TW202528686A - 散熱系統及其製造方法 - Google Patents

Abstract

本發明是關於一種散熱系統及其製造方法，散熱系統包括均溫板及熱管，均溫板包括上板、下板及第一腔室，上板具有第一內壁，下板具有第二內壁，第一腔室是由上板與下板圍構形成，上板包含開孔，各開孔具有凸緣，且各凸緣朝向第一腔室的相反端；熱管包含管身，管身具有第三內壁，且包含封閉端及開口端，熱管呈中空，且由第三內壁及封閉端圍構出第二腔室；其中，開口端更包含有第一螺紋結構，凸緣更包含有第二螺紋結構，第一螺紋結構與第二螺紋結構螺旋配合形成緊配連接，且熱管與上板接合處更包含有焊料結構，第一腔室連通第二腔室，藉由螺紋結構及焊料結構等設置，俾使均溫板及熱管透過螺旋連接後能更加緊密及穩固。

Description

散熱系統及其製造方法

本案是關於一種散熱系統及其製造方法，尤指一種能增加方便性、且提升均溫板及熱管結合強度的散熱系統及其製造方法。

隨著科技的演進，電子設備對散熱的標準日益增高，一般電子設備如個人電腦、伺服器、電競筆電等對散熱的要求更是不同於以往，習知的散熱系統例如傳統均溫板(2D均溫板)早已無法滿足先進設備對散熱的要求，於是發展出3D均溫板以提升散熱的效率。

一般過去的3D均溫板是由熱管及均溫板所構成，僅在均溫板上蓋簡單沖孔，透過焊接的方式再將熱管與均溫板做結合，使用傳統的焊接方式讓兩件金屬件予以結合，一來缺乏結構強度，再者，兩金屬件的緊配程度也不足，容易影響整體散熱系統的良率及耐用度，如焊接工法做的不夠確實，亦進一步影響工作流體於3D均溫板腔室空間中的循環效率，也因此，於兩金屬件進行焊接時，需要耗費大量的時間與精密的工法，才能確實地將彼此緊固結合，因此不敷生產成本及效益，對此，本案創作人認為應有改善之必要。

有鑑於先前技術所述不足之處，本案提出一種解決之手段，該手段是關於一種散熱系統，包括均溫板及熱管。均溫板包括上板、下板及第一腔室，上板具有第一內壁，下板具有第二內壁，第一腔室是由上板與下板圍構形成，上板包含至少一開孔，各開孔具有凸緣，且各凸緣朝向第一腔室的相反端。

而熱管包含管身，管身具有第三內壁，且包含封閉端及開口端，熱管呈中空，且由第三內壁及封閉端圍構出第二腔室；其中，開口端更包含有第一螺紋結構，凸緣更包含有第二螺紋結構，第一螺紋結構與第二螺紋結構螺旋配合形成緊配連接，且熱管與上板接合處更包含有焊料結構，第一腔室連通第二腔室。

當熱管欲與均溫板做接合時，透過第一螺紋結構與第二螺紋結構的螺旋配合，能形成初步的緊配連接，再者，透過熱管與上板接合處包含有焊料結構，能更進一步的完全使均溫板與熱管緊密結合，同時增加強度，藉由螺旋結構易於施作的特性，節省結合加工時所需耗費的成本，透過上述多樣結構的搭配，其緊配效果好，成品良率高，耐用度佳，加工成本低，技術難度低，且透過螺旋接合能保持散熱系統內壁仍保持光滑面，優於單純以焊接工序黏合之方式，能更進一步增加腔室中工作流體的循環效率。

在一實施例中，其中，第一腔室內的第一內壁及第二內壁包含有第一毛細結構。

在一實施例中，其中，第二腔室內的第三內壁包含第二毛細結構。

在一實施例中，其中，第一螺紋結構設置於開口端的外緣表面，第二螺紋結構設置於凸緣內表面。

在一實施例中，其中，第一螺紋結構設置於開口端的內緣表面，第二螺紋結構設置於凸緣外表面。

在一實施例中，其中，第一螺紋結構與第二螺紋結構之間，更進一步具有缺氧膠結構。

在一實施例中，其中，第二螺紋結構具有尼龍體，尼龍體設置於第二螺紋結構的末端。

本案亦提出一種散熱系統的製造方法，包括： A：提供一上板； B：對該上板進行抽孔加工，形成至少一開孔，且由該開孔延伸出一凸緣； C：對該凸緣之一內緣表面進行螺紋加工，形成一內螺紋結構； D：提供至少一熱管，各熱管包括一端封閉的一管身，一開口端，及由該管身及該開口端圍繞而成的一管腔； E：對該開口端外緣表面進行螺紋加工，形成一外螺紋結構； F：令該管身由該開口端對準該開孔，直到該開口端之該外螺紋結構接觸該凸緣之該內緣後，開始進行旋轉； G：透過該內螺紋結構與該外螺紋結構匹配，將該熱管旋入該上板中形成緊配連接，其中，該緊配方向平行於該上板； H：對該管身與該上板之接合處填入焊料； I：以焊接的方式對該管身與該上板填入焊料之處進行接合補強； J：提供一下板； K：結合該上板及該下板。

在一實施例中，其中，於步驟A之後，更包含一步驟L：於該上板的一第一面形成一第一毛細結構；於步驟D之後，更包含一步驟M：於該管腔內的該管身及該開口端形成一第二毛細結構；於步驟J之後，更包含一步驟N：於該下板的一第二面形成該第一毛細結構。

在一實施例中，其中，於步驟C之後，更包含一步驟O：於該內螺紋結構中，設置一尼龍體，並緊密依附於該內螺紋結構中。

請同時參閱圖1、圖2及圖3，如圖所示，本案是關於一種散熱系統1，其包含一個均溫板10及至少一個熱管12，而熱管12的數量可為單一個或為複數個。均溫板10包含有一個上板100及一個下板102，上板100及下板102可以組合圍構出一個空間，是為第一腔室104，上板100具有正反兩個面，其中一面為第一內壁1000，下板102亦具有正反兩個面，其中一面為第二內壁1020，當上板100與下板102圍構起第一腔室104時，第一內壁1000是部分相對於且部分連接第二內壁1020的，在其中一個實施態樣中，更進一步，第二內壁1020上具有複數個粉柱(未圖示)，粉柱直徑為4mm，且各粉柱密度間距為7.8mm，粉柱由粉環包裹實心銅柱所構成。上板100更進一步包含有至少一個開孔1002，開孔1002的數量可為一個至數個不等，且各開孔1002具有凸緣1004，在此實施例中，開孔1002的形狀並不特別加以限制，舉例來說，可以是圓孔、方孔等形狀態樣，在本發明中，是以圓孔為最佳。而各凸緣1004是長在各開孔1002上，且朝向第一腔室104的相反端，亦即，開孔1002的凸緣1004是向外(背向第一腔室104)所延伸。

請繼續同時參閱圖1至圖3，如圖所示，每一熱管12包含有管身120，管身120具有第三內壁1200，更詳細來說，第三內壁1200是存在於管身120的內部，管身120為一個長型中空管體且具有一個封閉端1202及一個開口端1204，封閉端1202及開口端1204為管身120相對的兩端，由於每一熱管12為中空，故可由第三內壁1200及封閉端1202圍構出一個第二腔室122，也就是說第二腔室122即是熱管12的中空部分，其中，開口端1204更包含有第一螺紋結構12042，更進一步說明，第一螺紋結構12042是設置於管身120的末端，而凸緣1004更包含有第二螺紋結構10042，且第一螺紋結構12042與第二螺紋結構10042是彼此能相互匹配的螺紋結構，無論大小、螺徑、螺牙規格皆能相互匹配，也就是說，利用第一螺紋結構12042與第二螺紋結構10042連接相互旋轉，能使兩螺牙結構緊密接合，俾使上板100與熱管12形成連接。此外，第二螺紋結構10042更進一步具有尼龍體10043，在此，尼龍體10043是設置於第二螺紋結構10042的溝槽與溝槽之間，透過第一螺紋結構12042與第二螺紋結構10042螺旋配合後，藉由尼龍體10043的抵制壓迫，能使上板100與熱管12於連接時更加緊配，進而達到防鬆、抗震的效果及功效，同時也增加其密封及密合程度，而所述尼龍體10043可以包含尼龍膠圈、或是塗佈於第二螺紋結構10042上的尼龍塗層、尼龍塗料等，但不以此做為限制。更進一步，在熱管12與上板100接合處，更包含有焊料結構14，更詳細的說明，當上板100與熱管12透過兩螺紋結構進行旋轉緊配連接後，會於熱管12與上板100的連接處週緣，設置有焊料結構14，透過焊料結構14能在後續進行更進一步焊接作業時，讓上板100與熱管12連接得更確實，能有效增加其連結強度及密封度，而整體散熱系統1，其第一腔室104是連通第二腔室122。

請參考圖4，為本案散熱系統又一實施例的均溫板示意圖，均溫板10的上板100第一內壁1000，與下板102第二內壁1020，包含有第一毛細結構11，換句話說，第一腔室104內的第一內壁1000及第二內壁1020包含有第一毛細結構11，而第一毛細結構11為粉末燒結體，較佳為金屬粉末燒結體，其中又以銅粉末燒結體為最佳，在另一實施例中，第一毛細結構11亦可為金屬編織網、複合金屬網(粉末燒結體加上金屬編織網)等。

請參考圖5，為本案散熱系統又一實施例的熱管示意圖，其中，管身120的第三內壁1200包含第二毛細結構13，亦即，第二腔室122內的第三內壁1200包含第二毛細結構13，而第二毛細結構13為粉末燒結體，較佳為金屬粉末燒結體，其中又以銅粉末燒結體為最佳，在另一實施例中，第二毛細結構13亦可為金屬編織網、複合金屬網(粉末燒結體加上金屬編織網)等。

請繼續參考圖1至圖5，其中，第一螺紋結構12042設置於該開口端1204的外緣表面，更進一步說明，是位於管身120的末端外緣表面，而第二螺紋結構10042是設置於凸緣1004內表面，當第一螺紋結構12042與第二螺紋結構10042靠著螺紋匹配連接時，會以熱管12旋入均溫板10上板100的結構態樣作呈現，同時，熱管12將被凸緣1004包覆其中，此時，由於尼龍體10043是極具韌性的構件，故在連結時，需施加一些力量，更進一步來說，為了連結的便利性，其尼龍體10043較佳設置在第二螺紋結構10042的最後兩個溝槽與溝槽之間，亦即，尼龍體10043較佳是設置在第二螺紋結構10042的倒數第一個溝槽與倒數第二個溝槽之間。

請參考圖6及圖7，其均溫板20及熱管22的結構態樣及相對關係均類似上一實施例，與上一實施例不同的是，本實施例第一螺紋結構22042是設置於熱管22開口端2204的內緣表面，而第二螺紋結構20042是設置於上板200凸緣2004的外表面，當熱管22與上板200做螺旋結合時，會以熱管22旋入均溫板20上板200的結構態樣作呈現，同時，凸緣2004將被熱管22包覆其中，此時，由於尼龍體20043是極具韌性的構件，故在連結時，需施加一些力量，更進一步來說，為了連結的便利性，避免一開始做螺旋接合時就難以施力旋轉，其尼龍體20043較佳設置在第二螺紋結構20042的最後兩個溝槽與溝槽之間，亦即，尼龍體20043較佳是設置在第二螺紋結構20042的倒數第一個溝槽與倒數第二個溝槽之間。

值得一提的是，在上述的實施例中，其第一螺紋結構12042、22042與第二螺紋結構10042、20042之間，更進一步具有螺絲膠結構(未圖示)，此處之螺絲膠又叫做缺氧膠，缺氧膠是一種膨脹性固定劑，顧名思義，在密閉缺氧環境下與金屬接觸下(電化學活性)反應會產生固化，且固化後會膨脹可以填補縫隙，利用此特性，缺氧膠是一種極為適合應用在金屬螺絲鎖附上的接合劑，由於它沒有任何已知溶劑能溶解固化後的缺氧膠，想要拆除只能加熱後用力才能拆除，藉此能達到熱管12、22與上板100、200更堅固的結合。

請參考圖8及圖9，其結構態樣類似於上述實施例，唯一不同之處，在於熱管22第三內壁2200具有第二毛細結構23，均溫板20的第一內壁2000及第二內壁2020具有第一毛細結構21，而第一毛細結構21及第二毛細結構23為粉末燒結體，較佳為金屬粉末燒結體，其中又以銅粉末燒結體為最佳，在另一實施例中，第一毛細結構21及第二毛細結構23亦可為金屬編織網、複合金屬網(粉末燒結體加上金屬編織網)等。

請參考圖10，為上述實施例熱管22與上板200結合的態樣，更進一步，在熱管22與上板200接合處，更包含有焊料結構24，更詳細的說明，當上板200與熱管22透過兩螺紋結構進行旋轉緊配連接後，會於熱管22與上板200的連接處週緣，設置有焊料結構24，透過焊料結構24能在後續進行更進一步焊接作業時，讓上板200與熱管22連接得更確實，能有效增加其連結強度及密封度，而整體散熱系統2，其第一腔室204是連通第二腔室222。

綜上所述，當熱管12、22欲與均溫板10、20做接合時，透過第一螺紋結構12042、22042與第二螺紋結構10042、20042的螺旋配合，能形成初步的緊配連接，再者，透過第二螺紋結構10042、20042上的尼龍體10043、20043，能讓兩螺紋結構於連接時，更為緊密、防止鬆脫，最後，透過熱管12、22與上板100、200接合處包含有焊料結構14、24，能更進一步的完全使均溫板10、20與熱管12、22緊密結合，同時增加強度，藉由螺旋結構易於施作的特性，節省結合加工時所需耗費的成本，透過上述多樣結構的搭配，其緊配效果好，成品良率高，耐用度佳，加工成本低，技術難度低，且透過螺旋接合能保持散熱系統1、2內壁仍保持光滑面，優於單純以焊接工序黏合之方式，能更進一步增加腔室中工作流體的循環效率。

請參考圖11，是本案散熱系統的製造方法一實施例的流程圖，如圖所示，本案所提出的一種散熱系統的製造方法，包括以下步驟： A：提供一上板； B：對該上板進行抽孔加工，形成至少一開孔，且由該開孔延伸出一凸緣； C：對該凸緣之一內緣表面進行螺紋加工，形成一內螺紋結構； D：提供至少一熱管，各熱管包括一端封閉的一管身，一開口端，及由該管身及該開口端圍繞而成的一管腔； E：對該開口端外緣表面進行螺紋加工，形成一外螺紋結構； F：令該管身由該開口端對準該開孔，直到該開口端之該外螺紋結構接觸該凸緣之該內緣後，開始進行旋轉； G：透過該內螺紋結構與該外螺紋結構匹配，將該熱管旋入該上板中形成緊配連接，其中，該緊配方向平行於該上板； H：對該管身與該上板之接合處填入焊料； I：以焊接的方式對該管身與該上板填入焊料之處進行接合補強； J：提供一下板； K：結合該上板及該下板。

請參考圖12，是本案散熱系統的製造方法又一實施例的流程圖，如圖所示，本案所提出的一種散熱系統的製造方法，於步驟A之後，更包含一步驟L：於該上板的一第一面形成一第一毛細結構；於步驟D之後，更包含一步驟M：於該管腔內的該管身及該開口端形成一第二毛細結構；於步驟J之後，更包含一步驟N：於該下板的一第二面形成該第一毛細結構。更進一步，其步驟N亦可為：於該下板的一第二面形成該第一毛細結構及複數個直徑為4mm由粉環包裹實心銅柱所構成的粉柱，且各粉柱密度間距為7.8mm。

請參考圖13，是本案散熱系統的製造方法又一實施例的流程圖，如圖所示，本案所提出的一種散熱系統的製造方法，於步驟C之後，更包含一步驟O：於該內螺紋結構中，設置一尼龍體，並緊密依附於該內螺紋結構中。更進一步，尼龍體是設置於內螺紋結構的倒數第一內螺紋及倒數第二內螺紋。

藉由上述步驟，當熱管欲與均溫板做接合時，透過第一螺紋結構與第二螺紋結構的螺旋配合，能形成初步的緊配連接，再者，透過第二螺紋結構上的尼龍體，能讓兩螺紋結構於連接時，更為緊密、防止鬆脫，最後，透過熱管與上板接合處包含有焊料結構，能更進一步的完全使均溫板與熱管緊密結合，同時增加強度，藉由螺旋結構易於施作的特性，節省結合加工時所需耗費的成本，透過上述多樣結構的搭配，其緊配效果好，成品良率高，耐用度佳，加工成本低，技術難度低，且透過螺旋接合能保持散熱系統內壁仍保持光滑面，優於單純以焊接工序黏合之方式，能更進一步增加腔室中工作流體的循環效率。

綜上所述，本案確實符合產業利用性，且未於申請前見於刊物或公開使用，亦未為公眾所知悉，且具有非顯而易知性，符合可專利之要件，爰依法提出專利申請。惟上述所陳，為本案產業上一較佳實施例，舉凡依本案申請專利範圍所作之均等變化，皆屬本案訴求標的的範疇。

1、2:散熱系統 10、20:均溫板 100、200:上板 1000、2000:第一內壁 1002、2002:開孔 1004、2004:凸緣 10042、20042:第二螺紋結構 10043、20043:尼龍體 102、202:下板 1020、2020:第二內壁 104、204:第一腔室 11、21:第一毛細結構 12、22:熱管 120、220:管身 1200、2200:第三內壁 1202、2202:封閉端 1204、2204:開口端 12042、22042:第一螺紋結構 122、222:第二腔室 13、23:第二毛細結構 14、24:焊料結構 A～O:步驟

圖1是本案散熱系統一實施例的均溫板示意圖； 圖2是本案散熱系統一實施例的熱管示意圖； 圖3是本案散熱系統一實施例的示意圖； 圖4是本案散熱系統又一實施例的均溫板示意圖； 圖5是本案散熱系統又一實施例的熱管示意圖； 圖6是本案散熱系統又一實施例的均溫板示意圖； 圖7是本案散熱系統又一實施例的熱管示意圖； 圖8是本案散熱系統又一實施例的均溫板示意圖； 圖9是本案散熱系統又一實施例的熱管示意圖； 圖10是本案散熱系統又一實施例的示意圖； 圖11是本案散熱系統的製造方法一實施例的流程圖； 圖12是本案散熱系統的製造方法又一實施例的流程圖；及 圖13是本案散熱系統的製造方法又一實施例的流程圖。

1:散熱系統

10:均溫板

100:上板

104:第一腔室

10043:尼龍體

12:熱管

120:管身

1200:第三內壁

1202:封閉端

1204:開口端

122:第二腔室

14:焊料結構

Claims (10)

1. 一種散熱系統，包括： 一均溫板，其包括一上板、一下板及一第一腔室，該上板具有一第一內壁，該下板具有一第二內壁，該第一腔室是由該上板與該下板圍構形成，該上板包含至少一開孔，各該開孔具有一凸緣，且各該凸緣朝向該第一腔室的相反端； 至少一熱管，各該熱管包含一管身，該管身具有一第三內壁，且包含一封閉端及一開口端，該熱管呈中空，且由該第三內壁及該封閉端圍構出一第二腔室； 其中，該開口端更包含有一第一螺紋結構，該凸緣更包含有一第二螺紋結構，該第一螺紋結構與該第二螺紋結構螺旋配合形成緊配連接，且該熱管與該上板接合處更包含有一焊料結構，該第一腔室連通該第二腔室。
2. 如請求項1所述的散熱系統，其中，該第一腔室內的該第一內壁及該第二內壁包含有一第一毛細結構。
3. 如請求項1所述的散熱系統，其中，該第二腔室內的該第三內壁包含一第二毛細結構。
4. 如請求項1所述的散熱系統，其中，該第一螺紋結構設置於該開口端的外緣表面，該第二螺紋結構設置於該凸緣內表面。
5. 如請求項1所述的散熱系統，其中，該第一螺紋結構設置於該開口端的內緣表面，該第二螺紋結構設置於該凸緣外表面。
6. 如請求項4或5所述的散熱系統，其中，該第一螺紋結構與該第二螺紋結構之間，更進一步具有一缺氧膠結構。
7. 如請求項1所述的散熱系統，其中，該第二螺紋結構具有一尼龍體，該尼龍體設置於該第二螺紋結構的末端第一及第二溝槽。
8. 一種散熱系統的製造方法，包括以下步驟： A：提供一上板； B：對該上板進行抽孔加工，形成至少一開孔，且由該開孔延伸出一凸緣； C：對該凸緣之一內緣表面進行螺紋加工，形成一內螺紋結構； D：提供至少一熱管，各熱管包括一端封閉的一管身，一開口端，及由該管身及該開口端圍繞而成的一管腔； E：對該開口端外緣表面進行螺紋加工，形成一外螺紋結構； F：令該管身由該開口端對準該開孔，直到該開口端之該外螺紋結構接觸該凸緣之該內緣後，開始進行旋轉； G：透過該內螺紋結構與該外螺紋結構匹配，將該熱管旋入該上板中形成緊配連接，其中，該緊配方向平行於該上板； H：對該管身與該上板之接合處填入焊料； I：以焊接的方式對該管身與該上板填入焊料之處進行接合補強； J：提供一下板； K：結合該上板及該下板。
9. 如請求項8所述散熱系統的製造方法，其中，於步驟A之後，更包含一步驟L：於該上板的一第一面形成一第一毛細結構；於步驟D之後，更包含一步驟M：於該管腔內的該管身及該開口端形成一第二毛細結構；於步驟J之後，更包含一步驟N：於該下板的一第二面形成該第一毛細結構。
10. 如請求項9所述散熱系統的製造方法，其中，於步驟C之後，更包含一步驟O：於該內螺紋結構中，設置一尼龍體，並緊密依附於該內螺紋結構中。