TWI289192B - Method and apparatus for flexible fluid delivery for cooling desired hot spots in a heat producing device - Google Patents

Description

1289192 五、發明說明（1) 本專利申請案依35 11.8.(：.119(6)主張200 2年11月1日 申請之共同待審美國專利臨時申請案序號6 0 / 4 2 3 0 0 9號、 標題為xv利用微通道熱壑之可撓流體輸送及熱點冷卻的方 法（METHODS FOR FLEXIBLE FLUID DELIVERY AND HOTSPOT COOLING BY MICROCHANNEL HEAT SINKS) 〃的優 先權，該案以引用的方式併入本文中。本申請案亦依3 5 11.3.(：.119(6)主張200 3年1月24日申請之共同待審美國 專利臨時申請案序號6 0 /442 3 8 3號、標題為、、CPU冷卻之最 佳化翼板熱交’換器（OPTIMIZED PLATE FIN HEAT EXCHANGER FOR CPU COOLING) 〃的優先權，該案亦以引 用的方式併入本文中。此外，本專利申請案依35 U. S. C. 1 1 9 ( e)主張2 0 0 3年3月1 7日申請之共同待審美國專利臨 時申請案序號6 0 /45 5 72 9號、標題為、、具有多孔構造之微 通道熱交換裝置及其製造方法（MICROCHANNEL HEAT EXCHANGER APPARATUS WITH POROUS CONFIGURATION AND METHOD OF MANUFACTURING THEREOF) 〃的優先權，該案 以引用的方式併入本文中。 發明範疇 本發明關於一種冷卻熱產生裝置之方法及裝置，明確地 說係關於一種電子裝置中冷卻所欲熱點可撓流體輸送之方 法及裝置，其中在熱交換器内有極小壓降。 發明背景

I2«9192 五、發明說明（2) 微通道熱壑自其在1 9 8 0年代早期被採用以來即已呈現對 於高熱通量應用的極大潛力且已用在業界當中。然而，既 有微通道包含傳統式平行通道排列，此等排列對於冷卻具 有空間變化性熱負載之熱產生裝置來說並不很適用。此等 熱產生裝置會有一些區域產生比其他區域多的熱。此等較 熱區域在本說明書中稱之為 ''熱點（hot spots) 〃 ，而 所產生之熱較少的熱源區域稱為v暖點（w a r m s ρ 〇 t s 圖1 A和1 B繪’出一習知熱交換器1 0的側視圖和俯視圖，該 熱交換器經由一熱介面材料9 8耦接於一電子裝置9 9 (例如 微處理器）。如圖1 A和1 B所示，流體通常是從單一入口埠 1 2流入且沿著底部表面1 1在平行微通道].4之間流入·，如箭 頭所示，且經由出口埠1 6離開。雖然熱交換器1 0冷卻了電 子裝置9 9，流體從入口埠1 2到出口埠1 6是以一均勻方式流 動。換句話說，流體沿著熱交換器1 0整個底部表面1 1大致 均勻地流動且不會對底部表面11内對應於裝置9 9之熱點的 區域供應較多流體。此外，從入口流入的液體之溫度隨著 其沿熱交換器惠部表面11流動而逐漸提高。因此，在出口 埠1 6下游或附近之熱源9 9不會得到低溫流體供應，實際上 是得到已在上游受熱之較暖流體或是兩相流體。就功效上 來說，已受熱流體實際上將熱散佈於熱交換器的整個底部 表面1 1及熱源9 9之區域，因而在出口埠1 6附近之流體熱到 無法發揮冷卻熱源9 9的功效。此熱增加現象導致兩相流體 不安定’其中沿者底部表面11之流體彿騰現象迫使流體运 1289192 離 1 微 、發明說明（3) 彥生最多熱的區域。此外，僅有一個入口丨2和—個出口 6的熱交換器1 〇迫使流體沿著底部表面11内之平行長距離 p通道1 4行經熱交換器1 〇之全長，從而因流體必^ ^經之 長度造成大壓降。形成於熱交換器丨〇内的大壓降^ =體 難以抽汲至熱交換器1 0。 圖1 C繪出—種習知多層式熱交換器20的側視圖。谅體經 由埠口 2 2進入多層式熱交換哭昆& 丁、 士 力口口 z u且向下通過中間層2 β内的 多個喂口 28到底部表面27和出口埠24。此外，沿 以行 進的流體不會均勻地向下流到 ° 入熱交換器2 0的流體散佈於埶I °义 。但疋，雖然進 不會對需要更多流體環流的；;=^器20的全長，此設計並 (熱點）提供較多流體。；；乂換為、20及熱源之較熱區域 前文就圖1铷丨Β所示熱六卜，圖1 c所示熱交換器具有與 當今所需是一種建構為X 、裔1 0相同的問題。 熱交換器。當今亦需要〃、、〜熱源内達成適當溫度均勻性的 、當均勻性的熱交換器。卷^建構為依熱源内之熱點達成適 以充分進行與熱源之埶亦需要一種具有較高熱傳導率 一種建構為在入口流體=換作用的熱交換器。當今更需要 的熱交換器。 旱與出口流體埠之間達成一小壓降 發明概述 在本發明之一觀點中， 卻一熱源之介面層\其’1微通道熱交換·器包括一用以冷 忒j面層較佳耦接於診 / ’I面層係建構為讓流體通過。 、^ “、、源。該熱交換器更包括一用以對

1289192 五、發明說明（4) ~~ ' --- 該介面層提供流體之歧管層。該歧管層係建構為 冷部至少一熱點且最好在該熱源内達成溫度均勻 管層較佳包含將流體輸送到熱點之複數個通路。 ϊ ί Ϊ:一入口璋及至少一出口，。該複數個流 體^ f熱^換器之至少一預定介面熱點區内循環 ϋI預定介面熱點區與該熱源内之熱點相關。 ^體埠當中至少—流料㈣直地且水平^構

歧Λ Υ肖複數個流料#巾至少—流體璋I 接於該介面層。該熱交換器更包括：；中j? 點區，其㈡;;；：：：；送到該至少-預 中間層叙接於該介；：=:面=該歧管層 體形成。該二面層 干鱼層取好為該介 以工巴s 導率並且保護該介面層：佳：f為2"/m-K之 100 W/m-K。該熱 彳土來况，該塗層之熱 道係依-預定圖案沿;;;更面Vy?個微通道，， 於該介面層，豆 θ建構。該複數個微 擇，該複數個dnt:介面層-體形成 具有至少為2"/"之適當層，其中該 器大致配置在熱點貧；…-感測器 該至少一感測器’ 熱父換器更包括 控制板組。該控制模組回應於 選擇性地 性。該歧 該歧管層 體埠使流 ，其中該 該複數個 0 ^接於該 流體埠耦 中間層最 定介面熱 之間 〇 該 與該介面 塗層，其 適當熱傳 傳導率為 贫等微通 通道耦接 。另一選 塗層最好 裔更包括 。該感測 一耦接於 该感測器

1289192 五、發明說明（5) _____ =之資訊控制送入該熱交 定位在該中間層上方之蒸氣逃逸： 馭片容許蒸氣通過到該至少一 。该洛规逃逸 介面層留住流體。此外， 擇：：蒸：逃= 換态||接於該敎调5人 评馬將一弟一熱父 在本發明之另1觀^^ —表面。 熱源之介面層。該入 …、父換益包括一用以冷卻一 過。該介面層具有該熱源且建構為讓流體通 器亦包括一用*以對今八為0 w/m-K之熱傳導率。該熱交換 管層係建構為使該：：：：=流體之歧管層，其中該歧 器包含建構為使該埶源内;;=^卻作用最佳化。該熱交換 —流體埠。該熱交換琴包含^ ^冷卻作用最佳化之至少 埠。該歧管層内該等流體蟑卷二一入口埠和至少一出口 至該介面層内至少—預—人田中至少—流體埠使流體循環 介面熱點區與該熱源内區，其中該至少-預定 部分係垂直地且水平地建構·：：：：該至少-流體埠的- 流體最佳地從該至少一流體線=二交換器更包括一用以將 點區的中間層。該中間層位在二：到該至少-預定介面熱 該中間層輕接於該介.面層和歧=^面層與該歧管層之間。 面層和岐管層是-體形成。肖：；，其另-選擇為與該介 其中該塗層具有至少為20 W/X 層在其上包含一塗層 丨換器更包括複數個微通道，今辈適當熱傳導率。該熱父 I該介面層建構。該複數個微道係依-預定=沿 選擇為與該介面層-體形成。兮=於該介 4後數個微通道在其上包含

‘1289192 五、發明說明（6) 一塗層’其中該塗層最好 導率。該複數個微通道更 包栝一熱介面材料。該微 不同。該熱交換器更包括 逸膜片。該蒸氣逃逸膜片 介面層留住流體。該熱交 於該熱源反向於該熱交換 在本發明之另一觀點中 交換器的製造方法。該方 接之介面層。該介面層具 充分轉移該熱源與該介面 一協同該介面層之歧管層 該介面層流動之流體以冷 熱源内之一或多個熱點位 建構成複數個介面熱點區 個熱點位置相關。該方法 熱交換器，其中該複數個 構為將流體直接循環到該 個選定的介面熱點區。該 直地和水平地建構。該方 該介面層之間的中間層。 層最佳地輸送到該一或多 耦接於該介面層及該歧管 面層及該歧管層一體形成 具有至少為20 W/m-K之適 包括一微通道材料且該介 通道材料與該熱介面材料 疋位在该介面層上方之 容許蒸氣通過到該出口蟑 換器更包括一第二熱交換 裔之'一表面 〇 提出一種用以冷卻一熱2 法包括形成一可用以與該 有至少為20 W/m -K之熱傳 層之間的熱。該方法亦包 ’其中將該歧管層建構為 卻該熱源。該方法更包括 置。該方法更包括將該熱 ’其中每一介面熱點區與 更包括將複數個流體埠耦 流體埠當中一或多個流體 複數個介面熱點區當中之 複數個流體入口當中一部 法更包括形成—介於該歧 該中間層建構為使流體從 個選定的介面熱點區。該 層。另一選擇為該中間層 。該方法更包括對該介面 當熱傳 面層更 相同或 蒸氣逃 且沿該 器雜接 ^之熱 熱源轉 導率以 括形成 提供沿 判定該 交換器 一或多 接於該 埠係建 一或多 份係垂 管層與 該歧管 中間層 與該介 層施加

1289192 五、發明說明（7) 導熱塗層，里中贫道& 該方法更包括沿該介面層二2 一電積成形程序施加。 道。該方法更包括將該‘數；：^建構複數個微通 -選擇為使該複數個微通道：J =接：該介面層，另 至少為2"/m-K之適當塗層，其中該塗層具有 该塗層較佳係由一電積， 上。該介面層包含一且右序把加於該複數個微通道 I面材料 < 熱膨脹特性大致等同於或·^ ’其中 源材料之一對應熱膨脹 I =二不同於一熱 膜片定位在該介面層上方:fi，包括將一蒸氣逃逸 層留住流體且容許‘氣m=条2逃逸膜片沿該介面 -第二執交換丄：；；到一出'口，。該方法更包括將 面弟‘、、、又4“轉接於该熱源反向於該熱交換器之一表 在本發明之另_觀點中’一種熱交換 熱源之構件。該冷卻構件耗接括用Λ々郃一 過。該教交換* ^ _^且建構為讓流體通 …、又秧。。更包括用以對該冷卻構件提 件。該流體提供構件包含複數個流體入構為 之熱點冷卻作用最佺化。 遷構為使忒熱源 本發明之其他特徵和優·點在下文提出 說明中變得明確化。 平又1土貝訑例评細 發明詳細說明 般而S ，熱交換器藉由使流體通過最好耦接於一熱源

第15頁 1289192 五 之 特 點 維 '發明說明（8) __ ^層的選擇性區域的方式捕捉該熱源' 疋&之，將流體導往介面層内指定區域以 勺熱能。 周圍區域而大致創造出遍及該熱源的温声二=熱點和熱 持該，，器内有—小壓降。如下文就同時 述，熱父換盗運用歧管層内之複數個孔、 μ &例所 ::中間層内的導管以導引並循環流體往返二土 /或指形 3熱點區域。另一選擇，熱交換器包含特地：：内的 位置之數個埠口直接將流體輸送至熱 在預定 地冷卻熱源。， $杪離熱點以有效 明顯可知雖然在本說明書中係就用以冷卻 :，置内…、點位置的可撓流體輸送來說明本發明之料 =“、、交換器，此熱交換器亦可用於加熱一裝置内之冷點2-cold spot)位置的可撓流體輸送。亦應瞭解到雖然 ς明較佳係以一微通道熱交換器來說明，本發明得用於其 他應用且不侷限於本說明書所述内容。 、/、 圖2Α繪出一閉路型冷卻系統3〇之簡圖，該系統包含一依 康本發明之較佳可撓流體輸送微通道熱交換器丨〇〇。此 外j圖2Β繪出繪出一閉路型冷卻系統3〇，之簡圖，該系統 包含一依據本發明具備多個埠口 1〇 8，，丨〇 9，之替代可撓流 體輪送微通道熱交換器丨〇 〇，。 如^圖2八所示，流體埠1〇8，1〇9耦接於流體管線38，該等流 體1線||接於一泵3 2和聚熱器（}16&1：(：〇11(16113〇1~)30。果 3 2抽/及流體且使流體在.閉迴路3 〇内循環。最好一流體埠 1 〇 8係用來對熱交換器1 0 0供應流體。此外，最好一流體琿

第16頁 * 1289192 五、發明說明（9) 1 0 9係用來將流體移離熱交換器1 0 0。最好是以均勻恆定的 流體流量經由相應流體埠1 0 8，1 0 9進出於熱交換器1 0 0。另 一選擇，在一給定時間以不同的流體流量經由入口埠和出 口埠1 0 8，1 0 9進出。另一選擇，如圖2 B所示，一泵對數個 指定入口埠1 〇 8 ’提供流體。另一選擇，由多個泵（圖中未 示）對相應的入口埠和出口埠1 0 8，1 0 9提供流體。此外， 在該系統内另外運用動態感測控制模組3 4以回應改變熱點 或一熱點位置之熱量及熱點之位置改變而改變並動態地控 制進入及離開較佳熱交換器或替代熱交換器的流體量和流 率〇 圖3 B為一依據本發明具備較佳歧管層之較佳三層式熱交 換器1 0 0的分解圖。如圖3 B所示較佺實施例之三層式熱交 換器100包含一介面層102、至少一中間層10 4及至少一歧 管層106。另一選擇，如下文所述，熱交換器100是兩層式 裝置，其包含介面層10 2和歧管層106。如圖2 A和2 B所示， 熱交換器1 0 0耦接於一熱源9 9 (例如一電子裝置，其中非 侷限性包含微晶片和積體電路），藉此一熱介面材料9 8較 佳配置在熱源9 9與熱交換器1 0 0之間。另一選擇，熱交換 器1 0 0直接耦接於熱源9 9之表面。熟習此技藝者亦明顯可 知熱交換器1 0 0可為一體形成於熱源9 9内，藉此使熱交換 器1 0 0和熱源9 9形成為一體。因此，介面層1 0 2與熱源9 9一 體配置且與熱源形成為一體。 較佳來說，本發明之熱交換器1 〇{)係建構為欲直接地或間 接地與熱源9 9接觸且其形狀為矩形，如圖所示。然而，熟

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1289192 五、發明說明（11) 依X向和Y向配置且就Z向延伸以容許歧管層1 0 6與介面層 1 0 2之間的環流。因此，通道1 1 6，1 2 2及指形部1 1 8，1 2 0的 多樣化方向容許將流體輸送至冷卻熱源9 9内的熱點且/或 最小化熱交換器1 0 0内的壓降。另一選擇，通道1 1 6，1 2 2及 指形部1 1 8，1 2 0係間歇地配置在歧管層1 0 6内並呈現一圖 案，如圖4和5所示實例。 指形部1 1 8，1 2 0的排列方式以及尺寸係依所欲冷卻之熱源 9 9内的熱點決定。利用熱點的位置以及在每一熱點附近或 所在處產生的熱量規劃歧管層1 0 6使得指形部1 1 8，1 2 0放在 介面層1 0 2内之介面熱點區的上方或附近。歧管層1 0 6較佳 容許單相及/或兩相流體循環至介面層1 0 2而不容許在熱交 換器100和系統30内發生實質壓降（圖2A)。輸送至介面 熱點區之流體在介面熱點區以及熱源内鄰近於介面熱點區 之區域造成一均勻溫度。 通道1 1 6和指形部1 1 8的尺寸和數量取決於數個因子。在 一實施例中，入口和出口指形部1 1 8，1 2 0具有相同的寬度 尺寸。另一選擇，入口和出口指形部1 1 8，1 2 0具有不同的 寬度尺寸。指形部1 1 8，1 2 0的寬度尺寸最好是在（含） 0 . 2 5 - 0 . 5 0公釐的範圍内。在一實施例中，入口和出口指 形部118, 12 0具有相同的長度和深度尺寸。另一選擇，入 口和出口指形部1 1 8，1 2 0具有不同的長度和深度尺寸。在 另一實施例中，入口和出口指形部1 1 8，1 2 0具有沿指形部 長度改變的寬度尺寸。入口和出口指形部1 1 8，1 2 0之長度 尺寸係在（含）0 · 5公釐至熱源長度之三倍的範圍内。此

第19頁 1289192 五、發明說明（12) 外，指形部1 1 8，1 2 0具有在（含）0 · 2 5 - 0 · 5 0公釐之範圍内 的高度或深度尺寸。再者，最好在歧管層10 6内配置著每 公分少於1 0個或多於3 0個的指形部。然而熟習此技藝者明 顯可知本發明亦涵蓋歧管層内具有每公分1 0至3 0個指形部 的情況。 本發明涵蓋將指形部1 1 8，1 2 0和通道11 6，1 2 2之幾何形狀 修改為不規則排列以協助使熱源之熱點冷卻最佳化。為達 成一遍及熱源9 9之均勻溫度，對流體之熱轉移的空間分佈 與發熱量的空’間分佈相匹配。隨著流體沿介面層1 0 2流 動，其溫度提高且開始態變為在兩相狀態下的蒸氣。因 此，流體經歷顯著膨脹，因而導致速度大幅提高。整體而 言，自介面層至流體的熱轉移效率因高速流動而提升。因 此，有可能藉由調整流體輸送之橫截面尺寸及移除熱交換 器1 0 0内之指形部1 1 8，1 2 0和通道1 1 6，1 2 2的方式修改對流 體的熱轉移效率。、 舉例來說，得為一在入口附近有較高發熱量之熱源設計 一特殊指形部。此外，在預料中會有流體與蒸氣之一混合 物的指形部1 1 8，1 2 0及通道1 1 6，1 2 2區域設計一較大橫截面 可能是有利的。雖然圖中未示，得將一指形部設計為在入 口以一小截面積作為開始以造成高速流體流。亦可設計出 特殊指形部或通道在一下游出口擴張成一較大橫截面以造 成較低流速。此種指形部或通道設計容許熱交換器的壓降 最小化且使在因流體從液體態變為兩相流内之蒸氣所導致 的容積、加速度和速度增加之區域内的熱點冷卻作用最佳

第20頁 1289192 ^---- 五、發明說明（13) 化。 此外，—‘形部1 1 8，1 2 0和通道1 1 6，1 2 2得設計為、、;L 再次加寬然後窄化以在微通道熱交換器1 00内的=^ 度 高流體速度。3 _選擇，可能以使指形部和通的不同處提 變回原狀多次為宜，藉此依熱源99之預；：：大 佈修改熱轉移效率。應瞭解到上述指形部和通熱分 化亦適用於本說明書中的其他實施例，並不偈變 例。 们说於本實施 另一選擇’如圖3A歧管層1 〇6在入口指 或多個孔119。較佳來說，在三層式埶 匕含一 形部11 8流動之流俨 …、換°° 1 00中，沿指 ^ Λ體攸孔1 1 9向下流往中間層1 04。另一 1 nttl ； "#li' 1〇〇t 5 】往介面層1〇2。此外，如圖3A所示，歧管声 1⑽在出口指形部120内包含孔121。較佳吕層 熱交換器1 〇 0中，爽白Φ M M ! n 4夕Μ 在一層式 中口户报# 中間層 流體從孔121向上流入 爽自二Μ2〇内。另一選擇，在兩層式熱交換器100中， %=;|。 02之流體從孔121直接向上流入出口指形部 Λ較Λ實施例中，人口和出口指形部118,120是沒有孔的 Ιΐίί道。歧管層106之底面132在三層式熱交換器 中===於中間層ι〇4的頂面、或在兩層式熱交換器中係 白二面層102。因此，在三層式熱交換器1〇〇中，流體 1()L ^\返,於中間層104和歧f層106。流體藉由中間層 、¥ ’ 1 0 5導引其往返於適當的介面熱點區。熟習此

第21頁 1289192 五、發明說明（14) 技藝者明顯可知導管1 0 5如下文所述係直接對齊指形部， 或者是在三層式系統内定位於他處。 雖然圖3B顯示具備較佳歧管層之較佳三層式熱交換器 1 0 0，另一選擇之熱交換器1 0 0為包含歧管層1 0 6和介面層 1 0 2的兩層式結構，藉此流體直接在歧管層1 0 6與介面層 1 0 2之間通過而不通過中間層1 0 4。熟習此技藝者明顯可知 圖中所示之歧管層、中間層和介面層的構造僅為範例，其 並不侷限於圖中所示構造。

如圖3 B所示、中間層1 0 4最好包含穿透的複數個導管 1 0 5。流入導管1 0 5將來自歧管層1 0 6之流體導往介面層1 0 2 内的指定介面熱點區。相似地，孔1 〇 5亦使來自介面層1 0 2 之流體流送到出口流體璋1 0 9。因此，在出口流體埠1 0 9與 歧管層1 0 6連通的情況中，中間層1 0 4亦提供從介面層1 0 2 到出口流體埠1 0 9的流體輸送。

導管1 0 5以數個因子（其中非侷限性包含介面熱點區之位 置、使熱源9 9充分冷卻所需之介面熱點區内流體流量、及 流體溫度）為基礎依一預定圖案定位在中間層1 0 4内。較 佳來說，導管具有1 0 0微米之寬度尺寸，但本發明涵蓋高 達數公釐之其他寬度尺寸。此外，導管1 〇 5具有至少取決 於前文所述因子的其他尺寸。熟習此技藝者明顯可知中間 層1 0 4内的導管1 0 5具有相同形狀及/或尺寸，但並非必然 如此。舉例來說，就像前文提及之指形部，另一選擇之導 管具有變化的長度及/或寬度尺寸。此外，導管1 0 5可具有 穿透中間層10 4恆定的深度或高度尺寸。另一選擇，導管 1289192 〜S_____ 五、發明說明⑽ 1 〇 5具有穿透中 形狀。雖缺導总交化的深度尺寸，例如梯形或喷嘴 選擇之導=1 1 〇5之水平形狀如圖3B所示是矩形，另一 (圖3A) ^曲線具开他门形狀’其中非偈限性包含圓形 或多個導其！^ i和橢圓形。另一選擇，導管105當中一 '中間層1二：ί所述指形部之一部分或全部造型。 曰 子疋水平地定位在埶交換器100内，巾^/|· 1 05是垂直地定位。另一，g语」“、又谀口口丄u明而v吕 向,、；杯行甘灿 另 ^擇’中間層1 〇 4在熱交換器1 〇 〇 :乂何/、他方向定位，其中非侷限性包含對角形式和曲 線形式。另-選#，導管1〇5係以一水平方向、對角方 向、曲線方向或任何其他方向定位在中間層丄〇4内。此 中間層104最好是沿熱交換器1〇〇之全長水平地延伸， 藉此中間層1 0 4完全獨立於歧管層1〇 6以迫使流體經由導管 10 5輸送。另一選擇，熱交換器1〇〇之一部分在歧管層1〇6 與介面層102之間不包含中間層1〇4，藉此讓流體在其間自 由流動。此外’另一選擇之中間層丨〇 4在歧管層1 〇 6與介面 層1 0 2之間垂直地延伸以形成截然不同的獨立中間層區 域。另一選擇，中間層1 0 4不從歧管層i 0 6完全延伸到介面 層 102。 圖3B繪出一依據本發明之較佳介面層1 〇 2的透視圖。如圖 3 B所示，介面層1 〇 2包含一底面1 〇 3且較佳有複數個微通道 壁11 0，藉此讓微通道壁11 0之間的區域輸送或導引流體沿 一流體流徑行進。底面1 0 3最好是平坦的且具有一容許對 熱源9 9進行充分熱轉移的高熱傳導率。另一選擇，底面 1 0 3包含設計用來從一特定處所收集或排出流體的溝槽及/

第23頁 1289192 五、發明說明（16) 或突起部。微通道壁11 0最好是建構成一平行構造，如圖 3 B所示，藉此使流體較佳在微通道壁1 1 0之間沿一流徑流 動。另一選擇，微通道壁110具有不平行的構造。 熟習此技藝者明顯可知微通道壁11 〇之另一選擇為依前文 所述因子建構成任何其他適當構造。舉例來說，介面層 1 0 2可在分段的微通道壁11 0之間具有凹槽，如圖8C所示。 此外，微通道壁1 1 0具有使介面層1 0 2内之壓降或壓差最小 化的尺寸。又，明顯可知除了微通道壁11 0之外，本發明 亦涵蓋任何其他特徵，其中非侷限性包含柱狀物2 0 3 (圖 10)、粗糙化表面、及一多微孔結構，例如燒結的金屬和 矽發泡物2 1 3 (圖1 0)或以上之一組合。但為做範例說 明，利用圖3 B所示平行微通道壁1 1 0對本發明之介面層1 0 2 進行說明。 微通道壁1 1 0容許流體沿著介面熱點區之選定熱點位置經 歷熱交換以就該位置冷卻熱源9 9。微通道壁1 1 0最好具有 在2 0 - 3 0 0微米之範圍内的寬度尺寸及在1 0 0微米至一公釐 之範圍内的高度尺寸，視熱源9 9的功率而定。微通道壁 1 1 0最好具有在1 0 0微米至數公分之範圍内的長度尺寸，視 熱源尺寸以及熱點大小和來自熱源之熱通量密度而定。另 一選擇，本發明涵蓋任何其他微通道壁尺寸。微通道壁 1 1 0較佳以一在5 0 - 5 0 0微米範圍内的間隔距離隔開，此距 離視熱源9 9之功率而定，但本發明涵蓋任何其他間隔尺寸 範圍。 回頭參照圖3 B之總成，歧管層1 0 6之頂面被剖開以顯現在

第24頁 • 1289192 五、發明說明（17) 歧管層1 0 6本體内的通道1 1 6，1 2 2和指形部1 1 8，1 2 0。以下 將熱源9 9内產生較多熱的位置稱為熱點，將熱源9 9内產生 較少熱的位置稱為暖點。如圖3 B所示，所示熱源9 9有一熱 點區（即位置A)和一暖點區（即位置B)。介面層10 2貼 鄰於熱點和暖點之區域據此稱為介面熱點區。如圖3 BA 示，介面層1 02包含位在位置A上方之介面熱點區A以及位 在位置B上方的介面熱點區B。 如圖3 A和3 B所示，流體較佳一開始從一入口埠1 0 8進入熱 交換器1 0 0。然後流體較佳流往一入口通道1 1 6。另一選 擇，熱交換器1 0 0包含一個以上的入口通道1 1 6。如圖3 A和 3 B戶斤示，來自入口埠10 8沿入口通道1 1 6流動之流體在一開 始分支到指形部1 1 8 D。此外，沿著入口通道1 1 6其他部分 繼續前進的流體流往個別指形部Π 8B和1 1 8C等。 在圖3 B中，流體藉由流往指形部1 1 8 A之方式供予介面熱 點區A，藉此流體較佳通過指形部1 1 8下行至中間層1 0 4。 然後流體通過入流導管1 0 5 A (其較佳定位在指形部1 1 8 A下 方）到介面層1 0 2，藉此流體與熱源9 9進行熱交換。流體 如圖3 B所示沿微通道1 1 0行進，但流體亦可沿介面層1 0 2以 任何其他方向行進。然後受熱流體經由導管1 0 5 B上行至出 口指形部1 20A。相似地，流體通過指形部1 1 8E和1 1 8F以Z 向下行至中間層1 0 4。然後流體通過入流導管1 0 5 C以Z向下 行至介面層1 0 2。然後受熱流體從介面層1 0 2以Z向上行通 過出流導管105D到出口指形部120E和120F。熱交換器100 經由出口指形部1 2 0移除歧管層1 0 6内的受熱流體，因此出

11 II

第25頁 •1289192 五、發明說明（18) 口指形部1 2 0係與出口通道1 2 2連通。出口通道1 2 2容許流 體流出熱交換器外、較佳是經由一出口埠1 0 9離開。

最好流入和流出的導管1 0 5亦定位在適當介面熱點區的正 上方或幾近正上方以直接將流體施加於熱源9 9内的熱點。 此外，每一出口指形部1 2 0最好建構為定位在最接近一特 定介面熱點區之一相應入口指形部1 1 8以使其間壓降最小 化。因此，流體經由入口指形部1 1 8 A進入介面層1 0 2且在 其離開介面層1 0 2到出口指形部1 2 Ο A之前沿介面層1 0 2之底 面1 0 3行進最Μ距離。明顯可知流體沿底面1 0 3行進之距離 充分移除熱源9 9產生的熱而不會產生不必要的壓降。此 外，如圖3 Α和3 Β所示，指形部1 1 8，1 2 0内的轉角最好是弧 形以減小沿指形部1 1 8流動之流體的壓降。

熟習此技藝者明顯可知圖3 A和3 B所示歧管層1 0 6之構造僅 為範例。歧管層1 0 6内之通道1 1 6和指形部1 1 8的構造取決 於數個因子，其中非侷限性包含介面熱點區之位置、往返 於介面熱點區之流量以及熱源在介面熱點區内產生的熱 量。舉例來說，歧管層1 0 6之一可行構造包含沿著歧管層 之寬度交錯排列的平行入口指形部和出口指形部之一叉合 圖案，如圖4-7A所示及下文所述。但本發明亦涵蓋任何其 他構造的通道1 1 6和指形部1 1 8。 圖4為一依據本發明熱交換器之交替歧管層4 0 6的透視 圖。圖4之歧管層4 0 6包含複數個交織或叉合的平行流體指 形部4 1 1，4 1 2，此等指形部容許單相及/或兩相流體循環至 介面層40 2而不容許在熱交換器4 0 0和系統30 (圖2人）内發

第26頁 1289192 五、發明說明（19) ^貫負壓降y如圖4所示，入口指形部4丨工係排列為與出口 才曰升y = 4 1 2父錯。位熟習此技藝者可料想到將特定數量的 一才曰jt/ 4或出口指形部相互比鄰排列且因而不侷限於圖 4所，不父替構造。此外，另一選擇之指形部係設計為使得 二^ =指形部係從另一平行指形部分支出來或是與後者聯 釔因此，有可能入口指形部的數量遠多於出口指形部， /"^口^指形部或通路41 1使流體移離介面層4 0 2然後離開熱 ^40 0。圖示歧管層4〇6構造容許流體在進入出口通路

之削進入介面層4 〇 2且在介面層4 〇 2 進一段極短距 離。流體沿介面厚4 n + e ώ ^ 埶六械叩,」稽40 2订進之長度的大幅縮減實質減小在 …又換為40 0和系統3〇 (圖2A)内的壓降。 路^1、^所/\’替代例之歧管層40 6包含一與二個入口通 4 0 6勺人^提供流體的通路4 1 4。如圖4_ 5所示，歧管層 的通V/i、二ί、418連通的三個出口通路412。歧管層4 0 6内 一選擇，涌敗一平坦底面使流體輸送到指形部4 1 1，4 1 2。另 k释’通路414猶有斜_ . 流體通路4 1 1。另一選擇^ 助於使流體輸送到選定的

多個孔容許流體的Λ卩分VWW414在其底面包含一或 歧管層内之通路4 i 8有一平扫;丨面層4 0 2。相似地， 輸送至埠口 4 〇9。另一選擇了 &面’其容納流體且使流體 流體輸送至選定的出口埠4 〇 路4 1 8猶有斜度，有助於使 約2公釐的寬度尺寸，然本發明=外丄通路41 4,41 8具有大 寸。 & 亦涵盍任何其他寬度尺

1289192 五、發明說明（20) 通路414, 41 8與埠口 40 8, 40 9連通，從而 二系統30(圖2A)内的流體管線38。歧管層二〇6包含】= 配置的流體槔40 8, 4 0 9。另一選擇，雖铁 平 t J 40B, ^ . . ^ ；；4〇8> ^ 下文。另一遥擇，歧管層4〇6不包含 乂見 係從埠口 4 0 8直接供應至指形部411。另H4因=黑流體

418’藉此讓指形部412内二體經由Ά 09直接k出熱交換器4〇〇外。明顯可知早D 個埠口 4 0 8，4,0 9與通路4丨4，4 1 8連通，亦可；^ Y :有二 量的埠口。 亦可運用任何其他數 入口通路4 1 1具有容許流體通達介面 川和系統30 (圖2A)產生一大壓降^Y。^者通路 :寬度尺寸在（含） 其他寬度尺寸…，入口 ^ 3 ) 0. 5公釐至熱源長度之三倍的範圍内。 :路=明亦涵蓋其他長度尺寸。此外，如前所述，入口 得产體直^下^延伸至微通道Η 0之高度或稍在微通道上方使 ;;體ft送到微通道41°。入口通路411之高度尺寸： 通路4"不釐的範圍内。熟習此技藝者明顯可知 户 彳下延伸到微通道41 0且本發明涵蓋任何其他高 二尺寸。热習此技藝者明顯可知雖然入口 夕同尺寸，本發明亦涵蓋入口通路411具有不同路尺 化的^ I通路41 1之另一選擇為不規則的，使得其具有變 、見又、橫截面尺寸及/或相鄰指形部間距。特定古

第28頁 1289192 五、發明說明（21) 之，通路4 1 1沿其長度有著具備—較大 以及具備較窄寬度和深度的區域。見度或深度之區域 較寬部分將更多流體輸送至介面層4 4變化尺寸容許經由 區’同時透過較窄部分限縮流往暖、艾内預定介面熱點 此外，出口通路4 i 2具有裝气"）1面熱點區的流量。 路412以及系統3〇(圖 產生1一订進至介面層而不沿通 路做寬度尺寸在（含降的尺寸。出口通 發明亦涵蓋任何其他寬度尺寸。此外A釐的範圍内，然本 ，尺寸在（含）0.5公釐至熱源長度卜之’—出口通路412之長 外，出口通路4丨2向下延伸至微=二倍的範圍内。此 沿著微通道410水平流動之後輕易=10的高度使得流體在 内。出口通路41 2之高度尺寸在（人流入出口通路412 圍内，然本發明亦涵蓋 s 〇· 25一5· 〇〇公釐的範 ;J . ^ 4,2v 1, „ # ^ /、有不同尺寸的出口通路412。出口、s寸，本，發明亦涵蓋 具有變化的寬纟、横截面尺 之另一選擇為 4和5所示 路41改開來且相互以的，如圖 之，如圖4所示，二個 在一起。特定言 緣，且—出口通踗41 ^ a α ^係，口官層4 0 6之外側邊 入口通路4U建構在= = 層4〇6的中間。此外，二個 構造導致進丄八Λ 通路412的相鄰兩側。此特殊 义進入7丨面層4 0 2的流體在妳由出口視妨 面層40 2外之前在介面層4〇2内進 、路412流出介 藝者明顯可知入口、g ^山丁進取短E ^。但熟習此技 通路和出口通路可定位成任何其他適當

•1289192 _ —-^ ^-— _------- 五、發明說明（22) 構造且因此不偈限於在本說明書中以文字和圖式表現的構 造。歧管層4 0 6内之出口和入口指形部411，41 2在整個歧管 層4 0 6當中的數量是每公分多於三個但少於1 0個。熟習此 技藝者亦明顯可知得使用任何其他數量的入口通路和出口 通路，it不侷限於本說明書中提到的數量。 歧管層4 0 6耗接於中間層（圖中未示），而中間層（圖中 未示）耦接於介面層4 〇 2以形成三層式熱交換器4 〇 〇。此處 所述中間層係指如圖3 B所示實施例的中間層。另一選擇， 歧管層4 0 6耦接於介面層4 〇 2且定位在介面層4 0 2上方而形 成兩層式熱交換器400，如圖7A所示。圖6A-6C繪出在兩層 式熱交換器内耦接於介面層4 0 2之較佳歧管層4 0 6的剖面簡 圖。明確地說，圖6 A繪出取自圖5剖線A - A之熱交換器4 〇 〇 剖面圖。此外，圖6B繪出取自剖線B-B之熱交換器40 0剖面 圖，且圖6C繪出取自剖線c-C之熱交換器40 0剖面圖。如前 所述，入口和出口通路4 1 1，4 1 2從歧管層4 0 6的頂面延伸到 底面。當歧管層4 0 6與介面層4 0 2相互耦接，入口和出口通 路4 1 1，4 1 2係處於介面層4 〇 2内微通道4 1 0之高度處或略在 其上。此構造導致來自於入口通路41丨的流體輕易地從通 路4 1 Ιί/ιι«過彳放通道4 1〇。此外，此構造導致流過微通道之流 體在通過微通道4 1 〇之後輕易地向上流過出口通路4丨2。 在替代實施例中，雖然圖中未示，中間層1 04 (圖3B)係 定位在歧管層4 0 6與介面層4 〇 2之間。中間層！ 〇 4 (圖3 B) 使流體流輸送到介面層4 〇 2内的指定介面熱點區。此外， 得利用中間層1 〇 4 (圖3 b)提供一進入介面層4 〇 2的均勻流

第30頁 1289192 五、發明說明（23) 體流 〇 供2體又’利用中間層104對介面層4〇 2内的介面熱點區提 口和出^充分冷卻熱點且在熱源9 9内造成溫度均勻性。入 方以右口通路4 1 1，4 1 2係定位在熱源9 9之熱點的附近或上 ® ϊ A ^刀冷部熱點，但並非必然如此。 的分解回®具備一本發明替代介面層102之交替歧管層406 壁=1〇之圖^較佳來說，介面層102如圖3B所示包含微通道 ΐ管層之連續排列。在一般作業中’類似於圖3如斤示較佳 前i i 從流體峰408進入歧管層4〇·6行經通路414 口且曰、/ 4或通路4 1 1。流體進入入口指形部4 1 1的開 _ @ w 7向流動於指形部41 1的長度，如箭頭所示。此外， /瓜體u z向往下浠$丨丨& l pi 7 .— 疋位在歧管層40 6下方的介面層4 0 2。 402底面且盈轨源H402内的流體以X向和Y向跨越介面層 形部412以Ζ向往上攻進^丁熱父換。受熱流體以經由出口指 指形部412將受埶:L 方式離開介面層4〇2,藉此出口 418。然㈣體到歧管層4 0 6内沿X向的通路 熱交換器。 、路418流動且經由埠口 4 0 9流出而離開 如圖7A所示，介面M a人 一系列凹槽416,此^ = ^己置在成組的微通道410之間之 411，412輸送。特定！凹槽有助於使流體往返於通路 入口通路4丨！的正下^之I ^槽416她在交替歧管層4 0 6之 層40 2的流體直接輪逆到：2經由入口通路⑴進入介面 此，凹槽416A容許流辦到/入近於凹槽416简微通道。因 流徑内，如圖5所示。^ 口通路4 1 1直接輸送到指定的 相似地，介面層402包含就z向位在

1289192 五、發明說明（24) =ί ί 112Λ下方的/槽416β。0此沿著微通道410往出 輪逆引7姚土流動之流體被水平地輪送到凹槽4 1 6Β垂直地 輸廷到凹槽416B上方的出口通路412、』 且也 # ^ ^ 4〇6^ ^ 402. ^ ^ , 40 0,, 猎此，體從人口通路411向下流且從出〇通路412 卜，如®6α所示，流體水平地流過配置在入口 另一 ^摇口通路之間且以微通道4 1 0相隔的微通道壁4 1 0。 ;Η'?，微通道壁是連續％ (圖3β)且不以凹槽相隔。 如圖6Α所示，入口和出口通路4ΐι，4ΐ2其中之一 n =端靠近凹槽416之處有_弧形表面42。。弧形：J較 首^通路411往下的流體朝位在通路41 1附近的料系 =f動。因此，進入介面層4〇2的流體更易於被導 ，道410而非直接流到凹槽U6A。相似 j =形表面42。有助於將流體從微通道41二通= 在一替代實施例中，如圖7β所示，介面声 文就歧管層40 6 (圖8-9)所述之入口通路曰 匕:如前 412’。在該替代實施例中，流體係從埠口 4〇8，^ 口通路 介面層40 2，。流體沿通路414，流往入口通路 接供應到 體沿著成組微通道410’横向穿越且與熱：然後流 行熱交換並流往出口通路412，。然後流體> ^示）進 流到通路41 8’，藉此讓流體經由埠口 4〇9，離^ ^路41 2, 40 2。埠口 4 0 8’，40 9’係建構在介面層4 層 ^ 力一選擇

第32頁 1289192 五、發明說明（25) ~~ 〜 -- 為^建，在歧管層40 6 (圖7A)内。 |哭、均習9此技藝者明顯可知雖然本申請案所示之所有熱交換 =句疋水平運作，另一選擇的熱交換器係以一垂直姿態運 、甬。，以垂直姿態運作時，熱交換器係建構為使每一二口 =定位在一相鄰出口通路的上方。因此，流體經由入口 、進入介面層且自然地輸送至一出口通路。吾人亦明顯 可知另外使用任何其他構造的歧管層和介面層以容許熱交 換器就一垂直姿態運作。 ° 、圖》8A-8C繪出依據本發明熱交換器之另一替代實施例的俯 視簡圖。特定言之，圖8A緣出一依據本發明之交替歧管層 2〇6的俯視簡圖。圖和⑽會出中間層2〇4和介面層2〇2之9 俯視圖。此外，圖9A綠出一使用交/替歧管層2〇6之三層式 熱交換器，而圖9B繪出一使用交替歧管層2 〇 6的兩層式熱 交換器。 曰 … 如圖8 A和9 A所示，歧管層2 0 6包含水平地和垂直地建構的 複數個流體槔2 0 8。另一選擇，流體槔2 0 8係相對於歧管層 2 0 6成對角定位或就任何其他方向配置。流體埠2 〇 8係安置 在歧管層2 0 6内選定位置以有效地將流體輸送到熱交換器 2 0 0内預定的介面熱點區。多個流體埠2 〇 8提供顯著優點"， 因為能將流體直接從一流體埠輸送到一特定介面熱點區而 不會對熱交換器2 0 0造成明顯加大的壓降。此外，流體璋 2 0 8亦定位在歧管層2 0 6内以容許在介面熱點區之流I行 最小距離至出口埠2 0 8使得流體達成溫度均勻性且同時維 持入口埠和出口埠之間有一極小壓降。再者，歧管層2 Μ

第33頁 •1289192 五、發明說明（26) 的使用有助於安定熱交換器2 0 0内的兩相流同時使流體流 均勻分佈於整個介面層2 0 2。應瞭解到可在熱交換器2 0 0内 包含一個以上的歧管層2 0 6，藉此由一歧管層進行流體進 入和離開熱交換器2 0 0的工作且由另一歧管層（圖中未示 )控制供予熱交換器2 0 0的流體循環率。另一選擇，由所 有歧管層2 0 6運行流體至介面層2 0 2内選定的對應介面熱點 區。 交替歧管層20 6具有緊密配合於介面層20 2尺寸的橫向尺 寸。此外，政管層2 0 6的尺寸與熱源9 9相同。另一選擇， 歧管層2 0 6大於熱源9 9。歧管層2 0 6之垂直尺寸係在0 . 1至 1 0公釐的範圍内。此外，歧管層2 0 6内收納流體埠2 0 8的孔 在1公釐至熱源9 9之全寬或全長的範圍内。 圖1 1繪出依據本發明具有交替歧管層2 0 6之三層式熱交換 器2 0 0的剖面透視圖。如圖1 1所示，熱交換器2 0 0依據沿熱 源9 9本體產生的熱量劃分成多個獨立區域。此等劃分區域 由中間層2 0 4及/或介面層2 0 2内之微通道特徵部2 1 0分隔。 但熟習此技藝者明顯可知圖1 1所示總成並不侷限於圖中所 示構造，其僅為範例。 如圖3所示，熱源9 9在位置A有一熱點且在位置B有一暖 點，藉此位置A之熱點產生比位置B之暖點產生更多熱。明 顯可知熱源9 9可在任何給定時間在任何位置具有一個以上 的熱點和暖點。在實例中，由於位置A是一熱點且在位置A 有更多熱轉移至位置A上方的介面層202(在圖11中標示為 介面熱點區A)，有更多流體及/或較高液體流率提供給熱

-1289192 五、發明說明（27) 交換器2 0 0内的介面熱點區A以充分冷卻位置A。明顯可知 雖然圖中所示介面熱點區B比介面熱點區A大，介面熱點區 A和B以及熱交換器2 0 0内之任何其他介面熱點區相互間可 為任何大小及/或構造。 另一選擇，如圖1 1所示，經由流體埠2 0 8 A進入熱交換器 的流體藉由沿著中間層2 0 4流到入流導管2 0 5 A的方式導往 介面熱點區A。然後流體以Z向從入流導管2 0 5 A向下流入介 面層2 0 2之介面熱點區A内。流體在微通道2 1 Ο A之間流動， 藉此以經由介面層2 0 2的傳導作用將熱從位置A轉移到流 體。受熱流體沿介面層2 0 2在介面熱點區A内往出口埠2 0 9A 流動且在該出口璋離開熱交換器2 0 0。熟習此技藝者明顯 可知可針對一特定介面熱點區或一組介面熱點區使用任何 數量的入口蟑2 0 8和出口埠2 0 9。此外，雖然圖中所示出口 埠2 0 9 A在介面層2 0 2 A附近，出口璋2 0 9 A可垂直地定位在任 何其他位置，其中非侷限性包含歧管層2 0 6。 相似地，在圖1 1所示實例中，熱源9 9在位置B有一暖點， 其產生的熱少於熱源9 9之位置A。經由埠口 2 0 8 B進入的流 體藉由沿著中間層2 0 4B流到入流導管2 0 5B的方式導往介面 熱點區B /然後流體以Z向從入流導管2 0 5 B向下流入介面層 2 0 2之介面熱點區B内。流體在微通道2 1 0之間以X向和Y向 流動，藉此使熱源在位置B產生的熱轉移到流體内。受熱 流體沿整個介面層2 0 2 B在介面熱點區B内經由中間層2 0 4内 之出流導管2 0 5 B以Z向往上流動以離開埠口 2 0 9 B，藉此讓 流體離開熱交換器2 0 0。

第35頁 1289192 五、發明說明（28) 另一選擇’如圖9A所示，熱交換器2 0 0包含一定位在介面 層2 0 2上方的蒸氣透氣膜2 1 4。蒸氣透氣膜2 1 4與熱交換器 2 0 0之内側壁處於可密封接觸狀態。該膜片建構為具有容 許沿介面層2 0 2產生之蒸氣通過到出口埠2 0 9的數個小孔。 膜片2 1 4亦建構為疏水性以防止沿介面層2 〇 2流動之液態流 體通過膜片2 1 4的孔。有關蒸氣透氣膜1 1 4的更多細節揭示 於2 0 0 3年2月12日申請之共同待審美國專利申請案序號 1 0 / 3 6 6 1 2 8號之、、蒸氣逃逸微通道熱交換器（VAP0R ESCAPE MICROCHANNEL HEAT EXCHANGER) 〃案，該案以引 用的方式併入本文中。 本發明之微通道熱交換器可具有前文未提及的其他構 造。舉例來說，另一選擇之熱交換，器包含一使熱交換器内 的壓降最小化之歧管層，其中具有通往介面層之獨立密封 入口孔和出口孔。因此，流體經由入口孔直接流往介面層 且在介面層内進行熱交換。然後流體藉由直接通過安排在 入口孔附近之出口孔的方式離開介面層。歧管層之此種多 孔構造使流體必須在入口埠和出口埠之間流過的距離最小 化並且使通往介面層之數個孔當中的流體流的區別最大 化。 以下說明如何製造熱交換器1 0 0以及熱交換器1 〇 〇内之各 層的細節。以下說明適用於本發明之較佳和替代實施例的 熱交換器，但為求簡潔特別以圖3 B之熱交換器1 〇 〇及其内 各層做說明。熟習此技藝者亦明顯可知雖然此處所述製造 細節係就本發明來說，此等製造細節亦適用於習知熱交換

第36頁 1289192 五、發明說明（29) 态以及如圖1 A- 1 C所示運用一個流體入口埠和一個流 口埠的兩層式和三層式熱交換器。 出 較佳來說，介面層1〇2之熱膨脹係數（CTE)近似或μ 、 熱源9 9之熱膨脹係數。另一選擇，介面層1 0 2之材料^於 不同於熱源材料的CTE。一由例如矽之材料製成的介面 10 2具有與熱源99之CTE相當的CTE，且具有足以將熱從& 源99充分轉移至流體的熱傳導率。然亦可在介面；、: 使用CTE與熱溽99相當的其他材料。 曰 熱交換器1 0·0内的介面層i 〇2較佳具有高熱傳導 熱源9 9與沿著介面層1 〇 2流動的流體之間發生充八=: 用使得熱严99不致過熱。介面層職佳係由一 ：：2 W/m-K之高熱傳導率的材料製成。然熟習此技藝^ 知介面層102具有高於或低於1〇〇 w/m〜K a ° 限於此。 幻熱得導率且不侷 為達成較佳的高熱傳導率，介面層最 板（例如到製成。另-選擇，介面係由由任―^半甘導體基 :乂Γ:墨、鑽石、複合物…何適當二 物： 0代材料為-有圖案的或模造的有機網狀 如圖1 2所不，最好介面層1 〇 2有一塗層 、^ 面層1 0 2的材料廿曰描&人 塗佈以保護介 :涂二2 增強介面層1〇2的熱交換特㉟。特定- 塗b 1 2提供消弭流體與介面層1 0 2間之草π ^U 口 互作用的化學防f崔效I。^ ^ 1之某些化學性交 予丨方。又效果。舉例來巩，一鋁製介面層工〇2可

1289192 五、發明說明（30) 能會被與其達成接觸的流體侵蝕，從而使介面層1 0 2隨時 間經過而退化。因此最好將一大約2 5微米的薄鎳塗層1 1 2 電鍍在介面層10 2的表面上以平息任何有潛在可能的化學 反應而不致顯著改變介面層1 0 2的熱學特性。明顯可知本 發明涵蓋具有適當層厚之任何其他塗層材料，此取決於介 面層1 0 2内的材料。 此外，將塗層材料1 1 2施加於介面層1 0 2增強介面層1 0 2之 熱傳導率以與熱源9 9進行充分的熱交換，如圖1 2所示。舉 例來說，一真有覆蓋著塑膠之金屬底座的介面層10 2得藉 由塑膠頂上的一層鎳塗層材料Π 2增強其熱學效果。該鎳 層的厚度至少是2 5微米，這取決於介面層1 0 2和熱源9 9的 尺寸。明顯可知本發明涵蓋具有適當層厚之任何其他塗層 材料，此取決於介面層1 0 2内的材料。另一選擇，塗層材 料1 1 2係用在已具有高熱傳導率特性的材料上，使得塗層 材料增強該材料的熱傳導率。塗層材料11 2最好是施加在 底面1 0 3以及介面層1 0 2之微通道壁1 1 0，如圖1 2所示。另 一選擇，塗層材料1 1 2係施加於底面1 0 3或微通道壁1 1 0其 中一者。塗層材料1 1 2較佳係由一金屬製成，其中非侷限 性包含鎳和鋁。然另一選擇之塗層材料1 1 2係由任何其他 導熱材料製成。 介面層1 0 2最好是用一塗佈著一錄薄層保護介面層1 0 2之 銅材料經蝕刻程序形成。另一選擇，介面層1 0 2係由鋁、 矽基板、塑膠或任何其驰適當材料製成。由具有低熱傳導 率之材料製成的介面層1 0 2亦經適當塗層材料塗佈以增強

第38頁 1289192 五、發明說明（31) '' 一·——

面層1 02的熱傳導率。電積成形介面層之一方法為沿介 f層1 0 2之底面1 〇 3施加一鉻晶種層或其他適當材料且對該 晶種層施予適當電壓的電連接。藉此該電連接於介面層μ ^0 2頂上形成一層導熱塗層材料丨丨2。該電積成形程序；形 帝在1 0 - 1 0 0微米範圍内的特徵部尺寸。介面層1 〇 2係由一 包積成形程序形成，例如圖案化電鍍程序。此外，介面層 =經光化學蝕刻或化學銑磨處理，此等處理為單獨進行或 2電積成形程序結合。運用標準的微影化學銑磨套組處理 介面層1 0 2之特徵部。此外，可運用雷射助益的化學銑磨 程序改善縱橫比和容差。 微通道壁U 0最好是由矽製成。微通道壁_ 1 1 0亦可由任何 其他1料製成，其中非侷限性包含，圖案化玻璃、聚合物、 及一模造聚合網狀物。雖然微通道壁1丨〇最好是用與介面 層1 0 2之底面1 0 3相同材料製成，另一選擇為微通道壁工i 〇 以一不同於介面層1 〇 2其他部分的材料製成。

微通逍壁1 ίο最好具有至少2〇 ¥/111_1(的熱傳導率特性。另 一選擇，。微通道壁110具有高於2〇 w/m_K的熱傳導率特 性。熟習此技藝者明顯可知微通道壁1丨〇亦可具有低於2 〇 W/m-K的熱、傳導率特性，藉此如圖丨2所示將塗層材料丨丨2施 加於微通道壁11 〇以提高壁特徵部i丨〇的熱傳導率。對於由 已具有良好熱傳導率之材料製成的微通道壁i丨〇來說，所 加塗層11 2具有至少2 5微米的厚度，此塗層亦保護微通道 广11 0的表面。對於由具有低熱傳導率特性之材料製成的 微通道壁110來說，塗層112具有至少5〇 w/m —κ的熱傳導率

第39頁 .1289192 —^—--- ----- ------- —— _______ 五、發明說明（32) ^_ 且 類 超過2 5微米厚。熟習此技藝者明顯可知本發明々芸 、型的塗層材料以及厚度尺寸。 μ盖其他 為將微通道壁Π 〇建構為具有至少2〇 w/m —κ的充八 率，壁Π0經塗層材料U2(圖12)例如鎳或其他二 成形，如前所述。為將微通道壁}丨〇建構為具有至小〇貝 W/m-Κ的充分熱傳導率，壁1 1 〇經銅在一金屬薄膜曰^ 電鍍。另一選擇，微通道壁1丨〇未經塗層材料塗佈9。" 微通道壁1 1 0最好係用一高溫浮花壓印技術形成 面層102之底© 103達成高縱橫比的通道壁u〇。 口者溪| =微通道壁特徵部110係如同沈積在一玻璃表面上缺 f製造’藉此使此等特徵部依期望構造蝕刻在 上' =通道壁110亦可為運用一標準微影技術、愿印或破璃/ 序、或任何其他適當方法形成。另—選通 •接於介面層1〇2。另-選擇，氧樹骑勘合法 有眾多方法能用於製造中間層1 〇 4。 二ρ 成。熟習此技藝者明顯可知本發明、、、了<葚Β 3最好是由矽製 料，其中非侷限性包含玻璃或雷射=Γ1何其他適當材 合物、金屬、玻璃、塑膠、模造有機=璃、聚合物、聚 合物。較佳來說，中間層1 04係利用带將斗或以上之任何複 另—選擇，中間層1 04係利用一化與2水餘刻技術形成。 替代方法包含機械加工、蝕刻、摘予刻程序形成。其他 成期望構造。中間層1 〇 4亦可由將— /或將一金屬鍛造 2膠網狀物射出成形 1289192 -—---- 五、發明說明（33) 為期望構造的方式形成。另—選 &璃板雷射鑽孔成期望構造的方式开j W 1 04係由將一 利用塑膝、金屬、聚合複合物或任X =，歧管層106係 丨形程序製得，藉此每一同Y ^蚤材料以一射出居 前所述，每-層係：一：同由：以製；：另-選擇，, 可知歧管層购運用任何其他適當生方法七此技藝者明顯 中間層1 0 4達用多樣方法耦接於介面層J ： 形成熱交換器100。介面層1〇2、中間層1〇4和:y H6以 好是經由一陽極、黏著劑或共晶物黏合程序支/層106最 :層丄〇4亦可為整合在歧管層1〇6和介面層ι〇2的二。中 堂2 = 104經由一化學黏合程序柄接於介面層 一通擇之中間層1 〇 4係由一古、、w、、全妙段h斗、k上 力 势造，Ιέ卜μ 1田一力由问/皿/于化£印或軟式微影技術 ^ 鋼絲E D Μ或石夕質母版壓印中間層1 〇 4。然 後視需要用金屬或另一適當材料對中間層i 〇 4電鍍以增強 中間層1 0 4的熱傳導率。 曰 另一選擇，中間層1 0 4係藉由一射出成形程序與介面層 m之微通道，11〇製造—起形&。另一選擇，中 係由任何其他適當方法與微通道壁i丨〇一起製造。形成熱 父換裔之其他方法非侷限性包含焊接、熔融黏合、共晶黏 合、金屬間黏合、及任何其他適當技術，視每一層中使用 的材料類型而定。 製造本發明熱父換器之另一替代方法見於圖i 3。如圖i 3

第41頁 1289192 五、發明說明（34) 所示，熱交換器之一替代製造方法包含以一由一矽基板形 成的硬質遮罩建構介面層（步驟5 0 0)。該硬質遮罩係由 二氧化矽或旋塗玻璃製得。一旦形成該硬質遮罩，於該硬 質遮罩内形成複數個下通道，其中該等下通道構成微通道 壁11 0之間的流徑（步驟5 0 2)。此等下通道由任何適當方 法形成，其中非侷限性包含HF餘刻技術、化學銑磨、軟式 微影及二氟化氙蝕刻。此外，必須確保每一下通道之間有 充分空間使得相鄰的下通道不會橋接在一起。在此之後以 任何習知方i將旋塗破璃施加於硬質遮罩的頂面上以形成 中間層和歧管層（步驟5 0 4)。然後以一固化方法使中間 層和歧管層硬化。一旦中間層和歧管層完.全成形硬化，在 硬化層内形成一或多個流體埠（步驟5 0 8)。此等流體埠 係以蝕刻或鑽孔的方式形成於歧管層内。雖然此處提出製 造介面層102、中.間層104和歧管層106的明確方法，本發 明亦涵蓋以業界習知之其他已知方法製造熱交換器1 0 0。 圖1 4繪出本發明熱交換器之一替代實施例。如圖1 4所 示，二個熱交換器2 0 0，2 0 0 ’耦接於一熱源9 9。特定言之， 熱源9 9 (例如一電子裝置）耦接於一電路板9 6且直立安 置，藉此使熱源9 9之每一側得以外露。本發明之一熱交換 器耦接於熱源9 9之一外露側，藉此兩熱交換器2 0 0，2 0 0 ’對 熱源9 9提供最大冷卻效果。另一選擇，熱源是水平地耦接 於電路板，藉此將一個以上的熱交換器堆疊在熱源9 9頂上 (圖中未示），從而每一熱交換器電耦接於熱源9 9。有關 此實施例之更多細節見於2 0 0 2年2月7日申請之共同待審美

第42頁 •1289192 五、發明說明（35) 國專利申請案序號1 0 / 0 7 2 1 3 7號、標題為 ''功率調節模組 (POWER CONDITIONING MODULE) 〃，該案以引用的方式 併入本文中。 如圖1 4所示，兩層式熱交換器2 0 0耦接於熱源9 9左側且三 層式熱交換器2 0 0 ’耦接於熱源9 9右側。熟習此技藝者明顯 可知可用較佳或替代例的熱交換器耦接於熱源9 9側面。熟 習此技藝者亦明顯可知可用熱交換器2 0 0 ’之替代實施例耦 接於熱源9 9側面。圖1 4所示替代實施例能以對沿熱源9 9厚 度存在之熱鍅施加流體進行冷卻的方式對熱源9 9進行更精 確的熱點冷卻。因此，圖1 4實施例藉由從熱源9 9兩側進行 熱交換的方式對於熱源9 9中央之熱點施予充分冷卻。熟習 此技藝者明顯可知圖1 4所示實施例孫用在圖2A-2B之冷卻 系統3 0，然亦涵蓋其他閉迴路系統。 如前所述，熱源_ 9 9可能具有因熱源9 9所要進行之不同工 作而導致一或多個熱點的位置改變的特性。為充分冷卻熱 源9 9，另一選擇之系統3 0包含一感測控制模組3 4 (圖 2A-2B)，此模組回應於熱點位置變化而動態地改變進入 熱交換器1 0 0之流體的流量及/或流率。 特定言之，如圖1 4所示，將一或多個感測器1 2 4安置在熱 交換器2 0 0之每一介面熱點區内及/或熱源9 9的每一潛在可 能熱點位置。另一選擇，將複數個感測器均勻地放置在熱 源與熱交換器之間及/或熱交換器自身内。控制模組3 4 (圖2 A - 2 B)亦耦接於迴路3 0内控制進入熱交換器1 0 0之流 體流量的一或多個閥。該一或多個閥定位在流體管線内，

第43頁 1289192 五、發明說明（36) 然亦可定位在他處。複數個感測器丨2 4搞接於控制模組 3 4 ’因此控制模組3 4最好安置在熱交換器1 〇 〇的上游，如 圖2所示。另一選擇，控制模組3 4係安置在閉迴路系統3 0 内的任何其他位置。 感/則杰1 2 4向控制模組3 4提供資訊，其中非侷限性包含流 、"面熱點區之流體流率、介面熱點區内之介面層1 〇 2及/ =熱源9 9的溫度以及流體溫度。舉例來說，參照圖丨4簡 二丄位在介面上的感測器！ 2 4向控制模組3 4提供的資訊為 換器2 0 0,内一特定介面熱點區之溫度提高而熱交換器 組一特定介面熱點區的溫度下降。回應於此，控制模 2 0 0,^ ί ί往熱交換器2 0 0的流量且減小送往熱交換器 接收到二ί 1選擇，控制模組"34回應於從感測器1 24 熱點區的流量。雖然圖中;換器之-或多個介面 個熱交換器2〇〇,2〇〇，，明顧可124用在圖h所示二 交換器耦接。 』知感測器1 2 4亦可僅與一熱 以上已就納入細節之特定膏 本發明之構造和運作的原則、五例說明本發明以協助瞭解 於特定實施例及其細節的敘述二人並不希望以本說明書對 技藝者會理解到可不脫離本^制申請專利範圍。熟習此 例做出修改。 a 3之精神和範圍就所選實施

•1289192 圖式簡單說明 圖1 A為一習知熱交換器的側視圖。 圖1 B為一習知熱交換器的俯視圖。 圖1 C為一習知多層式熱交換器的側視簡圖。 圖2A為一納入本發明可撓流體輸送微通道熱交換器之一較 佳實施例的閉路型冷卻系統的簡圖。 圖2B為一納入本發明可撓流體輸送微通道熱交換器之一替 代實施例的閉路型冷卻系統的簡圖。 圖3A為一依據本發明之熱交換器之較佳歧管層的俯視圖。 圖3B為一依據本發明具備較佳歧管層之較佳熱交換器的分 解圖。 圖4為一依據本發明之交織歧管層的透視圖。 圖5為一依據本發明具備介面層之交織歧管層的俯視圖。 圖6A為一取自剖線A-A之本發明具備介面層之交織歧管層 的剖面圖。 圖6B為一取自剖線B-B之本發明具備介面層之交織歧管層 的剖面圖。 圖6C為一取自剖線C-C之本發明具備介面層之交織歧管層 的剖面圖。 圖7A為一本發明具備介面層之交織歧管層的分解圖。 圖7 B為本發明介面層之一替代實施例的透視圖。 圖8 A為一依據本發明之交替歧管層的俯視簡圖。 圖8B為一依據本發明之的俯視簡圖。 圖8 C為一依據本發明之介面層的俯視簡圖。 圖9A為一依據本發明之三層式熱交換器之替代實施例的側

第45頁 1289192 圖式簡單說明 視簡圖。 圖9 B為一依據本發明之兩層式熱交換器之替代實施例的側 視簡圖。 圖1 0為一依據本發明具有微型插腳陣列之介面層的透視 圖。 圖1 1為一依據本發明之替代熱交換器的剖面透視圖。 圖1 2為一依據本發明有一塗料施加之熱交換器介面層的側 視簡圖。

圖1 3為一依據’本發明製造熱交換器之替代方法的流程圖。 圖1 4為一具有二個熱交換器耦接於一熱源之本發明替代實 施例的簡圖。 元件符號說明 1 0熱交換器 11底部 1 4平行微通道 1 6出口 22埠口 24出口 表面 12 入 π 埠 埠 20 多 層 式熱交換器 埠 26 中 間 層 2 7底部表面 2 8喷口 3 0、3 0 ’閉路型冷卻系統 3 2、3 2 ’泵 3 4、3 4 ’控制模組 3 6、3 6 ’聚熱器

3 8、3 8 ’流體管線 9 8、9 8 ’熱介面材料 100、100’微通道熱交換器 102介面層 1 0 3底面 1 1 2塗層 1 1 4蒸氣透氣膜 1 1 6 通道 1 1 9 A、1 1 9 B、1 1 9 C、1 1 9 D 孔 120、120A指形部 121孔 122通道

第46頁 1289192

圖式簡單說明 124 感測器 130 頂 面 2 0 0， 、2 0 0’ 熱交換 器 2 0 2 ^ 2 0 2, 介面層 203 柱狀物 2 0 4 ^ 2 0 4A 、2 0 4B 中 間 層 205 、2 0 5A 、2 0 5B 導管 2 0 6 ^ 2 0 6’ 歧管層 208 、2 0 8A 、2 0 8B 〜2 0 8’ 流 體 埠（埠口 ) 209 、2 0 9, 、2 0 9 B 埠口 210、 210A、 210B 微 通 道 213 石夕發泡 物 214 蒸 氣 透氣膜 4 0 0熱 交 換 器 402 介面層 406 交 替 歧管層 408 、40 9、 40 8’ ^ 4 0 9’ 埠 V 410 、4105 微 通 道 411 、412、 41 Γ 、412’ 指 形 部通路 414 、418、 414’ ^ 418, 通 路 416 、416A 、416B 凹槽 厂 第47頁

Claims (1)

1289192 六、申請專利範圍 1. 一種熱交換器，其包括： a. —用以冷卻一熱源之介面層，其中該介面層建構為讓 流體通過，該介面層耦接於該熱源；及 b. —用以使流體往返於該介面層循環之歧管層，其中該 歧管層建構為選擇性地冷卻該熱源内之至少一介面熱點 區。 2 ·如申請專利範圍第1項之熱交換器，其中該歧管層建 構為在該熱源内一預定位置達成温度均勻性。 3. 如申請專利範圍第1項之熱交換器，其中該流體處於 單相流動狀態。 4. 如申請專利範圍第1項之熱交換器，其中該流體處於 兩相流動狀態。 5'如申請專利範圍第1項之熱交換器，其中該流體之至 少一部分於該介面層内經歷單相和兩相流動狀態之間的轉 變 〇 6. 如申請專利範圍第1項之熱交換器，其中該歧管層建 構為最佳化該熱源之熱點冷卻效果。 7. 如申請專利範圍第1項之熱交換器，其中該歧管層位 在該介面層上方，其中流體在該歧管層與該介面層之間流 動。 8. 如申請專利範圍第7項之熱交換器，其中該歧管層更 包括在該歧管層内跨至少一維度配置的複數個流體輸送通 道。 9. 如申請專利範圍第8項之熱交換器，其中該等流體輸

第48頁 1289192 六、申請專利範圍 送通道為平行排 1 〇.如申請專利 輸送通道排列為 1 1.如申請專利 流體往返於該熱 個流體埠當中至 淳。 1 2 .如申請專利 體埠使流體循環 1 3 .如申請專利 熱點區可密封隔 1 4.如申請專利 體埠當中至少一 1 5 .如申請專利 體埠當中至少一 1 6 .如申請專利 體埠當中至少一 1 7 .如申請專利 體埠當中至少一 1 8 .如申請專利 層，該中間層具 之間輸送流體的 歧管層之間。 1 9 .如申請專利 列。 範圍第8項之熱交換器，其中至少一流體 不平行於另一流體輸送通道。 範圍第8項之熱交換器，其更包括用以使 交換器循環的複數個流體埠，其中該複數 少一流體埠更包括至少一入口埠和一出口 範圍 至一 範圍 離於 範圍 流體 範圍 流體 範圍 流體 範圍 流體 範圍 有用 複數 第11項 或多個 第12項 一相鄰 第11項 淳為垂 第11項 璋為水 第11項 埠耦I接 第11項 淳輛接 第11項 以在該 個導管 之熱交 介面熱 之熱交 介面熱 之熱交 直地建 之熱交 平地建 之熱交 於該歧 之熱交 於該介 之熱交 歧管層 ，該中 換器 點區 換器 點區 換器 構。 換器 換器 管層 換器 面層 。 換器，其 與該至少 間層位在 其中該複數個流 其中至少一介面 其 其 其 其 中該複數個流 中該複數個流 中該複數嗰流 中該複數個流 更包括一中間 一介面熱點區 該介面層與該 範圍第1 8項之熱交換器，其中該中間層耦

第49頁 1289192 六、申請專利範圍 接於該介面層和該歧管層。 2 0 .如申請專利範圍第1 8項之熱交換器，其中該中間層與 該介面層及該歧管層為一體成形。 2 1.如申請專利範圍第1 8項之熱交換器，其中該複數個導 管當中至少一導管在該中間層内具有至少一變動尺寸。 2 2 .如申請專利範圍第1項之熱交換器，其中該介面層在 其上包含一塗層，其中該塗層提供至少為100 W/m-K之適 當熱傳導率。 2 3 .如申請專利範圍第2 2項之熱交換器，其中該塗層係由 一鎳基材料製得。 2 4.如申請專利範圍第1項之熱交換器，其中該介面層具 有至少為100 W/m-K之熱傳導率。 2 5.如申請專利範圍第1項之熱交換器，其更包括沿該介 面層依一預定圖案建構之複數個柱狀物。 2 6.如申請專利範圍第1項之熱交換器，其中該介面層有 一粗链化表面。 2 7.如申請專利範圍第1項之熱交換器，其中該介面層包 含一配置在其上的多微孔結構物。 2 8.如申1青專利範圍第1項之熱交換器，其更包括沿該介 面層依一預定圖案建構之複數個微通道。 2 9 .如申請專利範圍第2 8項之熱交換器，其中該複數個微 通道搞接於該介面層。 3 0 .如申請專利範圍第2 8項之熱交換器，其中該複數個微 通道與該介面層為一體成形。

第50頁 1289192 六、申請專利範圍 3 1 .如申請專利範圍第2 8項之熱交換器，其中該複數個微 通道在其上包含一塗層，其中該塗層具有至少為20 W/m-K 之熱傳導率。 3 2.如申請專利範圍第1項之熱交換器，其更包括用以提 供該熱源之運作相關資訊的至少一感測器，其中該感測器 大致配置在該介面熱點區附近。 3 3 .如申請專利範圍第3 2項之熱交換器，其更包括一控制 模組耦接於該至少一感測器，該控制模組回應於該感測器 所提供的資旅控制送入該熱交換器的流體流。 3 4.如申請專利範圍第1 1項之熱交換器，其更包括一定位 在該介面層上方之蒸氣逃逸膜，該蒸氣逃逸膜容許蒸氣通 過到該至少一出口埠，其中該蒸氣逃逸膜沿該介面層留住 流體。 3 5. —種熱交換器，其包括： a. —用以冷卻一熱源之介面層，該介面層耦接於該熱源 且建構為讓流體通過；及 b. —用以對該介面層提供流體之歧管層，其中該歧管層 包含建構為使該熱交換器内之壓降最小化的複數個指形 部。 3 6 .如申請專利範圍第3 5項之熱交換器，其中該流體處於 單相流動狀態。 3 7 .如申請專利範圍第3 5項之熱交換器，其中該流體處於 兩相流動狀態。 3 8.如申請專利範圍第3 5項之熱交換器，其中該流體之至

第51頁 1289192 六、申請專利範圍 少一部分於該介面層内經歷單相和兩相流動狀態之間的轉 變〇 3 9 .如申請專利範圍第3 5項之熱交換器，其中該歧管層建 構為使該熱源内至少一介面熱點區冷卻。 4 0 .如申請專利範圍第3 5項之熱交換器，其中該歧管層建 構為在該熱源内提供大致的溫度均勻性。 4 1 .如申請專利範圍第3 5項之熱交換器，其中該介面層在 其上包含一塗層，其中該塗層提供至少為100 W/m-K之適 當熱傳導率/ 4 2 .如申請專利範圍第4 1項之熱交換器，其中談塗層係由 一鎳基材料製得。 4 3 .如申請專利範圍第3 5項之熱交換器，其中該介面層具 有至少為100 W/m-K之熱傳導率。 4 4 .如申請專利範圍第3 5項之熱交換器，其中該複數個指 形部當中至少一指形部排列為不平行於該歧管層内之另一 指形部。 4 5 .如申請專利範圍第3 5項之熱交換器，其中該複數個指 形部相互平行。 4 6 .如申請專利範圍第4 5項之熱交換器，其中每一指形部 具有相同長度和寬度尺寸。 4 7 .如申請專利範圍第3 5項之熱交換器，其中該等指形部 當中至少一指形部具有不同於其他指形部的尺寸。 4 8 .如申請專利範圍第 4 5項之熱交換器，其中該複數個指 形部不規則地排列於該歧管層内至少一維度。

第52頁 1289192 六、申請專利範圍 4 9 .如申請專利範圍第3 5項之熱交換器，其中該複數個指 形部當中至少一指形部沿該歧管層之一長度具有至少一變 動尺寸。 5 0 .如申請專利範圍第4 5項之熱交換器，其中該歧管層包 含三個以上、十個以下的平行指形部。 5 1.如申請專利範圍第3 5項之熱交換器，其更包括複數個 流體埠耦接於該歧管層，該等流體埠用以對該熱交換器提 供流體及自該熱交換器移除流體。 5 2 .如申請專利範圍第5 1項之熱交換器，其中至少一流體 埠使流體循環至該介面層内至少一預定介面熱點區。 5 3 .如申請專利範圍第5 1項之熱交換器，其中該複數個流 體埠當中至少一流體埠為相對於該熱源垂直地建構。 5 4.如申請專利範圍第5 1項之熱交換器，其中該複數個流 體埠當中至少一流體埠為相對於該熱源水平地建構。 5 5 .如申請專利範圍第5 1項之熱交換器，其更包括一中間 層，該中間層具有依一預定構造排列用以在該歧管層與該 介面層之間輸送流體的複數個導管，該中間層位在該介面 層與該歧管層之間。 5 6 .如申請專利範圍第5 5項之熱交換器，其中該複數個導 管更包括用以使流體從該歧管層輸送至該介面層的至少一 入口導管。 5 7.如申請專利範圍第5 5項之熱交換器，其中該複數個導 管更包括用以使流體從該介面層輸送至該其管層的至少一 出口導管。

第53頁 1289192 六、申請專利範圍 5 8 .如申請專利範圍第5 6項之熱交換器，其中該複數個導 管當中至少一導管沿該中間層之一長度具有至少一變動尺 寸。 5 9 .如申請專利範圍第5 5項之熱交換器，其中該中間層耦 接於該介面層和該歧管層。 6 0 .如申請專利範圍第5 5項之熱交換器，其中該中間層與 該介面層和該歧管層為一體成形。 6 1 .如申請專利範圍第3 5項之熱交換器，其中該介面層在 其上包含一塗w層，其中該塗層具有適當熱傳導率。 6 2 .如申請專利範圍第6 1項之熱交換器，其中該熱傳導率 至少為100 W/m-K。 6 3 .如申請專利範圍第3 5項之熱交換器，其更包括沿該介 面層依一預定圖案建構之複數個柱狀物。 6 4 .如申請專利範圍第3 5項之熱交換器，其中該介面層有 一粗植化表面。 6 5 .如申請專利範圍第3 5項之熱交換器，其中該介面層包 含一配置在其上的多微孔結構物。 6 6 .如申請專利範圍第3 5項之熱交換器，其更包括沿該介 面層配置之複數個微通道。 6 7 .如申請專利範圍第6 6項之熱交換器，其中該複數個微 通道耦接於該介面層。 6 8 .如申請專利範圍第6 6項之熱交換器，其中該複數個微 通道與該介面層為一體成形。 6 9 .如申請專利範圍第6 6項之熱交換器，其中該複數個微

第54頁 1289192 六、申請專利範圍 通道在其上包含一塗層，其中該塗層具有至少為20 W/m-K 之熱傳導率。 7 0 .如申請專利範圍第3 5項之熱交換器，其更包括一定位 在該介面層上方之蒸氣逃逸膜，該蒸氣逃逸膜容許蒸氣通 過到該出口埠，其中該蒸氣逃逸膜沿該介面層之至少一部 分留住流體。 7 1. —種冷卻熱源用之熱交換器的製造方法，該方法包括 下列步驟： a. 形成一能使熱從熱源轉移至介面層之介面層，其中該 介面層有一適當熱傳導率；且 b. 形成一可建構為使流體往返於該介面層循環之歧管 層，其中該歧管層可建構為與該介面層搞接。 7 2 .如申請專利範圍第7 1項之製造方法，其更包括將該歧 管層建構為在該熱源内達成溫度均勻性的步驟。 7 3 .如申請專利範圍第7 1項之製造方法，其更包括將該歧 管層建構為使該熱交換器内之壓降最小化的步驟。 7 4.如申請專利範圍第7 1項之製造方法，其中該流體處於 單相流動狀態。 7 5 .如申請專利範圍第7 1項之製造方法，其中該流體處於 兩相流動狀態。 7 6 .如申請專利範圍第7 1項之製造方法，其更包括將該歧 管層建構為包含配置成一向至少一介面熱點區輸送流體之 排列的複數個指形部的步驟。 7 7.如申請專利範圍第7 1項之製造方法，其更包括將該複

第55頁 1289192 六、申請專利範圍 數個流體埠耦接於該熱交換器之步驟，其中該複數個流體 埠當中一或多個流體埠建構為直接將流體循環至一或多個 選定的介面熱點區。 7 8 .如申請專利範圍第7 1項之製造方法，其更包括將單一 個入口埠和單一個出口埠耦接於該熱交換器之步驟，其中 該等入口埠和出口埠直接將流體循環至一或多個選定的介 面熱點區。 7 9 .如申請專利範圍第7 7項之製造方法，其中該複數個流 體埠當中至少’一流體埠係相對於該熱源垂直地建構。 8 0 .如申請專利範圍第7 7項之製造方法，其中該複數個流 體埠當中至少一流體埠係相對於該熱源水平地建構。 8 1.如申請專利範圍第7 7項之製造方法，其更包括形成一 中間層且該中間層具有用以在該歧管層與該介面層之間輸 送流體之複數個導管的步驟，其中該中間層建構為可定位 在該介面層與該歧管層之間。 8 2 .如申請專利範圍第8 1項之製造方法，其中該中間層耦 接於該介面層和該歧管層。 8 3 .如申請專利範圍第8 2項之製造方法，其中該中間層經 一黏合程序耦接於該介面層和該歧管層。 8 4 .如申請專利範圍第8 1項之製造方法，其中該複數個導 管當中至少一導管在該中間層内具有至少一變動尺寸。 8 5 .如申請專利範圍第8 1項之製造方法，其中該中間層與 該歧管層和介面層為一體成形。 8 6 .如申請專利範圍第7 1項之製造方法，其更包括對該介

第56頁 1289192 六、申請專利範圍 面層施加一導 8 7 .如申請專 係由一鎳基材 8 8 .如申請專 係由一電積成 8 9 .如申請專 係由一電鍍程 9 0 .如申請專 面層依一預定 9 1.如申請專 面層依一預定 9 2，如申請專 面層建構為有 9 3 .如申請專 面層上配置一 9 4 .如申請專 數個微通道柄 9 5 .如申請專 數個微通道與 9 6 .如申請專 數個微通道上 20 W/m-K的熱 9 7.如申請專 驟更包括： 熱塗層的步驟。 利範圍第8 6項之製造方法，其中該導熱塗層 料製得。 利範圍第8 6項之製造方法，其中該導熱塗層 形程序施加。 _ 利範圍第86項之製造方法，其中該導熱塗層 . 序施加。 利範圍第7 1項之製造方法，其更包括沿該介 圖案建構複數個微通道的步驟。 利範圍第7 1項之製造方法，其更包括沿該介 φ 圖案建構複數個柱狀物的步.驟。 利範圍第7 1項之製造方法，其更包括將該介 一粗糙化表面的步驟。 利範圍第7 1項之製造方法，其更包括在該介 多微孔結構物的步驟。 利範圍第9 0項之製造方法，其更包括將該複 接於該介面層的步驟。 利範圍第9 0項之製造方法，其更包括使該複 該介面層一體成形的步驟。 利範圍第9 0項之製造方法，其更包括在該複 · 施加一塗層之步驟，其中該塗層具有至少為 傳導率。 \ 利範圍第9 6項之製造方法，其中施加塗層步 . 1289192 六、申請專利範圍 a. 對該複數個微通道之一施加面施予一適當材料晶種 層；且 b. 對該晶種層提供電連接。 9 8 .如申請專利範圍第9 6項之製造方法，其中施加塗層步 驟係由一電積成形步驟施加在該複數個微通道上。 9 9 .如申請專利範圍第7 1項之製造方法，其更包括將一蒸 氣逃逸膜定位在該介面層上方的步驟，其中該蒸氣逃逸膜 沿該介面層留住流體且容許蒸氣通過到一出口埠。 1 0 0 .如申請’專利範圍第7 1項之製造方法，其中該介面層 係由一#刻程序形成。 1 0 1.如申請專利範圍第7 1項之製造方法，其中該介面層 係由一電積成形程序形成。 1 0 2 .如申請專利範圍第7 1項之製造方法，其中該介面層 係由一光化學蝕刻程序形成。 1 0 3 .如申請專利範圍第7 1項之製造方法，其中該介面層 係由一化學蝕刻程序形成。 1 0 4.如申請專利範圍第7 1項之製造方法，其中該介面層 係由一雷射助益的化學蝕刻程序形成。 1 0 5 .如申請專利範圍第7 1項之製造方法，其中該介面層 與該熱源為一體成形。 1 0 6 .如申請專利範圍第9 0項之製造方法，其中該複數個 微通道係由一電積成形程序製成。 1 0 7.如申請專利範圍第1 0 6項之製造方法，其中該電積成 形程序係與一高溫浮花壓印技術結合進行。

第58頁 1289192 六、申請專利範圍 1 0 8 .如申請專利範圍第1 0 6項之製造方法，其中該電積成 形程序更包括運用一軟式微影圖案化技術。 1 0 9 .如申請專利範圍第8 1項之製造方法，其中該中間層 係由一電漿蝕刻程序形成。 1 1 0.如申請專利範圍第8 1項之製造方法，其中該中間層 係由一化學银刻程序形成。 1 1 1.如申請專利範圍第8 1項之製造方法，其中該中間層 係由將一金屬加工成期望構造的方式形成。 1 1 2 .如申請’專利範圍第8 1項之製造方法，其中該中間層 係由一射出成形程序形成。 1 1 3.如申請專利範圍第8 1項之製造方法，其中該中間層 係由一雷射鑽孔程序形成。 1 1 4.如申請專利範圍第8 1項之製造方法，其中該中間層 係由一高溫浮花壓印技術形成。 1 1 5.如申請專利範圍第8 1項之製造方法，其中該中間層 係由一軟式微影技術形成。 1 1 6.如申請專利範圍第8 1項之製造方法，其中該中間層 係由一機械加工程序形成。 1 1 7.如申請專利範圍第7 1項之製造方法，其中該歧管層 係由一射出成形程序形成。 1 1 8.如申請專利範圍第7 1項之製造方法，其中該歧管層 係由一#刻程序形成。 1 1 9.如申請專利範圍第7 1項之製造方法，其中該歧管層 係由一機械加工程序形成。

第59頁 1289192 六、申請專利範圍 部。 1 2 6. —種電子裝置製造方法，其包括以下步驟： a. 提供一積體電路； b. 形成一與該積體電路為一體的介面層，該介面層能夠 吸收該積體電路產生的熱；且 c. 對該介面層形成一歧管層，該歧管層可建構為與該介 面層循環流體且使該電子裝置内的壓降最小化。 1 2 7. —種用來冷卻至少一積體電路之閉迴路系統，其包 括： * a. 至少一熱交換器，其用來吸收該積體電路產生的熱， 該熱交換器更包括： i. 一介面層，其與該積體電路接觸且建構為讓流體通 過；及 i i. 一歧管層，其耦接於該介面層，該歧管層適於與該 介面層循環流體且使該熱交換器内的壓降最小化； b. 至少一泵，其用來使流體循環於整個迴路，該泵耦接 於該至少一熱交換器；及 c. 至少一排熱器，其耦接於該泵和該熱交換器，該排熱 器用來冷卻自該熱交換器輸出的受熱液體。