型微米與奈米線嵌入式均熱片的製造方法，其中所得到的該線狀體的平均長度為約10至50μm、直徑為約10至50μm。

在本發明的一實施例中係提供一種新型微米與奈米線嵌入式均熱片的製造方法，其中該散熱板體為由銅或銅鍍鎳所構成。

在本發明的一實施例中係提供一種新型微米與奈米線嵌入式均熱片的製造方法，其中該散熱板體為由SUS304或以上的不鏽鋼所構成。

在本發明的一實施例中係提供一種新型微米與奈米線嵌入式均熱片的製造方法，其中該散熱板體為由鎳所構成。

在本發明的一實施例中係提供一種新型微米與奈米線嵌入式均熱片的製造方法，其中該線狀體為由銅所構成。

在本發明的一實施例中係提供一種新型微米與奈米線嵌入式均熱片的製造方法，其中該線狀體為由銀所構成。

在本發明的一實施例中係提供一種新型微米與奈米線嵌入式均熱片的製造方法，其中該線狀體為由鎳所構成。

依據本發明的新型微米與奈米線嵌入式均熱片，能夠增加散熱板體與合金散熱膏的接觸面積並增加其密合度，以提供良好的散熱效果，達到有效為電子元件散熱並維持電子元件的安全性的目的。

以下根據第1圖至第5圖，而說明本發明的實施方式。該說明並非為限制本發明的實施方式，而為本發明之實施例的一種。

如第1圖至第4圖所示，依據本發明的一實施例的新型微米與奈米線嵌入式均熱片100，覆蓋於合金散熱膏2的上表面，該合金散熱膏2為覆蓋於一熱源3的上表面，該新型微米與奈米線嵌入式均熱片100包含：散熱板體1，具有位於上方的一第一表面11、及朝向合金散熱膏2的一第二表面12；複數個線狀體13，設置為朝向該合金散熱膏2而自該第二表面12凸伸出而插入至該合金散熱膏2之中，藉由將該線狀體13插入至該合金散熱膏2之中，以使來自熱源3的熱經由該合金散熱膏2傳達至該線狀體13而傳送至及該第二表面12，以進一步傳送至該第一表面11。如同後述的實施例所記載，表面11上能夠進一步搭配熱介面材料5 (Thermal Interface Materials 2, TIM2)的合金或傳統散熱膏，以與其上之散熱鰭片4或散熱器(heat sinks)形成熱通道以達成散熱之目的。

其中，本發明說明書中舉效果最佳之合金散熱膏為例，但本發明所能使用的散熱材料，亦包含合金散熱膏、傳統散熱膏及銦片等。

於習知技術中，散熱板構成為一平整表面，雖直接與散熱膏接觸，但由於在2D表面的接觸面積有限，同時由於金屬加工件難以避免因加工精度誤差所造成之表面凹凸不平，因此即使散熱板與散熱膏之間亦有可能形成微小空隙，而造成其導熱效率低於預期。

本發明中熱源3於上表面覆蓋有一層合金散熱膏2，而該散熱針板100在該散熱板體1覆蓋於該合金散熱膏2時，該複數個線狀體13插入該合金散熱膏2中。

由於各個線狀體13的表面皆會與該合金散熱膏2接觸，因此藉由形成該線狀體13，能夠有效地提升該散熱板體1與該合金散熱膏2的接觸面積，進而有效地提升熱傳導效率。

進一步，透過該線狀體13插入合金散熱膏2中時，其間的接觸會產生對彼此的附著力，因此能夠藉由該線狀體13維持合金散熱膏2的穩定性，使合金散熱膏2不易流動

因此，藉由使用如本發明的新型微米與奈米線嵌入式均熱片100，能夠增加散熱板與合金散熱膏的接觸面積並增加其密合度，以提供良好的散熱效果，達到有效為電子元件散熱並維持電子元件的安全性的目的。

依據本發明的一實施例的新型微米與奈米線嵌入式均熱片100，該散熱板體1為由銅或銅鍍鎳所構成。

銅具有高導熱係數的特性，能夠提供該散熱板體1良好的導熱能力，讓熱能夠順利自該熱源3傳導至該合金散熱膏，再經由該合金散熱膏2傳導至該散熱板體1，再進一步傳導至熱介面材料5上，以達到有效為電子元件散熱並維持電子元件的安全性的目的。

另一方面，銅與某些合金散熱膏在特定溫度下亦能形成有效的金屬間化合物層(Inter Metallic Compound Layer, IMC)，如GaCu2等可以更進一步有效增加熱傳導率，因此能夠提供更好的散熱效果。

因此，藉由使該散熱板體1為由銅或銅鍍鎳所構成，能夠在增加散熱板與合金散熱膏的接觸面積並增加其密合度的同時，達到有效為電子元件散熱並維持電子元件的安全性的目的。

其中，本實施例雖以使該散熱板體1為由銅或銅鍍鎳所構成為例，但並不限於此，亦能夠於該散熱板體1使用銅鎳合金的方式以運用。

依據本發明的一實施例的新型微米與奈米線嵌入式均熱片100，該散熱板體1為由SUS304或以上的不鏽鋼所構成。

SUS304或以上的不鏽鋼具有高導熱係數的特性，能夠提供該散熱板體1良好的導熱能力，讓熱能夠順利自該熱源3傳導至該合金散熱膏，再經由該合金散熱膏2傳導至該散熱板體1，再進一步傳導至熱介面材料5上，以達到有效為電子元件散熱並維持電子元件的安全性的目的。

因此，藉由使該散熱板體1為由SUS304或以上的不鏽鋼所構成，能夠在增加散熱板與合金散熱膏的接觸面積並增加其密合度的同時，達到有效為電子元件散熱並維持電子元件的安全性的目的。

依據本發明的一實施例的新型微米與奈米線嵌入式均熱片100，該散熱板體1為亦可為由鎳所構成。

鎳為一種不易受腐蝕或氧化的金屬，在導電性、導熱性、抗腐蝕性及抗氧化性間取得有良好的平衡。

藉由使該散熱板體1為由鎳所構成，能夠使該散熱板體1具在具有良好導電性及導熱性的同時，兼顧抗腐蝕性及抗氧化性，讓該新型微米與奈米線嵌入式均熱片100能夠應用於各種環境的機具中。

因此，藉由使該散熱板體1為由鎳所構成，能夠增加散熱板與合金散熱膏的接觸面積並增加其密合度的同時，提升該散熱板體1的抗腐蝕性及抗氧化性，提供良好的散熱效果，達到有效為電子元件散熱並維持電子元件的安全性的目的。

另外，本案發明雖以使該散熱板體1為由鎳所構成為例，但並不限於此，亦能夠於該散熱板體1使用銅鎳合金或是銅鍍鎳的方式以運用。

依據本發明的一實施例的新型微米與奈米線嵌入式均熱片100，該線狀體13為由銅所構成。

銅具有高導熱係數的特性，能夠提供該線狀體13良好的導熱能力，讓熱能夠順利自該熱源3傳導至該合金散熱膏，再經由該合金散熱膏2傳導至該線狀體13，接著傳導至該散熱板體1，再進一步傳導至空氣中，以達到有效為電子元件散熱並維持電子元件的安全性的目的。

因此，藉由使該線狀體13為由銅所構成，能夠在增加散熱板與合金散熱膏的接觸面積並增加其密合度的同時，銅與某些合金散熱膏在特定溫度下亦能形成有效的IMC 層(Inter Metallic Compound Layer)，如GaCu2等可以更進一步有效增加熱傳導率，因此能夠提供更好的散熱效果，達到有效為電子元件散熱並維持電子元件的安全性的目的。

依據本發明的一實施例的新型微米與奈米線嵌入式均熱片100，該線狀體13為由鎳所構成。

鎳為一種不易受腐蝕或氧化的金屬，在導電性、導熱性、抗腐蝕性及抗氧化性間取得有良好的平衡。

藉由使該新型微米與奈米線嵌入式均熱片100為由鎳所構成，能夠使該線狀體13具在具有良好導電性及導熱性的同時，兼顧抗腐蝕性及抗氧化性，讓該新型微米與奈米線嵌入式均熱片100能夠應用於各種環境的機具中。

因此，藉由使該線狀體13為由鎳所構成，能夠在增加散熱板與合金散熱膏的接觸面積並增加其密合度的同時，提升該微型線散熱基板100的抗腐蝕性及抗氧化性，提供良好的散熱效果，達到有效為電子元件散熱並維持電子元件的安全性的目的。

另外，本案發明雖以使該線狀體13為由鎳所構成為例，但並不限於此，亦能夠於該線狀體13使用鎳合金或是鍍鎳的方式以運用。

依據本發明的一實施例的新型微米與奈米線嵌入式均熱片100，該線狀體13為由銀所構成。

依據本發明的一實施例的新型微米與奈米線嵌入式均熱片100，該線狀體13為由鎳所構成。

如第5圖所示，依據本發明的一實施例的新型微米與奈米線嵌入式均熱片100，該第一表面11設置有一熱介面材料5，該熱介面材料5上設置有一散熱鰭片4。

於該第一表面11設置有一熱介面材料5，於該熱介面材料5上設置散熱鰭片4，能夠增加該新型微米與奈米線嵌入式均熱片100接觸空氣的面積，而能夠增加將熱傳導至空氣中的效率。

藉由如此構成，能夠使熱源3產生的熱經由該合金散熱膏2、該線狀體13、該散熱板體1、該熱介面材料5、該散熱鰭片4及空氣的路徑，效率良好地被排出，而能夠維持該電子元件的溫度於安全範圍內。

因此，藉由於該第一表面111設置有熱介面材料5，於該熱介面材料5上設置有散熱鰭片4，能夠在增加散熱板與合金散熱膏的接觸面積並增加其密合度的同時，提升該新型微米與奈米線嵌入式均熱片100接觸空氣的面積，提供良好的散熱效果，達到有效為電子元件散熱並維持電子元件的安全性的目的。

如同前述，依據本發明的新型微米與奈米線嵌入式均熱片100，能夠增加散熱板體1與合金散熱膏2的接觸面積並增加其密合度，以提供良好的散熱效果，達到有效為電子元件散熱並維持電子元件的安全性的目的。

參照第6圖至第9圖，依據本發明的一實施例的新型微米與奈米線嵌入式均熱片的製造方法，包含以下步驟：準備一散熱板體1，於該散熱板體1朝向熱源的一第二表面12沉積鋁金屬14後，對沉積的該鋁金屬14進行陽極氧化以於該鋁金屬14之間形成孔洞，再於形成之孔洞中沉積一線狀體13後，除去陽極氧化後的該鋁金屬14以得到自該第二表面12凸伸出的該線狀體13。

依據本發明的一實施例的新型微米與奈米線嵌入式均熱片的製造方法，其中所得到的該線狀體13的平均長度為約10至50μm、直徑為約30至40nm。

藉由上述的新型微米與奈米線嵌入式均熱片的製造方法，能夠製造該線狀體13的直徑為約30至40nm的新型微米與奈米線嵌入式均熱片100，此類的線狀體被稱為奈米線(Nano-wires)，透過使該線狀體的直徑約為30至40nm，能夠有效地增加散熱板與散熱膏間的接觸面積，而能夠快速地導熱，達到增益電子產品的散熱的效果。

參照第10圖至第14圖，依據本發明的一實施例的新型微米與奈米線嵌入式均熱片的製造方法，包含以下步驟：準備一散熱板體1，於該散熱板體1朝向熱源的一第二表面12設置一乾膜光阻15後，以雷射蝕刻而於該乾膜光阻15中形成孔洞，再於孔洞中沉積一晶種層16後，進行電鍍以於形成該晶種層16處進一步形成一線狀體13，之後除去乾膜光阻15以得到自該第二表面12凸伸出的該線狀體13。

依據本發明的一實施例的新型微米與奈米線嵌入式均熱片的製造方法，其中所得到的該線狀體13的平均長度為約10至50μm、直徑為約10至50μm。

藉由上述的新型微米與奈米線嵌入式均熱片的製造方法，能夠製造該線狀體13的直徑為約10至50μm的新型微米與奈米線嵌入式均熱片100，此類的線狀體被稱為微米線(Micro-wires)，透過使該線狀體的直徑約為10至50μm，能夠有效地增加散熱板與散熱膏間的接觸面積，而能夠快速地導熱，達到增益電子產品的散熱的效果，同時工程成本較形成奈米線為低。

如同前述，依據本發明的新型微米與奈米線嵌入式均熱片的製造方法，能夠製造新型微米與奈米線嵌入式均熱片100，並且能夠應需求改變該線狀體13的直徑，藉由增加散熱板體1與合金散熱膏2的接觸面積並增加其密合度，以提供良好的散熱效果，達到有效為電子元件散熱並維持電子元件的安全性的目的。

依據本發明的一實施例的新型微米與奈米線嵌入式均熱片的製造方法，該散熱板體1為由銅或銅鍍鎳所構成。

依據本發明的一實施例的新型微米與奈米線嵌入式均熱片的製造方法，該散熱板體1為由SUS304或以上的不鏽鋼所構成。

依據本發明的一實施例的新型微米與奈米線嵌入式均熱片的製造方法，該散熱板體1為由鎳所構成。

依據本發明的一實施例的新型微米與奈米線嵌入式均熱片的製造方法，該線狀體13為由銅所構成。

依據本發明的一實施例的新型微米與奈米線嵌入式均熱片的製造方法，該線狀體13為由銀所構成。

依據本發明的一實施例的新型微米與奈米線嵌入式均熱片的製造方法，該線狀體13為由鎳所構成。

以上之敘述以及說明僅為本發明之較佳實施例之說明，對於此項技術具有通常知識者當可依據以下所界定申請專利範圍以及上述之說明而作其他之修改，惟此些修改仍應是為本發明之發明精神而在本發明之權利範圍中。

100:新型微米與奈米線嵌入式均熱片 1:散熱板體 11:第一表面 12:第二表面 13:線狀體 14:鋁金屬 15:乾膜光阻 16:晶種層 2:合金散熱膏 3:熱源 4:散熱鰭片 5:熱介面材料

第1圖為顯示如本發明的新型微米與奈米線嵌入式均熱片之一實施例的立體圖； 第2圖為顯示如本發明的新型微米與奈米線嵌入式均熱片之一實施例的分解圖； 第3圖為顯示如本發明的新型微米與奈米線嵌入式均熱片之一實施例的剖面圖； 第4圖為顯示如本發明的新型微米與奈米線嵌入式均熱片之一實施例的剖面擴大圖； 第5圖為顯示如本發明的新型微米與奈米線嵌入式均熱片另一實施例的剖面圖。 第6圖為顯示如本發明的新型微米與奈米線嵌入式均熱片的製造方法之一實施例的示意圖。 第7圖為顯示如本發明的新型微米與奈米線嵌入式均熱片的製造方法之一實施例的示意圖。 第8圖為顯示如本發明的新型微米與奈米線嵌入式均熱片的製造方法之一實施例的示意圖。 第9圖為顯示如本發明的新型微米與奈米線嵌入式均熱片的製造方法之一實施例的示意圖。 第10圖為顯示如本發明的新型微米與奈米線嵌入式均熱片的製造方法另一實施例的示意圖。 第11圖為顯示如本發明的新型微米與奈米線嵌入式均熱片的製造方法另一實施例的示意圖。 第12圖為顯示如本發明的新型微米與奈米線嵌入式均熱片的製造方法另一實施例的示意圖。 第13圖為顯示如本發明的新型微米與奈米線嵌入式均熱片的製造方法另一實施例的示意圖。 第14圖為顯示如本發明的新型微米與奈米線嵌入式均熱片的製造方法另一實施例的示意圖。

100:新型微米與奈米線嵌入式均熱片

1:散熱板體

3:熱源

Claims (10)

1. 一種新型微米與奈米線嵌入式均熱片，覆蓋於一合金散熱膏的上表面，該合金散熱膏為覆蓋於一熱源的上表面，該新型微米與奈米線嵌入式均熱片包含：一散熱板體，具有位於上方的一第一表面、及朝向該合金散熱膏的一第二表面；複數個線狀體，設置為朝向該合金散熱膏而自該第二表面凸伸出而插入至該合金散熱膏之中，藉由將該線狀體插入至該合金散熱膏之中，以使來自一熱源的熱經由該合金散熱膏傳達至該線狀體而傳送至及該第二表面，以進一步傳送至該第一表面而傳導至空氣。
2. 如請求項1所述的新型微米與奈米線嵌入式均熱片，其中該散熱板體為由銅、銅鍍鎳、鎳或SUS304或以上的不鏽鋼中任一種所構成。
3. 如請求項1所述的新型微米與奈米線嵌入式均熱片，其中該線狀體為由銅、銀或鎳中任一種所構成。
4. 如請求項1所述的新型微米與奈米線嵌入式均熱片，其中該第一表面設置有一熱介面材料，該熱介面材料上設置有一散熱鰭片。
5. 一種新型微米與奈米線嵌入式均熱片的製造方法，包含以下步驟：準備一散熱板體，於該散熱板體朝向熱源的一第二表面沉積一鋁金屬後，對沉積的該鋁金屬進行陽極氧化以於該鋁金屬之間形成孔洞，再於形成之孔洞中沉積一線狀體後，除去陽極氧化後的該鋁金屬以得到自該第二表面凸伸出的該線狀體。
6. 一種新型微米與奈米線嵌入式均熱片的製造方法，包含以下步驟：準備一散熱板體，於該散熱板體朝向熱源的一第二表面設置一乾膜光阻 後，以雷射蝕刻而於該乾膜光阻中形成孔洞，再於孔洞中沉積一晶種層後，進行電鍍以於形成該晶種層處進一步形成一線狀體，之後除去該乾膜光阻以得到自該第二表面凸伸出的該線狀體。
7. 如請求項6所述的新型微米與奈米線嵌入式均熱片的製造方法，其中所得到的該線狀體的平均長度為約10至50μm、直徑為約30至40nm。
8. 如請求項7所述的新型微米與奈米線嵌入式均熱片的製造方法，其中所得到的該線狀體的平均長度為約10至50μm、直徑為約10至50μm。
9. 如請求項7至8中任一項所述的新型微米與奈米線嵌入式均熱片的製造方法，其中該散熱板體為由銅、銅鍍鎳、鎳或SUS304或以上的不鏽鋼中任一種所構成。
10. 如請求項7至8中任一項所述的新型微米與奈米線嵌入式均熱片的製造方法，其中該線狀體為由銅、銀或鎳中任一種所構成。

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