專利名稱：傳熱結(jié)構(gòu)及散熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型有關(guān)于一種傳熱結(jié)構(gòu)及散熱裝置，尤指一種在基材上形成有納米級物體、微米級物體或其組合的傳熱結(jié)構(gòu)及應(yīng)用此傳熱結(jié)構(gòu)的散熱裝置。
背景技術(shù)：
散熱裝置與電子產(chǎn)品的發(fā)展息息相關(guān)。由于電子產(chǎn)品在運作時，電路中的電流會因阻抗的影響而產(chǎn)生不必要的熱能，如果這些熱能不能有效地排除而累積在電子產(chǎn)品內(nèi)部的電子元件上，電子元件便有可能因為不斷升高的溫度而損壞。因此，散熱裝置的優(yōu)劣影響電子產(chǎn)品的運作甚巨。目前，散熱裝置中皆具有用來傳遞熱量的傳熱結(jié)構(gòu)。一般而言，傳熱結(jié)構(gòu)主要是由基材與毛細結(jié)構(gòu)組成，其中基材上形成毛細結(jié)構(gòu)，毛細結(jié)構(gòu)用來吸附工作流體(例如，水)。 前述中的毛細結(jié)構(gòu)大多是經(jīng)由燒結(jié)制程將金屬粉末燒結(jié)于基材上所形成，以提供毛細作用的能力。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的主要目的是提供一種傳熱結(jié)構(gòu)及散熱裝置，其可通過化學(xué)反應(yīng)制程的參數(shù)設(shè)定來控制第一毛細結(jié)構(gòu)的尺寸，以調(diào)整所需的最大傳熱量以及熱阻的匹配關(guān)系。為達上述目的，本實用新型提供一種傳熱結(jié)構(gòu)，其包含一基材；以及—第一毛細結(jié)構(gòu)，經(jīng)由化學(xué)反應(yīng)制程形成于該基材上，該第一毛細結(jié)構(gòu)為多個納米級物體、多個微米級物體或其組合。所述的傳熱結(jié)構(gòu)，其中，該多個納米級物體為納米絲、納米棒、納米管、納米板或其組合。所述的傳熱結(jié)構(gòu)，其中，包含一第二毛細結(jié)構(gòu)，經(jīng)由化學(xué)反應(yīng)制程形成于該基材上，該第一毛細結(jié)構(gòu)自該第二毛細結(jié)構(gòu)突出。所述的傳熱結(jié)構(gòu)，其中，該第二毛細結(jié)構(gòu)為一溝槽式毛細結(jié)構(gòu)。所述的傳熱結(jié)構(gòu)，其中，該第二毛細結(jié)構(gòu)為一包含多個微孔的多孔性毛細結(jié)構(gòu)，且每一該多個微孔的孔徑介于I微米與100微米之間。所述的傳熱結(jié)構(gòu)，其中，該多個微孔呈不規(guī)則形狀。本實用新型還提供一種散熱裝置，其包含一中空腔體；以及一第一毛細結(jié)構(gòu)，經(jīng)由化學(xué)反應(yīng)制程形成于該中空腔體的內(nèi)壁上，該第一毛細結(jié)構(gòu)為多個納米級物體、多個微米級物體或其組合。所述的散熱裝置，其中，該中空腔體的壁厚介于0. 2毫米與0. 3毫米之間。所述的散熱裝置，其中，該多個納米級物體為納米絲、納米棒、納米管、納米板或其組合。[0018]所述的散熱裝置，其中，更包含一第二毛細結(jié)構(gòu)，經(jīng)由化學(xué)反應(yīng)制程形成于該中空腔體的內(nèi)壁上，該第一毛細結(jié)構(gòu)自該第二毛細結(jié)構(gòu)突出。所述的散熱裝置，其中，該第二毛細結(jié)構(gòu)為一溝槽式毛細結(jié)構(gòu)。所述的散熱裝置，其中，該第二毛細結(jié)構(gòu)為一包含多個微孔的多孔性毛細結(jié)構(gòu)，且每一該多個微孔的孔徑介于I微米與100微米之間。所述的散熱裝置，其中，該第二毛細結(jié)構(gòu)的厚度介于該中空腔體的壁厚的1/3與2/3之間。所述的散熱裝置，其中，該中空腔體具有一蒸發(fā)端以及一冷凝端，且第一毛細結(jié)構(gòu)與該第二毛細結(jié)構(gòu)至少涵蓋該蒸發(fā)端。所述的散熱裝置，其中，該蒸發(fā)端為親水性，且該冷凝端為疏水性。 綜上所述，本實用新型利用化學(xué)反應(yīng)制程于基材上形成包含多個納米級物體、多個微米級物體或其組合的第一毛細結(jié)構(gòu)。第一毛細結(jié)構(gòu)的尺寸愈小(例如,200 500納米)，則熱阻與最大傳熱量愈??；反之，第一毛細結(jié)構(gòu)的尺寸愈大(例如，20 40微米)，則熱阻與最大傳熱量愈大。因此，本實用新型可通過化學(xué)反應(yīng)制程的參數(shù)設(shè)定來控制第一毛細結(jié)構(gòu)的尺寸，以調(diào)整所需的最大傳熱量以及熱阻的匹配關(guān)系。此外，本實用新型還可通過化學(xué)反應(yīng)制程的參數(shù)設(shè)定于基材上另形成溝槽式或多孔性的第二毛細結(jié)構(gòu)。第二毛細結(jié)構(gòu)可用來儲存工作流體(例如，水)，而第一毛細結(jié)構(gòu)可用來產(chǎn)生液體蒸發(fā)的薄膜效應(yīng)，進而增進傳熱效果。再者，本實用新型亦可經(jīng)由化學(xué)反應(yīng)制程于散熱裝置的中空腔體的內(nèi)壁上形成上述的第一毛細結(jié)構(gòu)及/或第二毛細結(jié)構(gòu)。關(guān)于本實用新型的優(yōu)點與精神可以憑借以下的實用新型詳述及所附附圖得到進一步的了解。
圖I為根據(jù)本實用新型第一實施例的傳熱結(jié)構(gòu)的剖面示意圖；圖2為根據(jù)本實用新型第二實施例的傳熱結(jié)構(gòu)的剖面示意圖；圖3為圖I中的傳熱結(jié)構(gòu)以及圖5中的傳熱結(jié)構(gòu)的制造方法的流程圖；圖4為根據(jù)本實用新型第三實施例的散熱裝置的剖面示意圖；圖5為根據(jù)本實用新型第四實施例的散熱裝置的剖面示意圖。附圖標記說明1、1'-傳熱結(jié)構(gòu)；3、3'-散熱裝置；5-熱源；10-基材；12-第一毛細結(jié)構(gòu)；14、14'-第二毛細結(jié)構(gòu)；30_中空腔體；36_工作流體；140_微孔；300_內(nèi)部空間;302-蒸發(fā)端；304-冷凝端；T1-壁厚；T2-厚度；S100-S108-步驟。
具體實施方式
請參閱圖1，圖I為根據(jù)本實用新型第一實施例的傳熱結(jié)構(gòu)I的剖面示意圖。如圖I所示，傳熱結(jié)構(gòu)I包含一基材10、一第一毛細結(jié)構(gòu)12以及一第二毛細結(jié)構(gòu)14。第一毛細結(jié)構(gòu)12與第二毛細結(jié)構(gòu)14皆是經(jīng)由化學(xué)反應(yīng)制程形成于基材10上，且第一毛細結(jié)構(gòu)12自第二毛細結(jié)構(gòu)14突出。第一毛細結(jié)構(gòu)12可為多個納米級物體、多個微米級物體或其組合，其中納米級物體可為納米絲、納米棒、納米管、納米板或其組合。換言之，第一毛細結(jié)構(gòu)12可由多個納米級物體組成、由多個微米級物體組成，或由多個納米級物體與多個微米級物體組合而成。于此實施例中，第二毛細結(jié)構(gòu)14為包含多個微孔140的多孔性毛細結(jié)構(gòu)，且每一個微孔140的孔徑介于I微米與100微米之間。傳熱結(jié)構(gòu)I可應(yīng)用于各式各樣的散熱裝置，例如熱管、均溫板(vapor chamber)等。本實用新型可通過化學(xué)反應(yīng)制程的參數(shù)設(shè)定使第一毛細結(jié)構(gòu)12形成多個納米絲結(jié)構(gòu)，其中每一個納米絲的尺寸約為200 500納米。本實用新型亦可通過化學(xué)反應(yīng)制程的參數(shù)設(shè)定使第一毛細結(jié)構(gòu)12形成多個納米板結(jié)構(gòu)， 其中每一個納米板的尺寸約為20 40微米。經(jīng)由化學(xué)反應(yīng)制程形成的第二毛細結(jié)構(gòu)14的微孔140呈不規(guī)則形狀且其排列方式亦為不規(guī)則。需說明的是，每一個微孔140的排列、形狀與孔徑需視化學(xué)反應(yīng)制程的制程參數(shù)而定。需說明的是，第一毛細結(jié)構(gòu)12的尺寸愈小(例如，200 500納米)，則熱阻與最大傳熱量愈小；反之，第一毛細結(jié)構(gòu)12的尺寸愈大(例如，20 40微米)，則熱阻與最大傳熱量愈大。因此，本實用新型可通過化學(xué)反應(yīng)制程的參數(shù)設(shè)定來控制第一毛細結(jié)構(gòu)12的尺寸，以調(diào)整所需的最大傳熱量以及熱阻的匹配關(guān)系。換言之，本實用新型可根據(jù)散熱裝置中不同功能的區(qū)段(例如，冷凝端、蒸發(fā)端)來調(diào)整傳熱結(jié)構(gòu)I的最大傳熱量以及熱阻的匹配關(guān)系。于此實施例中，第二毛細結(jié)構(gòu)14可用來儲存工作流體(例如，水)，而第一毛細結(jié)構(gòu)12可用來產(chǎn)生液體蒸發(fā)的薄膜效應(yīng)，進而增進傳熱效果。請參閱圖2，為根據(jù)本實用新型第二實施例的傳熱結(jié)構(gòu)I'的剖面示意圖。傳熱結(jié)構(gòu)I'與上述的傳熱結(jié)構(gòu)I的主要不同之處在于，傳熱結(jié)構(gòu)I'的第二毛細結(jié)構(gòu)14'經(jīng)由化學(xué)反應(yīng)制程于基材上形成溝槽式毛細結(jié)構(gòu)。虛線框中的影像即為經(jīng)由化學(xué)反應(yīng)制程形成的第二毛細結(jié)構(gòu)14'的溝槽。需說明的是，圖2中與圖I中所示相同標號的元件，其結(jié)構(gòu)設(shè)計大致相同，在此不再贅述。此外，第二毛細結(jié)構(gòu)14'的溝槽的排列與形狀需視化學(xué)反應(yīng)制程的制程參數(shù)而定。請參閱圖3，圖3為圖I中的傳熱結(jié)構(gòu)I以及圖5中的傳熱結(jié)構(gòu)I'的制造方法的流程圖。首先，執(zhí)行步驟S 100，清洗基材10。接著，執(zhí)行步驟S 102，用離子型溶液浸泡基材10。接著，執(zhí)行步驟S104，將基材10自離子型溶液中取出并且將基材10上的離子型溶液清洗掉。接著，執(zhí)行步驟S106，烘干基材。最后，執(zhí)行步驟S108，以高溫還原性氣體對基材10進行還原作用，以于基材10上形成第一毛細結(jié)構(gòu)12以及第二毛細結(jié)構(gòu)14、14'，其中第一毛細結(jié)構(gòu)12自第二毛細結(jié)構(gòu)14、14'突出，且第一毛細結(jié)構(gòu)12包含多個納米級物體、多個微米級物體或其組合。本實用新型可以完全平滑的銅熱管作為基材10，通過上述的化學(xué)反應(yīng)制程直接于基材10的內(nèi)壁形成第一毛細結(jié)構(gòu)12與第二毛細結(jié)構(gòu)14、14，，而不用制作燒結(jié)層或銑溝。上述的化學(xué)反應(yīng)制程的參數(shù)可包含離子型溶液的種類、離子型溶液的濃度、浸泡時間、溫度、離子型溶液的氧分壓控制、高溫還原性氣體的種類等，視所需的第一毛細結(jié)構(gòu)12與第二毛細結(jié)構(gòu)14的尺寸而定。請參閱圖4，圖4為根據(jù)本實用新型第三實施例的散熱裝置3的剖面示意圖。如圖4所示，散熱裝置3包含一中空腔體30、一第一毛細結(jié)構(gòu)12、一第二毛細結(jié)構(gòu)14以及一工作流體36。中空腔體30的外形可呈長形密封狀，并且可由銅、鋁或其它具有良好傳熱導(dǎo)性的金屬材料制造而成。中空腔體30具有一內(nèi)部空間300，用以容置工作流體36。于實際應(yīng)用中，工作流體36可為水或其它具有低黏滯系數(shù)的液體。第一毛細結(jié)構(gòu)12與第二毛細結(jié)構(gòu)14皆是經(jīng)由化學(xué)反應(yīng)制程形成于中空腔體30的內(nèi)壁上，且第一毛細結(jié)構(gòu)12自第二毛細結(jié)構(gòu)14突出。需說明的是，第一毛細結(jié)構(gòu)12與第二毛細結(jié)構(gòu)14的形成及其結(jié)構(gòu)特征如上所述，在此不再贅述。于此實施例中，中空腔體30的壁厚Tl可介于0. 2毫米與0. 3毫米之間，但不以此為限。此外，第二毛細結(jié)構(gòu)14的厚度T2可介于中空腔體30的壁厚Tl的1/3與2/3之間。此外，中空腔體30具有一蒸發(fā)端302以及一冷凝端304，且第一毛細結(jié)構(gòu)12與第二毛細結(jié)構(gòu)14至少涵蓋蒸發(fā)端302。如圖4所示，中空腔體30的蒸發(fā)端302設(shè)置于熱源5 (例如，電子產(chǎn)品內(nèi)部運作時會產(chǎn)生熱的電子元件)上。工作流體36可滲入第一毛細結(jié)構(gòu)12與第二毛細結(jié)構(gòu)14中進行毛細作用，并且受熱揮發(fā)而于內(nèi)部空間300中流動循環(huán)。蒸發(fā)端302的內(nèi)壁可為親水性，且冷凝端304的內(nèi)壁可為疏水性，以加快工作流體36于中空腔體30的內(nèi)部空間300中的循環(huán)，進而提升散熱效率。需說明的是，根據(jù)不同的應(yīng)用需求，亦可使蒸發(fā)端302的內(nèi)壁為疏水性，并且使冷凝端304的內(nèi)壁為親水性。此外,亦可使中空腔體30的內(nèi)壁全為親水性或全為疏水性。換 言之，親水性與疏水性的部位可根據(jù)實際應(yīng)用而定。此外，第一毛細結(jié)構(gòu)12與第二毛細結(jié)構(gòu)14的涵蓋范圍亦可根據(jù)實際應(yīng)用而定，不以圖4所示的實施例為限。請參閱圖5，圖5為根據(jù)本實用新型第四實施例的散熱裝置3'的剖面示意圖。散熱裝置3'與上述的散熱裝置3的主要不同之處在于，散熱裝置3'的第二毛細結(jié)構(gòu)14'經(jīng)由化學(xué)反應(yīng)制程于中空腔體30的內(nèi)壁中形成溝槽式毛細結(jié)構(gòu)。需說明的是，第二毛細結(jié)構(gòu)14'的形成及其結(jié)構(gòu)特征如上所述，在此不再贅述。此外，圖5中與圖4中所示相同標號的元件，其結(jié)構(gòu)設(shè)計大致相同，在此不再贅述。上述的散熱裝置3、3'可利用圖7所示的制造方法來制造，在此不再贅述。綜合上述，本實用新型利用化學(xué)反應(yīng)制程于基材上形成包含多個納米級物體、多個微米級物體或其組合的第一毛細結(jié)構(gòu)。第一毛細結(jié)構(gòu)的尺寸愈小(例如,200 500納米)，則熱阻與最大傳熱量愈??；反之，第一毛細結(jié)構(gòu)的尺寸愈大(例如，20 40微米)，則熱阻與最大傳熱量愈大。因此，本實用新型可通過化學(xué)反應(yīng)制程的參數(shù)設(shè)定來控制第一毛細結(jié)構(gòu)的尺寸，以調(diào)整所需的最大傳熱量以及熱阻的匹配關(guān)系。此外，本實用新型還可通過化學(xué)反應(yīng)制程的參數(shù)設(shè)定于基材上另形成溝槽式或多孔性的第二毛細結(jié)構(gòu)，而不用制作燒結(jié)層或銑溝。第二毛細結(jié)構(gòu)可用來儲存工作流體(例如，水)，而第一毛細結(jié)構(gòu)可用來產(chǎn)生液體蒸發(fā)的薄膜效應(yīng)，進而增進傳熱效果。再者，本實用新型亦可經(jīng)由化學(xué)反應(yīng)制程于散熱裝置的中空腔體的內(nèi)壁上形成上述的第一毛細結(jié)構(gòu)及/或第二毛細結(jié)構(gòu)。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，凡依本實用新型申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本實用新型的涵蓋范圍。
權(quán)利要求1.一種傳熱結(jié)構(gòu),其特征在于,包含 一基材；以及 一第一毛細結(jié)構(gòu)，經(jīng)由化學(xué)反應(yīng)制程形成于該基材上，該第一毛細結(jié)構(gòu)為多個納米級物體、多個微米級物體或其組合。
2.如權(quán)利要求I所述的傳熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，該多個納米級物體為納米絲、納米棒、納米管、納米板或其組合。
3.如權(quán)利要求I所述的傳熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，更包含一第二毛細結(jié)構(gòu)，經(jīng)由化學(xué)反應(yīng)制程形成于該基材上，該第一毛細結(jié)構(gòu)自該第二毛細結(jié)構(gòu)突出。
4.如權(quán)利要求3所述的傳熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，該第二毛細結(jié)構(gòu)為一溝槽式毛細結(jié)構(gòu)。
5.如權(quán)利要求3所述的傳熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，該第二毛細結(jié)構(gòu)為一包含多個微孔的多孔性毛細結(jié)構(gòu)，且每一該多個微孔的孔徑介于I微米與100微米之間。
6.如權(quán)利要求5所述的傳熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，該多個微孔呈不規(guī)則形狀。
7.一種散熱裝置，其特征在于，包含 一中空腔體；以及 一第一毛細結(jié)構(gòu)，經(jīng)由化學(xué)反應(yīng)制程形成于該中空腔體的內(nèi)壁上，該第一毛細結(jié)構(gòu)為多個納米級物體、多個微米級物體或其組合。
8.如權(quán)利要求7所述的散熱裝置，其特征在于，該中空腔體的壁厚介于O.2毫米與O. 3毫米之間。
9.如權(quán)利要求7所述的散熱裝置，其特征在于，該多個納米級物體為納米絲、納米棒、納米管、納米板或其組合。
10.如權(quán)利要求7所述的散熱裝置，其特征在于，更包含一第二毛細結(jié)構(gòu)，經(jīng)由化學(xué)反應(yīng)制程形成于該中空腔體的內(nèi)壁上，該第一毛細結(jié)構(gòu)自該第二毛細結(jié)構(gòu)突出。
11.如權(quán)利要求10所述的散熱裝置，其特征在于，該第二毛細結(jié)構(gòu)為一溝槽式毛細結(jié)構(gòu)。
12.如權(quán)利要求10所述的散熱裝置，其特征在于，該第二毛細結(jié)構(gòu)為一包含多個微孔的多孔性毛細結(jié)構(gòu)，且每一該多個微孔的孔徑介于I微米與100微米之間。
13.如權(quán)利要求10所述的散熱裝置，其特征在于，該第二毛細結(jié)構(gòu)的厚度介于該中空腔體的壁厚的1/3與2/3之間。
14.如權(quán)利要求10所述的散熱裝置，其特征在于，該中空腔體具有一蒸發(fā)端以及一冷凝端，且第一毛細結(jié)構(gòu)與該第二毛細結(jié)構(gòu)至少涵蓋該蒸發(fā)端。
15.如權(quán)利要求14所述的散熱裝置，其特征在于，該蒸發(fā)端為親水性，且該冷凝端為疏水性。
專利摘要一種傳熱結(jié)構(gòu)，包含一基材以及一第一毛細結(jié)構(gòu)。第一毛細結(jié)構(gòu)經(jīng)由化學(xué)反應(yīng)制程形成于基材上，且第一毛細結(jié)構(gòu)為多個納米級物體、多個微米級物體或其組合。
文檔編號H05K7/20GK202587721SQ20122014746
公開日2012年12月5日 申請日期2012年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月9日
發(fā)明者陳文祥, 陶謙, 林俊宏 申請人:訊凱國際股份有限公司