本發(fā)明是涉及一種散熱復(fù)合結(jié)構(gòu)的制造方法，尤指一種包括粗軋和精軋兩道工序的散熱積層結(jié)構(gòu)的制造方法，以及利用該制造方法所制成的散熱積層結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

按，散熱結(jié)構(gòu)為開發(fā)電子裝置或設(shè)計(jì)電子組件時，作為確保產(chǎn)品可靠度及延長產(chǎn)品壽命所使用的手段之一。隨著電子裝置(如：超薄筆記型計(jì)算機(jī)、平板計(jì)算機(jī)、智能型手機(jī)、可攜式游戲機(jī)等)及其電子組件(如：處理器、功率IC等)朝微型化、高性能化發(fā)展，電子組件必須在有限空間中以最密集且最有效率的方式排列，并且在效能導(dǎo)向之下提升其工作頻率，導(dǎo)致電子組件的溫度容易升高，進(jìn)而產(chǎn)生散熱問題。

實(shí)務(wù)上，散熱結(jié)構(gòu)常以面接觸的方式裝設(shè)于發(fā)熱的電子組件或電子裝置上，用于將其發(fā)熱量(Power Dissipation)向外傳導(dǎo)。目前較常見的散熱結(jié)構(gòu)有非金屬/金屬復(fù)合散熱片及雙金屬(如：鋁銅)復(fù)合散熱片，其中碳基/金屬復(fù)合散熱片一般包括金屬基材及形成于金屬基材上的絕緣導(dǎo)熱層，雙金屬復(fù)合散熱片一般是由導(dǎo)熱系數(shù)不同的兩層金屬緊密貼合在一起而形成。

然而，非金屬/金屬復(fù)合散熱片中的絕緣導(dǎo)熱層主要由有機(jī)高分子材料與混入其中的導(dǎo)熱介質(zhì)所組成，且絕緣導(dǎo)熱層的導(dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)不及鋁材和銅材，因此會形成熱傳障礙；此外，絕緣導(dǎo)熱層由于材料本身的特性，其與 金屬基材的接合處可能存在細(xì)微間隙，造成整體散熱效能降低。另一方面，雙金屬復(fù)合散熱片中的兩層金屬須利用導(dǎo)熱介質(zhì)(如：導(dǎo)熱膠)予以接合，其中的兩個硬質(zhì)表面之間通常難以形成厚度均勻的導(dǎo)熱膠，除非是增加導(dǎo)熱膠的厚度，否則無法和發(fā)熱組件完全緊密接觸；故常規(guī)的雙金屬復(fù)合散熱片的尺寸可能會受到限制，無法滿足更輕更薄的微型化的要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的在于提供一種層與層之間不需要用導(dǎo)熱介質(zhì)進(jìn)行貼合的散熱積層結(jié)構(gòu)的制造方法。

為達(dá)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種散熱積層結(jié)構(gòu)的制造方法，包括以下步驟：首先，提供復(fù)合材，該復(fù)合材包括鋁基板及至少一個位于該鋁基板的表面上的覆銅層；接著，對該復(fù)合材進(jìn)行冷軋，以使該復(fù)合材的橫截面積減少約50至70％，其中該鋁基板與該覆銅層之間形成有機(jī)械連結(jié)；然后，在保護(hù)氣氛下對經(jīng)冷軋后的該復(fù)合材進(jìn)行加熱，以使該機(jī)械連結(jié)發(fā)生熔融；最后，對經(jīng)加熱后的該復(fù)合材進(jìn)行熱軋，以使該復(fù)合材的橫截面積減少約10至20％，其中該鋁基板與該覆銅層之間形成擴(kuò)散熔接層，且該擴(kuò)散熔接層中包含有合金銅原子和鋁原子(聯(lián)鎖在一起的銅原子和鋁原子)。

本發(fā)明另提供一種由上述制造方法所制成的散熱積層結(jié)構(gòu)，其包括鋁基板及第一覆銅層，該鋁基板具有第一接合面及相對于該第一接合面的第二接合面，該第一覆銅層通過第一擴(kuò)散熔接層以接合于該第一接合面上，其中該第一擴(kuò)散熔接層中包含有合金銅原子和鋁原子。

本發(fā)明具有以下有益效果：本發(fā)明從縮減散熱結(jié)構(gòu)的尺寸并同時提升其散熱效能的角度出發(fā)，所披露的技術(shù)內(nèi)容主要是在描述一種構(gòu)造新穎的散熱積層結(jié)構(gòu)，其因?yàn)榻?jīng)由冷軋及熱軋工藝而可以提供突出的機(jī)械性質(zhì)，并且鋁材與銅材之間還可以形成有良好的冶金連結(jié)以增加接合強(qiáng)度及降 低界面接觸熱阻；再者，本發(fā)明所提供的散熱積層結(jié)構(gòu)在具有優(yōu)異的散熱效能的同時亦確保產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的薄型化；不只如此，本發(fā)明所提供的散熱積層結(jié)構(gòu)在自然對流環(huán)境下的散熱效能比利用貼合方式將鋁材與銅材結(jié)合的散熱片結(jié)構(gòu)更佳。

為了能更進(jìn)一步了解本發(fā)明為達(dá)成既定目的所采取的技術(shù)、方法及功效，請參閱以下有關(guān)本發(fā)明的詳細(xì)說明、附圖，相信本發(fā)明的目的、特征與特點(diǎn)，當(dāng)可由此得以深入且具體的了解，然而所附附圖與附件僅提供參考與說明用，并非用來對本發(fā)明加以限制者。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的散熱積層結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖(一)。

圖2為本發(fā)明的散熱積層結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖(二)。

圖3為圖2中的A部分的局部放大圖。

圖4為本發(fā)明的散熱積層結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖(三)。

圖5為本發(fā)明的散熱積層結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖(四)。

圖6為本發(fā)明的散熱積層結(jié)構(gòu)應(yīng)用于電路基板的示意圖。

圖7為本發(fā)明的散熱積層結(jié)構(gòu)的制造方法的流程示意圖。

圖8為本發(fā)明的散熱積層結(jié)構(gòu)的制造方法的工藝示意圖。

符號說明

100、100’ 散熱積層結(jié)構(gòu)

101 基部

102 彎折部

1 鋁基板

11 第一接合面

12 第二接合面

2 第一覆銅層

3 第一擴(kuò)散熔接層

4 第一熱擴(kuò)散輻射層

41 樹脂材料

42 碳復(fù)合材料

43 導(dǎo)熱粉粒

5 第二覆銅層

6 第二擴(kuò)散熔接層

7 第二熱擴(kuò)散輻射層

200 電路基板

210 電子組件

300 冷壓裝置

400 加熱裝置

500 熱壓裝置

C 復(fù)合材

P 加工路徑

具體實(shí)施方式

下文特舉一較佳實(shí)施例，并配合所附附圖來說明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所披露的內(nèi)容了解本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與功效。另外，本發(fā)明可藉由其它不同的具體實(shí)施例加以施行或應(yīng)用，也就是說本說明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)亦可基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾與變更。此外，所附附圖僅做為簡單示意用途，并非依實(shí)際尺寸的描繪，先予敘明。

請參閱圖1，為本發(fā)明一較佳實(shí)施例的散熱積層結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，本發(fā)明所提供的散熱積層結(jié)構(gòu)100包括一鋁基板1及一第一覆銅層2，其中鋁基板1具有相對的第一接合面11及第二接合面12，第一覆銅層2接合于第一接合面11之上。

首先值得注意的是，層迭的第一覆銅層2與鋁基板1通過粗軋及精軋兩道工序壓密及壓實(shí)并固結(jié)在一起，且第一覆銅層2與鋁基板1之間可以產(chǎn)生冶金接合的效果，以增加接合強(qiáng)度及降低界面接觸熱阻；具體地說，在適當(dāng)條件(如：溫度、 壓力、壓縮力等)下，第一覆銅層2與鋁基板1之間可進(jìn)一步形成有一第一擴(kuò)散熔接層3，而第一擴(kuò)散熔接層3中包含合金銅原子和鋁原子。本實(shí)施例中，散熱積層結(jié)構(gòu)100的厚度可不超過2mm，其中第一覆銅層2的厚度愈薄則整體的散熱效果愈佳；考慮銅和鋁的吸熱與放熱速率，最好的設(shè)計(jì)是第一覆銅層2與鋁基板1的厚度比例為1:8。

請參閱圖2，為散熱積層結(jié)構(gòu)100的另一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，第一覆銅層2上可視需要形成有一第一熱擴(kuò)散輻射層4；顧名思義，第一熱擴(kuò)散輻射層4兼具熱擴(kuò)散與熱輻射的能力，藉此散熱積層結(jié)構(gòu)100可達(dá)到大面積均勻散熱的效果。具體地說，第一熱擴(kuò)散輻射層4中包含有樹脂材料41與碳復(fù)合材料42，理想化條件是碳復(fù)合材料的含量相對于100重量份(PHR)的該樹脂材料為約30至70重量份；第一熱擴(kuò)散輻射層4中并可視需要包含有導(dǎo)熱粉體43，理想化條件是導(dǎo)熱粉體的含量相對于100重量份(PHR)的該樹脂材料為約5至20重量份。

請參閱圖3，本實(shí)施例中，上述樹脂材料可列舉如下：環(huán)氧樹脂、丙烯酸系樹脂、胺基甲酸酯系樹脂、硅橡膠系樹脂、聚對環(huán)二甲苯系樹脂、雙馬來酰亞胺系樹脂、及聚酰亞胺樹脂。上述碳復(fù)合材料選自由鉆石、人造石墨、石墨烯、納米碳管、碳黑、碳纖維之中的一種或兩種以上的組合。上述導(dǎo)熱粉體包含金屬、氧化物、氮化物等粉粒之中的一種或兩種以上的組合；上述金屬可為但不限于金、銀、銅、鎳、及/或鋁，上述氧化物可為但不限于氧化鋁及/或氧化鋅，上述氮化物可為但不限于氮化硼及/或氮化鋁顆粒。

請參閱圖4及圖5，分別為散熱積層結(jié)構(gòu)100的又一實(shí)施方式及再一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖4所示，散熱積層結(jié)構(gòu)100’可進(jìn)一步包括一第二覆銅層5，其接合于第二接合面12之上；考慮銅和鋁的吸熱與放熱速率，最好的設(shè)計(jì)是第一覆銅層2、 鋁基板1與第二覆銅層5的厚度比例為1:8:1。類似地，層迭的第一和第二覆銅層2、5與鋁基板1通過粗軋及精軋兩道工序壓密及壓實(shí)并固結(jié)在一起，且第一和第二覆銅層2、5與鋁基板1之間均可以產(chǎn)生冶金接合的效果，亦即第一覆銅層2與鋁基板1之間形成有一第一擴(kuò)散熔接層3，第二覆銅層5與鋁基板1之間形成有一第二擴(kuò)散熔接層6。

順帶一提，如圖5所示，第二覆銅層5之上亦可視需要形成有一第二熱擴(kuò)散輻射層7。由于第二擴(kuò)散熔接層6的材料和性能與上述第一擴(kuò)散熔接層3相同，第二熱擴(kuò)散輻射層7的材料和性能與上述第一熱擴(kuò)散輻射層4相同，故在此不多加贅述。

請參閱圖6所示，本發(fā)明的散熱積層結(jié)構(gòu)100(100’)于使用時，可直接與高溫?zé)嵩唇佑|。舉例來說，可將散熱積層結(jié)構(gòu)100(100’)直接貼覆在一設(shè)于電路基板200的電子組件210(如：芯片單元)上；據(jù)此，電子組件210運(yùn)行時所產(chǎn)生的熱可直接傳導(dǎo)并均勻擴(kuò)散至散熱積層結(jié)構(gòu)100(100’)整體，而后再通過對流和輻射的方式逸散到環(huán)境中。最好的設(shè)計(jì)是散熱積層結(jié)構(gòu)100(100’)大致呈U狀，其包括一基部101及至少二個由基部101的相對兩側(cè)延伸形成的彎折部102，如此氣流可以更直接地將所導(dǎo)出的熱排出，使散熱效率更加提升。

請參閱圖7及圖8，分別為本發(fā)明一較佳實(shí)施例的散熱積層結(jié)構(gòu)的制造方法的流程示意圖及工藝示意圖。本發(fā)明所提供的制造方法包括：步驟S100，提供復(fù)合材C，復(fù)合材C包括鋁基板1及至少一個位于鋁基板1的表面上的覆銅層(可為第一覆銅層2及/或第二覆銅層3)；步驟S102，對復(fù)合材C進(jìn)行冷軋，以使復(fù)合材C的橫截面積減少約50至70％，其中鋁基板1與第一和第二覆銅層2、5之間均形成有機(jī)械連結(jié)；步驟S104，在保護(hù)氣氛下對經(jīng)冷軋后的復(fù)合材C進(jìn)行加熱， 以使機(jī)械連結(jié)發(fā)生熔融；以及步驟S106，對經(jīng)加熱后的復(fù)合材C進(jìn)行熱軋，以使復(fù)合材C的橫截面積減少約10至20％，其中鋁基板1與第一和第二覆銅層2、5之間分別形成有擴(kuò)散熔接層3、6，且擴(kuò)散熔接層3、6中包含有合金銅原子和鋁原子。

請一并參閱圖1、圖4、圖7及圖8，步驟S100于實(shí)際施行時，首先將鋁基板1及第一和第二覆銅層2、5分別收卷成卷，并通過一送料裝置(未標(biāo)示)輸送到加工路徑P上，其中第一和第二覆銅層2、5分別披覆于鋁基板1的第一和第二接合面11、12上，以形成一復(fù)合材C；步驟S102于實(shí)際施行時，上述復(fù)合材C于加工路徑P上先通過一冷壓裝置300(如：冷壓輪組)進(jìn)行冷軋(或稱粗軋)，使復(fù)合材C的橫截面積減少約50至70％(即上述復(fù)合基材的厚度變薄)，且第一和第二覆銅層2、5與鋁基板1的第一和第二接合面11、12之間均形成有良好的機(jī)械連結(jié)。

步驟S104于實(shí)際施行時，經(jīng)冷軋后的復(fù)合材C接著通過一加熱裝置400(如：加熱爐)，并于保護(hù)氣氛及600°F至1000°F的溫度范圍下進(jìn)行加熱，其中保護(hù)氣氛指的是充滿惰性氣體、氫氣或氮?dú)獾沫h(huán)境，使第一和第二覆銅層2、5與鋁基板1的第一和第二接合面11、12之間的機(jī)械連結(jié)受到高溫破壞而發(fā)生熔融；步驟S106于實(shí)際施行時，經(jīng)加熱后的復(fù)合材C于加工路徑P上再通過一熱壓裝置500(如：熱壓輪組)進(jìn)行熱軋(或稱精軋)，以形成本發(fā)明的散熱積層結(jié)構(gòu)100(100’)，其中第一和第二覆銅層2、5與鋁基板1之間具有良好的冶金接合的效果；當(dāng)完成上述動作之后，通過一送料裝置(未標(biāo)示)將散熱積層結(jié)構(gòu)100(100’)收卷成卷。

〔實(shí)施例的可能功效〕

本發(fā)明從縮減散熱結(jié)構(gòu)的尺寸并同時提升其散熱效能的角度出發(fā)，所披露的技術(shù)內(nèi)容主要是在描述一種構(gòu)造新穎的散熱積層結(jié)構(gòu)，其因?yàn)榻?jīng)由 冷軋及熱軋工藝而可以提供突出的機(jī)械性質(zhì)，并且鋁材與銅材之間還可以形成有良好的冶金連結(jié)以增加接合強(qiáng)度及降低界面接觸熱阻；再者，本發(fā)明所提供的散熱積層結(jié)構(gòu)在具有優(yōu)異的散熱效能的同時亦確保產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的薄型化；不只如此，本發(fā)明所提供的散熱積層結(jié)構(gòu)在自然對流環(huán)境下的散熱效能比利用貼合方式將鋁材與銅材結(jié)合的散熱片結(jié)構(gòu)更佳。

惟以上上述僅為本發(fā)明的較佳可行的實(shí)施例，非因此即局限本發(fā)明的專利范圍，故舉凡運(yùn)用本發(fā)明發(fā)明說明書及圖示內(nèi)容所為的等效結(jié)構(gòu)變化，均同理包含于本發(fā)明發(fā)明范圍內(nèi)，合予陳明。