專利名稱：高孔隙率毛細(xì)結(jié)構(gòu)的制造法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及一種以電化學(xué)方式應(yīng)用于均熱板等散熱裝置，可以低溫制成所需
形狀的薄型化成品的高孔隙率毛細(xì)結(jié)構(gòu)體。
背景技術(shù)：
按，現(xiàn)今電子設(shè)備在要求高效能(如計(jì)算機(jī)設(shè)備、通訊設(shè)備等)、高功率(如LED、 液晶電視、電漿電視等)的需求下，對(duì)于散熱的需求也越來(lái)越高，各種散熱技術(shù)也就應(yīng)運(yùn)而生。 「熱管」具高熱傳導(dǎo)率、超靜音、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單及多用途等特性，是目前廣泛應(yīng)用的散 熱技術(shù)，其原理是于密閉腔體內(nèi)壁結(jié)合一毛細(xì)結(jié)構(gòu)層，在抽真空后注入工作流體，而其中間 的空間則做為蒸氣流動(dòng)用；其操作是利用冷熱端的飽和蒸氣壓力差使熱端的蒸氣往冷端流 動(dòng)，使熱端的液體持續(xù)蒸發(fā)而吸收熱量，在冷凝端放出熱量而凝結(jié)以達(dá)到快速傳熱的目的。 上述工作液體則由熱管內(nèi)壁的毛細(xì)結(jié)構(gòu)層再回流至蒸發(fā)段，達(dá)到持續(xù)的熱能傳輸?shù)难h(huán)， 達(dá)到散熱效果。隨著組件功率增加，「熱管」的散熱效率逐漸不敷使用，更高導(dǎo)熱效率的「均 熱板」(板式熱管)技術(shù)也就應(yīng)運(yùn)而生。
目前所使用的「熱管」及「均熱板」制造技術(shù)均仍有其限制 —、溝槽于內(nèi)表面形成同一方向的復(fù)數(shù)溝槽。毛細(xì)結(jié)構(gòu)其孔徑一致，但其孔隙率 無(wú)法提升。雖可薄型化但其散熱效果較差。 二、燒結(jié)將銅粉或銅網(wǎng)以高溫?zé)Y(jié)的方式結(jié)合于表面以形成毛細(xì)結(jié)構(gòu)。散熱效果 佳但由于經(jīng)過(guò)高溫?zé)崽幚硎够緩?qiáng)度極低，不易薄型化而使材料成本增加。且毛細(xì)結(jié)構(gòu)不 易在量產(chǎn)工藝中獲得一致性高的毛細(xì)結(jié)構(gòu)與質(zhì)量，因此無(wú)法有效控制主導(dǎo)傳熱性能的孔隙 率孔徑大小，造成成品良莠不齊。 三、擴(kuò)散接合以擴(kuò)散接合的方式結(jié)合銅板與銅粉或銅纖維網(wǎng)。經(jīng)過(guò)高溫?zé)崽幚硎?基材強(qiáng)度降低，不易薄型化而使材料成本增加。 四、發(fā)泡成型的金屬以發(fā)泡成型的金屬為毛細(xì)結(jié)構(gòu)體，其發(fā)泡金屬不易控制氣孔 大小，工藝不穩(wěn)定。 五、以銅質(zhì)彈簧固定預(yù)先鋪設(shè)的毛細(xì)結(jié)構(gòu)體其工藝復(fù)雜而且結(jié)合性差，導(dǎo)致其散 熱效果較差。 六、納米碳管于基材上生成納米碳管數(shù)組，以納米碳管數(shù)組為毛細(xì)結(jié)構(gòu)體。散熱 效果佳，但工藝復(fù)雜、設(shè)備昂貴，且工藝須加熱至高溫而使基材軟化。 七、運(yùn)用光微影技術(shù)或是精密電鑄的方法來(lái)制造金屬微結(jié)構(gòu)這種方法可以制造 出均勻且微細(xì)的毛細(xì)結(jié)構(gòu)，但是其制造成本昂貴。 八、應(yīng)用半導(dǎo)體工藝的活性離子蝕刻方法(Reactive Ion Etching RIE)，于硅基 板上蝕刻出毛細(xì)結(jié)構(gòu)以此方法所形成的毛細(xì)結(jié)構(gòu)毛細(xì)力強(qiáng)，但是使用的材料受半導(dǎo)體工 藝的限制，同時(shí)制造的成本昂貴。 如上所述的工藝均有其缺點(diǎn)及限制，若欲達(dá)到高功率散熱且薄型化的要求，必須研發(fā)出可以解決上述缺點(diǎn)的新工藝。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種高孔隙率毛細(xì)結(jié)構(gòu)的制造法，可于基材表面直接形成 高孔隙率毛細(xì)結(jié)構(gòu)，可達(dá)到結(jié)構(gòu)薄型化、低熱阻系數(shù)、高散熱功率，并兼具簡(jiǎn)化工藝、質(zhì)量穩(wěn) 定、設(shè)備及加工成本低，而降低制造的不良率等多重進(jìn)步性。 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的制造法，是預(yù)先備制一可組成一中空密閉容器、可 導(dǎo)電的容器基材與蓋板基材，各于不需生成毛細(xì)結(jié)構(gòu)體的部位以絕緣材料遮蔽并連接電源 負(fù)極；而于一電化學(xué)反應(yīng)槽內(nèi)填充電解液，將電源正極連接于電解料體而與負(fù)極連接的基 材一同置入電解液中，啟動(dòng)電源即可于容器基材與蓋板基材表面快速鍍上一層高孔隙率毛 細(xì)結(jié)構(gòu)體；最后將生成高孔隙率毛細(xì)結(jié)構(gòu)體的容器基材與蓋板基材組合封裝成一密閉容 器，而于其內(nèi)部抽真空并注入工作流體；其中，導(dǎo)電基材可先與散熱鰭片接合再形成高孔隙 率毛細(xì)結(jié)構(gòu)，可避免先形成高孔隙率毛細(xì)結(jié)構(gòu)再接合散熱鰭片時(shí)由于高溫造成毛細(xì)功能的 喪失而降低不良率；其中，若需支撐柱則可于基材的高孔隙率毛細(xì)結(jié)構(gòu)體上再覆蓋一支撐 柱形狀的絕緣母模，而電鍍生成高孔隙率毛細(xì)結(jié)構(gòu)支撐柱；其中，高孔隙率毛細(xì)結(jié)構(gòu)體的組 織可經(jīng)由電流的大小調(diào)整生成所需的組織。



圖1













圖2
圖3
圖4
圖5
圖6
圖7
圖8
圖9
附圖10.
12A
12221.32.60.
是本發(fā)明預(yù)先成型可封裝組成密閉容器的容器基材與蓋板基材平面圖,
是本發(fā)明于容器基材與蓋板基材上包覆絕緣材料的平面圖。
是本發(fā)明電化學(xué)反應(yīng)槽平面示意圖。
是本發(fā)明于容器基材與蓋板基材上生成高孔隙率結(jié)構(gòu)示意圖。
是本發(fā)明于蓋板基材覆蓋支撐柱形狀絕緣母模示意圖。
是本發(fā)明生成高孔隙率毛細(xì)結(jié)構(gòu)體支撐柱示意圖。
是本發(fā)明完成高孔隙率毛細(xì)結(jié)構(gòu)體的平面圖。
是本發(fā)明容器基材與蓋板基材封裝完成平面示意圖。
是本發(fā)明的制造程序方塊圖。
中主要組件符號(hào)說(shuō)明
密閉容器ll....容器基材 12....蓋板基材 散熱鰭片 111U21....高孔隙率毛細(xì)結(jié)構(gòu)體 高孔隙率毛細(xì)結(jié)構(gòu)體支撐柱 20....絕緣材料
絕緣母模30....電源 31....正極
負(fù)極 40....電化學(xué)反應(yīng)槽 50....電解料體
內(nèi)部空間
具體實(shí)施例方式
以下配合附圖列舉一具體實(shí)施例，詳細(xì)介紹本發(fā)明的構(gòu)造內(nèi)容，及其所能達(dá)成的 功能效益。 如圖9所示為本發(fā)明的制造流程方塊圖，其包含「預(yù)備程序」、「電化學(xué)反應(yīng)程序」
4及「成品程序」，其中； 預(yù)備程序如圖1所示預(yù)先成型備制一導(dǎo)電(銅質(zhì))可組合成一中空密閉容器10 的容器基材11與蓋板基材12，而其中蓋板基材12上可預(yù)先與散熱鰭片12A接合。
電化學(xué)反應(yīng)程序配合圖2所示將密閉容器10的容器基材11與蓋板基材12不需 生成毛細(xì)結(jié)構(gòu)體的部位先以絕緣材料20遮蔽；如圖3所示，設(shè)一電源30及一內(nèi)部填充電解 液(硫酸銅水溶液)的電化學(xué)反應(yīng)槽40，將蓋板基材12 (容器基材11)連接電源30的負(fù)極 32，而電源30正極31連接一于電解料體(銅)50而一同置于電化學(xué)反應(yīng)槽40電解液中； 啟動(dòng)電源即可于容器基材11與蓋板基材12表面快速生成(鍍上) 一層預(yù)定厚度的高孔隙 率毛細(xì)結(jié)構(gòu)體111U21如圖4、圖5所示。又如圖6所示，進(jìn)一步在蓋板基材12所生成有高 孔隙率毛細(xì)結(jié)構(gòu)體121上，又覆蓋一支撐柱形狀的絕緣母模21，再予電鍍生成一所需高度 的高孔隙率毛細(xì)結(jié)構(gòu)體支撐柱122如圖6箭頭所指結(jié)構(gòu)。 成品程序如圖7所示，將生成有高孔隙率毛細(xì)結(jié)構(gòu)體111U21的容器基材11與 蓋板基材12組合封裝成一密閉容器10，如圖8所示，而于密閉容器10高孔隙率毛細(xì)結(jié)構(gòu)體 111U21所構(gòu)成的內(nèi)部空間60抽真空并注入工作流體。 其中，所形成的毛細(xì)結(jié)構(gòu)體的顯微結(jié)構(gòu)可為點(diǎn)狀、纖維狀、樹枝狀或上述的混合結(jié) 構(gòu)。 依照本發(fā)明實(shí)施例所述，導(dǎo)電基材可包括銅、鋁、鎳、鐵等純金屬或合金，或經(jīng)導(dǎo)電 化表面處理的材料，其形狀不限定于實(shí)施例所述形狀。 依照本發(fā)明實(shí)施例所述，電解料體可為銅、鎳、鋁等純金屬或合金。 依照本發(fā)明實(shí)施例所述，散熱鰭片可為銅、鋁、鎳、鐵等純金屬或合金等高導(dǎo)熱材料。 依照本發(fā)明實(shí)施例所述，電解液可為硫酸銅水溶液或其它常用配合電解料體所使 用的電解液。 依照本發(fā)明實(shí)施例所述，高孔隙率毛細(xì)結(jié)構(gòu)體的組織可經(jīng)由電流的大小調(diào)整生成 所需的組織。 如上所述本發(fā)明的高孔隙率毛細(xì)結(jié)構(gòu)的制造法，可直接于基材、芯片或電子組件 上形成高孔隙率毛細(xì)結(jié)構(gòu)，而達(dá)到低溫工藝、步驟簡(jiǎn)單、加工簡(jiǎn)易、快速及低成本的多重進(jìn) 步性。
權(quán)利要求
一種高孔隙率毛細(xì)結(jié)構(gòu)的制造法，包含以下程序預(yù)備程序預(yù)先成型備制一具導(dǎo)電可組合成一中空密閉容器的容器基材與蓋板基材，若為不導(dǎo)電材料則須預(yù)先做導(dǎo)電化處理；電化學(xué)反應(yīng)程序設(shè)一電化學(xué)反應(yīng)槽及一電源，于其化學(xué)反應(yīng)槽內(nèi)填充電解液，將密閉容器的容器基材與蓋板基材不需生成毛細(xì)結(jié)構(gòu)體的部位先以絕緣材料遮蔽，并予連接電源的負(fù)極，而電源正極連接于電解料體，一同置于電解液中；啟動(dòng)電源即可于容器基材與蓋板基材表面快速生成一層預(yù)定厚度的高孔隙率毛細(xì)結(jié)構(gòu)體；又可在基材所生成有高孔隙率毛細(xì)結(jié)構(gòu)體上，覆蓋一支撐柱形狀的絕緣母模，再予電鍍生成一所需高度的高孔隙率毛細(xì)結(jié)構(gòu)體支撐柱；成品程序?qū)⑸捎懈呖紫堵拭?xì)結(jié)構(gòu)體的容器基材與蓋板基材組合封裝成一密閉容器，而于其內(nèi)部抽真空并注入工作流體。
2. 如權(quán)利要求1所述的高孔隙率毛細(xì)結(jié)構(gòu)的制造法，其中，電解液為一種硫酸銅水溶液。
3. 如權(quán)利要求1所述的高孔隙率毛細(xì)結(jié)構(gòu)的制造法，其中，電解料體為純銅、鎳、鋁純金屬或合金。
4. 如權(quán)利要求1所述的高孔隙率毛細(xì)結(jié)構(gòu)的制造法，其中，散熱鰭片為銅、鋁、鎳、鐵純金屬或合金。
5. 如權(quán)利要求1所述的高孔隙率毛細(xì)結(jié)構(gòu)的制造法，其中，基材預(yù)先與散熱鰭片接合。
6. 如權(quán)利要求1所述的高孔隙率毛細(xì)結(jié)構(gòu)的制造法，其中，導(dǎo)電基材為銅、鋁、鎳、鐵純金屬或合金。
7. 如權(quán)利要求6所述的高孔隙率毛細(xì)結(jié)構(gòu)的制造法，其中，導(dǎo)電基材為經(jīng)導(dǎo)電化表面 處理的材料如芯片或電子組件。
8. 如權(quán)利要求1所述的高孔隙率毛細(xì)結(jié)構(gòu)的制造法，其中，在基材已生成有高孔隙率 毛細(xì)結(jié)構(gòu)體上，覆蓋一支撐柱形狀的絕緣母模，再予電鍍生成一所需高度的高孔隙率毛細(xì) 結(jié)構(gòu)體支撐柱。
9. 如權(quán)利要求1、2、3、4、5、6、7或8所述的高孔隙率毛細(xì)結(jié)構(gòu)的制造法，其中，所形成的 毛細(xì)結(jié)構(gòu)體的顯微結(jié)構(gòu)為點(diǎn)狀、纖維狀、樹枝狀，以及上述的混合結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)體的組織可經(jīng) 由電流的大小調(diào)整生成所需的組織。
全文摘要
本發(fā)明為一種高孔隙率毛細(xì)結(jié)構(gòu)的制造法，尤其指一種以電化學(xué)方式可直接于基材上快速生成一高孔隙率毛細(xì)結(jié)構(gòu)體的方法；包含預(yù)備程序、電化學(xué)反應(yīng)程序及成品程序，先備制一可組成中空密閉容器的容器基材與蓋板基材，在不需毛細(xì)結(jié)構(gòu)的部位以絕緣材遮蔽而連接電源的負(fù)極，電源正極連接電解料體而一同置于一電化學(xué)反應(yīng)槽的電解液中，于容器基材與蓋板基材表面鍍上高孔隙率毛細(xì)結(jié)構(gòu)體，最后將有高孔隙率毛細(xì)結(jié)構(gòu)的容器基材與蓋板基材組合封裝成密閉容器，又于內(nèi)部抽真空注入工作流體迅速組成；可應(yīng)用于散熱裝置(如均熱板等)的毛細(xì)結(jié)構(gòu)的形成，亦可應(yīng)用于電子組件封裝工藝，可達(dá)到低溫工藝、步驟簡(jiǎn)單、加工簡(jiǎn)易、快速及低成本的多重進(jìn)步性。
文檔編號(hào)F28D15/02GK101726203SQ20081017034
公開日2010年6月9日 申請(qǐng)日期2008年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月16日
發(fā)明者商國(guó)吉, 楊政修 申請(qǐng)人:楊政修;商國(guó)吉