一种残膜回收机防缠绕挑膜装置的制 一种秧草收获机用电力驱动行走机构

超薄型均温板元件结构及其制造方法与流程

2022-12-13 20:01:25 来源:中国专利 TAG:
1.本发明关于一种均温板元件结构及其制作方法,尤其是指一种毛细结构置于特殊位置的超薄型均温板元件结构及其制造方法。
背景技术
::2.电子及手持通讯装置产品的发展趋势不断地朝向薄型化与高功能化,人们对装置内微处理器(microprocessor)运算速度及功能的要求也越来越高。微处理器是电子及通讯产品的核心元件,在高速运算下容易产生热而成为电子装置的主要发热元件。如果没能即时将热散去,将产生局部性的处理热点(hotspot)。倘若没有良好热管理方案及散热系统,往往造成微处理器过热而无法发挥出应有的功能,甚至影响到整个电子装置系统的寿命及可靠度。因此,电子产品需要优良的散热能力,尤其像智能手机(smartphone)及平板电脑(tabletpc)这种超薄的电子装置更需要有优良的散热能力。3.目前,电子及通讯产品处理热点(hotspot)的解热及导热的有效方式,是将薄型均温板(vaporchamber)的吸热端(evaporator)接触该电子装置的微处理器。微处理器所产生的高热被传导并分布至机壳,藉此将热辐射至空气中。均温板基本上是一内含工作流体的封闭腔体,藉由腔体内工作流体持续循环的液气二相变化,及气体及液体于吸热端及冷凝端间气往液返的对流,而达到快速导热或散热的目的。4.习知超薄型均温板的制作方法系将片状铜基板蚀刻出沟槽后,在沟槽中铺置铜网(copperscreenmesh)或编织网(copperwovenmesh)。在实际应用时,必需先将铜网依沟槽的形状及尺寸裁切,方能铺置在沟槽中。铜网经石墨治具压合并在高温下烧结,形成毛细结构于沟槽表面。接着将片状铜基板以沟槽在内的方式焊接,形成气道空腔。片状铜基板进一步封合、注水、抽真空等,制成具有毛细结构的均温板或板型热导管,如图1所示。5.然而,铜网(copperscreenmesh)仅交叉编织,毛细结构简单。厚度小于0.3公厘(mm)的超薄均温板元件由于气道空间的限制,毛细结构厚度往往仅能有几十微米(um)的空间。因此,一般铜网做为毛细结构发挥的毛细力往往不足。此外,超薄均温板元件的形状轻薄又不方正,不利于量产时铜网的编织、裁切、铺置以及石墨治具的压合等制程。整体而言,以铜网制作超薄均温板元件毛细结构的工序较为复杂且不利于高良率量产。6.再者,当单一均温板要处理多个热点的解热,或是均温板倾斜时,液相工作流体在不同位置的流量和流速并不相同。不同型态、不同位置的复合性毛细结构将有助于兼顾液相工作流体的流量和流速,但是目前的构造和工艺尚有改善空间。技术实现要素:7.有鉴于此,本发明的目的在于提供一种超薄型均温板元件结构及其制作方法,有效克服现有技术的缺陷,能提升液相工作流体的流量和流速,也有利于浆料印刷烧结毛细结构工艺及扩散焊封合工艺。8.为实现上述目的,本发明公开了一种超薄型均温板元件结构,其特征在于包含:9.一第一片材,具有一第一表面,该第一表面具有一第一沟槽结构,该第一沟槽结构中具有一自该第一沟槽结构突起的第一支撑结构;10.一第二片材,具有相对应该第一表面的一第二表面,该第二表面的边缘与该第一表面的边缘气密焊合,该第一表面的该第一沟槽结构与该第二表面之间形成一密闭容置空间;11.一第一毛细结构,形成于该第一沟槽结构内;以及12.一第二毛细结构,形成于该第一支撑结构与该第二表面之间。13.其中,该第二表面进一步具有一第二沟槽结构,该第二沟槽结构中具有一第二支撑结构,该第二毛细结构形成于该第一支撑结构与该第二支撑结构之间。14.其中,该第一支撑结构的高度小于该第一表面的边缘高度,或是该第二支撑结构的高度小于该第二表面的边缘高度。15.其中,该第一毛细结构与该第二毛细结构由一浆料经一烘干、裂解、烧结过程而形成,该超薄型均温板元件结构的厚度不大于1.0mm,并进一步具有一工作流体置于该密闭容置空间,且该密闭容置空间为真空负压状态。16.其中,该第一毛细结构为船型多孔隙毛细结构,该第一毛细结构和该第一沟槽结构间具有一侧壁间隙。17.其中,该第一沟槽结构具有一沟槽侧壁,该船型多孔隙毛细结构和该沟槽侧壁之间具有该侧壁间隙,该第一毛细结构的一上表面的宽度大于该第一毛细结构的一下表面的宽度。18.还公开了一种超薄型均温板元件结构的制造方法,其特征在于包含:19.提供具有一第一表面的一第一片材,该第一表面具有一第一沟槽结构,该第一沟槽结构内具有一第一支撑结构;20.铺置一浆料于该第一沟槽结构并且覆盖该第一支撑结构,该浆料包含有一金属粉末;21.加热该浆料以烧结该金属粉末,而产生一第一毛细结构形成于该第一沟槽结构内和一第二毛细结构形成于该第一支撑结构上;22.盖合一第二片材于该第一片材上,该第二片材具有相对应该第一表面的一第二表面;以及23.加热该第一片材和该第二片材的边缘而密封该第一片材和该第二片材形成一超薄型均温板元件结构。24.其中,该第一支撑结构的高度小于该第一表面的边缘高度。25.其中,该金属粉末包含有多个铜颗粒及多个氧化亚铜颗粒,且加热该浆料以烧结该金属粉末的步骤进一步为:26.于含氢气氛下烧结该金属粉末,使该些氧化亚铜颗粒还原并彼此连结形成多个链状铜构件,且该些链状铜构件彼此耦接,而该些铜颗粒形成类球状铜构件,散布于该些链状铜构件之间,进而产生第一毛细结构形成于第一沟槽结构内和第二毛细结构形成于第一支撑结构上。27.其中,该浆料进一步包含有多个铜颗粒、一有机溶剂及一聚合物,且加热该浆料以烧结该金属粉末的步骤进一步为:28.加热该浆料以去除该有机溶剂、裂解该聚合物并烧结该金属粉末,而产生一第一毛细结构形成于该第一沟槽结构内和一第二毛细结构形成于该第一支撑结构上,该第一毛细结构为船型多孔隙毛细结构,该第一毛细结构和该第一沟槽结构间具有一侧壁间隙。29.综上所述,本发明藉由薄型均温板元件第一沟槽结构内的第一毛细结构和第一支撑结构上第二毛细结构,构成均温板中的复合式毛细结构。介于支撑结构及第二片材之间被挤压的第二毛细结构,可增加第一毛细结构中液相工作流体流速,亦可作为多个沟槽内液相工作流体流量的调控,还能当做支撑结构的一部份。此外,本发明超薄型均温板元件的第一毛细结构与第二毛细结构可透过浆料一次性印刷及烧结形成,有利于元件扩散焊封合工艺的实施。附图说明30.图1绘示习知技术中利用铜网作为毛细结构制成的均温板;31.图2绘示本发明一具体实施例中超薄型均温板元件结构的剖面示意图;32.图3a、3b、3c是绘示本发明不同具体实施例中超薄型均温板元件结构的剖面示意图;33.图4a绘示一实施例中具有船型多孔隙毛细结构的薄型均温板的示意图;34.图4b绘示图4a实施例中船型多孔隙毛细结构的示意图;35.图5绘示图4a具体实施例中液相工作流体流向的示意图;36.图6绘示本发明的一具体实施例的超薄型均温板元件结构的制作方法的步骤流程图;37.图7为本发明超薄型均温板元件结构的制作方法的示意图。具体实施方式38.为了让本发明的优点,精神与特征可以更容易且明确地了解,后续将以具体实施例并参照所附图式进行详述与讨论。需注意的是,这些具体实施例仅为本发明代表性的具体实施例,其中所举例的特定方法、装置、条件、材质等并非用以限定本发明或对应的具体实施例。又,图中各元件仅系用于表达其相对位置且未按其实际比例绘述,本发明的步骤编号仅为区隔不同步骤,并非代表其步骤顺序,合先叙明。39.请参阅图2。图2是绘示本发明一具体实施例中超薄型均温板元件结构的剖面示意图。本具体实施例的超薄型均温板元件结构v包含有第一片材1、第二片材2、第一毛细结构41和第二毛细结构42。第一片材1具有第一表面10,第一表面10具有第一沟槽结构100,第一沟槽结构中具有第一支撑结构101。第二片材2具有相对应第一表面10的第二表面20,第二表面20的边缘与第一表面10的边缘气密焊合,第一表面10的第一沟槽结构100与第二表面20之间形成密闭容置空间。第一毛细结构41形成于第一沟槽结构100内。第二毛细结构42形成于第一支撑结构101与第二表面20之间。第一毛细结构41与第二表面20间形成真空的一真空气道空间5。40.第一沟槽结构100是第一片材1经由蚀刻后产生。第一沟槽结构100内的第一毛细结构41和第一支撑结构101上的第二毛细结构42,构成均温板中的复合式毛细结构。第一毛细结构41和第二毛细结构42可以同时用浆料印刷并烧结形成。利用网版印刷或网版印刷,将超薄型均温版元件第一片材1周边扩散焊封合处遮蔽,而将浆料印刷铺置在第一沟槽结构100及第一支撑结构101上。41.介于第一支撑结构101及第二片材20之间被挤压的第二毛细结构42,可增加第一毛细结构中液相工作流体流速。当第一表面10上有多个被间隔开的沟槽结构时,不同沟槽结构中的液相工作流体流速可能不相同,而第二毛细结构42亦可调控不同沟槽结构之间液相工作流体的流量,使液相工作流体分布均衡并维持解热效率。42.于一具体实施例中,第一片材1及第二片材2的材质为铜、铜合金、钛或钛合金。铜和铜合金为极佳的导热材质,且生产成本低。钛和钛合金具有高强度、低重量的特性,以及优良的抗腐蚀、抗疲乏、抗裂痕性。因此铜、铜合金、钛和钛合金为本发明的优选。43.于另一具体实施例中,第一片材1及第二片材2的材质为不锈钢,不锈钢相较于铜有较高的硬度。而第一表面及第二表面分别电镀有一铜薄层,片材表面的铜薄层有助于扩散焊接合,有效增加其导热效率。44.将第二毛细结构42设置于第一支撑结构101上时,会增加该处的垂直高度。举例来说,加工封合第一片材1和第二片材2形成薄型均温板元件时,第一片材1、第一支撑结构101、第二片材2及第二毛细结构42处的总厚度大于第一片材10和第二片材2的边缘处的总厚度,将影响平整度及封合良率。因此,第一支撑结构101处和对应结构必须适当地再加工。45.请参阅图2、图3a、3b、3c。图3a、3b、3c是绘示本发明不同具体实施例中超薄型均温板元件结构的剖面示意图。如图3a所示,于一具体实施例中,第二片材2的第二表面20对应第一支撑结构101处进行蚀刻加工,蚀刻的深度恰等于第二毛细结构42的高度。藉此,加工封合第一片材1和第二片材2形成薄型均温板元件时,第一支撑结构101处的厚度会相同于边缘处的厚度。46.在图3b的实施例中,为了避免第二毛细结构42的高度影响平整度及封合良率,第二支撑结构201经过了二次蚀刻而进一步减低了第二支撑结构201的高度。换言之,第二片材2于第二支撑结构201处的厚度d201小于其边缘的厚度d20。47.第二表面20进一步具有第二沟槽结构200,第二沟槽结构200是第二片材2经由蚀刻后产生。第二沟槽结构200中具有第二支撑结构201,第二毛细结构42形成于第一支撑结构101与第二支撑结构201之间。第二沟槽结构200可以扩大第一毛细结构41与第二表面20间的真空气道空间5。48.在图3c的实施例中,为了避免第二毛细结构42的高度影响平整度及封合良率,也可对第一支撑结构101进行二次蚀刻减低了其高度,再设置第二毛细结构42于其上。亦即,第一片材10于第一支撑结构101的厚度d101小于其边缘的厚度d10。49.当然,第一支撑结构101和第二支撑结构201可以同时做二次蚀刻,使两者高度皆减低,以配合第二毛细结构42的高度。实务上,第二毛细结构42的高度要稳定或是可以调控,才能准确配合封合后的高度。50.例如,第一毛细结构41与第二毛细结构42由一浆料经一烧结过程而同时形成。调整浆料的成分比例,可以获得预设的第二毛细结构42高度。再根据预设的第二毛细结构42高度,来对第一片材或第二片材进行蚀刻。51.第一毛细结构41与第二毛细结构42皆是金属粉末烧结形成的多孔隙毛细结构,且平均孔隙尺寸小于10um。此孔隙尺寸等级的毛细结构具有较佳的毛细力。52.本发明的超薄型均温板元件结构v的厚度不大于1.0mm,能有效适用于移动通讯设备,例如5g智慧型手机、平板电脑或各种讲求轻薄化的电子产品中。在元件结构限制为如此扁薄的情况下,均温板元件内部及外部的压力差所造成的元件周围与中间区域厚度不一,将严重影响元件外观平整度、良率及耐用度。是以,本发明设计利用第二毛细结构42做为支撑结构101高度的延伸,而使均温板元件整体厚度更加均匀平整益加重要。在一具体实施例中,本发明的第二毛细结构42是经烧结形成一多孔隙毛细结构后,被第二片材2挤压而形成结构强度较佳的毛细结构。第二毛细结构42功能亦可做为该均温板的辅助毛细结构,提升薄型均温板的导热功能。53.请参阅图4a和图4b。图4a绘示根据本发明的另一具体实施实施例的薄型均温板1的示意图;图4b绘示图4a中薄型均温板1的第一毛细结构41的示意图。如图4a及图4b所示,本具体实施例的第一毛细结构41为船型多孔隙毛细结构,第一毛细结构41和第一沟槽结构100间具有一侧壁间隙106。第一沟槽结构100具有沟槽侧壁104,侧壁间隙106形成于第一毛细结构41和沟槽侧壁104之间。54.第一毛细结构41具有上表面411、下表面412、侧表面414。上表面21具有一中间凹陷区415和一边缘突起区417,因而呈现船型。第一毛细结构41的上表面411的宽度大于第一毛细结构41的下表面412的宽度。下表面412贴附于沟槽底面。侧表面414自上表面411向下表面412逐渐内缩。船型多孔隙毛细结构能提供多重的毛细效果,使液相工作流体速度提升。55.请参阅图5。图5绘示图4a具体实施例中液相工作流体流向的示意图。图5中仅表现单一沟槽结构的工作流体流向。超薄型均温板元件结构v进一步具有一液相工作流体3(workingfluid)置于密闭容置空间的第一毛细结构41或第二毛细结构42中,且密闭容置空间为真空负压状态。工作流体以液相及气相的形式在毛细结构及真空气道空间中流动及循环以发挥快速导热的功能。56.上述具体实施例所述的复合式毛细结构可由第一毛细结构41、第二毛细结构42、沟槽结构10以及侧壁间隙106所构成。由于侧壁间隙106是一长条微细沟槽形状,具有良好的液相工作流体渗透率,加上第一毛细结构41和第二毛细结构42具良好的毛细压差,合力将液相工作流体快速输送。侧壁间隙106的通道与多孔隙毛细结构具有互补作用,两者共同做为均温板内液相工作流体3的输送渠道。第二毛细结构42则扮演调整液相工作流体3跨沟槽流量的角色。57.灌注液相工作流体3至均温板元件内。液相工作流体3会吸附于第一毛细结构41和第二毛细结构42内及侧壁间隙106中。侧壁间隙106中液相工作流体3的水量可能会高于第一毛细结构41和第二毛细结构42的内液相工作流体3的平均水量。具有此结构的均温板元件于实际运作时,侧壁间隙106中的液相工作流体3、第一毛细结构41和第二毛细结构42内的液相工作流体3朝向相同方向前进(箭头方向)。但是侧壁间隙106中的流体阻力较小,液相工作流体3流动速度较快;第一毛细结构41和第二毛细结构42内的流体阻力较大,液相工作流体3流动速度较慢,却是液体流动的动力来源。侧壁间隙中的液相工作流体3也可以补充至第一毛细结构41和第二毛细结构42内。58.上述具体实施例所描述的制作方法所形成的复合式毛细结构在反重力垂直吸水测试中,对于纯水的输送速度可达35mm/sec以上,远比铜网毛细结构的纯水输送速度快两倍以上。对于均温板元件的毛细力而言,具有显著的效益。59.请参阅图6和图7。图6绘示根据本发明的另一具体实施例的超薄型均温板元件结构的制作方法的步骤流程图;图7绘示图6的超薄型均温板元件结构的制作方法的示意图。如图6及图7所示,本具体实施例的超薄型均温板元件结构的制造方法包含有以下步骤:步骤s1,提供具有第一表面的第一片材,第一表面具有第一沟槽结构,第一沟槽结构内具有第一支撑结构;步骤s2,铺置浆料于第一沟槽结构并且覆盖过第一支撑结构,浆料包含有金属粉末;步骤s3,加热浆料以烧结金属粉末,而产生第一毛细结构形成于第一沟槽结构内和第二毛细结构形成于第一支撑结构上;步骤s4,盖合一第二片材于第一片材上,第二片材具有相对应第一表面的第二表面;步骤s5,加热第一片材和第二片材的边缘而密封形成超薄型均温板元件结构。60.对照图7来看,步骤s1是提供具有一第一表面10的一第一片材1。第一表面10具有一沟槽结构100。沟槽结构100具有一支撑结构101。61.步骤s2是铺置一浆料40覆盖满过沟槽结构100并且覆盖满过支撑结构101。浆料40包含有一金属粉末、一溶剂及一聚合物。具体来说,s2的步骤中可以利用一网版70覆盖于第一片材1上,尤其是遮蔽了第一片材1的边缘,网版70上的丝网孔洞对应第一片材1的沟槽结构100。浆料40放置于网版70上的一端。接着利用一刮板71将浆料40刮过孔洞至网版70的另一端。部分浆料40落至沟槽结构100中并填满覆盖过沟槽结构100和支撑结构101。62.所述的铺置可以是网版印刷制程(screenprintingprocess)、钢版印刷制程(stencilprintingprocess)或点胶制程(dispensingprocess)。63.步骤s3是加热浆料40以挥发溶剂、裂解与去除聚合物,及还原并烧结金属粉末,而同时形成一第一毛细结构41于沟槽结构100内和形成一第二毛细结构42于支撑结构101上。64.具体来说,首先低温加热以挥发掉溶剂,浆料40体积缩小且被收敛成固化复合材料。接着提高温度加热以裂解与去除聚合物,均匀散布于金属粉末之间的聚合物被裂解烧除。最后提高温度至金属粉末烧结温度而同时形成多孔隙的第一毛细结构41及第二毛细结构42。65.其中,金属粉末包含有多个铜(cu)颗粒及多个氧化亚铜(cu2o)颗粒,且加热浆料以烧结该金属粉末的步骤s3进一步系为于含氢气氛下加热浆料以烧结金属粉末,使氧化亚铜颗粒还原并彼此连结形成多个链状铜构件,且链状铜构件彼此耦接,而铜颗粒形成类球状铜构件,散布于链状铜构件之间,进而产生第一毛细结构41形成于第一沟槽结构100内和第二毛细结构42形成于第一支撑结构101上,两者同时形成。66.氧化亚铜颗粒粒径小于铜颗粒粒径,氧化亚铜颗粒平均粒径小于5um,铜颗粒平均粒径大于10um。氧化亚铜的晶体特性为六面体八角菱型,在高温下会沿着最远两端延长成链型;氧化亚铜在含氢气氛下会逐渐还原成铜,但还原成铜后就失去了沿着最远两端延长成链型的动能。因此含氢气氛和温度需要精确的调控,使氧化亚铜还原并烧结形成链状铜。67.加热浆料以烧结该金属粉末的步骤s3中,第一毛细结构41系为船型多孔隙毛细结构,第一毛细结构41和第一沟槽结构100间具有一侧壁间隙106。68.步骤s4是先提供一第二片材2,具有对应第一表面10的一第二表面20、对应第一沟槽结构100的第二沟槽结构200、对应第一支撑结构101的第二支撑结构201。第一片材1和第二片材2原则上长宽形状相同,但厚度可能不同。接着对应沟槽结构和支撑结构地盖合第一片材1和第二片材2,使第二毛细结构42被夹在第一支撑结构101与第二支撑结构201之间。若第二片材2没有第二沟槽结构200和第二支撑结构201,则第二毛细结构42被夹在第一支撑结构101与第二表面20之间。69.其中,第一支撑结构101的高度小于第一表面1的边缘高度;或者,第二支撑结构201的高度小于第二表面2的边缘高度;或者,以上两者皆是。70.步骤s5是加压加热第一片材1和第二片材2的边缘而密封第一片材1和第二片材2,形成超薄型均温板元件结构。其中,步骤s5可以藉由扩散焊来焊合,利用高温及压力使第一片材1或第二片材2的接触面之间的原子互相扩散,进而使第一片材1和第二片材2的边缘相互嵌入结合。71.综上所述,本发明藉由薄型均温板元件第一沟槽结构内的第一毛细结构和第一支撑结构上的第二毛细结构,构成均温板中的复合式毛细结构。介于支撑结构及第二片材之间被挤压的第二毛细结构,可增加第一毛细结构中液相工作流体流速,亦可作为多个沟槽内液相工作流体流量的调控,还能当做支撑结构的一部份。此外,本发明超薄型均温板元件的第一毛细结构与第二毛细结构可透过浆料一次性印刷及烧结形成,有利于元件扩散焊封合工艺的实施。72.第一毛细结构和第二毛细结构是藉由铺设浆料并加热处理后形成,有助于量产形成毛细结构。浆料中含有氧化亚铜,还原烧结后可以形成具适当的孔隙率的链状铜结构。第一毛细结构呈现船型,加强整体的复合性作用,有利于再提升液相工作流体流速。73.藉由以上较佳具体实施例的详述,系希望能更加清楚描述本发明的特征与精神,而并非以上述所揭露的较佳具体实施例来对本发明的范畴加以限制。相反地,其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明所欲申请的专利范围的范畴内。因此,本发明所申请的专利范围的范畴应该根据上述的说明作最宽广的解释,以致使其涵盖所有可能的改变以及具相等性的安排。当前第1页12当前第1页12
再多了解一些

本文用于创业者技术爱好者查询,仅供学习研究,如用于商业用途,请联系技术所有人。

发表评论 共有条评论
用户名: 密码:
验证码: 匿名发表

相关文献