均温板装置的制作方法

本发明涉及一种均温板装置，且特别是有关于一种高效能的均温板装置。

背景技术：

均温板是一种常见的散热装置。均温板主要包括一扁平封闭壳体、成型于扁平封闭壳体内的毛细组织及填注在扁平封闭壳体内的工作流体。扁平密闭壳体接触热源，例如中央处理器(cpu)等，藉由均温板内的工作流体的汽液相变化而对热源散热。要如何提升均温板的散热量，则是本领域研究的方向。

技术实现要素：

本发明提供一种均温板装置，其具有良好的散热效能。

本发明的一种均温板装置，内含工作流体，适于热耦合于热源，均温板装置包括第一壳体及第二壳体。第一壳体包括第一板部、位于第一板部的内表面的第一毛细结构及凸出内表面且环绕第一毛细结构的第一侧墙，其中热源适于接触第一板部的外表面。第二壳体迭置于第一壳体，且包括第二板部、凸出于第二板部的多个支撑柱及凸出第二板部且环绕这些支撑柱的第二侧墙，其中多条蒸汽通道形成于这些支撑柱之间，这些支撑柱朝向第一毛细结构，且第一侧墙接合于第二侧墙。均温板装置还包括第二毛细结构及第三毛细结构。第二毛细结构配置于第一毛细结构及第二壳体的这些支撑柱之间。第三毛细结构设置于第一板部的内表面在对应于热源的区域。

在本发明的一实施例中，上述的第一毛细结构包括形成于多道凸条之间的多个沟槽，且第三毛细结构填入于在对应于热源的区域内的多个沟槽。

在本发明的一实施例中，上述的第二毛细结构为由多条线材所编织的网状结构，且包括多个孔洞，第三毛细结构填入于在对应于热源的区域内的多个孔洞与第一毛细结构的沟槽中。

在本发明的一实施例中，上述的第二毛细结构具有对应于热源的开口，第三毛细结构填入开口与第一毛细结构的沟槽中。

在本发明的一实施例中，上述的第一板部具有对应于热源的凹腔，第一毛细结构位于凹腔的外侧，第三毛细结构填入于凹腔。

在本发明的一实施例中，上述的第二毛细结构为由多条线材所编织的网状结构，且包括多个孔洞，第三毛细结构填入于在对应于热源的区域内的多个孔洞内。

在本发明的一实施例中，上述的第二毛细结构具有对应于热源的开口，第三毛细结构填入开口。

在本发明的一实施例中，上述的这些支撑柱均匀地分布于第二板部，这些支撑柱之间形成交叉状蒸汽通道。

在本发明的一实施例中，上述的这些支撑柱包括多个第一支撑柱及多个第二支撑柱，这些第一支撑柱的形状不同于这些第二支撑柱的形状，这些第一支撑柱配置在对应热源的部位，这些第二支撑柱位于这些第一支撑柱旁且沿着一轴向延伸，这些支撑柱间形成交叉状蒸汽通道。

在本发明的一实施例中，上述的这些支撑柱的一部分配置在对应热源的部位，这些支撑柱的另一部分以上述一部分为中心呈放射状地排列，这些支撑柱间形成交叉状蒸汽通道。

在本发明的一实施例中，上述的这些支撑柱包括多个矩形柱、多个锥型柱、多个梯形柱、多个圆柱或多个不规则形柱。

在本发明的一实施例中，上述的第一毛细结构包括多个沟槽，这些沟槽的至少一部分呈放射状地排列。

在本发明的一实施例中，上述的第三毛细结构包括金属粉末或无编织的金属丝绒。

基于上述，本发明的均温板装置除了在第一壳体与第二壳体之间设置第一毛细结构及第二毛细结构来提升散热效率之外，在第一板部的内表面对应于热源的区域更设置了第三毛细结构。第三毛细结构可使得配置于均温板装置内的液体受到较大的毛细力，同时被第二毛细结构覆盖之第一毛细结构内之沟槽具有更低的流阻，而使液体更快速地补充至此对应于热源的区域，以提升此区域的抗干化能力。因此，此区域可保持有足量的液体来进行相变化，而可降低此区域内的干化趋势。因此，本发明的均温板装置可具有较佳的散热效率。

附图说明

包含附图以便进一步理解本发明，且附图并入本说明书中并构成本说明书的一部分。附图说明本发明的实施例，并与描述一起用于解释本发明的原理。

图1a是依照本发明的一实施例的一种均温板装置的外观示意图；

图1b是图1a的均温板装置沿a-a线段的剖面示意图；

图1c是图1a的均温板装置沿b-b线段的剖面示意图；

图1d是图1a的均温板装置的第二壳体的内表面示意图；

图1e是依照本发明的另一实施例的一种均温板装置的剖面示意图；

图2a与图2b是依照本发明的其他实施例的多种均温板装置的第二壳体的示意图；

图2c是依照本发明的其他实施例的一种均温板装置的第一壳体的内表面示意图；

图3是依照本发明的另一实施例的一种均温板装置的示意图；

图4是依照本发明的另一实施例的一种均温板装置的示意图；

图5是依照本发明的另一实施例的一种均温板装置的示意图。

附图标号说明

a1：轴向；

g：工作流体；

10：热源；

100、100’、100c、100d、100e：均温板装置；

110、110”：第一壳体；

111：第一板部；

1112：内表面；

1114：第一壳体外表面；

112：凸条；

113：第一毛细结构；

112”、114、115、119：沟槽；

116：凹腔；

117：第一侧墙；

120、120a、120b：第二壳体；

121：第二板部；

122、122’：支撑柱；

122a：第一支撑柱；

123、125、127：第二支撑柱；

124、124’、124a：蒸汽通道；

126：壁面；

128：第二侧墙；

129：第二壳体外表面；

130、130c：第二毛细结构；

132：线材；

134：孔洞；

136：开口；

140：第三毛细结构。

具体实施方式

现将详细地参考本发明的示范性实施例，示范性实施例的实例说明于附图中。只要有可能，相同组件符号在图式和描述中用来表示相同或相似部分。

图1a是依照本发明的一实施例的一种均温板装置的外观示意图，但外观形状不拘为方板形，可为任意形状。图1b是图1a的均温板装置沿a-a线段的剖面示意图。图1c是图1a的均温板装置沿b-b线段的剖面示意图。

请参阅图1a至图1c，本实施例的均温板装置100适于热耦合于热源10(图1b)。热源10例如是主板的中央处理器，但热源10也可以是其他芯片，热源10的种类与数量不以此为限制。均温板装置100包括第一壳体110及第二壳体120。由图1b可见，第一壳体110包括第一板部111、位于第一板部111的内表面1112的第一毛细结构113及凸出内表面1112且环绕第一毛细结构113的第一侧墙117。热源10适于接触第一板部111的第一壳体外表面1114，而将热源10所产生的热能传递至均温板装置100。

由图1b及图1c可见，第一毛细结构113包括形成于多道凸条112之间的多条沟槽114。更具体地说，这些凸条112凸出于第一板部111的内表面1112，而使得两相邻的凸条112之间界定出沟槽114。第一毛细结构113采用沟槽114的设计可提供较小的流阻。在本实施例中，沟槽114的宽度例如是在50微米至200微米之间，且沟槽114的深度例如是在50微米至200微米之间，但沟槽114的宽度与深度不以此为限制。但单纯开放式沟槽的毛细力不足，不适用非水平放置的均温板装置，但如覆盖一层网状第二毛细结构130，则不仅维持沟槽的低流阻优点，更可显著提升毛细力，使均温板装置适于非水平放置。若进一步在热源10附近的毛细结构中加入毛细力更强的金属粉末或金属丝绒，则能更增加该处的毛细力，提升抗干化能力。

因此，如图1b所示，本均温板装置100还包括第二毛细结构130及置于对应热源10附近之第三毛细结构140。第二毛细结构130配置于第一毛细结构113及这些支撑柱122之间，以覆盖第一毛细结构113，以加强第一毛细结构113的毛细与信道功能。第三毛细结构140仅配置于对应热源10的位置附近的毛细结构中，并不阻挡液体回流时所经过的路径。

此外，在本实施例中，第一板部111与这些凸条112为一体成型，这样的设计可具有较简单的构造。由于第一板部111与这些凸条112之间(也就是第一板部111与沟槽114之间)没有接触热阻，因此热传效果较佳。

第二壳体120迭置于第一壳体110，且包括一第二板部121、凸出于第二板部121的多个支撑柱122及凸出第二板部121且环绕这些支撑柱122的一第二侧墙128。在本实施例中，支撑柱122跟第二侧墙128等高而齐平，但支撑柱122跟第二侧墙128的关系不以此为限制。

图1d是图1a的均温板装置的第二壳体的内表面示意图。请参阅图1d，在本实施例中，这些支撑柱122的形状一致且均匀地分布于第二板部121的内表面，多个蒸汽通道124形成于这些支撑柱122之间。支撑柱122例如是正方柱，但在其他实施例中，支撑柱122也可以是长方柱、圆柱、椭圆柱、多角形柱、锥形柱、不规则形柱或/且上述之组合。支撑柱122的形状与分布的形式不以此为限制。支撑柱122与第二板部121一体成型，但也可以透过焊接、黏合等其他方式接合。

图1e是依照本发明的另一实施例的一种均温板装置的剖面示意图。均温板装置100’的支撑柱122’的截面形状为倒置的梯形，因此建构出的蒸汽通道124’截面形状为梯形。其他实施例中，这些支撑柱122’可包括多个矩形柱、多个锥型柱、多个梯形柱、多个圆柱或多个不规则形柱，因此，支撑柱122’的截面形状可为三角形、弧形、或其他形状。同样地，蒸汽通道124’截面形状可为三角形、弧形、或其他形状。

请回到图1b，在本实施例中，这些支撑柱122朝向第一毛细结构113。另外，在本实施例中，第一壳体110与第二壳体120例如是两金属壳体，第一侧墙117接合于第二侧墙128，而提供良好的结构强度。第一侧墙117与第二侧墙128接合的方式例如是扩散接合或焊接，但不以此为限制。

在本实施例中，第一毛细结构113略低于第一侧墙117，第二毛细结构130配置在第一毛细结构113上时约齐平于第一侧墙117，而使第一侧墙117与第二侧墙128接合时，支撑柱122能够抵压到第二毛细结构130。当然，在其他实施例中，上述的高度关系不以此为限制。

要提到的是，在本实施例中，第一壳体110与第二壳体120所围绕出的内部空间中会被填入适量工作流体g，例如是水，但工作流体g的种类不以此为限制。工作流体g例如是以液体的形式在第一壳体110的第一毛细结构113的沟槽114内流动。工作流体g在贴近热源10的区域吸收热量而蒸发成蒸汽，第二壳体120的蒸汽通道124可被抽真空而使此处的压力小于1大气压(例如接近真空)，以避免后续工作流体g相变化时，此处的气压过大，而使第一壳体110与第二壳体120分离。

因此，在本实施例中，支撑柱122抵接于第二毛细结构130，而可撑起第二板部121，有效避免抽真空时，第一壳体110与第二壳体120与蒸汽通道124发生塌陷的状况。另外，当工作流体g由气体凝结为液体时，工作流体g还可沿着支撑柱122的侧壁流下。也就是说，支撑柱122也可作为导引工作流体g(液体)流下的结构。

在本实施例中，第二毛细结构130为由多条线材132所编织的网状结构，例如是铜网。当然，在其他实施例中，第二毛细结构130也可以是非编织网、或多孔性发泡金属式毛细结构，第二毛细结构130的形式不以此为限制。

值得一提的是，在图1b中可见，由于第二毛细结构130配置于第一毛细结构113的沟槽114上，第一毛细结构113的沟槽114的上方被第二毛细结构130覆盖，而在沟槽114的延伸方向(射出或是射入图面的方向)上形成类似毛细管结构，此结构可使沟槽114内的工作流体g能够抵抗重力，让均温板装置100能在非水平状况下良好地完成热循环。

另外，在本实施例中，第三毛细结构140设置于第一板部111的内表面1112在对应于热源10的区域。详细地说，在本实施例中，由于第一毛细结构113的这些沟槽114均匀地分布在第一板部111上，这些沟槽114的一部分(特别是指中央部分)会对应到第一板部111在对应于热源10的区域。因此，在本实施例中，第三毛细结构140填入于这些沟槽114在对应于热源10的区域内。

由图1c可见，第二毛细结构130包括多个孔洞134。要说明的是，在图1b的剖面中，正好剖到第二毛细结构130的线材132，而看不到孔洞134。在图1c的剖面中，则可看到第二毛细结构130的线材132与孔洞134之间的关系。另外，在图1c的剖面正好沿着第一毛细结构113的其中一个沟槽114剖开，而在此断面上未能看到凸条112。图1c并未剖到第二壳体120的支撑柱122，只显示出蒸汽通道124。

第三毛细结构140会填入于对应于热源10的这些孔洞134内。在本实施例中，第三毛细结构140以烧结式毛细结构为例，例如是将金属粉末烧结于沟槽114与孔洞134的局部区域。当然，在其他实施例中，第三毛细结构140的形式不以此为限制。此外，在未绘示的实施例中，第二毛细结构130亦可为内部具有大量孔洞的发泡金属层(metalfoamlayer)，第三毛细结构140(金属粉)填入于发泡金属层的这些孔洞与第一毛细结构113的沟槽114中。

由图1c可见，均温板装置100的第一壳体110的第一壳体外表面1114(标示于图1b)接触热源10，热源10所发出的热量会被传递至第一壳体110。均温板装置100在对应于热源10的区域称为蒸发区。在蒸发区中，位在沟槽114内的液体吸热而汽化成蒸汽。此工作流体g(气体)会向上流至第二壳体120的蒸汽通道124并扩散于第二壳体120的内部蒸汽腔体，进而在均温板冷凝区域(例如均温板第二壳体外表面129，或未与热源10接触的第一壳体外表面1114之选定区域)凝结成液体，并将热量排出均温板装置100。凝结成液体。凝结之工作流体g(液体)向下流至第一壳体110的沟槽114，并于沟槽114内受到毛细力流往第三毛细结构140，而完成循环。

值得一提的是，在本实施例中，第三毛细结构140填入于蒸发区内第一毛细结构113的沟槽114及第二毛细结构130的孔洞134，由于烧结材料可提供液体在此能够有良好的毛细环境，而使工作流体g很容易被吸到蒸发区，以避免蒸发区内的液体被汽化之后来不及补充的状况，而提供了良好的抗干化能力。此外，第一毛细结构113的沟槽114及第二毛细结构130的孔洞134在对应于热源10以外的区域则未配置有第三毛细结构140，而可维持低流阻。

如此一来，均温板装置100藉由上述设计可大幅提升最大散热量，且无须增加厚度(可维持原来采用第一毛细结构113与第二毛细结构130的厚度)，而可应用于薄型化的装置。经测试，相较于未设置第三毛细结构140的均温板，本实施例的均温板装置100的最大散热量至少可增加50％，而具有相当良好的表现。

工作流体在靠近热源的毛细结构中蒸发，形成的蒸汽通过第二板部的多个支撑柱间形成的交叉状蒸汽通道，扩散至整个均温板内部蒸汽腔体，进而在均温板冷凝区域(例如均温板之上板的表面或下板与热源接触的表面以外的表面)凝结成液体，并将热量排出均温板。凝结的液体经下方毛细结构中回流至热源附近的区域蒸发，完成热循环。由于在对应于热源区域的第三毛细结构具有较强的毛细力，且被第二毛细结构覆盖之第一毛细结构中之沟槽兼具较低的流阻与较强的毛细力，将此三种毛细结构作适当的搭配，导致工作流体可更迅速的回流至贴近热源的蒸发区，使本均温板的蒸发区更不易干化，而具更加的散热效能。

下面将介绍其他实施例的均温板装置或其第二壳体，与前一实施例相同或相似的组件以相同或相似的符号表示，不再多加赘述，仅说明主要差异之处。

图2a与图2b是依照本发明的其他实施例的多种均温板装置的第二壳体的示意图。请先参阅图2a，图2a的第二壳体120a与图1d的第二壳体120的主要差异在，在本实施例中，这些支撑柱包括多个第一支撑柱122a及多个第二支撑柱123，这些第一支撑柱122a的形状不同于这些第二支撑柱123的形状。这些第一支撑柱122a配置在对应热源10的部位，这些第二支撑柱123位于这些第一支撑柱122a旁且沿着轴向a1延伸，且蒸气通道124a形成于其间。

在本实施例中，第二壳体120a在对应热源10的部位设有高密度的第一支撑柱122a，而提供良好的结构强度。这些第二支撑柱123设置在这些第一支撑柱122a的两侧且沿着轴向a1延伸，而可导引工作流体g(气体)的流动方向。

请参阅图2b，图2b的第二壳体120b与图2a的第二壳体120a的主要差异在，在本实施例中，这些支撑柱的一部分(第一支撑柱122a)配置在对应热源10的部位，这些支撑柱的另一部分(第二支撑柱123、125、127)以第一支撑柱122a为中心呈放射状地排列。这样的设计同样地也可以良好地导引工作流体g(气体)的流动方向。

图2c是依照本发明的其他实施例的一种均温板装置的第一壳体的内表面示意图。请参阅图2c，在本实施例中，第一壳体110”具有多种方向不同的沟槽114、112”、115、119，这些沟槽采用辐射状，以降低流阻，让冷凝的液体迅速回流。第一壳体的内表面的沟槽排列型式不限于辐射状，可用任何足以导引工作流体g(液体)的排列型式。

图3是依照本发明的另一实施例的一种均温板装置的示意图。请参阅图3，图3的均温板装置100c与图1b的均温板装置100的主要差异在，在本实施例中，第二毛细结构130c具有对应于热源10的开口136，第三毛细结构140填入整个开口136。也就是说，在本实施例中，对应于热源10的蒸发区的毛细结构主要是由沟槽114与第三毛细结构140组成。

图4是依照本发明的另一实施例的一种均温板装置的示意图。请参阅图4，图4的均温板装置100d与图1b的均温板装置100的主要差异在，在本实施例中，第一壳体110具有对应于热源10的凹腔116，第一毛细结构113位于凹腔116的外侧。第一毛细结构113所在位置不重迭于热源10。第三毛细结构140填入于凹腔116与对应于热源10的这些孔洞134(标示于图1c)内。也就是说，在本实施例中，对应于热源10的蒸发区的毛细结构主要是由第二毛细结构130与第三毛细结构140组成。

图5是依照本发明的另一实施例的一种均温板装置的示意图。请参阅图5，图5的均温板装置100e与图4的均温板装置100d的主要差异在，在本实施例中，第二毛细结构130c具有对应于热源10的开口136，第三毛细结构140填入整个开口136。也就是说，在本实施例中，对应于热源10的蒸发区的毛细结构主要是由第三毛细结构140组成。

上述的第一毛细结构及第二毛细结构接触面可作烧结或热压结合，填入第一毛细结构及第二毛细结构之间的第三毛细结构亦可作烧结处理，加强结构强度与导热性能。

综上所述，本发明的均温板装置除了在第一壳体与第二壳体之间设置第一毛细结构及第二毛细结构来提升散热效率之外，在第一板部的内表面对应于热源的区域更设置了第三毛细结构。第三毛细结构可使得配置于均温板装置内的流体受到较大的毛细力，而更快速地补充至此区域，以提升此区域的抗干化能力。因此，此区域可保持有足量的液体来进行相变化，而可降低此区域内的液体汽化之后，来不及补充液体到此区域，而使热源持续升温的机率。因此，本发明的均温板装置可具有较佳的散热效率。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。