專利名稱：具有微流結構的散熱器及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種散熱器及其制造方法，特別是指一種具有微流結構并利用 其毛細力以加速散熱流體進行散熱循環(huán)的散熱器與其制造方法。
背景技術：
目前金屬材質的散熱板在貼合發(fā)熱組件進行散熱時，多利用金屬的導熱性 質將發(fā)熱組件的熱能傳達至散熱板以進行熱能的散除。若對應可產生較大熱能 的發(fā)熱組件時，就需要較大體積的散熱板以增加熱能傳導路徑。故為縮小散熱 板占用的空間及保持一般散熱板所具有的散熱效果，在散熱板中配置多個熱流導管。請參照圖l，其為現(xiàn)有散熱板的分解示意圖。此種散熱板的設計方式為，先加工將一第一平板110形成具有多個熱流導管111路徑，再將此第一平板 110焊合于未加工的一第二平板120上。將熱流導管lll的一端密封，并在加 入一兩相變化的工作流體后將熱流導管111的另一端密封。而為縮小熱流導管111體積并使熱流導管Ul接觸最大散熱面域，將熱流 導管111設計成為上寬下窄的形狀。液態(tài)工作流體則流動于此熱流導管111 的尖端部位，并非填滿于整個熱流導管lll中。其目的在于，當液態(tài)工作流體 受熱變化為氣態(tài)時，可讓此氣態(tài)工作流體流動于熱流導管111的放射部位，并 藉由流動以將熱能傳導至第一平板110與第二平板120以散除熱能。當氣態(tài)工 作流體散除熱能后冷凝變回液態(tài)工作流體，以形成液氣態(tài)循環(huán)來進行散熱。然而，現(xiàn)有技術具有無法避免的缺點。散熱板一般是貼合于發(fā)熱組件上， 熱能是從散熱板的下板傳導而來。因此熱流導管111僅在尖端部位接觸發(fā)熱組 件，所能承接并散除的熱能有限。加上液態(tài)工作流體轉化成氣態(tài)工作流體的份 量也不高，不易于放射部位進行流動而形成液氣相散熱循環(huán)，故熱流導管lll 產生空間浪費的問題。發(fā)明內容本發(fā)明所要解決的技術問題在于，提供一種具有微流結構的散熱器及其 制造方法，以使散熱器藉由其微流結構以全面性的承接發(fā)熱組件的熱能，并藉 由微流結構本身對散熱流體所產生的毛細力以帶動散熱流體的流動，以形成液 氣相散熱循環(huán)，藉此迅速的散除熱能。為了實現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明提供一種具有微流結構的散熱器，貼合于 一發(fā)熱組件并藉液氣相變化的散熱流體散除此發(fā)熱組件產生的熱能，此散熱器 由一上微流模塊與一下微流模塊相對接合組成。上微流模塊與下微流模塊由二 凹凸狀的金屬箔板個別接合于一上蓋體與一下蓋體所形成，上微流模塊具有多 個開放與閉封的上微流道，下微流模塊則具有多個開放與閉封的下微流道。閉 封的上微流道兩端各開設有一上第一幵口與一上第二開口，閉封的下微流道兩 端各開設有一下第一開口與一下第二開口。上第一開口對應下第一開口而上第 二開口則對應下第二開口 ，且下微流模塊的下微流道還供液相的散熱流體流動 于其中。此散熱流體傳導熱能時，轉化為氣相并經由下第一開口與上第一開口流向 上微流模塊。再通過上微流道流向上第二開口并傳導熱能于上微流道的金屬箔 板，以進行冷凝而轉回液相。冷凝的散熱流體經由上第二開口與下第二開口導 回下微流模塊。液相的散熱流體與下微流道產生一毛細力作用，以導引散熱流 體從下第二開口流至下第一開口，以形成液氣相散熱循環(huán)來散除熱能。所述下微流道與上微流道為相互平行并以連續(xù)方式配置于金屬箔板上。開 放與閉封的下微流道間隔配置，開放與閉封的上微流道同樣也是間隔配置。且 下微流道與上微流道的橫斷面可為楔形、方形、三角形與多邊形等。并且，散 熱流體可為純水、丙酮、乙二醇或乙醇等，而金屬箔板與上、下蓋體的材質可 為銅、鋁、鋁銅合金或碳鋼等。本發(fā)明還提供一種具有微流結構的散熱器的制造方法，其制作方式為先提 供二金屬箔板并藉由沖壓或鍛造方式將此二金屬箔板彎曲形成凹陷與凸起交 替的多個溝槽；去除凸起的該溝槽兩側的部分頂邊；提供二蓋體以供該金屬箔 板個別接合以形成一上微流模塊與一下微流模塊，該蓋體與該金屬箔板形成多 個微流道，凸起的溝槽所形成的微流道，其兩側形成一第一開口與一第二開口； 置入一散熱流體于下微流模塊中，此散熱流體的高度不超過微流道的高度；以及對稱接合上微流模塊與下微流模塊，并密封上微流模塊與下微流模塊的接合 邊。本發(fā)明具有以下有益的效果本發(fā)明具有現(xiàn)有技術所無法達到的功效，即 下微流模塊的微流道能以最大的散熱面域來承接發(fā)熱組件所產生的熱能。當散 熱流體承接熱能而轉化成氣相時，上微流模塊與下微流模塊通過各自的微流道 以區(qū)隔液相與氣相的散熱流體的流動路徑，避免異相散熱流體流動時相互干預 對方的流動路徑而降低散熱效率。而微流道的截面面積十分細小，當液相散熱 流體流動于微流道時，微流道與散熱流體產生一毛細力，以加速散熱流體的流 動，故可增加散熱流體的液氣相散熱循環(huán)速率。為使能更進一步了解本發(fā)明的特征及技術內容，請參閱以下有關本發(fā)明的 詳細說明與附圖，然而附圖僅提供參考與說明用，并非用來對本發(fā)明加以限制。


圖1為現(xiàn)有技術的分解示意圖；圖2為本發(fā)明的散熱器的制造方法流程圖；圖3A為本發(fā)明的金屬箔板壓制示意圖；圖3B為本發(fā)明的溝槽壓制示意圖；圖3C為本發(fā)明的金屬箔板成型示意圖；圖4A為本發(fā)明的金屬箔板結構示意圖；圖4B為本發(fā)明的金屬箔板修整示意圖；圖5為本發(fā)明的散熱器的分解示意圖；圖6為本發(fā)明的散熱器正視截面示意圖；圖7為本發(fā)明的散熱器側視截面示意圖；以及圖8為本發(fā)明的熱能散除示意圖。其中，附圖標記 110 —第一平板lll一熱流導管120—第二平板 300—壓制器具 310—金屬箔板311 —凹陷的溝槽312 —凸起的溝槽320 —上微流模塊321 —上蓋體322 —上微流道325 —上第一開口326 —上第二開口330 —下微流模塊331 —下蓋體 332—下微流道333 —閉封微流道334 —開放微流道335 —下第一開口336 —下第二開口 350 —散熱流體 360—鰭片370 —發(fā)熱組件371 —發(fā)熱源步驟S201 —提供二金屬箔板并藉由沖壓或鍛造方式將該金屬箔板彎曲形 成凹陷與凸起交替的多個溝槽步驟S202 —去除凸起的該溝槽兩側的部分頂邊步驟S203—提供二蓋體以供該金屬箔板個別接合以形成一上微流模塊與 一下微流模塊，該蓋體與該金屬箔板形成多個微流道，凸起的溝槽所形成的微 流道的兩側形成一第一開口與一第二開口步驟S204—置入一散熱流體于下微流模塊中，散熱流體的高度不超過微流 道的高度步驟S205—進行對稱接合上微流模塊與下微流模塊，并密封上微流模塊與 下微流模塊的接合邊W體實施方式為使對本發(fā)明的目的、構造特征及其功能有進一步的了解，茲配合相關實 施例及附圖詳細說明如下請同時參照圖2至圖7，其為本發(fā)明的散熱器的制造方法流程圖、金屬箔 板壓制示意圖、散熱器的組成示意圖與散熱器的橫斷面的結構示意圖。此散熱 器的制造方法包含有至少下列步驟提供二金屬箔板并藉由沖壓或鍛造方式將該金屬箔板彎曲形成凹陷與凸起交替的多個溝槽(步驟S201)。如圖3A至圖3C所示，金屬箔板310藉由一 壓制器具300以沖壓的加工方式來沖壓此金屬箔板310，金屬箔板310經壓制 器具300沖壓后形成凹凸的多個溝槽。該溝槽平行配置于金屬箔板310上，凹 陷的溝槽311與凸起的溝槽312以交替方式進行間隔配置。此例以方形溝槽進行說明。去除凸起的該溝槽兩側的部分頂邊(步驟S202)。如圖4A與圖4B所示， 為使散熱器能有效的進行液氣相循環(huán)散熱(請容后講述)，將該凸起的溝槽312 個別去除其兩側的部分頂邊。而去除的方式可利用刀具切割、蝕刻、雷射切割 或電子束切割等加工方式進行。提供二蓋體以供該金屬箔板個別接合以形成一上微流模塊與一下微流模 塊，該蓋體與該金屬箔板形成多個微流道，凸起的溝槽所形成的微流道的兩側 形成一第一開口與一第二開口 (步驟S203)。如圖5所示，先提供一上蓋體321與一下蓋體331，此上蓋體321與下蓋 體331個別與其一金屬箔板310相互接合，以形成上微流模塊320與下微流模 塊330。接合方式可利用氣體焊接、軟焊、硬悍、電弧焊或固態(tài)全晶體焊接進 行接合，或是利用高黏性、高耐熱及高抗蝕性的黏膠進行黏合。如圖6和圖7所示，上微流模塊320與下微流模塊330各具有多個上微流 道322與下微流道332。此上微流道322與下微流道332各自包含多個閉封微 流道333與開放微流道334。該上微流道322與下微流道332由上蓋體321與 下蓋體331個別與此二金屬箔板310相互接合所形成，而上微流道322與下微 流道332的截面積所形成的孔徑相當細小，以便于進行毛細力作用(請容后講 述)。因先前凸起的溝槽312去除其兩側的部分頂邊，故上微流道322兩端具有一上第一開口 325與一上第二開口 326。下微流道332兩端具有一下第-一開口 335與一下第二開口 336。而且上蓋體321與下蓋體331以及金屬箔板310為 銅、鋁、鋁銅合金或碳鋼等具有高熱傳導效率、耐腐蝕、機械強度高及質量輕 等性質的材質所制成。置入一散熱流體于下微流模塊中，散熱流體的高度不超過微流道的高度 (步驟S204)。而所注入的散熱流體350為純水、丙酮、乙二醇或乙醇等高揮 發(fā)性的液體，或是以此成份所制成的冷卻液。進行對稱接合上微流模塊與下微流模塊，并密封上微流模塊與下微流模塊 的接合邊(步驟S205)。如圖6與圖7所示，此上微流模塊320與下微流模塊 330在接合時，上微流道322與下微流道332相互對應并平行。上第一開「1 325 對應下第一開口 335，而上第二開口 326則對應下第二開口 336，以利于進行 散熱流體的液氣相循環(huán)散熱。接合的方式如前所述，可利用氣體焊接、軟焊、硬焊、電弧焊或固態(tài)全晶 體悍接進行接合。其主要目的在使上微流模塊320與下微流模塊330完全密合， 避免散熱流體350溢出。而且為增加散熱效果，可于上微流模塊320的外表面 (即是上蓋體321的外邊)配置多個鰭片360以輔助進行散熱。請參照圖8，其為本發(fā)明的熱能散除示意圖。將前述的散熱器貼合于一發(fā) 熱組件370上，此發(fā)熱組件370具有一發(fā)熱源371以產生熱能。散熱器貼合于 發(fā)熱組件370時，上第一開口 325與下第一開口 335對應發(fā)熱源371(此處即 為散熱器的受熱端)。此下第一開口 335與上第一開口 325可在散熱器制造時， 對應發(fā)熱源371區(qū)域的長度與寬度來進行部分頂邊的去除作業(yè)，以使下第一開 門335與上第一開口 325的范圍能涵蓋整個發(fā)熱源371。當下微流模塊330傳導發(fā)熱源371所產生的熱能時，此熱能被傳導至下第 一開口 335處的液相散熱流體350。此液相散熱流體350承接此熱能以逐漸提 升液體溫度，最后轉化為氣相散熱流體350。此氣相散熱流體350通過下第一開口 335與上第一開口 325以從下微流模 塊330導入上微流模塊320，并流動于上微流道322中。部分氣相的散熱流體 350則流動于上微流模塊320與下微流模塊330之間的間隙中。液相散熱流體350因承接熱能而不斷的轉化為氣相，逐漸增加體積的氣相 散熱流體350因空間限制而受上微流道322的導引，而流向上微流模塊320的上第二開口 326處(此處即為散熱器的冷凝端)。并于流動的同時，氣相散熱 流體350將所包含的熱能傳導至金屬箔板310，再通過上蓋體321增加熱能傳 導路徑以散除熱能，且氣相散熱流體350進行冷凝而轉回液相。冷凝的散熱流體350通過上第二開口 326與下第二開口 336而導回下微流 模塊330，以融入下第二開口 336處的液相散熱流體350。而尚未完成冷凝的散熱流體350(即仍處于氣相的散熱流體350)同樣通過 上第二開口 326與下第二開口 336而導入下微流模塊330，并推擠下第二開口 336處的散熱流體350，使下第二開口 336處的液相散熱流體350受推擠而流 向下第一開口 335處，以形成液氣相循環(huán)來散除發(fā)熱源371發(fā)出的熱能。然而，液相散熱流體350具有一表面張力，此表面張力為所有液體皆具有 的特性，不同成份的散熱流體350具有不同的表面張力。當液相散熱流體350 受擠壓時，流動于下微流道332中，而所有下微流道332皆為橫斷面十分細小 的細長管狀。因此，利用此表面張力特性，液相散熱流體350擠入下微流道 332時與下微流道332之間產生一毛細力作用，并藉此毛細力作用以導引液相 的散熱液體來加速通過下微流道332以流向第一開口 335處，藉此加速液氣相 散熱循環(huán)的速率。鰭片360則對應上第二開口 326處以配置于上微流模塊320的外表面，用 以增加熱能的傳導路徑來輔助熱能的散除，藉此加速冷凝作用，以使散熱流體 350加速從氣相轉化回液相。綜上所述得知，此散熱器除利用液氣相變化的散熱流體350進行熱能散除 外，利用上微流道322與下微流道332區(qū)隔液、氣相散熱流體350，避免兩相 異的散熱流體350相互影響對方的流動路徑以加速熱能的散除。而且還藉由微 流道與液相散熱流體350產生的毛細力作用加速流動速率，以增加液氣相散熱 循環(huán)的循環(huán)頻率，更增進熱能散除的效果。當然，本發(fā)明還可有其它多種實施例，在不背離本發(fā)明精神及其實質的情 況下，熟悉本領域的普通技術人員當可根據(jù)本發(fā)明做出各種相應的改變和變 形，但這些相應的改變和變形都應屬于本發(fā)明所附的權利要求的保護范圍。
權利要求
1. 一種具有微流結構的散熱器，其特征在于，該具有微流結構的散熱器包含一下微流模塊，具有一下蓋體與一凹凸狀的金屬箔板，該金屬箔板接合于該下蓋體以形成多個微流道，該下微流道于兩端各開設一下第一開口與一下第二開口；以及一上微流模塊，具有一上蓋體與一凹凸狀的金屬箔板，該金屬箔板接合于該上蓋體以形成多個上微流道，該上微流道兩端各開設一上第一開口與一上第二開口，將該上微流模塊與該下微流模塊對接形成一體。
2. 根據(jù)權利要求1所述的散熱器，其特征在于，該微流道相互平行。
3. 根據(jù)權利要求1所述的散熱器，其特征在于，該微流道以連續(xù)方式配 置于該金屬箔板上。
4. 根據(jù)權利要求1所述的散熱器，其特征在于，開放的該微流道與封閉 的該微流道間隔配置。
5. 根據(jù)權利要求1所述的散熱器，其特征在于，該微流道的橫斷面為楔 形、方形、三角形或多邊形。
6. 根據(jù)權利要求1所述的散熱器，其特征在于，該下微流模塊內置入一 散熱流體。
7. 根據(jù)權利要求6所述的散熱器，其特征在于，該散熱流體為純水、丙 酮、乙二醇或乙醇。
8. 根據(jù)權利要求1所述的散熱器，其特征在于，該金屬箔板的材質為銅、 鋁、碳鋼或鋁銅合金。
9. 根據(jù)權利要求1所述的散熱器，其特征在于，該上蓋體與該下蓋體的 材質為銅、鋁、碳鋼或鋁銅合金。
10. 根據(jù)權利要求1所述的散熱器，其特征在于，該上蓋體的外表面上設 置有多個鰭片，該鰭片的配置位置對應于該第二開口位置。
11. 根據(jù)權利要求1所述的散熱器，其特征在于，該上第一開口的位置對 應該下第一開口的位置，該上第二開口的位置對應該下第二開口的位置。
12. 根據(jù)權利要求6所述的散熱器，其特征在于，該下微流模塊的一外表面貼合一發(fā)熱組件，該下微流模塊的該散熱流體可傳導該發(fā)熱組件的熱能，而 且藉由該上微流模塊與該下微流模塊進行液氣相循環(huán)以將該發(fā)熱組件的熱能 散除。
13. —種具有微流結構的散熱器的制造方法，其特征在于，該制造方法至 少包含下列步驟提供二金屬箔板并藉由沖壓或鍛造方式將該金屬箔板彎曲形成凹陷與凸起交替的多個溝槽；去除凸起的該溝槽兩側的部分頂邊；提供二蓋體以供該金屬箔板個別接合以形成一上微流模塊與一下微流模 塊，該蓋體與該金屬箔板形成多個微流道，凸起的該溝槽所形成的該微流道的 兩側形成一第一開口與一第二開口 ；置入一散熱流體于該下微流模塊中，該散熱流體的高度不超過該微流道的 高度；以及進行對稱接合該上微流模塊與該下微流模塊，并密封該上微流模塊與該下 微流模塊的接合邊。
14. 根據(jù)權利要求13所述的散熱器的制造方法，其特征在于，該散熱流體 為純水、丙酮、乙二醇或乙醇。
15. 根據(jù)權利要求13所述的散熱器的制造方法，其特征在于，金屬箔板 的材質為銅、鋁、鋁銅合金或碳鋼。
16. 根據(jù)權利要求13所述的散熱器的制造方法，其特征在于，該上蓋體 與該下蓋體的材質為銅、鋁、鋁銅合金或碳鋼。
17. 根據(jù)權利要求13所述的散熱器的制造方法，其特征在于，該金屬箔板與該上蓋體以及該下蓋體的接合方式為氣體焊接、軟焊、硬焊、電弧焊或固 態(tài)全晶體悍接，而該上微流模塊與該下微流模塊的接合方式為氣體焊接、軟焊、硬焊、電弧焊或固態(tài)全晶體焊接。
18. 根據(jù)權利要求13所述的散熱器的制造方法，其特征在于，凸起的該 溝槽的兩側頂邊的去除方式包含刀具切割、蝕刻、雷射切割或電子束切割。
全文摘要
一種具有微流結構的散熱器及其制造方法，此散熱器包含一上微流模塊與一下微流模塊。上微流模塊具有多個上微流道且上微流道兩側設有一上第一開口與一上第二開口，下微流模塊具有多個下微流道且下微流道兩側設有一對應上第一開口的下第一開口與一對應上第二開口的下第二開口。下微流模塊貼合一產生熱能的發(fā)熱組件并容置一散熱流體，下微流模塊的散熱流體傳導發(fā)熱組件的熱能并通過下第一開口、上第一開口、上第二開口與下第二開口以與上微流模塊進行液氣相循環(huán)傳導以將該熱能散除。本發(fā)明還提供一種具有微流結構的散熱器的制造方法。
文檔編號H05K7/20GK101236053SQ200710002500
公開日2008年8月6日 申請日期2007年1月31日 優(yōu)先權日2007年1月31日
發(fā)明者葉旭鈞, 謝瑞青, 鄒淵翔 申請人:財團法人工業(yè)技術研究院