專利名稱：高效均溫板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種均溫板，特別涉及一種接合于電子元件上用以均勻傳導(dǎo)電子元件所產(chǎn)生的熱 能的高效均溫板，并涉及均溫板的腔室、毛細(xì)結(jié)構(gòu)層與含鉆石組織結(jié)構(gòu)薄膜層。
背景技術(shù)：
計(jì)算機(jī)、通訊設(shè)備或液晶顯示器等各種電子設(shè)備中都采用了許多高功率電子元件，如計(jì)算機(jī)中央處理器、北橋芯片、發(fā)光二極管等，在要求更加快速運(yùn)行的趨勢(shì)發(fā)展下，前述高功率電子元件在運(yùn)行時(shí)，其單位面積所產(chǎn)生的熱能也隨之大幅增加，這些熱能如果不能被實(shí)時(shí)有效地散去，將嚴(yán)重影響電子元件的正常運(yùn)行。因此，如何有效防止電子元件過熱而避免其效能下降的問題更顯重要，各種電子元件的散熱、冷卻裝置與方法也因應(yīng)而生。目前，最典型的散熱、冷卻裝置是一種可接合于電子元件上的均溫板(VaporChamber)，其可單獨(dú)使用且散熱效果佳，現(xiàn)已被大量使用，且均溫板也可以介設(shè)于電子元件與散熱片(heat sink)或風(fēng)扇之間，該均溫板可將電子元件產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)至散熱片，且均溫板亦可將電子元件的熱量在傳導(dǎo)至散熱片之前先均勻分布，以充分發(fā)揮散熱片的效能。且知，傳統(tǒng)均溫板一般是采用銅或鋁等金屬材質(zhì)構(gòu)成一密閉中空殼體，其中空部分被抽成真空并填入工作流體，且殼體內(nèi)壁則布設(shè)有采用銅或鋁等金屬材質(zhì)構(gòu)成的毛細(xì)結(jié)構(gòu)層，在真空狀況下，工作流體只要在腔室一側(cè)吸收外來熱能即會(huì)急速汽化，而此熱能經(jīng)由腔室另一側(cè)排出后，汽化的工作流體即冷凝回復(fù)至液體狀態(tài)，并經(jīng)由毛細(xì)結(jié)構(gòu)層導(dǎo)引至熱能處，據(jù)以反復(fù)進(jìn)行吸、排熱循環(huán)。然而，構(gòu)成均溫板與毛細(xì)結(jié)構(gòu)層的金屬材質(zhì)受制于材料本身有限的熱傳導(dǎo)性，用來均勻分布高熱通量(heat flux)的電子元件產(chǎn)生的熱能時(shí)，仍有其熱傳上的極限，故亟需加以改善，以進(jìn)一步提升熱傳導(dǎo)效率。

實(shí)用新型內(nèi)容有鑒于此，本實(shí)用新型的目的在于提供一種接合于電子元件上用以均勻傳導(dǎo)電子元件所產(chǎn)生的熱能的高效均溫板，可提升熱傳導(dǎo)的效率，而將熱能實(shí)時(shí)有效地傳導(dǎo)并散發(fā)出去，以進(jìn)一步提升上述先前技術(shù)中，傳統(tǒng)均溫板的金屬材質(zhì)受制于材料本身有限的熱傳導(dǎo)性的熱傳導(dǎo)效率。為達(dá)成上述目的，本實(shí)用新型提供一種高效均溫板，包含在一中空殼體內(nèi)部設(shè)有一密閉腔室，所述中空殼體具有相互接合的一上蓋及一下蓋，所述密閉腔室形成于所述上蓋與下蓋之間，且所述上蓋與下蓋之間設(shè)有一個(gè)以上用以支撐所述中空殼體的支撐件，所述上蓋的底面設(shè)有一上毛細(xì)結(jié)構(gòu)層，且所述下蓋的頂部設(shè)有一下毛細(xì)結(jié)構(gòu)層，并在所述密閉腔室內(nèi)充填有一工作流體；所述上毛細(xì)結(jié)構(gòu)層的底面顯露于所述密閉腔室中的表面上布設(shè)有一上含鉆石組織結(jié)構(gòu)薄膜層，且所述下毛細(xì)結(jié)構(gòu)層的頂面顯露于所述密閉腔室中的表面上布設(shè)有一下含鉆石組織結(jié)構(gòu)薄膜層，所述上毛細(xì)結(jié)構(gòu)層與下毛細(xì)結(jié)構(gòu)層上分別設(shè)有數(shù)量等于所述支撐件的通孔，且所述上含鉆石組織結(jié)構(gòu)薄膜層與下含鉆石組織結(jié)構(gòu)薄膜層上分別設(shè)有數(shù)量等于所述支撐件的穿孔，所述支撐件的頂端及底端分別穿過所述通孔與穿孔，而分別連接所述上蓋的底面與下蓋的頂面。作為優(yōu)選方案，其中所述上毛細(xì)結(jié)構(gòu)層與下毛細(xì)結(jié)構(gòu)層分別以擴(kuò)散接合方式布設(shè)于所述上蓋與下蓋的內(nèi)壁，所述支撐件以擴(kuò)散接合方式設(shè)于所述上蓋與下蓋的內(nèi)壁。作為優(yōu)選方案，其中所述中空殼體以銅或鋁材質(zhì)制成。作為優(yōu)選方案，其中所述上毛細(xì)結(jié)構(gòu)層與下毛細(xì)結(jié)構(gòu)層分別是由金屬網(wǎng)或燒結(jié)金屬粉末所構(gòu)成。作為優(yōu)選方案，其中所述上毛細(xì)結(jié)構(gòu)層與下毛細(xì)結(jié)構(gòu)層分別以銅或鋁材質(zhì)制成。作為優(yōu)選方案，其中所述上含鉆石組織結(jié)構(gòu)薄膜層與下含鉆石組織結(jié)構(gòu)薄膜層分別是通過化學(xué)或物理氣相沉積法形成。本實(shí)用新型所提供的高效均溫板，由于所述上含鉆石組織結(jié)構(gòu)薄膜層與下含鉆石組織結(jié)構(gòu)薄膜層具有高熱傳導(dǎo)性能，因此外來的熱能傳導(dǎo)至下蓋的下毛細(xì)結(jié)構(gòu)層與下含鉆石組織結(jié)構(gòu)薄膜層時(shí)，致使下蓋近側(cè)的工作流體加速吸收熱能而汽化，且上蓋的上毛細(xì)結(jié)構(gòu)層與上含鉆石組織結(jié)構(gòu)薄膜層可快速吸收所述汽化的工作流體的熱能，而使熱能經(jīng)由上蓋排出，同時(shí)所述汽化的工作流體即冷凝回復(fù)至液體狀態(tài)，并經(jīng)由所述上、下毛細(xì)結(jié)構(gòu)層與上、下含鉆石組織結(jié)構(gòu)薄膜層導(dǎo)引至下蓋的熱能處，據(jù)以反復(fù)進(jìn)行吸、排熱循環(huán)；此外，本實(shí)用新型利用所述上、下含鉆石組織結(jié)構(gòu)薄膜層具有的高熱傳導(dǎo)性能，并結(jié)合工作流體的相變化作用，將電子元件所產(chǎn)生的熱能快速傳導(dǎo)而散發(fā)至外界，可達(dá)到減小熱阻的功效，并大幅提升熱傳導(dǎo)的效率，而有效解決高功率電子元件的散熱問題。同時(shí)，所述上、下毛細(xì)結(jié)構(gòu)層與上、下含鉆石組織結(jié)構(gòu)薄膜層還為冷凝后的工作流體提供回流的毛細(xì)力及流道。

圖I是本實(shí)用新型較佳實(shí)施例的剖示圖；圖2是圖I的局部放大剖示圖；圖3是圖2的局部放大剖示圖；圖4是圖I實(shí)施例的水套測(cè)試數(shù)據(jù)的折線圖。主要元件符號(hào)說明I-中空殼體；10-密閉腔室；11-上蓋；12-下蓋；121-凹槽；21-上毛細(xì)結(jié)構(gòu)層；211-通孔；22-下毛細(xì)結(jié)構(gòu)層；221_通孔；31-上含鉆石組織結(jié)構(gòu)薄膜層；311_穿孔；32_下含鉆石組織結(jié)構(gòu)薄膜層；321_穿孔；4-支撐件；5-電子元件；6-散熱片。
具體實(shí)施方式
為了達(dá)成上述各項(xiàng)目的及功效，下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例說明如下，以使得本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員根據(jù)以下所述能夠?qū)嵤┍緦?shí)用新型。[0026]請(qǐng)參閱圖I所示，揭示出本實(shí)用新型較佳實(shí)施例的剖示圖，圖2揭示出圖I的局部放大剖示圖，圖3揭示出圖2的局部放大剖示圖；并配合圖I至圖3說明本實(shí)用新型的高效均溫板，包含有一采用銅或鋁材質(zhì)制成的中空殼體1，中空殼體I可呈扁平狀，具有相互接合的一上蓋11及一下蓋12，且中空殼體I內(nèi)部設(shè)有一密閉腔室10，位于所述上蓋11與下蓋12之間。中空殼體I亦可采用其它散熱性佳的金屬制成，所述上蓋11與下蓋12周邊可采用例如焊接、擴(kuò)散接合等各種已知制程加以接合；在本實(shí)施上，下蓋12頂部設(shè)有一凹槽121，而使凹槽121位于所述上蓋11底部與下蓋12頂部之間，以形成真空密閉腔室10。所述擴(kuò)散接合(diffusion bonding)是一種元件或材質(zhì)間的接合方式，即通過適當(dāng)控制加熱溫度、施加壓力與作用時(shí)間等接合參數(shù)，而將元件或材質(zhì)在低于其熔點(diǎn)以下的溫度相接合。針對(duì)銅材的擴(kuò)散接合而言，一般溫度及壓力可分別設(shè)定于例如450°C至900°C間及2MPa至20MPa間，并保持此溫度30分鐘以上，較佳可為在3小時(shí)以內(nèi)?！0029]所述上蓋11與下蓋12之間設(shè)置一個(gè)以上用以支撐中空殼體I的支撐件4，所述支撐件4可由具高導(dǎo)熱性能的銅或鋁等金屬材質(zhì)制成，且所述支撐件4間隔均勻排列于所述上蓋11與下蓋12之間的密閉腔室10內(nèi)。所述支撐件4高度等于或略大于密閉腔室10的高度，而分別與上蓋11及下蓋12相互抵壓固定，且所述支撐件4的頂部與底部分別以擴(kuò)散接合方式設(shè)于所述上蓋11與下蓋12的內(nèi)壁。上蓋11底面以焊接或擴(kuò)散接合方式布設(shè)有一上毛細(xì)結(jié)構(gòu)層21，且下蓋12頂部的凹槽121內(nèi)壁以焊接或擴(kuò)散接合方式布設(shè)有一下毛細(xì)結(jié)構(gòu)層22。密閉腔室10內(nèi)部抽成真空[(介于10_3至10_7托里(torr)之間]狀態(tài)，且密閉腔室10內(nèi)部充填有一適量且具有低沸點(diǎn)的工作流體，該工作流體可為純水、甲醇、冷媒、丙酮或氨，從而利用工作流體的相變化達(dá)到快速傳熱與均熱的目的。所述上毛細(xì)結(jié)構(gòu)層21與下毛細(xì)結(jié)構(gòu)層22可采用銅或鋁材質(zhì)制成，并由金屬網(wǎng)或燒結(jié)金屬粉末通過機(jī)械粗化制程或化學(xué)粗化制程所構(gòu)成；所述上毛細(xì)結(jié)構(gòu)層21與下毛細(xì)結(jié)構(gòu)層22可為多孔隙的網(wǎng)目(mesh)、纖維(fiber)、微溝槽(groove)、燒結(jié)粉末(sinteredpowder)或者以上各類型式的復(fù)合毛細(xì)結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施上，所述上毛細(xì)結(jié)構(gòu)層21與下毛細(xì)結(jié)構(gòu)層22可由金屬銅網(wǎng)構(gòu)成，但實(shí)施上并非僅限于此。例如，若上毛細(xì)結(jié)構(gòu)層21由金屬銅網(wǎng)構(gòu)成，而下毛細(xì)結(jié)構(gòu)層22可改用燒結(jié)金屬粉末通過粗化制程等構(gòu)成，金屬粉末可為銅粉或鋁粉等，粗化制程可為任何已知的機(jī)械或化學(xué)粗化制程，機(jī)械粗化制程包含刻槽及噴沙等制程，化學(xué)粗化制程包含化學(xué)蝕刻等制程。上毛細(xì)結(jié)構(gòu)層21底面顯露于密閉腔室10中的表面上布設(shè)有一上含鉆石組織結(jié)構(gòu)薄膜層31，且下毛細(xì)結(jié)構(gòu)層22頂面顯露于密閉腔室10中的表面上布設(shè)有一下含鉆石組織結(jié)構(gòu)薄膜層32 ;所述上含鉆石組織結(jié)構(gòu)薄膜層31及下含鉆石組織結(jié)構(gòu)薄膜層32可采用化學(xué)氣相沉積法(Chemical Vapor Deposition, CVD)或物理氣相沉積法(Physical VaporDeposition, PVD)形成于所述上毛細(xì)結(jié)構(gòu)層21的底面與下毛細(xì)結(jié)構(gòu)層22的頂面。所述上毛細(xì)結(jié)構(gòu)層21與下毛細(xì)結(jié)構(gòu)層22上分別設(shè)有數(shù)量等于所述支撐件4的通孔211及通孔221，且所述上含鉆石組織結(jié)構(gòu)薄膜層31與下含鉆石組織結(jié)構(gòu)薄膜層32上分別設(shè)有數(shù)量等于所述支撐件4的穿孔311及穿孔321，所述支撐件4頂端及底端分別穿過所述通孔211及通孔221與穿孔311及穿孔321，而分別連接所述上蓋11的底面與下蓋12的頂面。如此，所述支撐件4可構(gòu)成均溫板的中空殼體I的加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，可防止中空殼體I在吸熱時(shí)受到工作流體產(chǎn)生的汽化壓力影響而變形。通過上述構(gòu)件組成，可供據(jù)以實(shí)施本實(shí)用新型均溫板于一發(fā)熱電子元件5上，該均溫板的中空殼體I可介設(shè)于電子兀件5與一散熱片6之間,而使中空殼體I的上蓋11頂面貼觸于散熱片6底面，且中空殼體I的下蓋12底面貼觸于電子元件5頂面；電子元件5可為計(jì)算機(jī)中央處理器、北橋芯片、圖形視頻數(shù)組或高功率發(fā)光二極管等，散熱片6可由具高導(dǎo)熱性能的銅或鋁等金屬材質(zhì)制成，可提供較大的散熱面積將電子元件5產(chǎn)生的熱能實(shí) 時(shí)散發(fā)至環(huán)境中；所述下蓋12、下毛細(xì)結(jié)構(gòu)層22與下含鉆石組織結(jié)構(gòu)薄膜層32鄰近電子元件5產(chǎn)生的熱能而形成均溫板的熱源區(qū)(蒸發(fā)區(qū))，所述上蓋11、上毛細(xì)結(jié)構(gòu)層21與上含鉆石組織結(jié)構(gòu)薄膜層31鄰近散熱片6而形成均溫板的散熱區(qū)(冷凝區(qū))。使用時(shí)，電子元件5運(yùn)作時(shí)所產(chǎn)生的熱能首先被下蓋12吸收，而使熱能經(jīng)由所述熱源區(qū)的下毛細(xì)結(jié)構(gòu)層22與下含鉆石組織結(jié)構(gòu)薄膜層32傳導(dǎo)至密閉腔室10內(nèi)的工作流體；期間，由于下含鉆石組織結(jié)構(gòu)薄膜層32具有高熱傳導(dǎo)性能，且工作流體是選用低沸點(diǎn)的液體，因此外來的熱能可經(jīng)由下含鉆石組織結(jié)構(gòu)薄膜層32急速傳導(dǎo)至密閉腔室10底層的工作流體，令工作流體急速吸收該熱能后快速蒸發(fā)而汽化產(chǎn)生蒸汽；眾所周知，當(dāng)液體發(fā)生相變化時(shí)的熱傳導(dǎo)系數(shù)通常是不發(fā)生相變化時(shí)的數(shù)十倍甚至數(shù)百倍，因此所述工作流體形成的蒸氣在密閉腔室10內(nèi)的傳導(dǎo)阻力幾乎可以忽略，致使所述工作流體形成的蒸氣迅速充滿整個(gè)密閉腔室10內(nèi)。當(dāng)所述工作流體形成的蒸汽對(duì)流至密閉腔室10的頂層并接觸所述散熱區(qū)的上含鉆石組織結(jié)構(gòu)薄膜層31與上毛細(xì)結(jié)構(gòu)層21時(shí)，由于上含鉆石組織結(jié)構(gòu)薄膜層31具有高熱傳導(dǎo)性能，因此上含鉆石組織結(jié)構(gòu)薄膜層31可急速吸收所述工作流體形成的蒸汽所包含的熱能，而使該熱能經(jīng)由所述上毛細(xì)結(jié)構(gòu)層21與上蓋11快速傳導(dǎo)至散熱片6，致使熱能經(jīng)由密閉腔室10頂層排出；同時(shí)，所述工作流體形成的蒸汽在所述上毛細(xì)結(jié)構(gòu)層21與上含鉆石組織結(jié)構(gòu)薄膜層31冷凝回復(fù)成液體狀態(tài)，并沿著密閉腔室10兩側(cè)的所述上毛細(xì)結(jié)構(gòu)層21、上含鉆石組織結(jié)構(gòu)薄膜層31、下毛細(xì)結(jié)構(gòu)層22與下含鉆石組織結(jié)構(gòu)薄膜層32回流至密閉腔室10底層的熱源區(qū)，據(jù)以反復(fù)進(jìn)行吸、排熱循環(huán)；由于所述上毛細(xì)結(jié)構(gòu)層21及下毛細(xì)結(jié)構(gòu)層22內(nèi)具有大量孔隙，可產(chǎn)生毛細(xì)作用力，而促使冷凝后的工作液體回流，并提供回流的流道。本實(shí)用新型均溫板與傳統(tǒng)均溫板的水套測(cè)試數(shù)據(jù)如下列表I所示表I
權(quán)利要求1.一種高效均溫板，包含在一中空殼體內(nèi)部設(shè)有一密閉腔室，所述中空殼體具有相互接合的一上蓋及一下蓋，所述密閉腔室形成于所述上蓋與下蓋之間，且所述上蓋與下蓋之間設(shè)有一個(gè)以上用以支撐所述中空殼體的支撐件，所述上蓋的底面設(shè)有一上毛細(xì)結(jié)構(gòu)層，且所述下蓋的頂部設(shè)有一下毛細(xì)結(jié)構(gòu)層，并在所述密閉腔室內(nèi)充填有一工作流體；其特征在于 所述上毛細(xì)結(jié)構(gòu)層的底面顯露于所述密閉腔室中的表面上布設(shè)有一上含鉆石組織結(jié)構(gòu)薄膜層，且所述下毛細(xì)結(jié)構(gòu)層的頂面顯露于所述密閉腔室中的表面上布設(shè)有一下含鉆石組織結(jié)構(gòu)薄膜層，所述上毛細(xì)結(jié)構(gòu)層與下毛細(xì)結(jié)構(gòu)層上分別設(shè)有數(shù)量等于所述支撐件的通孔，且所述上含鉆石組織結(jié)構(gòu)薄膜層與下含鉆石組織結(jié)構(gòu)薄膜層上分別設(shè)有數(shù)量等于所述支撐件的穿孔，所述支撐件的頂端及底端分別穿過所述通孔與穿孔，而分別連接所述上蓋的底面與下蓋的頂面。
2.如權(quán)利要求I所述的高效均溫板，其特征在于所述上毛細(xì)結(jié)構(gòu)層與下毛細(xì)結(jié)構(gòu)層分別以擴(kuò)散接合方式布設(shè)于所述上蓋與下蓋的內(nèi)壁，所述支撐件以擴(kuò)散接合方式設(shè)于所述上蓋與下蓋的內(nèi)壁。
3.如權(quán)利要求I所述的高效均溫板，其特征在于所述中空殼體以銅或鋁材質(zhì)制成。
4.如權(quán)利要求I所述的高效均溫板，其特征在于所述上毛細(xì)結(jié)構(gòu)層與下毛細(xì)結(jié)構(gòu)層分別是由金屬網(wǎng)或燒結(jié)金屬粉末所構(gòu)成。
5.如權(quán)利要求I所述的高效均溫板，其特征在于所述上毛細(xì)結(jié)構(gòu)層與下毛細(xì)結(jié)構(gòu)層分別以銅或鋁材質(zhì)制成。
6.如權(quán)利要求I所述的高效均溫板，其特征在于所述上含鉆石組織結(jié)構(gòu)薄膜層與下含鉆石組織結(jié)構(gòu)薄膜層分別是通過化學(xué)或物理氣相沉積法形成。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種高效均溫板，包含在一中空殼體內(nèi)部設(shè)一密閉腔室，所述中空殼體具有相互接合的一上蓋及一下蓋，所述密閉腔室形成于所述上蓋與下蓋之間，且所述上蓋與下蓋之間設(shè)有一個(gè)以上用以支撐所述中空殼體的支撐件，所述上蓋的底面設(shè)有一上毛細(xì)結(jié)構(gòu)層，且所述下蓋的頂部設(shè)有一下毛細(xì)結(jié)構(gòu)層且所述密閉腔室內(nèi)充填一工作流體，并在所述毛細(xì)結(jié)構(gòu)層顯露于密閉腔室中的表面上布設(shè)一具有高熱傳導(dǎo)性能的含鉆石組織結(jié)構(gòu)薄膜層。本實(shí)用新型通過高熱傳導(dǎo)性能的含鉆石組織結(jié)構(gòu)薄膜層而使工作流體經(jīng)由所述毛細(xì)結(jié)構(gòu)層與含鉆石組織結(jié)構(gòu)薄膜層共同傳導(dǎo)電子元件的熱能，據(jù)以大幅提升熱傳導(dǎo)的效率，而有效解決高功率電子元件的散熱問題。
文檔編號(hào)H05K7/20GK202750388SQ201220296568
公開日2013年2月20日 申請(qǐng)日期2012年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月19日
發(fā)明者蘇程裕, 李國(guó)穎, 林建宏 申請(qǐng)人:邁萪科技股份有限公司