TWM627852U - 散熱模組組合結構 - Google Patents

Abstract

一種散熱模組組合結構，係包含：一鋁質基座；該鋁質基座具有一吸熱側及一導熱側及一結合部，該結合部選擇設置於該吸熱側或該導熱側或埋設於鋁質基座中(吸熱側與該導熱側之間)，該結合部對應與至少一銅質熱管結合，並該結合部與該銅質熱管接觸結合之部位係設置一銅質之置入層(copper embedding layer)，並於該銅質之置入層與該銅質熱管之間透過設置一焊料層將該鋁質基座與該銅質熱管固定結合，透過該銅質之置入層取代習知化學鍍鎳之使用，藉以改善環境汙染等問題。

Description

散熱模組組合結構

一種散熱模組組合結構，尤指一種可改善散熱模組組合結構中各散熱元件之間不易焊接結合的散熱模組組合結構。

銅具有熱傳導效率高之特性，故習知散熱模組組合結構常選用銅作為直接與發熱源接觸並吸收發熱源所產生之熱量的基座，並由銅基座再將所吸附之熱量傳遞給作為加速熱傳導的熱管及增加散熱面積且散熱效率較佳的鰭片，但以銅材質製成之基座及熱管或鰭片其整體重量較重且材料成本較為昂貴，近年來已逐漸被質輕且成本較低的鋁材質鰭片及鋁基座所取代使用。

雖選用鋁材質取代銅材質可改善了銅重量重及材料成本昂貴等問題，但鋁材質並非不具有缺點，如鋁表面易被氧化，在焊接過程中生成高熔點的氧化物，使焊縫金屬難以完全熔合，給施焊帶來困難。

若銅與鋁直接進行焊接時，兩材料直接對接的部位，在焊接後容易因為脆性大而產生裂紋，並且在銅與鋁進行熔焊時，靠近銅材料這一側的焊縫中很容易形成CuAl₂等共晶，而CuAl₂等共晶結構僅分布於材料的晶界附近，容易產生晶界間的疲勞或裂紋，又由於銅與鋁兩者的熔點溫度及共晶溫度相差甚大，在熔焊作業中，當鋁熔化時而銅卻保持固體狀態，當銅熔化時，鋁已熔化很多了，無法以共融或共晶狀態共存，增加焊接難度，再者，焊縫易產生氣孔，由於銅與鋁的導熱性都很好，焊接時熔池金屬結晶快，高溫時的治金反應氣體來不及 逸出，故而容易產生氣孔，故銅與鋁材質間無法直接進行焊接，則必須對該鋁材質表面進行表面改質後使得以進行後續與銅材質或其他材料焊接之作業，故為改善前述習知改用鋁材質取代銅材質無法直接與銅或其他異材質進行焊接的缺失，則熟悉該項技藝之人士使用了無電鍍鎳作為表面改質的技術工法，並無電鍍鎳有三種：低磷、中磷、高磷。且無電鍍沉積(Electroless dopostion)又可以稱做化學鍍(Chemical Deposition)或自催化鍍法(Autocatalytic Plating)，無電鍍鎳液可分為下列三種：(1)活化敏化+酸性鍍浴PH植在4~6之間的屬於酸性鍍液，其特色是蒸發量所引起成分量的損失較少，雖然操作溫度較高，但鍍液較安全且容易控制，含磷量高、鍍率高，常為工業界所使用。(2)活化敏化+鹼性鍍液鹼性鍍浴的PH植在8~10之間，因調整PH植的氨水容易揮發，在操作時須適時補充氨水來維持PH植的穩定，含磷量較少，鍍液較不穩，操作溫度較低。(3)HPM+鹼性鍍浴HPM是將矽晶片浸泡於DI-water：H2O2(aq)：HCl(aq)=4：1：1的混合液中利用矽晶表面形成的氧化層來取代敏化活化，在表面形成自我催化表面。

而無電鍍鎳製程中需使用大量的化學反應液體，並且在無電鍍鎳製程後將會產生大量含有重金屬或化學物質的工業廢液，而工業廢液中都會產生大量的含有黃磷等有毒物質的廢水，並且該廢水無法在重複使用，也必須透過專責單位將該廢水進行回收處理，不能將該廢水直接排放避免環境收到汙染。黃磷污水中含有50~390mg/L濃度的黃磷，黃磷是一種劇毒物質，進入人體對肝臟等器官危害極大。長期飲用含磷的水可使人的骨質疏鬆，發生下頜骨壞死等病變。故現行各國已開始禁用此項製程，並推廣無毒製程藉以保護環境。

故如何提供一種可降低散熱模組組合結構整體重量，以及取代化學鍍鎳作為改善鋁材質無法與其他異材質焊接的表面改質工法，同時可有利於焊接作業進行又不額外產生環境汙染物的方法，則為現階段首重之目標。

爰此，為有效解決上述之問題，本創作之主要目的，係提供一種取代化學鍍鎳作為改善鋁製散熱元件與其他相異材質散熱元件間無法直接進行焊接的散熱模組組合結構。

為達上述之目的，本創作係提供散熱模組組合結構，係包含：一鋁質基座；所述鋁質基座具有一吸熱側及一導熱側及一結合部，該結合部選擇設置於該吸熱側或該導熱側或深埋(嵌設)於鋁質基座中(吸熱側與該導熱側之間)，該結合部對應與至少一銅質熱管結合，並該結合部與該銅質熱管接觸結合之部位係設置有一銅質之置入層，並於該銅質之置入層與該銅質熱管透過設置一焊料層將該鋁質基座與該銅質熱管固定結合。

藉由本創作以該銅質之置入層取代化學鍍鎳，當有鋁製散熱元件欲與其他異材質之散熱元件進行焊接時，可透過於該鋁製散熱元件與其他元件結合之部位的表面設置該銅質之置入層，改善鋁製散熱元件不易進行焊接之問題，由該銅質之置入層取代傳統化學鍍鎳鍍層所衍生之缺失者。

1:鋁質基座

11:吸熱側

12:導熱側

13:結合部

2:銅質熱管

3:銅質之置入層

31:植入面

32:接觸面

4:焊料層

5:散熱鰭片組

第1圖係為本創作之散熱模組組合結構第一實施例分解剖視圖；第2圖係為本創作之散熱模組組合結構第一實施例組合剖視圖；第3圖係為本創作之散熱模組組合結構第二實施例之組合剖視圖；第4圖係為本創作之散熱模組組合結構第三實施例之組合剖視圖；

本創作之上述目的及其結構與功能上的特性，將依據所附圖式之較佳實施例予以說明。

請參閱第1、2圖，係為本創作之散熱模組組合結構第一實施例之分解及組合剖視圖，如圖所示，本創作散熱模組組合結構，係包含：一鋁質基座1；

所述鋁質基座1具有一吸熱側11及一導熱側12及一結合部13，該結合部13選擇設置於該吸熱側11或該導熱側12或深埋(嵌設)於鋁質基座1中(該吸熱側11與該導熱側12之間)，該結合部13對應與至少一銅質熱管2結合，並該結合部13與該銅質熱管2接觸結合之部位設置一銅質之置入層(copper embedding layer)3，令該鋁質基座1及該銅質熱管2可直接焊接者，或於該銅質之置入層3與該銅質熱管2之間另外設置一焊料層4將該鋁質基座1與該銅質熱管2固定結合更增加結合強度。

所述銅質之置入層3的相反兩面分別具有一植入面31及一接觸面32(用以銲接結合之用)，該植入面31咬嵌深入該結合部13內(亦即該植入面31與結合部13係呈相互緊密接合或咬合)，該接觸面32作為該銅質之置入層3的外露表面與該焊料層4結合。

本實施例係將該結合部13設置為一凹槽，該凹槽設置於該吸熱側11，並該銅質熱管2與該凹槽對應銅質熱管2處設置有該銅質之置入層3，並透過該銅質之置入層3增加該銅質熱管2與該鋁質基座1之間的焊接結合性，所述銅質熱管2可對應直接與一發熱源(圖中未示)接觸吸附發熱源所產生之熱量。

所述銅質之置入層3係為透過高速噴塗、印刷、電鍍、或機械加工等方式設置於該鋁質基座1與該銅質熱管2對應結合之部位，該銅質之置入層3係為銅片或銅箔或銅粉粒或液態銅經過機械加工(例如高壓擠壓)或表面處理製程(噴塗、電鍍 或印刷)附著在該結合部13，且部分該銅質之置入層3在附著形成的過程中會直接咬合或植入或嵌入該結合部13形成該植入面31。藉由這樣該置入該銅質之置入層3不僅附著在該結合部13，該植入面31更咬合或植入或嵌入該結合部13作為該銅質之置入層3的根基，加強該置入銅質之置入層3與該結合部13的結合力，更能防止該銅質之置入層3從該結合部13剝離脫落。

所述銅質熱管2具有一吸熱部及一冷凝部，該吸熱部對應與該鋁質基座1之結合部組設，該冷凝部設於遠離該吸熱部之一端，並可選擇與其它散熱或導熱元件進行組合，透過遠端散熱之方式將熱量傳導給其他散熱或導熱元件。

請參閱第3圖，係為本創作之散熱模組組合結構第二實施例之組合剖視圖，如圖所示，並一併參閱第2圖，本實施例與前述第一實施例部份結構相同故在此將不再贅述，惟本實施例與前述第一實施例之不同處在於所述鋁質基座1之結合部13係為一貫穿孔，該貫穿孔沿該鋁質基座1水平之方向貫穿該鋁質基座1兩側邊，即該貫穿孔係深埋(嵌設)於鋁質基座1中，該貫穿孔設置於該吸熱側11與該導熱側12之間，並令該銅質熱管2得以穿設於該貫穿孔內與該鋁質基座1進行結合，並相同地，該鋁質基座1與該銅質熱管2對應結合設為結合部13的部位，即該貫穿孔表面也設置有該銅質之置入層3，並透過於該銅質之置入層3與該銅質熱管2之間設置該焊料層4使的以令兩者之間固定結合。

請參閱第4圖，係為本創作之散熱模組組合結構第三實施例之組合剖視圖，如圖所示，本實施例與前述第一實施例部份結構相同故在此將不再贅述，惟本實施例與前述第一實施例之不同處在於本實施例之結合部13為一溝槽並凹設於該導熱側12，並該結合部13表面也相同設置有該銅質之置入層3，所述銅質熱管2對應設置於該結合部13內，並透過該焊料層4之設置令該鋁質基座1與該銅質熱管 2進行組合固定，本實施例另外更具有一散熱鰭片組5，該散熱鰭片組5對應設置於該鋁質基座1之導熱側12，並該散熱鰭片組5係為鋁材質，該散熱鰭片組5與該銅質熱管2對應結合之部位及該導熱側12與該散熱鰭片組5對應組設之部位及該鋁質基座1之結合部13與該熱管2對應組設之部位均設置有該銅質之置入層3，並透過該焊料層4設置，令該散熱鰭片組5與該銅質熱管2及鋁質基座1三者得以進行焊接結合。

藉由上述之結構組合本創作可改善傳統化學鍍鎳的結構方法，透過以銅質之置入層之方式，令該銅質熱管及鋁質散熱鰭片與該鋁質基座得以順利焊接結合，故本創作透過銅質之置入層改善了傳統散熱模組組合必須使用化學鍍鎳所衍伸之各種汙染及其他之缺失者。

1:鋁質基座

11:吸熱側

12:導熱側

13:結合部

2:銅質熱管

3:銅質之置入層

31:植入面

32:接觸面

4:焊料層

Claims (7)

1. 一種散熱模組組合結構，係包含：一鋁質基座，具有一吸熱側及一導熱側及一結合部，該結合部選擇設置於該吸熱側或該導熱側，該結合部對應與至少一銅質熱管結合，並該結合部與該銅質熱管接觸結合之部位設置一銅質之置入層，令該鋁質基座及該銅質熱管可直接焊接者。
2. 如申請專利範圍第1項所述之散熱模組組合結構，其中所述銅質熱管具有一吸熱部及一冷凝部，所述鋁質基座具有一結合部，該吸熱部對應與該鋁質基座之結合部組設，該冷凝部設於遠離該吸熱部之一端，並可選擇與其它散熱或導熱元件進行組合，透過遠端散熱之方式將熱量傳導給其他散熱或導熱元件。
3. 如申請專利範圍第1項所述之散熱模組組合結構，其中所述結合部係為一凹槽，該凹槽選擇凹設於該吸熱側或該導熱側。
4. 如申請專利範圍第1項所述之散熱模組組合結構，其中所述銅質之置入層具有一植入面及一接觸面在該銅質置入層的相反兩面，該植入面咬嵌深入該結合部內，該接觸面作為該銅質置入層的外露表面與該焊料層結合，並於該銅質之置入層與該銅質熱管間設置一焊料層將該鋁質基座與該銅質熱管固定結合。
5. 一種散熱模組組合結構，係包含：一鋁質基座，具有一吸熱側及一導熱側及一結合部，該結合部設置於該吸熱側與該導熱側之間，該結合部對應與至少一銅質熱管結合，並該結合部與該 銅質熱管接觸結合之部位設置一銅質之置入層，令該鋁質基座及該銅質熱管可直接焊接者。
6. 如申請專利範圍第5項所述之散熱模組組合結構，其中所述結合部形成一貫穿孔，並沿該鋁質基座水平方向貫穿該鋁質基座。
7. 如申請專利範圍第5項所述之散熱模組組合結構，其中所述銅質之置入層具有一植入面及一接觸面在該銅質置入層的相反兩面，該植入面咬嵌深入該結合部內，該接觸面作為該銅質置入層的外露表面與該焊料層結合，並於該銅質之置入層與該銅質熱管間設置一焊料層將該鋁質基座與該銅質熱管固定結合。

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