专利名称：均温板的制作方法
技术领域：
本发明是一种均温板，特别是一种强化热量传递能力的均温板。
背景技术：
随着信息科技的发展进步，半导体功率晶体(如CPU、 GPU、高功率LED)的尺寸愈来愈小，功率晶体发热量愈来愈高、单位面积热流密度愈来愈大，为了维持组件于许可温度之下运作，于电子组件上结合各种不同形式的散热器提供散热之用。其中，均温板具有高热传导率、高热传能力、结构简单、重量轻、不消耗电力等优点，非常适合电子组件的散热需求，使其应用将愈来愈普及。
如图1与图2所示，已知均温板A1主要由壳体A10、毛细组织A20、多个支撑体A30及工作流体A40所组成，毛细组织A20披覆于壳体A10内，并以多个支撑体A30支撑壳体A10，且壳体AIO内填注有适量的工作流体A40，其中，支撑体A30多为实心或多孔性材料的圆柱体、矩形柱及其它各式样结构，如美国发明第3613778号专利、美国发明第5769154号专利、美国发明第6167948号专利、美国发明第6227287号专利、美国发明第6269866号专利、美国发明第6302192号专利、美国发明第6397935号专利、美国发明第7264041号专利等。
此种均温板Al于使用时，位于壳体A10内上方的工作流体A40经由冷凝后，通过毛细组织A20及支撑体A30导引而流至壳体A10下方的毛细组织A20，再经由壳体A10下方的毛细组织A20所提供的毛细力，导引工作流体A40回流至中央处的加热区。为增加散热面积、提升散热效率，均温板A1的冷却基板面积(即均温板的长宽乘积面积)与局部加热面积(即功率晶体加热面积)的比值大幅增大，使得工作流体A40循环的路径拉长。然而，过长的循环路径及较小的毛细构造渗透率(permeability),均会产生较大的流阻，进而降低了均温板A1的热量传递能力。再者，此种均温板Al的机械强度较为薄弱，无法承受温度达15(TC的内部水蒸汽压力(约4.7atm)，因此相当不利于散热模块锡焊组装。
发明内容
有鉴于此，本发明提出一种均温板，用以接触热源，包含真空腔体、工作流体、下毛细结构、多个支撑柱。真空腔体由上盖与用以接触该热源的底板所组成，且底板铺设有下毛细结构，真空腔体内填注有适量的工作流体，以利用工作流体吸收热源的热能转变为汽态。多个支撑柱位于真空腔体内，连接上盖与底板以支撑上盖，各支撑柱与上盖之间具有第一倾斜角，倾斜角在此定义为非直角，汽态的工作流体冷凝后由上盖经支撑柱回流至底板。
在此，相邻的各支撑柱之间形成通道，且第一倾斜角的毛细半径(Capillary Radius, rc)与通道的水力半径 (Hydraulic Radius, rh)的比值实质上为大于或等于l。
本发明以第一倾斜角的锐角区域提供额外毛细力，作为工作流体冷凝液回流渠道，使冷凝后的工作流体由上盖经支撑柱回流至底板，进而提高毛细结构的渗透率，降低工作流体回流流阻，并增加工作流体质流率，达到提高均温板的热量传递能力的目的。此外，本发明以高温焊接撑柱与上盖及底板(或上、下毛细结构)的接触面，也经由分子扩散焊接而紧密接合，用以提供较佳的机械强度。
以下在实施方式中详细叙述本发明的详细特征以及优点，其内容足以使任何熟习相关技艺者了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所揭露的内容、权利要求书及图式，任何熟习相关技艺者可轻易地理解本发明相关的目的及优点。
图1为已知均温板的平面示意图2为图1于A-A'的剖面示意图3为本发明第一实施例的平面示意图4为图3于B-B'的剖面示意图5为图3于C-C'的剖面示意图6为本发明第一实施例的支撑柱的示意图(一)；
图7为本发明第一实施例的支撑柱的示意图(二)；
图8为本发明第二实施例的剖面示意图9为本发明第二实施例的支撑柱的示意图(一)；
图IO为本发明第二实施例的支撑柱的示意图(二)；
图11为本发明第二实施例的支撑柱的示意图(三)；以及
图12为本发明第二实施例的支撑柱的示意图(四)。
具体实施例方式
请参阅图3、图4及图5所示，为本发明第一实施例所揭露的均温板，均温板1包含有真空腔体10、工作流体20、上毛细结构30、下毛细结构40、多个支撑柱60。
真空腔体10概呈矩形，由上盖11与底板12所组成，底板12的侧边经由弯折并以高温焊接于上盖11，用以使上盖11与底板12之间形成密闭空间。此外，底板12于中央处设有加热区121，上盖ll设有与加热区121对应的冷却区111。
工作流体20位于真空腔体10内，其为具两相变化的流体，较佳地可为水，但本发明不限于此。
上毛细结构30铺设于上盖11的表面，在此，上毛细结构30可为粉末烧结、网目式或沟槽的多孔质结构，但本发明不限于此，也可为混合粉末烧结、网目式与沟槽的多孔质结构；此外，上毛细结构30也可铺设于多个支撑柱60的表面，或可同时铺设于上盖11与多个支撑柱60的表面。
下毛细结构40铺设于底板12的表面，在此，下毛细结构40可为粉末烧结或网目式的多孔质结构，但本发明不限于此，也可为混合粉末烧结与网目式的多孔质结构。
多个支撑柱60位于真空腔体10内，连接上盖11与底板12以支撑上盖ll，且支撑柱60的截面形态可为平行四边形，然而只要能够达到相同功效，也可改用其它多边形的截面形态来构成本发明的支撑柱60。各支撑柱60与上盖11之间具有第一倾斜角eP其中，第一倾斜角0i为一锐角，利用第一倾斜角ei导引冷凝后的工作流体20由上盖11经支撑柱60回流至底板12。此外，相邻的两支撑柱60之间形成通道61，且由于第一倾斜角0的毛细半径(Capillary Radius, rc)与通道61的水力半径(Hydraulic Radius, rh)的比值小于1，会造成通道61的流阻过大而阻碍工作流体20流动，因此，两者的比值实质上为大于或等于1为佳。再者，
7支撑柱60与上盖11、底板12的接触面(依据结构的不同，支撑柱60也可直接接触上毛细结构30、下毛细结构40)，也经由分子扩散焊接而紧密接合，用以提供较佳的机械强度。
在本实施例中，多个支撑柱60较佳地可以平行方式排列于真空腔体10内，但本发明不限于此，也可以相互垂直或呈放射线状的方式排列于真空腔体10内；再者，多个支撑柱60连接于底板12于加热区121以外的区域，及上盖11于冷却区111以外的区域(如图3所示)，即加热区121与冷却区111之间不以支撑柱60连接，但本发明非以此为限。
请参阅图5所示，均温板1可置放于热源的上方处，使热源可接触底板12的加热区121。当热源运作产生高热量后，将可直接传导到底板12的加热区121，并以真空腔体10内部的工作流体20吸收热源的热能转变为汽态而产生气相变化，以带离热源的高热量。续以上盖ll的冷却区111冷却工作流体20。汽态的工作流体20冷凝后经由上毛细结构30的导引而离开冷却区111，并于接近支撑柱60—定距离后，以第一倾斜角6i提供额外毛细力，导引工作流体20由上盖11流至支撑柱60，使工作流体20可沿着支撑柱60流至底板12。此后，再经由下毛细结构40导引底板12上的工作流体20回流至加热区121，并反复循环而达到对热源进行散热的目的。
请参阅图6与图7所示，支撑柱60的截面形态除可为前述说明的平行四边形外，其截面形态也可为梯形，且两侧分别与上盖11形成第一倾斜角01;此外，支撑柱60的截面形态也可为六角形，且两侧分别与上盖ii形成第一倾斜角elQ然而只要能够达到相同功效，支撑柱60也可改用其它多边形的截面形态。
请参阅图8所示，为本发明第二实施例所揭露的均温板。本实施例与第一实施例最大的不同处在于支撑柱60设有概呈平行四边形的透孔62，且透孔62具有锐角形态的第二倾斜角02，其中，第二倾斜角02的毛 细半径(Capillary Radius, rc)与透孔62的水力半径(Hydraulic Radius, rh) 的比值实质上为大于或等于l。此外，支撑柱60设有多个连接孔63，分 别连通透孔62与上盖11、透孔62与底板12，使位于上毛细结构30的 工作流体20加速流入透孔62内，并可使透孔62内的工作流体20加速 流至底板12。
请参阅图9与图10所示，支撑柱60的截面形态可为三角形或梯形， 其透孔62的截面形态可相对应支撑柱60而为三角形或梯形，且两侧分 别具有锐角形态的第二倾斜角e2。然而只要能够达到相同功效，透孔62 也可改用其它多边形的截面形态。
请参阅图11与图12所示，支撑柱60设有多个透孔62，且多个透孔 62之间以连接孔63相连通，使靠近上盖11的透孔62内的工作流体20 流至靠近底板12的透孔62内。
本发明以具有锐角形态的第一倾斜角与第二倾斜角提供额外毛细 力，作为工作流体冷凝液回流渠道，用以提高毛细结构的渗透率，降低 工作流体的回流流阻，并增加工作流体的质流率，达到提高均温板的热 量传递能力的目的。此外，本发明以高温焊接上盖及底板时，支撑柱与 上盖及底板(或上、下毛细结构)的接触面，也经由分子扩散焊接而紧 密接合，用以提供较佳的机械强度。
虽然本发明的技术内容已经以较佳实施例揭露如上，然其并非用以 限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神所作些许的更 动与润饰，皆应涵盖于本发明的范畴内，因此本发明的保护范围当视权 利要求书所界定者为准。
权利要求
1、一种均温板，用以接触热源，其特征在于，包含真空腔体，包含上盖与底板，上述底板用以接触上述热源；工作流体，位于上述真空腔体内，可吸收上述热源的热能转变为汽态；下毛细结构，位于上述底板；及多个支撑柱，连接上述上盖与上述底板以支撑上述上盖，各上述支撑柱与上述上盖之间具有第一倾斜角，汽态的上述工作流体冷凝后由上述上盖经上述这些支撑柱回流至上述底板。
2、 如权利要求1所述的均温板，其特征在于上述底板具有加热区， 上述上盖具有与上述加热区对应的冷却区。
3、 如权利要求2所述的均温板，其特征在于上述下毛细结构导引 上述底板上的上述工作流体回流至上述加热区。
4、 如权利要求2所述的均温板，其特征在于上述这些支撑柱连接 于上述底板于上述加热区以外的区域与上述上盖于上述冷却区以外的区 域。
5、 如权利要求1所述的均温板，其特征在于上述下毛细结构为粉 末烧结、网目式及其组合的其中一者。
6、 如权利要求1所述的均温板，其特征在于相邻的各上述支撑柱 之间形成通道，上述第一倾斜角的毛细半径与上述通道的水力半径的比 值为大于或等于l。
7、 如权利要求1所述的均温板，其特征在于各上述支撑柱的截面 形态选自平行四边形、梯形、六角形及多边形所成群组组合。
8、 如权利要求1所述的均温板，其特征在于各上述支撑柱包含具有第二倾斜角的透孔。
9、 如权利要求8所述的均温板，其特征在于上述第二倾斜角的毛细半径与上述透孔的水力半径的比值大于或等于1。
10、 如权利要求8所述的均温板，其特征在于上述透孔的截面形态选自三角形、平行四边形、梯形及多边形所成群组组合。
11、 如权利要求8所述的均温板，其特征在于各上述支撑柱还包含连接孔，用以连通上述透孔与上述上盖、上述透孔与上述底板及相邻的各上述透孔的其中一者。
12、 如权利要求1所述的均温板，其特征在于上述这些支撑柱以平行、相互垂直及呈放射线状的其中一者排列于上述真空腔体内。
13、 如权利要求1所述的均温板，其特征在于上述均温板还包含上毛细结构，位于上述上盖及上述这些支撑柱的其中一者。
14、 如权利要求13所述的均温板，其特征在于上述上毛细结构为粉末烧结、网目式、沟槽及其组合的其中一者。
全文摘要
一种均温板，包含真空腔体、工作流体、下毛细结构、多个支撑柱。真空腔体由上盖与底板所组成，并填注有适量的工作流体，且底板上铺设有下毛细结构。多个支撑柱位于真空腔体内，连接上盖与底板以支撑上盖，各支撑柱与上盖之间具有第一倾斜角，汽态的工作流体冷凝后由上盖经支撑柱回流至底板。
文档编号H05K7/20GK101676672SQ20081021168
公开日2010年3月24日 申请日期2008年9月18日 优先权日2008年9月18日
发明者刘睿凯, 张育玮, 锺兆才 申请人:和硕联合科技股份有限公司