專利名稱：均溫板的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是一種均溫板，特別是一種強化熱量傳遞能力的均溫板。
背景技術：
隨著信息科技的發(fā)展進步，半導體功率晶體(如CPU、 GPU、高功率LED)的尺寸愈來愈小，功率晶體發(fā)熱量愈來愈高、單位面積熱流密度愈來愈大，為了維持組件于許可溫度之下運作，于電子組件上結合各種不同形式的散熱器提供散熱之用。其中，均溫板具有高熱傳導率、高熱傳能力、結構簡單、重量輕、不消耗電力等優(yōu)點，非常適合電子組件的散熱需求，使其應用將愈來愈普及。
如圖1與圖2所示，已知均溫板A1主要由殼體A10、毛細組織A20、多個支撐體A30及工作流體A40所組成，毛細組織A20披覆于殼體A10內(nèi)，并以多個支撐體A30支撐殼體A10，且殼體AIO內(nèi)填注有適量的工作流體A40，其中，支撐體A30多為實心或多孔性材料的圓柱體、矩形柱及其它各式樣結構，如美國發(fā)明第3613778號專利、美國發(fā)明第5769154號專利、美國發(fā)明第6167948號專利、美國發(fā)明第6227287號專利、美國發(fā)明第6269866號專利、美國發(fā)明第6302192號專利、美國發(fā)明第6397935號專利、美國發(fā)明第7264041號專利等。
此種均溫板Al于使用時，位于殼體A10內(nèi)上方的工作流體A40經(jīng)由冷凝后，通過毛細組織A20及支撐體A30導引而流至殼體A10下方的毛細組織A20，再經(jīng)由殼體A10下方的毛細組織A20所提供的毛細力，導引工作流體A40回流至中央處的加熱區(qū)。為增加散熱面積、提升散熱效率，均溫板A1的冷卻基板面積(即均溫板的長寬乘積面積)與局部加熱面積(即功率晶體加熱面積)的比值大幅增大，使得工作流體A40循環(huán)的路徑拉長。然而，過長的循環(huán)路徑及較小的毛細構造滲透率(permeability),均會產(chǎn)生較大的流阻，進而降低了均溫板A1的熱量傳遞能力。再者，此種均溫板Al的機械強度較為薄弱，無法承受溫度達15(TC的內(nèi)部水蒸汽壓力(約4.7atm)，因此相當不利于散熱模塊錫焊組裝。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提出一種均溫板，用以接觸熱源，包含真空腔體、工作流體、下毛細結構、多個支撐柱。真空腔體由上蓋與用以接觸該熱源的底板所組成，且底板鋪設有下毛細結構，真空腔體內(nèi)填注有適量的工作流體，以利用工作流體吸收熱源的熱能轉變?yōu)槠麘B(tài)。多個支撐柱位于真空腔體內(nèi)，連接上蓋與底板以支撐上蓋，各支撐柱與上蓋之間具有第一傾斜角，傾斜角在此定義為非直角，汽態(tài)的工作流體冷凝后由上蓋經(jīng)支撐柱回流至底板。
在此，相鄰的各支撐柱之間形成通道，且第一傾斜角的毛細半徑(Capillary Radius, rc)與通道的水力半徑 (Hydraulic Radius, rh)的比值實質上為大于或等于l。
本發(fā)明以第一傾斜角的銳角區(qū)域提供額外毛細力，作為工作流體冷凝液回流渠道，使冷凝后的工作流體由上蓋經(jīng)支撐柱回流至底板，進而提高毛細結構的滲透率，降低工作流體回流流阻，并增加工作流體質流率，達到提高均溫板的熱量傳遞能力的目的。此外，本發(fā)明以高溫焊接撐柱與上蓋及底板(或上、下毛細結構)的接觸面，也經(jīng)由分子擴散焊接而緊密接合，用以提供較佳的機械強度。
以下在實施方式中詳細敘述本發(fā)明的詳細特征以及優(yōu)點，其內(nèi)容足以使任何熟習相關技藝者了解本發(fā)明的技術內(nèi)容并據(jù)以實施，且根據(jù)本說明書所揭露的內(nèi)容、權利要求書及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發(fā)明相關的目的及優(yōu)點。


圖1為已知均溫板的平面示意圖2為圖1于A-A'的剖面示意圖3為本發(fā)明第一實施例的平面示意圖4為圖3于B-B'的剖面示意圖5為圖3于C-C'的剖面示意圖6為本發(fā)明第一實施例的支撐柱的示意圖(一)；
圖7為本發(fā)明第一實施例的支撐柱的示意圖(二)；
圖8為本發(fā)明第二實施例的剖面示意圖9為本發(fā)明第二實施例的支撐柱的示意圖(一)；
圖IO為本發(fā)明第二實施例的支撐柱的示意圖(二)；
圖11為本發(fā)明第二實施例的支撐柱的示意圖(三)；以及
圖12為本發(fā)明第二實施例的支撐柱的示意圖(四)。
具體實施例方式
請參閱圖3、圖4及圖5所示，為本發(fā)明第一實施例所揭露的均溫板，均溫板1包含有真空腔體10、工作流體20、上毛細結構30、下毛細結構40、多個支撐柱60。
真空腔體10概呈矩形，由上蓋11與底板12所組成，底板12的側邊經(jīng)由彎折并以高溫焊接于上蓋11，用以使上蓋11與底板12之間形成密閉空間。此外，底板12于中央處設有加熱區(qū)121，上蓋ll設有與加熱區(qū)121對應的冷卻區(qū)111。
工作流體20位于真空腔體10內(nèi)，其為具兩相變化的流體，較佳地可為水，但本發(fā)明不限于此。
上毛細結構30鋪設于上蓋11的表面，在此，上毛細結構30可為粉末燒結、網(wǎng)目式或溝槽的多孔質結構，但本發(fā)明不限于此，也可為混合粉末燒結、網(wǎng)目式與溝槽的多孔質結構；此外，上毛細結構30也可鋪設于多個支撐柱60的表面，或可同時鋪設于上蓋11與多個支撐柱60的表面。
下毛細結構40鋪設于底板12的表面，在此，下毛細結構40可為粉末燒結或網(wǎng)目式的多孔質結構，但本發(fā)明不限于此，也可為混合粉末燒結與網(wǎng)目式的多孔質結構。
多個支撐柱60位于真空腔體10內(nèi)，連接上蓋11與底板12以支撐上蓋ll，且支撐柱60的截面形態(tài)可為平行四邊形，然而只要能夠達到相同功效，也可改用其它多邊形的截面形態(tài)來構成本發(fā)明的支撐柱60。各支撐柱60與上蓋11之間具有第一傾斜角eP其中，第一傾斜角0i為一銳角，利用第一傾斜角ei導引冷凝后的工作流體20由上蓋11經(jīng)支撐柱60回流至底板12。此外，相鄰的兩支撐柱60之間形成通道61，且由于第一傾斜角0的毛細半徑(Capillary Radius, rc)與通道61的水力半徑(Hydraulic Radius, rh)的比值小于1，會造成通道61的流阻過大而阻礙工作流體20流動，因此，兩者的比值實質上為大于或等于1為佳。再者，
7支撐柱60與上蓋11、底板12的接觸面(依據(jù)結構的不同，支撐柱60也可直接接觸上毛細結構30、下毛細結構40)，也經(jīng)由分子擴散焊接而緊密接合，用以提供較佳的機械強度。
在本實施例中，多個支撐柱60較佳地可以平行方式排列于真空腔體10內(nèi)，但本發(fā)明不限于此，也可以相互垂直或呈放射線狀的方式排列于真空腔體10內(nèi)；再者，多個支撐柱60連接于底板12于加熱區(qū)121以外的區(qū)域，及上蓋11于冷卻區(qū)111以外的區(qū)域(如圖3所示)，即加熱區(qū)121與冷卻區(qū)111之間不以支撐柱60連接，但本發(fā)明非以此為限。
請參閱圖5所示，均溫板1可置放于熱源的上方處，使熱源可接觸底板12的加熱區(qū)121。當熱源運作產(chǎn)生高熱量后，將可直接傳導到底板12的加熱區(qū)121，并以真空腔體10內(nèi)部的工作流體20吸收熱源的熱能轉變?yōu)槠麘B(tài)而產(chǎn)生氣相變化，以帶離熱源的高熱量。續(xù)以上蓋ll的冷卻區(qū)111冷卻工作流體20。汽態(tài)的工作流體20冷凝后經(jīng)由上毛細結構30的導引而離開冷卻區(qū)111，并于接近支撐柱60—定距離后，以第一傾斜角6i提供額外毛細力，導引工作流體20由上蓋11流至支撐柱60，使工作流體20可沿著支撐柱60流至底板12。此后，再經(jīng)由下毛細結構40導引底板12上的工作流體20回流至加熱區(qū)121，并反復循環(huán)而達到對熱源進行散熱的目的。
請參閱圖6與圖7所示，支撐柱60的截面形態(tài)除可為前述說明的平行四邊形外，其截面形態(tài)也可為梯形，且兩側分別與上蓋11形成第一傾斜角01;此外，支撐柱60的截面形態(tài)也可為六角形，且兩側分別與上蓋ii形成第一傾斜角elQ然而只要能夠達到相同功效，支撐柱60也可改用其它多邊形的截面形態(tài)。
請參閱圖8所示，為本發(fā)明第二實施例所揭露的均溫板。本實施例與第一實施例最大的不同處在于支撐柱60設有概呈平行四邊形的透孔62，且透孔62具有銳角形態(tài)的第二傾斜角02，其中，第二傾斜角02的毛 細半徑(Capillary Radius, rc)與透孔62的水力半徑(Hydraulic Radius, rh) 的比值實質上為大于或等于l。此外，支撐柱60設有多個連接孔63，分 別連通透孔62與上蓋11、透孔62與底板12，使位于上毛細結構30的 工作流體20加速流入透孔62內(nèi)，并可使透孔62內(nèi)的工作流體20加速 流至底板12。
請參閱圖9與圖10所示，支撐柱60的截面形態(tài)可為三角形或梯形， 其透孔62的截面形態(tài)可相對應支撐柱60而為三角形或梯形，且兩側分 別具有銳角形態(tài)的第二傾斜角e2。然而只要能夠達到相同功效，透孔62 也可改用其它多邊形的截面形態(tài)。
請參閱圖11與圖12所示，支撐柱60設有多個透孔62，且多個透孔 62之間以連接孔63相連通，使靠近上蓋11的透孔62內(nèi)的工作流體20 流至靠近底板12的透孔62內(nèi)。
本發(fā)明以具有銳角形態(tài)的第一傾斜角與第二傾斜角提供額外毛細 力，作為工作流體冷凝液回流渠道，用以提高毛細結構的滲透率，降低 工作流體的回流流阻，并增加工作流體的質流率，達到提高均溫板的熱 量傳遞能力的目的。此外，本發(fā)明以高溫焊接上蓋及底板時，支撐柱與 上蓋及底板(或上、下毛細結構)的接觸面，也經(jīng)由分子擴散焊接而緊 密接合，用以提供較佳的機械強度。
雖然本發(fā)明的技術內(nèi)容已經(jīng)以較佳實施例揭露如上，然其并非用以 限定本發(fā)明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發(fā)明的精神所作些許的更 動與潤飾，皆應涵蓋于本發(fā)明的范疇內(nèi)，因此本發(fā)明的保護范圍當視權 利要求書所界定者為準。
權利要求
1、一種均溫板，用以接觸熱源，其特征在于，包含真空腔體，包含上蓋與底板，上述底板用以接觸上述熱源；工作流體，位于上述真空腔體內(nèi)，可吸收上述熱源的熱能轉變?yōu)槠麘B(tài)；下毛細結構，位于上述底板；及多個支撐柱，連接上述上蓋與上述底板以支撐上述上蓋，各上述支撐柱與上述上蓋之間具有第一傾斜角，汽態(tài)的上述工作流體冷凝后由上述上蓋經(jīng)上述這些支撐柱回流至上述底板。
2、 如權利要求1所述的均溫板，其特征在于上述底板具有加熱區(qū)， 上述上蓋具有與上述加熱區(qū)對應的冷卻區(qū)。
3、 如權利要求2所述的均溫板，其特征在于上述下毛細結構導引 上述底板上的上述工作流體回流至上述加熱區(qū)。
4、 如權利要求2所述的均溫板，其特征在于上述這些支撐柱連接 于上述底板于上述加熱區(qū)以外的區(qū)域與上述上蓋于上述冷卻區(qū)以外的區(qū) 域。
5、 如權利要求1所述的均溫板，其特征在于上述下毛細結構為粉 末燒結、網(wǎng)目式及其組合的其中一者。
6、 如權利要求1所述的均溫板，其特征在于相鄰的各上述支撐柱 之間形成通道，上述第一傾斜角的毛細半徑與上述通道的水力半徑的比 值為大于或等于l。
7、 如權利要求1所述的均溫板，其特征在于各上述支撐柱的截面 形態(tài)選自平行四邊形、梯形、六角形及多邊形所成群組組合。
8、 如權利要求1所述的均溫板，其特征在于各上述支撐柱包含具有第二傾斜角的透孔。
9、 如權利要求8所述的均溫板，其特征在于上述第二傾斜角的毛細半徑與上述透孔的水力半徑的比值大于或等于1。
10、 如權利要求8所述的均溫板，其特征在于上述透孔的截面形態(tài)選自三角形、平行四邊形、梯形及多邊形所成群組組合。
11、 如權利要求8所述的均溫板，其特征在于各上述支撐柱還包含連接孔，用以連通上述透孔與上述上蓋、上述透孔與上述底板及相鄰的各上述透孔的其中一者。
12、 如權利要求1所述的均溫板，其特征在于上述這些支撐柱以平行、相互垂直及呈放射線狀的其中一者排列于上述真空腔體內(nèi)。
13、 如權利要求1所述的均溫板，其特征在于上述均溫板還包含上毛細結構，位于上述上蓋及上述這些支撐柱的其中一者。
14、 如權利要求13所述的均溫板，其特征在于上述上毛細結構為粉末燒結、網(wǎng)目式、溝槽及其組合的其中一者。
全文摘要
一種均溫板，包含真空腔體、工作流體、下毛細結構、多個支撐柱。真空腔體由上蓋與底板所組成，并填注有適量的工作流體，且底板上鋪設有下毛細結構。多個支撐柱位于真空腔體內(nèi)，連接上蓋與底板以支撐上蓋，各支撐柱與上蓋之間具有第一傾斜角，汽態(tài)的工作流體冷凝后由上蓋經(jīng)支撐柱回流至底板。
文檔編號H05K7/20GK101676672SQ20081021168
公開日2010年3月24日 申請日期2008年9月18日 優(yōu)先權日2008年9月18日
發(fā)明者劉睿凱, 張育瑋, 鍾兆才 申請人:和碩聯(lián)合科技股份有限公司