TWM594329U - 均溫板、散熱模組和半導體器件 - Google Patents

Abstract

本創作揭露一種均溫板，可用於電子產品的散熱，包括：第一板體；第二板體，與第一板體上下相對設置，並與第一板體之間封合形成真空腔體；工作流體，位於真空腔體內；毛細結構層，鋪設於第一板體內壁表面及/或第二板體內壁表面，真空腔體內形成有第一蒸汽通道和第二蒸汽通道，第一蒸汽通道形成於毛細結構層的表面與第一板體或第二板體之間，第二蒸汽通道形成於毛細結構層的側方。本創作還揭露一種散熱模組和半導體器件。本案的毛細結構層只是部分覆蓋腔體的頂面或底面，腔體內可保留更多的蒸汽擴散通道，從而提高熱交換效率。

Description

均溫板、散熱模組和半導體器件

本創作涉及一種均溫板、散熱模組和半導體器件，該均溫板特別用於電子產品的散熱。

電子產業的日新月異，各式各樣的電子產品均以高性能、高密度、高效率為研究目標，而且追求攜帶方便，整體的設計也朝著體積小、重量輕的方向發展。因此，各式各樣的電子產品的製作越來越精密，各元件的配置也越來越複雜，也因此造成了電子產品的散熱問題越來越嚴重，此問題會造成電子產品功能、效率與壽命的衰減。其中最典型的應用就是以超薄型電腦和高運算速率手機的散熱問題最為突出。採用相變散熱技術，將熱導管或真空均熱板與鰭片和風扇相結合，製造成超輕薄相變散熱模組可有效解決以上電子產品面臨的問題。其中，均熱板由於均熱面積大，可實現超薄化製造，其應用範圍日益增加。

均熱板的製造是將填充有金屬材質的毛細結構材料的開放式腔體經高溫燒結，將毛細結構燒結於腔體表面，再將此腔體與金屬蓋板或另一腔體焊接密封，同時對腔體注入製冷工作流體(如水或酒精)和抽真空處理。均熱板在一面受熱時，儲存於毛細結構孔隙內的工作流體快速氣化將熱量傳導至均熱板另一面，水蒸汽熱量被吸收後，水氣冷凝成液態，在毛細力的作用下經由毛細結構返回至蒸發部位，如此反復，依靠製冷工作流體的氣-液態轉變來實現熱量傳遞和擴散。

配合圖1所示，習知技術在製作均熱板的過程中，採用金屬粉末或金屬絲網作為毛細結構層101填充於腔體內再經燒結強化處理，腔體底面被毛細結構材料所覆蓋，毛細結構內存儲有工作流體102，毛細結構層與另一蓋板103之間保留一定空間作為蒸汽擴散通道104。對於超薄均熱板而言，當厚度小於一 定值(如0.4mm)時，腔體的空間被大量壓縮，蒸汽擴散通道104也大幅降低，蒸汽來不及擴散而使熱交換效率大幅衰減。

本創作的目的在於提供一種均溫板、散熱模組和半導體器件，以克服習知技術中蒸汽來不及擴散而使熱交換效率大幅衰減的技術問題。

為實現上述目的，本創作提供如下技術方案：本創作實施例揭露一種均溫板，包括：一第一板體；一第二板體，與所述第一板體上下相對設置，並與所述第一板體之間封合形成一真空腔體；一工作流體，位於所述真空腔體內；以及一毛細結構層，鋪設於所述第一板體內壁表面及/或所述第二板體內壁表面，所述真空腔體內形成有一第一蒸汽通道和一第二蒸汽通道，其中，所述第一蒸汽通道形成於所述毛細結構層的表面與所述第一板體或所述第二板體之間，以及所述第二蒸汽通道形成於所述毛細結構層的側方。

較佳地，在上述的均溫板中，所述毛細結構層形成於所述第一板體的部分內壁表面及/或所述第二板體的部分內壁表面。

進一步地，所述毛細結構層的延伸形狀與所述第一板體或所述第二板體的形狀對應。

進一步地，所述毛細結構層包括一主結構層以及分佈於所述主結構層側方的一分支結構層，所述分支結構層與所述主結構層之間呈一定夾角。

較佳地，在上述均溫板中，所述毛細結構層由金屬粉末燒結形成。

較佳地，在上述均溫板中，所述第一蒸汽通道與所述第二蒸汽通道相連通。

較佳地，在上述均溫板中，所述工作流體選自水、酒精或丙酮。

較佳地，在上述均溫板中，所述真空腔體的高度為0.05mm~20mm。

較佳地，在上述均溫板中，所述第一板體和所述第二板體為金屬材質。

較佳地，在上述均溫板中，所述第一板體和所述第二板體之間設置有一支撐體。

本創作還揭露一種半導體器件，包括所述均溫板。

本創作還揭露一種散熱模組，包括：所述均溫板；以及一散熱鰭片，連接於所述第一板體及/或所述第二板體上。

與習知技術相比，本創作的優點在於：本案毛細結構層只是部分覆蓋腔體的頂面或底面，腔體內可保留更多的蒸汽擴散通道，從而提高熱交換效率。

《本案》

201‧‧‧第一板體

202‧‧‧第二板體

203‧‧‧真空腔體

204‧‧‧毛細結構層

2041‧‧‧主結構層

2042‧‧‧分支結構層

205‧‧‧第一蒸汽通道

206‧‧‧第二蒸汽通道

《習知》

101‧‧‧毛細結構層

102‧‧‧工作流體

103‧‧‧蓋板

104‧‧‧蒸汽擴散通道

為了更清楚地說明本創作實施例或習知技術中的技術方案，下面將對實施例或習知技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本創作中記載的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在沒有提出進步性改良的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖；其中

圖1所示為習知技術中均溫板的結構原理示意圖；

圖2所示為本創作具體第一實施例中均溫板的結構示意圖；

圖3所示為本創作具體實施例之真空腔體為非規則形狀時的結構示意圖；以及

圖4所示為本創作具體實施例中毛細結構層的分佈示意圖。

下面將結合附圖對本創作的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本創作一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本創作中的實施例，本領域普通技術人員在沒有提出進步性改良前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本創作保護的範圍。

在本創作的描述中，需要說明的是，術語「中心」、「上」、「下」、「左」、「右」、「豎直」、「水平」、「內」、「外」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本創作和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位建構和操作，因此不能理解為對本創作的限制。此外，術語「第一」、「第二」、「第三」僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

在本創作的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「相連」、「連接」應做廣義理解，例如，可以是固定連接， 也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對於本領域的普通技術人員而言，可以依具體情況理解上述術語在本創作中的具體含義。

配合圖2所示，在第一實施例中，均溫板包括第一板體201和第二板體202，第二板體202與第一板體201上下相對設置，並與第一板體201之間封合形成真空腔體203。

真空腔體203內設置有工作流體和毛細結構層204，毛細結構層204鋪設於第一板體201的部分內壁表面。

該技術方案中，毛細結構層204與第二板體202的內壁表面之間形成第一蒸汽通道205，毛細結構層204的側面還形成有第二蒸汽通道206。

該技術方案中，毛細結構層可以為連續延伸，也可以由多個相獨立的毛細結構層共同組成。在一些實施例中，還可以在連續的毛細結構層上開設一個或多個視窗，以增大蒸汽通道空間。

進一步地，第二蒸汽通道206與第一蒸汽通道205連通，且第二蒸汽通道206直接形成於第一板體201內壁表面與第二板體202的內壁表面之間。

第一實施例中，由於僅僅只有一個板體設置毛細結構層，均溫板的厚度可以做得很薄，而且可保留更多的蒸汽擴散通道，從而提高熱交換效率。

該實施例中，真空腔體203可以是一個單位金屬材料上有一個腔體，也可以是一個單位金屬材料上有兩個及以上的腔體，腔體的內表面、側面、外表面可以是平面，也可以是在平面上有若干類似柱狀的凸起、類似孔洞或溝槽的凹陷設計。

該實施例中，真空腔體的深度較佳為0.05mm~20mm。

該實施例中，毛細結構層204的外形不具有特定形狀，可以是連續的，也可以由若干獨立形狀的毛細結構體組成。

在較佳地實施例中，毛細結構層204的延伸形狀與真空腔體的形狀對應。

該技術方案中，真空腔體外形不限定，可以是規則形狀，如圓形、方形、三角形、六邊形等，也可以是不規則或不對稱形狀。配合圖3所示，當真 空腔體為非規則形狀時，毛細結構層較佳地沿真空腔體的延伸方向對應延伸，以便進一步提高均熱效果。

進一步地，配合圖4所示，毛細結構層204包括主結構層2041以及分佈於主結構層2041側方的分支結構層2042，分支結構層2042與主結構層2041之間呈一定夾角。

在較佳實施例中，主結構層2041沿真空腔體的延伸方向延伸，分支結構層2042設置有多個，分佈於主結構層的兩側，分支結構層與主結構層之間垂直設置，分支結構層可以與主結構層相連接，也可以獨立於主結構層。

該實施例中，毛細結構層由金屬粉末燒結形成，燒結後顆粒之間有相互連通的孔隙。

在其他實施例中，毛細結構層還可以是由陶瓷材料經電漿熔融噴覆形成。

在另一實施例中，毛細結構層為金屬編織網。

在一實施例中，第一蒸汽通道和第二蒸汽通道也可以相隔離，該實施例中，可以通過在第一板體和第二板體之間設置支撐柱實現蒸汽通道之間的分隔。在一實施例中，支撐柱可以為由金屬粉末燒結形成的毛細支撐柱。

該實施例中，工作流體選自水、酒精或丙酮，也可以採用其他與毛細結構層化學性質相容的流體。

該實施例中，第一板體201和第二板體202為金屬材質。

該實施例中，第一板體201和第二板體202之間還可以設置有支撐體(圖中未顯示)。

該技術方案中，通過在真空腔體內設置支撐體，可以避免在進行抽真空作業時而造成第一板體和第二板體的凹陷變形。

上述表面具有毛細結構的均溫板的製作方法包括：

(1)在第一板體表面製作毛細結構層，該毛細結構層通過電漿熔融方式噴覆形成；

(2)將第二板體和第一板體封合，封合方式可以採用焊接或強力黏接的方式，封合後可保留一個小尺寸通道、缺口或孔洞用於後續注入流體和抽真空操作；

(3)對已經封合的腔體注入液態工作流體(水、酒精、丙酮或其它液體)， 使工作流體填充毛細結構；以及

(4)對腔體進行抽真空和完全密封，形成內部有工作流體且為真空環境的相變均溫板。

以下分別採用本案第一實施例和圖1所示的均溫板作為實施例和對比例，金屬的材質為銅，真空腔體深度為0.25mm，腔體底面積6cm²，採用標準設備以5W作為熱量輸入測量均溫板兩端邊緣溫差，溫差小則均熱效果好，測試數量為8組，結果如表1所示：

由表1可知，本案第一實施例所製作的均溫板，其均熱效果明顯好於習知技術。

在第二實施例中，第一板體的部分內壁表面鋪設有毛細結構層，第二板體的部分內壁表面也鋪設有毛細結構層，兩個毛細結構層之間間隔設置。

第二實施例中，上下兩個毛細結構層可以上下位置對應，也可以錯開設置。

在一實施例中，作為冷凝端的第二板體202為了加快其散熱速度，其表面還可以陣列分佈有散熱鰭片組(圖未示)。

最後應說明的是：以上各實施例僅用以說明本創作的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述各實施例對本創作進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修 改，或者對其中部分或者全部技術特徵進行等效替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本創作各實施例技術方案的範圍。

201‧‧‧第一板體

202‧‧‧第二板體

203‧‧‧真空腔體

204‧‧‧毛細結構層

205‧‧‧第一蒸汽通道

206‧‧‧第二蒸汽通道

Claims (10)

1. 一種均溫板，包括：

   一第一板體；

   一第二板體，與所述第一板體上下相對設置，並與所述第一板體之間封合形成一真空腔體；

   一工作流體，位於所述真空腔體內；以及

   一毛細結構層，鋪設於所述第一板體內壁表面及/或所述第二板體內壁表面，所述真空腔體內形成有一第一蒸汽通道和一第二蒸汽通道，

   其中，所述第一蒸汽通道形成於所述毛細結構層的表面與所述第一板體或所述第二板體之間，以及

   所述第二蒸汽通道形成於所述毛細結構層的側方。
2. 根據申請專利範圍第1項所述的均溫板，其中，所述毛細結構層形成於所述第一板體的部分內壁表面及/或所述第二板體的部分內壁表面。
3. 根據申請專利範圍第2項所述的均溫板，其中，所述毛細結構層的延伸形狀與所述第一板體或所述第二板體的形狀對應。
4. 根據申請專利範圍第2項所述的均溫板，其中，所述毛細結構層包括一主結構層以及分佈於所述主結構層側方的一分支結構層，所述分支結構層與所述主結構層之間呈一定夾角。
5. 根據申請專利範圍第1項所述的均溫板，其中，所述毛細結構層由金屬粉末燒結形成。
6. 根據申請專利範圍第1項所述的均溫板，其中，所述第一蒸汽通道與所述第二蒸汽通道相連通。
7. 根據申請專利範圍第1項所述的均溫板，其中，所述工作流體選自水、酒精或丙酮。
8. 根據申請專利範圍第1項所述的均溫板，其中，所述真空腔體的高度為0.05mm~20mm。
9. 一種半導體器件，包括申請專利範圍第1項至第9項中任一項所述的均溫板。
10. 一種散熱模組，包括：

    申請專利範圍第1項至第9項中任一項所述的均溫板；以及

    一散熱鰭片，連接於所述第一板體及/或所述第二板體上。

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