专利名称：散热装置及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种散热装置及其制造方法，特别涉及一种热均温腔体及其制造方法。
背景技术：
随着技术的进步，电子组件单位面积上的晶体管数量越来越多，造成其工作时发热量的增加。因此，为了维持电子组件处于有效工作温度内，现行的做法多是利用外加风扇和散热鳍片来处理这些耗热。而由于热导管(heatpipe)可在很小的截面积与温度差之下，将大量的热传送一段可观的距离，且不需外加电源供应即可工作，在无须动力提供和空间利用经济性的考虑之下，热导管已是电子散热产品中广为应用的传热组件之一。
典型的热导管由腔体、毛细结构(wick structure)以及工作流体所组成，且其作用原理是利用工作流体在腔体的蒸发段吸收热量蒸发，再流向腔体的冷凝段放出热量后凝结成液态，并通过毛细结构所提供的毛细力使工作流体流回蒸发段。热均温腔体(vapor chamber)属于热导管的一种，而热均温腔体所占的体积一般均大于热导管。常见的毛细结构主要分为以下四种网状毛细结构(mesh wick)、纤维状毛细结构(fiber wick)、烧结毛细结构(sinterwick)与沟状毛细结构(groove wick)。
对于沟状毛细结构而言，其毛细结构是利用机械加工方式在腔体内壁上挖刻痕而形成，然而，受限于模具在腔体中以直线型或旋转式推进，造成内壁所挖的刻痕限制为螺旋状或单一直线方向，使得工作流体的流向无法依散热组件所需被引导至特定方向或以特定路径快速流回蒸发部，另外，由于利用机械加工的方式，其沟状毛细结构的宽度在极小化时有一定的限制，一般所能达成的最小宽度约为300微米(micrometer，μm)，使得毛细力不足，工作流体流回蒸发部的速率缓慢，使得散热功率受限。
至于烧结毛细结构，是利用粉末充填后加高温予以烧结成型，其毛细结构的宽度可达到比沟状毛细结构的宽度要小，故烧结毛细结构的散热功率优选。但，由于高温烧结后，金属的退火的现象会造成金属腔体软化，为了避免金属腔体软化后，一旦遭受到外力便容易发生变形，必须使用较厚的金属腔体，才足以支撑。然而，较厚的金属腔体会使得热均温腔体的散热速率减弱，且增加整体的重量。
在各种电子装置内组装组件不断的密集化，然而体积却越趋缩小的趋势之下，由于组件集成度不断提升，致使其发热量逐步增加，因此，要如何制作具有更高导热速率与效率的散热装置，是未来一研究方向。
发明内容
因此，为解决上述问题，本发明提出一种重量轻且具有优选导热能力的散热装置，可提升散热效率并减轻热均温腔体重量、节省使用材料。
根据本发明的目的，提出一种散热装置，该散热装置是一热均温腔体，应用于一发热组件上。散热装置包括一腔体、一工作流体、一蒸发部与一冷凝部，以及至少一第一微细沟槽。工作流体位于腔体中，蒸发部与冷凝部，位于腔体的内壁上，而第一微细沟槽连接蒸发部与冷凝部。其中，在以一激光切割方式或精密加工技术制作一模具后，再利用此模具模制形成蒸发部、冷凝部与第一微细沟槽于腔体的内壁上，或采用微模制成型方法。工作流体在蒸发部吸收发热组件的热量而蒸发，于冷凝部放出热量后凝结成液态，并通过第一微细沟槽所提供的毛细力使工作流体流回蒸发部。
基板上还形成有至少一第二微细沟槽，且位于内壁上，每一第二微细沟槽同时与多个第一微细沟槽相连接。腔体的内壁利用折曲的方式形成，且每一第二微细沟槽分别位于折曲处，第二微细沟槽的宽度大于每一微细沟槽的宽度。
根据本发明的再一目的，提出一种散热装置的制造方法，包括提供一基板；以一激光切割方式或精密加工技术制作一模具后，再利用此模具模制形成一蒸发部、一冷凝部，与至少一第一微细沟槽于基板上，或采用微模制成型方法；使基板形成一腔体，且蒸发部、冷凝部与第一微细沟槽位于腔体的内壁上。
微模制成型方法包括模具制造程序以及模制程序。模具制造程序，包括提供一基材；于基材上形成一预模芯层，并以一微机电加工方法，将预模芯层加工而形成一预模芯；将一模芯材料形成于预模芯上，使模芯材料成型为一模芯；以及将模芯制作成为一模具。模制程序包括利用模具模制基板，使蒸发部、冷凝部，与第一微细沟槽形成于基板上。
为让本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一优选实施例，并配合附图，作详细说明如下
图1所描绘的是本发明优选实施例的散热装置及其所应用的发热组件的示意图。
图2所描绘的是热均温腔体的剖示图。
图3A所描绘的是腔体展开时的示意图。
图3B所描绘的是折曲基板形成腔体的示意图。
图4A所描绘的是另一种基板的示意图。
图4B所描绘的是再一种基板的示意图。
附图标记说明10热均温腔体11底板12发热组件21蒸发部22冷凝部23毛细结构231、231a、231b、231c第一微细沟槽232第二微细沟槽24腔体内壁25基板26管体具体实施方式
请参照图1，其示出本发明优选实施例的散热装置及其所应用的发热组件示意图。本发明的散热装置10为一热均温腔体(vapor chamber)，应用于一发热组件12上，发热组件12例如是一CPU。在图1中，发热组件12的上方可直接贴附一金属制底板11，例如是一铜制底板，而散热装置10则配置于底板11上，故发热组件12所产生的热可直接透过底板11传导到热均温腔体10，并通过热均温腔体10快速的将热传送至外部。
请参照图2，其示出热均温腔体的剖示图。热均温腔体10包括一腔体、一工作流体、一蒸发部21与一冷凝部22，以及至少一第一微细沟槽所组成的毛细结构23。蒸发部21、冷凝部22与毛细结构23位于腔体的内壁24上，而工作流体位于封闭的腔体中不断循环流动，实现散热的效用。所使用的工作流体例如是无机化合物、水、醇类、液态金属、酮类、冷媒、或一有机化合物。
热均温腔体10的蒸发部21优选地相对于该发热组件配置，使得发热组件12所产生的热可直接通过底板11传导到而蒸发部21。在蒸发部21的工作流体吸收发热组件12的热量而蒸发为气态，气态的工作流体于冷凝部22放出热量后凝结成液态，并通过毛细结构23所提供的毛细力使液态的工作流体流回蒸发部21。
请同时参照图3A与图3B，图3A示出腔体展开时的示意图，图3B示出折曲基板形成腔体的示意图。热均温腔体的制造方法包括下列步骤首先，提供一基板25。接着，在基板25上形成蒸发部21、冷凝部22与毛细结构23，如图3A所示。然后，利用折曲的方式，使基板25形成一管体26，并将基板25两端以焊接或其它方式结合在一起，如图3B所示。将管体26的一端封闭，进行注入工作流体与抽真空的步骤后，将管体26的另一端封闭，即完成热均温腔体10的制作，蒸发部21、冷凝部22与毛细结构23则位于腔体内壁上。
关于在基板25上形成蒸发部21、冷凝部22与毛细结构23的方式，可利用诸如激光切割方式、精密加工技术等制作一模具后，再利用此模具模制基板，或利用微模制成型方法来完成。以微模制成型方法为例，包括模具制造程序以及模制程序。首先，进行模具制造程序，包括提供一基材；于基材上形成一预模芯层，并以一微机电加工方法，将预模芯层加工而形成一预模芯；将一模芯材料形成于预模芯上，使模芯材料成型为一模芯；将模芯制作成为一模具，且模具上的表面图案与欲在基板25上形成的结构相反。然后，进行模制程序，利用模具模制基板25，使蒸发部21、冷凝部22，与毛细结构23形成于基板25上。
毛细结构23连接蒸发部21与冷凝部22，使得凝结成液态的工作流体得以从冷凝部22，通过毛细结构23所提供的毛细力，流回蒸发部21。在此，特别要注意的是，毛细结构23在腔体内壁(亦即基板25上)的分布方式开不限定，以图3A为例，毛细结构23包括多个第一微细沟槽231a、231b以及多个第二微细沟槽232。每一第二微细沟槽232同时与多个第一微细沟槽231a或231b相连接，可避免当第一微细沟槽231b中某处被阻断，则整条路径便无法发生作用的情况。另一方面，第二微细沟槽232的宽度可大于每一微细沟槽231a、231b的宽度。如此一来，在第一微细沟槽231a或231b中的工作流体能够更快速的先汇集至第二微细沟槽232再流回蒸发部21。
考虑到腔体是利用将基板25折曲并焊接基板边缘形成管体26后，再加以两端封管的方式制成，在形成第二微细沟槽232于基板25上时，第二微细沟槽232可分别设置于折曲处，以利后续形成管体26时方便应用。
请参照图3A、图4A与图4B，图4A示出另一种基板的示意图，而图4B示出再一种基板的示意图。由于本发明是利用一激光切割方式、精密加工技术或微模制成型方法等方式来制作毛细结构，与传统挖沟槽来制作沟状毛细结构的方法完全不同，不仅单一微细沟槽的精密度可达100微米(μm)以下，使得毛细力大为增加，另外，毛细结构23的分布方式可依据所欲应用的发热组件的需要，而作更具灵活性的设计。例如，第一微细沟槽231a以蒸发部21为中心，呈辐射状配置，如图3A所示。或者，多个第一微细沟槽231与多个较宽的第二微细沟槽232可互相搭配，呈网格状配置于基板25上，如图4A所示。又或者，第一微细沟槽231c成非直线型，以蒸发部21为中心，成复数个同心圆配置，多个第一微细沟槽231a以蒸发部21为中心，呈辐射状配置，且第一微细沟槽231a分别与第一微细沟槽231c连通。且多个较宽的第二微细沟槽232分别与第一微细沟槽231a、231c相连通，如图4B所示。
综上所述，本发明所公开的散热装置，是一重量轻且具有优选导热能力的热均温腔体，应用一激光切割方式、精密加工技术或微模制成型方法制造微细沟槽，不仅减轻热均温腔体重量、节省使用材料并提升散热效率。
虽然本发明已以一优选实施例公开如上，然而，其并非用以限定本发明，本领域中的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，当然可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围应当以所附的权利要求书所界定的范围为准。
权利要求
1.一种散热装置，应用于一发热组件上，所述散热装置包括一腔体，具有一内壁；一工作流体，位于所述腔体中；一蒸发部与一冷凝部，位于所述内壁上；以及至少一第一微细沟槽，位于所述内壁上，连接所述蒸发部与所述冷凝部之间；其中，所述工作流体在所述蒸发部吸收所述发热组件的热量而蒸发，于所述冷凝部放出热量后凝结成液态，并通过所述这些第一微细沟槽所提供的毛细力使所述工作流体流回所述蒸发部。
2.如权利要求1所述的散热装置，其中所述散热装置还包括至少一第二微细沟槽，形成于所述内壁上，且所述第二微细沟槽的每一个同时与多个第一微细沟槽相连接。
3.如权利要求2所述的散热装置，其中所述腔体的内壁以一基板折曲形成，且所述这些第二微细沟槽的每一个分别位于折曲处，所述这些第二微细沟槽的宽度大于所述这些第一微细沟槽的宽度。
4.如权利要求2所述的散热装置，其中所述这些第一微细沟槽以所述蒸发部为中心，呈辐射状配置或成多个同心圆配置，或所述这些第一微细沟槽与所述这些第二微细沟槽呈网格状配置。
5.如权利要求2所述的散热装置，其中所述蒸发部、所述冷凝部、所述这些第一微细沟槽与所述这些第二微细沟槽以一微模制成型方法形成于所述腔体的内壁上，所述腔体的内壁以一基板折曲形成，并且所述微模制成型方法包括一模具制造程序，包括提供一基材；于所述基材上形成一预模芯层，并以一微机电加工方法，将所述预模芯层加工而形成一预模芯；将一模芯材料形成于所述预模芯上，使所述模芯材料成型为一模芯；以及将所述模芯制作成为一模具；以及一模制程序，包括利用所述模具模制所述基板，使所述蒸发部、所述冷凝部，与所述这些第一微细沟槽形成于所述基板上。
6.如权利要求2所述的散热装置，其中以一激光切割方式或一精密加工技术制作一模具后，利用所述模具模制以形成所述蒸发部、所述冷凝部、所述这些第一微细沟槽与所述这些第二微细沟槽于所述腔体的内壁上。
7.如权利要求1所述的散热装置，其中所述这些第一微细沟槽以所述蒸发部为中心，呈辐射状配置或成多个同心圆配置，或所述这些第一微细沟槽呈网格状配置。
8.如权利要求1所述的散热装置，其中所述蒸发部、所述冷凝部，与所述这些第一微细沟槽以一微模制成型方法形成于所述腔体的内壁上，所述腔体的内壁以一基板折曲形成，并且所述微模制成型方法包括一模具制造程序，包括提供一基材；于所述基材上形成一预模芯层，并以一微机电加工方法，将所述预模芯层加工而形成一预模芯；将一模芯材料形成于所述预模芯上，使所述模芯材料成型为一模芯；以及将所述模芯制作成为一模具；以及一模制程序，包括利用所述模具模制所述基板，使所述蒸发部、所述冷凝部，与所述这些第一微细沟槽形成于所述基板上。
9.如权利要求1所述的散热装置，其中以一激光切割方式或一精密加工技术制作一模具后，利用所述模具模制以形成所述蒸发部、所述冷凝部，与所述这些第一微细沟槽于所述腔体的内壁上。
10.如权利要求1所述的散热装置，其中应用于一发热组件上，且所述蒸发部相对于所述发热组件配置，所述散热装置为一热均温腔体，而所述工作流体选择自一由无机化合物、水、醇类、液态金属、酮类、冷媒，以及有机化合物所组成的族群中。
11.一种散热装置的制造方法，包括提供一基板；形成一蒸发部、一冷凝部，与至少一第一微细沟槽于所述基板上；以及使所述基板形成一腔体，且所述蒸发部、所述冷凝部，与所述这些第一微细沟槽位于所述腔体的内壁上。
12.如权利要求11所述的制造方法，其中所述基板上还形成有至少一第二微细沟槽，且位于所述内壁上，所述这些第二微细沟槽的每一个同时与多个第一微细沟槽相连接。
13.如权利要求12所述的制造方法，其中所述腔体的内壁利用折曲的方式形成，且所述这些第二微细沟槽的每一个分别位于折曲处，所述这些第二微细沟槽的宽度大于所述这些第一微细沟槽的宽度。
14.如权利要求12所述的制造方法，其中所述这些第一微细沟槽以所述蒸发部为中心，呈辐射状配置或成多个同心圆配置，或所述这些第一微细沟槽与所述这些第二微细沟槽呈网格状配置。
15.如权利要求12所述的制造方法，其中所述蒸发部、所述冷凝部、所述这些第一微细沟槽与所述这些第二微细沟槽以一微模制成型方法形成于所述基板上，所述微模制成型方法包括一模具制造程序，包括提供一基材；于所述基材上形成一预模芯层，并以一微机电加工方法，将所述预模芯层加工而形成一预模芯；将一模芯材料形成于所述预模芯上，使所述模芯材料成型为一模芯；以及将所述模芯制作成为一模具；以及一模制程序，包括利用所述模具模制所述基板，使所述蒸发部、所述冷凝部，与所述这些第一微细沟槽形成于所述基板上。
16.如权利要求12所述的制造方法，其中以一激光切割方式或一精密加工技术制作一模具后，利用所述模具模制以形成所述蒸发部、所述冷凝部、所述这些第一微细沟槽与所述这些第二微细沟槽于所述基板上。
17.如权利要求11所述的制造方法，其中所述这些第一微细沟槽以所述蒸发部为中心，呈辐射状配置或成多个同心圆配置，或所述这些第一微细沟槽呈网格状配置。
18.如权利要求11所述的制造方法，其中所述蒸发部、所述冷凝部、与所述这些第一微细沟槽以一微模制成型方法形成于所述基板上，所述微模制成型方法包括一模具制造程序，包括提供一基材；于所述基材上形成一预模芯层，并以一微机电加工方法，将所述预模芯层加工而形成一预模芯；将一模芯材料形成于所述预模芯上，使所述模芯材料成型为一模芯；以及将所述模芯制作成为一模具；以及一模制程序，包括利用所述模具模制所述基板，使所述蒸发部、所述冷凝部，与所述这些第一微细沟槽形成于所述基板上。
19.如权利要求11所述的制造方法，其中以一激光切割方式或一精密加工技术制作一模具后，利用所述模具模制以形成于所述基板上。
20.如权利要求11所述的制造方法，其中使所述基板形成一腔体的步骤包括折曲所述基板，使所述基板形成一管体；将所述管体的一端封闭；注入一工作流体与抽真空；以及将所述管体的另一端封闭。
21.如权利要求11所述的制造方法，其中所述散热装置应用于一发热组件上，且所述蒸发部相对于所述发热组件配置，所述散热装置为一热均温腔体。
22.如权利要求11所述的制造方法，其中所述腔体中容置有一工作流体，而所述工作流体选择自一由无机化合物、水、醇类、液态金属、酮类、冷媒，以及有机化合物所组成的一组。
全文摘要
一种散热装置，为一热均温腔体，应用于一发热组件上。散热装置包括一腔体、一工作流体、一蒸发部与一冷凝部，以及至少一第一微细沟槽。工作流体位于腔体中，蒸发部与冷凝部位于腔体的内壁上，而第一微细沟槽连接蒸发部与冷凝部。其中，以一激光切割方式、精密加工技术，或采用微模制成型方法制作一模具后，再利用此模具模制形成蒸发部、冷凝部与第一微细沟槽于腔体的内壁上。工作流体在蒸发部吸收发热组件的热量而蒸发，于冷凝部放出热量后凝结成液态，并通过第一微细沟槽所提供的毛细力使工作流体流回蒸发部。本发明可提升散热效率并减轻热均温腔体重量、节省使用材料。
文档编号G12B15/02GK1747639SQ200410068769
公开日2006年3月15日 申请日期2004年9月6日 优先权日2004年9月6日
发明者陈彦羲, 林祺逢, 陈锦明, 蔡欣昌, 王宏洲 申请人:台达电子工业股份有限公司