TWI888990B - 均熱板結構及其製作方法 - Google Patents

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Abstract

一種均熱板結構，包括一第一可撓性基板、一第二可撓性基板、一間隔件、一可撓性密封件以及一工作流體。第一可撓性基板包括一第一有機材料層、一第一銅箔層以及一第一毛細結構層。第二可撓性基板包括一第二有機材料層、一第二銅箔層以及一第二毛細結構層。第一銅箔層、第一毛細結構層、間隔件、第二銅箔層、第二毛細結構層相對於第一有機材料層及第二有機材料層內縮一間距而形成一空間。第一銅箔層、第二銅箔層以及可撓性密封件定義出一密閉腔室。工作流體配置於密閉腔室內，且填充於第一毛細結構層、第二毛細結構層以及間隔件的穿槽之間。

Description

均熱板結構及其製作方法
本發明是有關於一種導熱結構及其製作方法，且特別是有關於一種均熱板結構及其製作方法。
目前的均熱板（vapor chamber）大都用在電子系統的外緣且介於電子元件或電路板與散熱片之間。由於均熱板的尺寸厚度大都在1毫米以上，且不易彎折，因此很難置放在例如是手機殼體內，進而限縮的均熱板的應用範圍。
本發明提供一種均熱板結構，其具有可彎折且厚度較薄的優勢。
本發明還提供一種均熱板結構的製作方法，用以製作上述的均熱板結構。
本發明的均熱板結構，包括一第一可撓性基板、一第二可撓性基板、一間隔件、一可撓性密封件以及一工作流體。第一可撓性基板包括一第一有機材料層、一第一銅箔層以及一第一毛細結構層。第一銅箔層位於第一有機材料層與第一毛細結構層之間。第二可撓性基板包括一第二有機材料層、一第二銅箔層以及一第二毛細結構層。第二銅箔層位於第二有機材料層與第二毛細結構層之間。第一有機材料層與第二有機材料層至少其中的一者具有至少一開口，而至少一開口對應暴露出第一銅箔層與第二銅箔層至少其中的一者。間隔件夾設於第一毛細結構層與第二毛細結構層之間。間隔件具有彼此相對的一頂面與一底面以及貫穿間隔件且連接頂面與底面的多個穿槽。第一銅箔層、第一毛細結構層、間隔件、第二銅箔層、第二毛細結構層相對於第一有機材料層及第二有機材料層內縮一間距而形成一空間。可撓性密封件密封於空間。第一銅箔層、第二銅箔層以及可撓性密封件定義出一密閉腔室，而第一毛細結構層、第二毛細結構層以及穿槽位於密閉腔室內。工作流體配置於密閉腔室內，且填充於第一毛細結構層、第二毛細結構層以及穿槽之間。
在本發明的一實施例中，上述的第一毛細結構層與第二毛細結構層分別包括一網狀結構層。網狀結構層的材質包括金屬、合金、不鏽鋼、陶瓷、玻璃纖維、碳或有機塑料。
在本發明的一實施例中，上述的第一有機材料層與第二有機材料層的材質分別包括液晶聚合物、聚醯亞胺或矽膠。
在本發明的一實施例中，上述的可撓性密封件的材質包括液晶聚合物（liquid crystal polymer，LCP）、聚醯亞胺（polyimide，PI）或矽膠。
在本發明的一實施例中，上述的間距介於0.5公分至1.5公分之間。
在本發明的一實施例中，上述的均熱板結構還包括一黏著層，配置於空間。可撓性密封件透過黏著層密封空間。
在本發明的一實施例中，上述的間隔件的材質包括不銹鋼。
在本發明的一實施例中，上述的工作流體包括水。
本發明的均熱板結構的製作方法，其包括以下步驟。提供一第一可撓性基材以及一第二可撓性基材。第一可撓性基材包括一第一有機材料層以及一第一銅箔層。第二可撓性基材包括一第二有機材料層以及一第二銅箔層。分別形成一第一毛細結構層與一第二毛細結構層於第一銅箔層與第二銅箔層上。第一銅箔層位於第一有機材料層與第一毛細結構層之間，且第一有機材料層、第一銅箔層以及第一毛細結構層定義出一第一可撓性基板。第二銅箔層位於第二有機材料層與第二毛細結構層之間，且第二有機材料層、第二銅箔層以及第二毛細結構層定義出一第二可撓性基板。夾設一間隔件於第一毛細結構層與第二毛細結構層之間。第一毛細結構層、間隔件以及第二毛細結構層定義出一腔室。間隔件具有彼此相對的一頂面與一底面以及貫穿間隔件且連接頂面與底面的多個穿槽。第一銅箔層、第一毛細結構層、間隔件、第二銅箔層、第二毛細結構層相對於第一有機材料層及第二有機材料層內縮一間距而形成一空間。填充一工作流體於腔室內且位於第一毛細結構層、第二毛細結構層以及穿槽之間。對腔室進行一抽真空程序，並形成一可撓性密封件以密封於空間。第一銅箔層、第二銅箔層以及可撓性密封件定義出一密閉腔室，而第一毛細結構層、第二毛細結構層以及穿槽位於密閉腔室內。對第一有機材料層與第二有機材料層至少其中的一者進行鑽孔程序而形成至少一開口，而至少一開口對應暴露出第一銅箔層與第二銅箔層至少其中的一者。
在本發明的一實施例中，上述的均熱板結構的製作方法還包括提供一黏著層，可撓性密封件透過黏著層密封空間。
基於上述，在本發明的均熱板結構中，第一可撓性基板包括第一有機材料層、第一銅箔層以及第一毛細結構層，而第二可撓性基板包括第二有機材料層、第二銅箔層以及第二毛細結構層。第一毛細結構層與第二毛細結構層之間配置有供工作流體通過的間隔件，且第一有機材料層與第二有機材料層至少其中的一者具有至少一開口，而至少一開口對應暴露出第一銅箔層與第二銅箔層至少其中的一者。透過上述的設計，可使得本發明的均熱板結構可彎折且具有較薄的厚度。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
本發明實施例可配合圖式一併理解，本發明的圖式亦被視為揭露說明之一部分。應理解的是，本發明的圖式並未按照比例繪製，事實上，可能任意的放大或縮小元件的尺寸以便清楚表現出本發明的特徵。
圖1A至圖1D是依照本發明的一實施例的一種均熱板結構的製作方法的剖面示意圖。圖2是圖1C中的間隔件的立體示意圖。依照本實施例的均熱板結構的製作方法，首先，請參考圖1A，提供一第一可撓性基材110’以及一第二可撓性基材120’，其中第一可撓性基材110’與第二可撓性基材120’彼此相對設置。
詳細來說，第一可撓性基材110’包括一第一有機材料層112以及一第一銅箔層114。第一銅箔層114位於第一有機材料層112上，且第一銅箔層114相對於第一有機材料層112內縮第一距離D1。意即，第一銅箔層114的尺寸小於第一有機材料層112的尺寸。於一實施例中，第一距離D1例如是介於0.5公分至1.5公分之間。第二可撓性基材120’包括一第二有機材料層122以及一第二銅箔層124。第二銅箔層124位於第二有機材料層122上，且第二銅箔層124相對於第二有機材料層122內縮第二距離D2。意即，第二銅箔層124的尺寸小於第二有機材料層122的尺寸。於一實施例中，第二距離D2例如是介於0.5公分至1.5公分之間。
如圖1A所示，第一可撓性基材110’的第一銅箔層112面向第二可撓性基材120’的第二銅箔層122。於一實施例中，第一有機材料層112與第二有機材料層122的材質可分別例如是液晶聚合物、聚醯亞胺或矽膠。第一有機材料層112的厚度與第二有機材料層122的厚度可例如是介於15微米至100微米。於一實施例中，第一距離D1可等於第二距離D2。
接著，請參考圖1B，分別形成一第一毛細結構層116與一第二毛細結構層126於第一銅箔層114與第二銅箔層124上。第一銅箔層114位於第一有機材料層112與第一毛細結構層116之間，且第一有機材料層112、第一銅箔層114以及第一毛細結構層116定義出一第一可撓性基板110。第一毛細結構層116的尺寸與第一銅箔層114的尺寸相同，且第一毛細結構層116的厚度加上第一銅箔層114的厚度例如是介於50微米至100微米。第二銅箔層124位於第二有機材料層122與第二毛細結構層126之間，且第二有機材料層122、第二銅箔層124以及第二毛細結構層126定義出一第二可撓性基板120。第二毛細結構層126的尺寸與第二銅箔層124的尺寸相同，且第二毛細結構層126的厚度加上第二銅箔層124的厚度例如是介於50微米至100微米。於一實施例中，第一可撓性基板110與第二可撓性基板120可分別例如是可撓性覆銅層壓板(flexible copper clad laminate，FCCL)。
於一實施例中，第一毛細結構層116與第二毛細結構層126可透過分別蝕刻第一銅箔層114與第二銅箔層124的方式來形成。於另一實施例中，第一毛細結構層116與第二毛細結構層126亦可透過電鍍的方式來形成。於一實施例中，第一毛細結構層116與第二毛細結構層126可分別例如是一網狀結構層，其中網狀結構層的材質可例如是金屬、合金、不鏽鋼、陶瓷、玻璃纖維、碳或有機塑料。於另一實施例中，第一毛細結構層116與第二毛細結構層126亦可分別由多孔介質製成，其中多孔介質的孔徑界於5微米至50微米之間。
接著，請同時參考圖1C與圖2，夾設一間隔件130於第一毛細結構層116與第二毛細結構層126之間，其中第一毛細結構層116、間隔件130以及第二毛細結構層126定義出一腔室C。詳細來說，間隔件130具有彼此相對的一頂面131與一底面133以及貫穿間隔件130且連接頂面131與底面133的多個穿槽135。第一銅箔層114、第一毛細結構層116、間隔件130、第二銅箔層124、第二毛細結構層126相對於第一有機材料層112及第二有機材料層122內縮一間距D而形成一空間S。於此，此間距D等於圖1A中的第一距離D1或第二距離D2，意即間距D介於0.5公分至1.5公分之間。
更進一步來說，本實施例的間隔件130具體化包括一環形框架132以及位於環形框架132內且連接環形框架132的多個條狀間隔部134，其中條狀間隔部134與環形框架132定義出該些穿槽135。於一實施例中，環形框架132與條狀間隔部134可為一體成形的結構。於一實施例中，間隔件130的材質例如是不銹鋼。於一實施例中，環形框架132的寬度可大於或等於條狀間隔部134的寬度。
接著，請再參考圖1C，填充一工作流體F於腔室C內且位於第一毛細結構層116、第二毛細結構層126以及穿槽135之間。第一毛細結構層116與第二毛細結構層126可透過毛細現象來輸送工作流體F，意即第一毛細結構層116與第二毛細結構層126可為液態流體提供毛細通道。間隔件130的穿槽135則可為蒸氣流體提供通道。於一實施例中，工作流體F例如是水。
緊接著，請再參考圖1C，對腔室C進行一抽真空程序，並形成一可撓性密封件140以密封於空間S。第一銅箔層114、第二銅箔層124以及可撓性密封件140定義出一密閉腔室SC，而第一毛細結構層116、第二毛細結構層126以及穿槽135位於密閉腔室SC內。於一實施例中，對腔室C進行一抽真空程序之前，可先提供一黏著層150，其中黏著層150可黏貼於空間S內，意即黏著層150可黏貼在第一有機材料層112相對於第一銅箔層114的突出之處、第一銅箔層114的側壁、第一毛細結構層116的側壁、間隔件130的環形框架132的側壁、第二毛細結構層126的側壁、第二銅箔層124的側壁以及第二有機材料層122相對於第二銅箔層124的突出之處，而可撓性密封件140可透過黏著層150密封空間S。於一實施例中，可撓性密封件140的材質可例如是液晶聚合物（liquid crystal polymer，LCP）、聚醯亞胺（polyimide，PI）或矽膠。
最後，請參考圖1D，對第一有機材料層112與第二有機材料層122至少其中的一者進行鑽孔程序而形成至少一開口，而至少一開口對應暴露出第一銅箔層122與第二銅箔層124至少其中的一者。於此，例如是透過雷射燒蝕、蝕刻或其他適當的方式分別於第一有機材料層112與第二有機材料層122上形成開口115、125，而開口115、125對應地暴露出部分第一銅箔層114與部分第二銅箔層124，具有散熱的功能。於一實施例中，開口115的口徑可大於或等於開口125的口徑。於一實施例中，可將熱源與/或散熱器選擇性地設置於開口115與/或開口125內，以直接接觸被開口115、125所暴露出的第一銅箔層114與/或第二銅箔層124。至此，已完成均熱板結構100的製作。
在結構上，請再參考圖1D，在本實施例中，均熱板結構100包括第一可撓性基板110、第二可撓性基板120、間隔件130、可撓性密封件140以及工作流體F。第一可撓性基板110包括第一有機材料層112、第一銅箔層114以及第一毛細結構層116，其中第一銅箔層114位於第一有機材料層112與第一毛細結構層116之間。第二可撓性基板120包括第二有機材料層122、第二銅箔層124以及第二毛細結構層126，其中第二銅箔層124位於第二有機材料層122與第二毛細結構層126之間。第一有機材料層112與第二有機材料層122至少其中的一者具有至少一開口115、125，而至少一開口115、125對應暴露出第一銅箔層114與第二銅箔層124至少其中的一者。間隔件130夾設於第一毛細結構層116與第二毛細結構層126之間。間隔件130具有彼此相對的頂面131與底面133以及貫穿間隔件130且連接頂面131與底面133的穿槽135。第一銅箔層114、第一毛細結構層116、間隔件130、第二銅箔層124、第二毛細結構層126相對於第一有機材料層112及第二有機材料層122內縮間距D而形成空間S。可撓性密封件140密封於空間S。第一銅箔層114、第二銅箔層124以及可撓性密封件140定義出密閉腔室SC，而第一毛細結構層116、第二毛細結構層126以及穿槽135位於密閉腔室SC內。工作流體F配置於密閉腔室SC內，且填充於第一毛細結構層116、第二毛細結構層126以及穿槽135之間。此外，本實施例的均熱板結構100還包括一黏著層150，配置於空間S，其中可撓性密封件140可透過黏著層150密封空間S。
綜上所述，在本發明的均熱板結構中，第一可撓性基板包括第一有機材料層、第一銅箔層以及第一毛細結構層，而第二可撓性基板包括第二有機材料層、第二銅箔層以及第二毛細結構層。第一毛細結構層與第二毛細結構層之間配置有供工作流體通過的間隔件，且第一有機材料層與第二有機材料層至少其中的一者具有至少一開口，而至少一開口對應暴露出第一銅箔層與第二銅箔層至少其中的一者。透過上述的設計，可使得本發明的均熱板結構可彎折且具有較薄的厚度。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
100:均熱板結構 110:第一可撓性基板 110’:第一可撓性基材 112:第一有機材料層 114:第一銅箔層 115、125:開口 116:第一毛細結構層 120:第二可撓性基板 120’:第二可撓性基材 122:第二有機材料層 124:第二銅箔層 126:第二毛細結構層 130:間隔件 131:頂面 132:環形框架 133:底面 134:條狀間隔部 135:穿槽 140:可撓性密封件 150:黏著層 C:腔室 D:間距 D1:第一距離 D2:第二距離 F:工作流體 S:空間 SC:密閉腔室
圖1A至圖1D是依照本發明的一實施例的一種均熱板結構的製作方法的剖面示意圖。 圖2是圖1C中的間隔件的立體示意圖。
100:均熱板結構
110:第一可撓性基板
112:第一有機材料層
114:第一銅箔層
115、125:開口
116:第一毛細結構層
120:第二可撓性基板
122:第二有機材料層
124:第二銅箔層
126:第二毛細結構層
130:間隔件
131:頂面
132:環形框架
133:底面
134:條狀間隔部
135:穿槽
140:可撓性密封件
150:黏著層
C:腔室
D:間距
F:工作流體
S:空間
SC:密閉腔室

Claims (10)

  1. 一種均熱板結構，包括：一第一可撓性基板，包括一第一有機材料層、一第一銅箔層以及一第一毛細結構層，該第一銅箔層位於該第一有機材料層與該第一毛細結構層之間；一第二可撓性基板，包括一第二有機材料層、一第二銅箔層以及一第二毛細結構層，該第二銅箔層位於該第二有機材料層與該第二毛細結構層之間，其中該第一有機材料層與該第二有機材料層至少其中的一者具有至少一開口，而該至少一開口對應暴露出該第一銅箔層與該第二銅箔層至少其中的一者；一間隔件，夾設於該第一毛細結構層與該第二毛細結構層之間，該間隔件具有彼此相對的一頂面與一底面以及貫穿該間隔件且連接該頂面與該底面的多個穿槽，其中該第一銅箔層的側壁、該第一毛細結構層的側壁、該間隔件的側壁、該第二銅箔層的側壁、該第二毛細結構層的側壁切齊且相對於該第一有機材料層的側壁及該第二有機材料層的側壁內縮一間距而形成一空間；一可撓性密封件，密封於該空間，其中該第一銅箔層、該第二銅箔層以及該可撓性密封件定義出一密閉腔室，而該第一毛細結構層、該第二毛細結構層以及該些穿槽位於該密閉腔室內；以及一工作流體，配置於該密閉腔室內，且填充於該第一毛細結構層、該第二毛細結構層以及該些穿槽之間。
  2. 如請求項1所述的均熱板結構，其中該第一毛細結構層與該第二毛細結構層分別包括一網狀結構層，而該網狀結構層的材質包括金屬、合金、不鏽鋼、陶瓷、玻璃纖維、碳或有機塑料。
  3. 如請求項1所述的均熱板結構，其中該第一有機材料層與該第二有機材料層的材質分別包括液晶聚合物、聚醯亞胺或矽膠。
  4. 如請求項1所述的均熱板結構，其中該可撓性密封件的材質包括液晶聚合物、聚醯亞胺或矽膠。
  5. 如請求項1所述的均熱板結構，其中該間距介於0.5公分至1.5公分之間。
  6. 如請求項1所述的均熱板結構，更包括：一黏著層，配置於該空間，其中該可撓性密封件透過該黏著層密封該空間。
  7. 如請求項1所述的均熱板結構，其中該間隔件的材質包括不銹鋼。
  8. 如請求項1所述的均熱板結構，其中該工作流體包括水。
  9. 一種均熱板結構的製作方法，包括：提供一第一可撓性基材以及一第二可撓性基材，該第一可撓性基材包括一第一有機材料層以及一第一銅箔層，而該第二可撓性基材包括一第二有機材料層以及一第二銅箔層；分別形成一第一毛細結構層與一第二毛細結構層於該第一銅箔層與該第二銅箔層上，其中該第一銅箔層位於該第一有機材料層與該第一毛細結構層之間，且該第一有機材料層、該第一銅箔層以及該第一毛細結構層定義出一第一可撓性基板，而該第二銅箔層位於該第二有機材料層與該第二毛細結構層之間，且該第二有機材料層、該第二銅箔層以及該第二毛細結構層定義出一第二可撓性基板；夾設一間隔件於該第一毛細結構層與該第二毛細結構層之間，其中該第一毛細結構層、該間隔件以及該第二毛細結構層定義出一腔室，該間隔件具有彼此相對的一頂面與一底面以及貫穿該間隔件且連接該頂面與該底面的多個穿槽，該第一銅箔層的側壁、該第一毛細結構層的側壁、該間隔件的側壁、該第二銅箔層的側壁、該第二毛細結構層的側壁切齊且相對於該第一有機材料層的側壁及該第二有機材料層的側壁內縮一間距而形成一空間；填充一工作流體於該腔室內且位於該第一毛細結構層、該第二毛細結構層以及該些穿槽之間；對該腔室進行一抽真空程序，並形成一可撓性密封件以密封於該空間，其中該第一銅箔層、該第二銅箔層以及該可撓性密封件定義出一密閉腔室，而該第一毛細結構層、該第二毛細結構層以及該些穿槽位於該密閉腔室內；以及對該第一有機材料層與該第二有機材料層至少其中的一者進行鑽孔程序而形成至少一開口，而該至少一開口對應暴露出該第一銅箔層與該第二銅箔層至少其中的一者。
  10. 如請求項9所述的均熱板結構的製作方法，更包括：提供一黏著層，該可撓性密封件透過該黏著層密封該空間。
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