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CN111761050A - 以金属浆料制作毛细结构的方法 - Google Patents

以金属浆料制作毛细结构的方法 Download PDF

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CN111761050A CN201910255871.0A CN201910255871A CN111761050A CN 111761050 A CN111761050 A CN 111761050A CN 201910255871 A CN201910255871 A CN 201910255871A CN 111761050 A CN111761050 A CN 111761050A
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Abstract

本发明提供一种以金属浆料制作毛细结构的方法，其包含以下步骤：提供制作均温板用的具有沟槽结构的金属底板；提供金属浆料包含有聚合物、有机溶剂、第一金属粉末、第二金属粉末；铺设金属浆料于金属底板的沟槽结构中；将承载金属浆料的金属底板放置于加热炉中；加热使金属浆料中的有机溶剂挥发；在无氧环境下进行烘烤使金属浆料中的聚合物烧除；以及，在无氧环境下进行烧结并冷却，使第一金属粉末与第二金属粉末于沟槽结构中形成具有多个孔隙的毛细结构。本方法对于厚度小于0.4mm的均温板的量产速度及产品良率能有效提升。

Description

以金属浆料制作毛细结构的方法
技术领域
一种以金属桨料制作毛细结构的方法，尤指一种利用金属浆料制作均温板中毛细结构的方法。
背景技术
科技的快速发展，所有的电子装置的外形诉求逐渐走向轻、薄、小的设计，尤其是做为移动计算(Mobile Computing)及移动通讯的薄型笔电(Notebook PC)，智慧型手机(Smartphone)，智慧型眼镜(Smartglasses)等。然而，电子通讯装置为了达到薄型化，最常面临到的问题就是散热及热管理问题。因为在越薄的装置中，能够设置散热装元件的空间就会被压缩。一般用在传统桌上型电脑及笔记型电脑上的均温板(Vapor Chamber)或微热导管(Micro Heat Pipe)，在元件的厚度上很难达到新一代移动计算及移动通讯的超薄规格要求。
对此，散热模组厂商利用制作传统均温板(vapor chamber)的原理，将微热导管的制作方式改成于上下两片铜基板蚀刻后，将具有沟槽的铜基板以沟槽在内的的方式焊接起来以形成空腔。在基板上铺置铜网或编织网经高温烧结后再将其封合、注水、抽真空等加工而制成具有毛细结构的超薄热管板(Heat Pipe Plate)，或俗称均温板(Vapor Chamber)。用此方法制作成的均温板,其元件的厚度理论上可以控制在0.4mm或0.4mm以下。均温板的空腔内含有毛细结构及工作流体，藉由真空的空腔内的工作流体在毛细结构及内部气道中持续的进行液气二相变化循环以达到快速热传导的目的。液相的工作流体于真空腔体的吸热端蒸发成气相的工作流体并释放出潜热(Latent Heat)。此时，于真空腔体中，由于液、气相的转变而产生局部压力变化，而驱使气相的工作流体高速流向冷凝端。接着，气相的工作流体于冷凝端凝结成液相的工作流体。液相的工作流体再藉由真空腔体中的毛细结构以毛细作用回流至吸热端，并以此循环作动。据此，由传热的作动原理了解，毛细结构的物理结构、亲水性及毛细力以及元件内的内部气道空间大小及真空度决定了超薄热管板或是均温板的导热效果。惟，当元件的厚度超薄化后，毛细结构的组成及厚度的控制，以及内部气道空间的配置于量产时更难控制，也因此造成元件的量产良率偏低。
于现有技术中，制作超薄均温板毛细结构的方法是利用人工搭配治具将符合均温板元件设计形状的铜网或编织纲舗置在蚀刻后的铜基板上，经压合及高温烧结而形成。以此方式来量产超薄热管板或均温板相当耗费人力及时间以及烧结时的能源，而且很难精准控制元件毛细结构的厚度及内部气道的空间大小，进而导致产品生产良率偏差。尤其当元件的厚度被要求为0.3mm或更薄时，以现有方法制作及量产超薄热管板或均温板将更为困难。因此，如何在超薄热管板或均温板元件的厚度为0.4mm、0.3mm或更薄时，仍能制作出高良率且高品质的毛细结构是目前产业上极力所要解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种以金属浆料制作毛细结构的方法，能有效克服现有技术的缺陷，制作出超薄热管板或均温板中的毛细结构，可提高优良率，提高产品品质。
为实现上述目的，本发明公开了一种以金属浆料制作毛细结构的方法，应用于制作一均温板中的毛细结构，该均温板具有一金属底板，该金属底板具有一沟槽结构，其特征在于该方法包含有以下步骤：
提供一金属浆料，其包含有一胶体、一第一金属粉末以及一第二金属粉末，该胶体包含一聚合物及一有机溶剂，该第一金属粉末以及该第二金属粉末分散并悬浮于该胶体中，其中该第一金属粉末的粒径不大于53um，该第二金属粉末的粒径不大于13um；
铺设该金属浆料于该金属底板的该沟槽结构中；
将承载该金属浆料的该金属底板放置于一加热炉中；
加热使该金属浆料中的该胶体中的该有机溶剂挥发；
在无氧环境下进行烘烤，使该金属浆料中的该聚合物烧除；以及
在无氧环境下进行烧结并冷却，使该第一金属粉末与该第二金属粉末于该沟槽结构中形成具有多个孔隙的该毛细结构，且该毛细结构的厚度小于该沟槽结构的深度。
其中，于铺设该金属浆料于该金属底板的该沟槽结构中的步骤中的铺设方式包含钢版印刷、网版印刷或点胶。
其中，该金属底板、该第一金属粉末以及该第二金属粉末的材质为铜或铜合金。
其中，该第二金属粉末的表面包含有一镀银层。
其中，该有机溶剂的挥发温度不高于200℃，该聚合物的烧除温度不高于500℃，该第一金属粉末及第二金属粉末的烧结温度不低于600℃。
还公开了一种以金属浆料制作毛细结构的方法，应用于制作一均温板中的毛细结构，该均温板具有一金属底板，该金属底板具有一沟槽结构，其特征在于该方法包含有以下步骤：
提供一金属浆料，其包含有一胶体、一第三金属粉末以及一第四金属粉末，该胶体包含一聚合物及一有机溶剂，该第三金属粉末以及该第四金属粉末分散并悬浮于该胶体中，其中该第三金属粉末的粒径不大于53um，该第四金属粉末为薄片状的金属粉末，其片状平均厚度不超过1um；
铺设该金属浆料于该金属底板的该沟槽结构中；
将承载该金属浆料的该金属底板放置于一加热炉中；
加热使该金属浆料中的该胶体中的该有机溶剂挥发；
在无氧环境下进行烘烤，使该金属浆料中的该聚合物烧除；以及
在无氧环境下进行烧结并冷却，使该第一金属粉末与该第二金属粉末于该沟槽结构中形成具有多个孔隙的该毛细结构，且该毛细结构的厚度小于该沟槽结构的深度。
其中，于铺设该金属浆料于该金属底板的该沟槽结构中的步骤中的铺设方式包含钢版印刷、网版印刷或点胶。
其中，该金属底板、该第三金属粉末以及该第四金属粉末的材质为铜或铜合金。
其中，该第四金属粉末的表面包含有一镀银层。
其中，该有机溶剂的挥发温度不高于200℃，该聚合物的烧除温度不高于500℃，该第三金属粉末及第四金属粉末的烧结温度不低于600℃。
由此。当毛细结构完成后,接下来就可以用硬焊(Brazing)或真空扩散接合(Diffucion Bonding)方式，接合具有毛细结构的金属底板以及具有相同形状的金属上盖，再进行导管注水、抽真空、密封等加工程序就可以制作完成超薄的均温板元件。
在一具体实施例中，其中于接合具有毛细结构的金属底板以及具有相同形状的金属上盖后，金属底板与金属上盖间将形成密闭空腔，且于密闭空腔中毛细结构与金属上盖之间将形成内部气道。
在一具体实施例中，其中于铺设金属浆料于金属底板的沟槽结构中的步骤中的铺设方式包含钢版印刷(Stencil Printing)、网版印刷(Screen Printing)或点胶(Dispensing)。
在一具体实施例中，其中金属底板及金属浆料所包含的第一金属粉末以及第二金属粉末的材质为纯铜(Cu)或铜合金(Cu Alloy)，且在另一具体实施例中，第二金属粉末的材质可为铜、铜合金、镍、钛和银中的其中一种。选用纯铜(Cu)或铜合金(Cu Alloy)是考虑到金属基板为纯铜(Cu)或铜合金(Cu Alloy)，且铜具有较佳的热传导系数(k)及延展性，易于加工。对于一个具有快速导热功能的均温板或薄型热管板，其金属上盖及金属底板可包含任何金属材质。此外，毛细结构亦包含有任何金属，金属选用的原则是毛细结构要能与金属底板有效烧结以固定毛细结构于金属底板上。
在一具体实施例中，其中有机溶剂的挥发温度不高于200℃，聚合物的烧除温度不高于500℃，第一金属粉末及第二金属粉末的烧结温度不低于600℃，并高于金属上盖及金属底板的封合焊接温度。
在一具体实施例中，其中第一金属粉末，特别是类球状铜粉末，粒径分布可介于13um～53um之间，而第二金属粉末，特别是类球状铜粉末，粒径分布可介于1.3um～13um之间。本方法使用两种不同颗粒大小的金属粉末，主要是为了在烧结过程中造成两种不同颗粒大小的金属粉末具有不同的烧结效应。小粒径的第二金属粉末的表面能(SurfaceEngergy)比大粒径的第一金属粉末的表面能大，在适当的相同的温度下可造成小粒径的第二金属粉未进行液相烧结(Liquid-phase sintering)或部分液相烧结而大粒径的第一金属粉末进行部份固相烧结现象。因此，当烧结现象发生时，小粒径的第二金属粉末在混合的粉末系统中进行随机的扩散及粘滞流动，有利于大粒径的第一金属粉末间的相互粘结并在温度冷却后产生孔隙，同时亦有利于毛细结构和金属底板表面粘结。
在一具体实施例中，其中第二金属粉末的表面有一镀银层，且镀银层的厚度小于100nm。小粒径的第二金属粉末的表面的镀银层是考虑银的熔
Figure BDA0002013720150000041
比铜低，在相同温度下进行液相烧结可增加小粒径的第二金属粉末的扩散及粘滞流动，进而增加具有多个孔隙的毛细结构中第一金属粉末与第二金属粉末间的粘结强度。
在一具体实施例中，其中均温板的厚度小于0.5mm以及毛细结构的厚度小于200um。在另一较佳具体实施例中，其中均温板的厚度小于0.3mm以及毛细结构的厚度小于50um。由于均温板元件本身具有壁厚的限制，因此当均温板元件的元件厚度越薄，其中能容置毛细结构及内部气道的空间就越小。本发明利用金属浆料制作均温板中毛细结构的方法就是利用金属浆料的流变性将金属浆料填满于金属底板的沟槽结构之中。接着，挥发有机溶剂及烧除聚合物以使烧结并冷却后的毛细结构收缩到预期的厚度。故，毛细结构的厚度主要取决于金属浆料中的金属粉末的固含量。
一具体实施例中，其中本方法系于氮气(N2)环境中进行加热、烘烤及烧结承载具有金属浆料的金属底板的步骤。于氮气环境下进行，主要是避免金属底板的表面发生氧化而影响后续均温板上、下盖板间相互封合的制程。
本发明的另一种以金属浆料制作毛细结构的方法，应用于制作均温板中的毛细结构，此均温板具有金属底板，且金属底板具有沟槽结构，其包含有以下步骤：提供金属浆料，其包含有胶体(Colliod)、第三金属粉末以及第四金属粉末，胶体包含聚合物(Polymer)及有机溶剂(Solvent)，第三金属粉末以及第四金属粉末分散并悬浮于该胶体中，其中第三金属粉末的粒径不大于53um(270mesh)，第四金属粉末为薄片状的金属粉末，其片状平均厚度不超过1um，且其片状的平均径厚比大于30；铺设金属浆料于金属底板的沟槽结构中；将承载金属浆料的金属底板放置加热炉中；加热使金属浆料中的有机溶剂挥发；在无氧环境下进行烘烤(Baking)使金属浆料中的聚合物烧除；以及，在无氧环境下进行烧结(Sintering)并冷却，使第三金属粉末与第四金属粉末于沟槽结构中形成具多个孔隙的毛细结构，且毛细结构的厚度小于沟槽结构的深度。当毛细结构完成后，接下来就可以用硬焊(Brazing)或真空扩散接合(Diffucion Bonding)方式，接合具有毛细结构的金属底板以及具有相同形状的金属上盖，再进行导管注水、抽真空、密封等加工程序就可以制作完成超薄的均温板元件。
在另一具体实施例中，其中第三金属粉末，特别是类球状铜粉末，第三金属粉末的粒径不大于53um(270mesh)。第四金属粉末为薄片状的金属粉末，特别是薄片状的铜粉末，其片状平均厚度不超过1um，为奈米或次奈米厚度，且其片状的平均径厚比大于30。本方法使用两种不同形状的金属粉末系统，主要是藉由薄片状的第四金属粉末与类球状的第三金属粉末在烧结过程中，将造成两种形状的金属粉末具有不同的烧结效应。厚度仅数百奈米(nm)的薄片状的第四金属粉末的表面能(Surface Engergy)比粒径较大的类球状的第三金属粉末的表面能大，在适当的相同的温度下可造成薄片状的第四金属粉末进行液相烧结(Liquid-phase sintering)或部分液相烧结时破碎或形成破网状的薄金属片。此薄金属片环绕在粒径较大的类球状的第三金属粉末间并进行粘结。据此，薄片状的第四金属粉末在混合的粉末系统中进行随机的破裂、扩散及粘滞流动，有利于第三金属粉末与第四金属粉末间相互粘结并在温度冷却后产生孔隙，同时亦有利于毛细结构和金属底板表面粘结。
在另一具体实施例中，其中于铺设金属浆料于金属底板的沟槽结构中的步骤中的铺设方式包含钢版印刷(Stencil Printing)、网版印刷(Screen Printing)或点胶(Dispensing)。
在另一具体实施例中，其中金属底板、第三金属粉末以及第四金属粉末包含有铜(Cu)或铜合金(Cu Alloy)。
在一具体实施例中，其中第四金属粉末的薄形片状表面包含一层镀银层，且镀银层的厚度小于100nm。薄片状的第四金属粉末表面的镀银层是考虑银的熔
Figure BDA0002013720150000051
比铜低，在相同温度下进行液相烧结可增加薄片状的第四金属粉末的破裂、扩散及粘滞流动，形成破网状结构环绕于第三金属粉末之间并增加具有多个孔隙的毛细结构中第三金属粉末与第四金属粉末间的粘结强度。
在另一具体实施例中，其中有机溶剂的挥发温度不高于200℃，聚合物的烧除温度不高于500℃，第一金属粉末及第二金属粉末的烧结温度不低于600℃，并高于金属上盖及金属底板的封合焊接温度。
本文中所述的粒径，可以藉由筛网所大略地控制。举例而言，用500mesh的筛网和300mesh的筛网偕同过筛后，可以获得粒径尺寸分布于25um～48um的粉末颗粒。筛出的粉末颗粒平均粒径(D50)则是可再经过沉降法、雷射法、筛分法、图像法和电阻法等常见的方式而计算出来。
综上所述，本发明的制作具有毛细结构的均温板的方法，系可利用自动印刷制程进行量产。对于元件厚度较大的均温板而言，本方法系利用金属浆料来取代以往单纯的铜质粉末来进行铺设，以此解决粉末飘散或铺设不均等问题。另对于超薄的均温板元件而言，本方法系利用金属浆料来取代目前已铺置铜网及编织网的方式，以此解决毛细结构厚度及内部气道的空间大小不易控制以及量产不易自动化等问体。此外，本发明的制作方法可以利用调控金属浆料的固含量及金属底板的沟槽结构的深度来调整均温板元件的毛细结构的厚度及内部气道的空间大小，藉此本方法可以提供量产客制化的毛细结构的均温板。
附图说明
图1：绘示根据本发明的一具体实施例的钢版印刷制作具有毛细结构的均温板的方法的步骤流程图。
图2：绘示根据本发明的一具体实施例的钢版印刷制作具有毛细结构的均温板的方法的流程示意图。
图3：绘示根据图1的金属浆料的组成示意图。
图4与图5：分别绘示本发明的不同实施例中金属底板的沟槽结构及金属浆料铺设区域的俯视图。
图6与图7：分别绘示本发明的其他不同实施例中金属底板的沟槽结构及金属浆料铺设区域的俯视图。
图8：绘示根据图6与图7的其他不同实施例的钢版印刷制作具有毛细结构的均温板的方法的步骤流程图。
图9：绘示根据本发明的再一具体实施例的钢版印刷制作具有毛细结构的均温板的方法的步骤流程图。
图10A与图10B：分别绘示本发明不同实施例的金属上盖的结构示意图。
图11A：绘示根据本发明的一具体实施例的金属浆料的固含量较高的毛细结构示意图。
图11B：绘示根据本发明的一具体实施例的金属浆料的固含量较低的毛细结构示意图。
图12：绘示根据本发明的一具体实施例的第二金属粉末的结构示意图。
图13：绘示根据本发明的另一具体实施例的金属浆料的组成示意图。
图14：绘示根据本发明的另一具体实施例的第四金属粉末的结构示意图。
图15A及15B：绘示根据本发明的另一具体实施例的金属浆料中第三金属粉末和第四金属粉末烧结前后的结构示意图。
具体实施方式
为了让本发明的优点，精神与特征可以更容易且明确地了解，后续将以实施例并参照所附图式进行详述与讨论。值得注意的是，这些实施例仅为本发明代表性的实施例，其中所举例的特定方法，装置，条件，材质等并非用以限定本发明或对应的实施例。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向、横向、上、下、前、后、左、右、顶、底、内、外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示所述的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，本发明装置或元件前的不定冠词“一”、“一种”和“一个”对装置或元件的数量要求(即出现次数)无限制性。因此“一”应被解读为包括一或至少一，并且单数形式的装置或元件也包括复数形式，除非所述数量明显指单数形式。
于一具体实施例中，本发明的以金属浆料1制作毛细结构13的方法，应用于制作均温板2中的毛细结构13。此均温板2具有金属底板21，且此金属底板21具有沟槽结构210。此方法包含有以下步骤：提供金属浆料1，其包含有胶体12、第一金属粉末10以及第二金属粉末11。胶体12包含有聚合物以及有机溶剂。第一金属粉末10及第二金属粉末11分散并悬浮于胶体12中。其中，第一金属粉末10的粒径不大于53um(270mesh)，第二金属粉末11的粒径不大于13um(1000mesh)；铺设金属浆料1于金属底板21的沟槽结构210中；将承载金属浆料1的金属底板21放置于加热炉中；加热使金属浆料1中的胶体12中的有机溶剂挥发；在无氧环境下进行烘烤(Baking)，使金属浆料1中的聚合物烧除；以及在无氧环境下进行烧结(Sintering)并冷却，使第一金属粉末10与第二金属粉末11于沟槽结构210中形成具有多个孔隙的毛细结构13，且毛细结构13的厚度小于沟槽结构210的深度。
请参阅图1至图3，图1绘示根据本发明的一具体实施例的钢版印刷制作具有毛细结构13的均温板2的方法的步骤流程图，图2绘示根据本发明的一具体实施例的钢版印刷制作具有毛细结构13的均温板2的方法的流程示意图，图3绘示根据图1的金属浆料1的组成示意图。如图1至图3所示，于一具体实施例中，本发明的钢版印刷制作均温板2(VaporChamber)中毛细结构13的方法以及此均温板2的结构，其包含有以下步骤：步骤S1：提供具有沟槽结构210的金属底板21；步骤S2：提供混合有两种不同金属粉末的金属浆料1；步骤S3：以钢版印刷制程将金属浆料1铺置于金属底板21的沟槽结构210中；步骤S4：加热以使金属浆料1中的有机溶剂挥发；步骤S5：在无氧环境下进行烘烤使金属浆料1中的聚合物烧除；步骤S6：在无氧环境下进行烧结并泠却使金属浆料1的两种金属粉末以形成毛细结构13；步骤S7：接合金属底板21及金属上盖20以形成均温板2的结构，其中均温板2的结构内部具有密闭空腔211。
如图3所示，于前述的具体实施例中的金属浆料1可包含有第一金属粉末10、第二金属粉末11及胶体12。此胶体12包含有聚合物及有机溶剂。于实际应用中，聚合物为树脂，有机溶剂为醇类有机溶剂。为了调整金属浆料的特性，胶体中亦可渗入微量的分散剂或界面活性剂等成份。于一具体实施例中，第一金属粉末10与第二金属粉末11为粒径大小不一的粉体，尤其是指多个类球状铜质颗粒集合而成的粉末。在一具体实施例中，其中第一金属粉末10，特别是类球状铜粉末，粒径分布介于13um～53um之间，而第二金属粉末11，特别是类球状铜粉末，粒径分布则介于1.3um～13um之间。
请参阅图2、图4及图5，图4与图5分别绘示本发明的不同实施例中金属底板21的沟槽结构210及金属浆料1铺设区域的俯视图。于实际应用中，均温板2可为具有热传导方向性的条形热管板(Heat Pipe Plate)。如图2、图4及图5所示，图4为直条状沟槽结构210的金属底板，而图5则是两端具有不同分散范围设计的曲线状沟槽结构210的金属底板21。其中，图5中的金属底板21的设计原理系藉由两端分散范围大小的不同来提升散热效率。进一步来说，以图5所示的设计的均温板2，此一具体实施例的金属底板21具有分散范围较小的吸热端213与分散范围较大的冷凝端214。吸热端213可接触发热源，而毛细结构13内的工作流体于吸热端213受热变相至气相。气相的工作流体将沿着沟槽结构210所形成的密闭空腔211中的内部气到212移动至冷凝端214，并于冷凝端214将潜热散去而变相至液相。其中，吸热端213的分散范围较小的设计系为了吻合发热为高密度的热点(Hot Spot)区；冷凝端214的分散范围较大的设计系为了增大散热范围，以提高冷凝散热效率。
请复参阅图2及图3，接下来将图4中沿着A至A’线进行剖面和于图5中沿着B至B’线进行剖面得到如图2的具有沟槽结构210的金属底板21剖面图，以钢版印刷制程将金属浆料1铺设于底板21的构槽结构210的步骤作进一步说明。本发明的方法铺设方式可为利用具有与沟槽结构210的相对应孔洞的钢板30进行铺设。如图2所示，首先，钢板30上设置有数个孔洞对应底板21中需形成毛细结构13的沟槽结构210，将钢板30放置在金属底板21上。接着，使用刮刀31以钢版印刷的方式刮动金属浆料1。此时，金属浆料1会穿过钢板30上的孔洞涂布而被铺置至金属底板21的沟槽结构210内。铺置完成后，将含有金属浆料1的金属底板21进行不同温度的加热、烘烤及烧结。于加热时，胶体12内的有机溶剂会因为沸点较低而完全蒸散掉。接着，提高温度进行烘烤，胶体12内的聚合物进一步烧除，仅留下第一金属粉末10与第二金属粉末11的混合结构。接着，进行更高温的烧结过程并冷却。此时，第一金属粉末10及第二金属粉末11就会形成多孔性的毛细结构13。在此，可以了解的是，当金属浆料1中的胶体12被去除后，原金属浆料1的体积将会缩小，而体积缩小的比率可以由金属浆料1的固含量(Solid Content)来进行调整。此外，金属底板21的沟槽210中毛细结构13的厚度也由金属浆料1的固含量及第一金属粉末10及第二金属粉末11的物理特性而决定。
最后将金属上盖20与金属底板21接合以形成具有密闭空腔211的均温板2的结构。其中，毛细结构13与金属上盖20之间将形成内部气道212于密闭空腔211(图中以虚线标示)中。内部气道212可以提供气相的工作流体能于密闭空腔211中快速的流动。
请参阅图6至图8，图6与图7分别绘示本发明的其他不同实施例中金属底板21的构槽结构210及金属浆料1铺设区域的俯视图，图8绘示根据图6与图7的其他不同实施例的钢版印刷制作具有毛细结构13的均温板2的方法的步骤流程图。除了前述的不同沟槽结构210的金属底板外，于实际应用中，更包含有如图6及图7所示的包含有第一沟槽结构216及第二沟槽结构217的金属底板21设计。
将图6中沿着C至C’线进行剖面和于图7中沿着D至D’线进行剖面得到如图8的具有第一沟槽结构216及第二沟槽结构217的金属底板21剖面图，以钢版印刷制程将金属浆料1铺设于金属底板21的构槽结构210的步骤作进一步说明。此制成具有毛细结构13的均温板2的方法与前述相同，在此不再多加赘述。与前述不同的是，欲制作成具有辅助气道215的金属底板21所包含有第一沟槽结构216及第二沟槽结构217，而钢板30上仅具有与第一沟槽结构216相对应的孔洞。藉此，将此钢板30放置于金属底板21上，进行印刷制程时，仅有第一沟槽结构216会被铺设金属浆料1并烧结成毛细结构13。于接合金属上盖20及金属底板21的步骤后，将形成具有毛细结构13的密闭空腔211及辅助气道215。图8中所示的辅助气道215为未具有毛细结构13的密闭空腔211，仅作为气相的工作流体的辅助流道。合并参阅图6及图7，以图6及图7的金属底板21所做成的均温板2结构，其第二沟槽结构217将形成辅助气道215，辅助气道215能让吸热端213的相变化所产生的潜热的气体可传导及流通的空间更大，这对于要制作更超薄的均温板2，而其密闭空腔211厚度又被限制时，辅助气道215可以维持均温板2解热及散热的能力。
请参阅图9、图10A及图10B，图9绘示根据本发明的再一具体实施例的钢版印刷制作具有毛细结构13的均温板2的方法的步骤流程图，图10A与图10B分别绘示本发明不同实施例的金属上盖20的结构示意图。如图9所示，于一具体实施例中，本发明的制作方法于接合金属底板21及金属上盖20以形成均温板2的结构的步骤前，更包含有以下步骤：步骤S8：确认毛细结构13的厚度。此步骤可以确保承载具有毛细结构13的金属底板21与金属上盖20接合后，内部气道212(图中以虚线标示)能于密闭空腔211确实形成，进而确保均温板2的元件成品的散热效果。于实际应用中，金属浆料1被加热及烘烤后，胶体12从金属浆料1中被去除，经烧结及冷却后最后形成的毛细结构13的厚度会小于金属浆料1铺设在金属底板21的沟槽结构210的厚度。毛细结构13的厚度的缩减又取决于原先金属浆料1的固含量。因此，仅要事先确认金属浆料1的固含量，于钢版印刷金属浆料1时，确保金属浆料1填满在沟槽结构210中，形成的毛细结构13的厚度自然会低于沟槽结构210的深度，进而得以在沟槽结构210中的毛细结构13上方留下一空间。如图10A及10B所示，前述的金属上盖20可为平板结构或具有与金属底板21相对应的沟槽结构210，由图可知不同的金属上盖20亦会影响内部气道212的大小。
请参阅图11A及图11B，图11A绘示根据本发明的一具体实施例的金属浆料1的固含量较高的毛细结构13示意图，图11B绘示根据本发明的一具体实施例的金属浆料1的固含量较低的毛细结构13示意图。于实际应用中，毛细结构13的厚度可藉由金属浆料1的固含量以及沟槽结构210的深度来调整。如图11A及图11B所示，图11A所铺设的为固含量较高的金属浆料1，而图11B所铺设的为固含量较低的金属浆料1。当毛细结构13形成后，固含量较高的金属浆料1所形成的毛细结构13的厚度大于固含量较低的金属浆料1所形成的毛细结构13。于钢版印刷制程中，金属浆料1铺设的厚度将等于或小于沟槽结构210的深度，因此毛细结构13的厚度亦可利用沟槽结构210的深度进行调整。于实际应用中，均温板2的元件厚度小于0.4mm，毛细结构13的厚度可控制在小于100um。当均温板2的元件厚度只有0.3mm时，毛细结构13的厚度可控制在小于50um。此外，金属浆料1中的第一金属粉末10及第二金属粉末11的含量比值也可作为毛细结构13的厚度的调整。本发明的方法可以藉由金属浆料1的固含量、沟槽结构210的深度以及金属浆料1中第一金属粉末10与第二金属粉末11的含量比值来达到客制化的毛细结构13。
请参阅图12，图12绘示根据本发明的一具体实施例的第二金属粉末11的结构示意图。如图12所示，本发明的第二金属粉末11表面可包含有一层镀银层14，且此镀银层14的厚度小于100nm。其中，此镀银层14可以降低第二金属粉末11的液相烧结温度。
于一具体实施例中，金属底板21的沟槽结构210中所铺设的金属浆料1中的第一金属粉末10与第二金属粉末11烧结形成毛细结构13的步骤可于氮气(N2)或氮氢混合的环境中进行，以避免过度氧化的问题发生。此外，本发明的具体实施例，将具流变性的金属浆料1铺置在金属底板21的沟槽结构210中的方式可以是钢版印刷制程(Stencil PrintingProcess)、网版印刷制程(Screen Printing Process)或点胶制程(Dispensing Process)。
请参阅图13及图14，图13绘示根据本发明的另一具体实施例的金属浆料1的组成示意图，图14绘示根据本发明的另一具体实施例的第四金属粉末的结构示意图。。除了上述金属浆料1为不同粒径大小的第一金属粉末10及第二金属粉末11外，如图13所示于另一具体实施例中，金属浆料1亦可为不同形状的类球状的第三金属粉末15(以斜线标示)及薄片状的第四金属粉末16(以空白标示)。实际应用中，第三金属粉末15的粒径为小于53um(270mesh)的类球形铜粉末。第四金属粉末为厚度小于1um的薄片状铜粉末，且其薄片状的直径160及厚度161所得的平均径厚比大于30。此外，如图14所示，第四金属粉末16的外层亦可与前述的第二金属粉末11一样具有一镀银(Ag)层14，镀银层厚度小于100um。
请参阅图15A及图15B，图15A及15B绘示根据本发明的另一具体实施例的金属浆料中第三金属粉末和第四金属粉末烧结前后的结构示意图。图15A为侧视图，而图15B为俯瞰图。如图15A所示，在毛细结构形成的烧结过程中类球状的第三金属粉末15被薄片状的第四金属粉末16围绕，薄片状的第四金属粉末16因液相烧结而破裂并进行扩散及粘滞流动，因此增加多孔性毛细结构中第三金属粉末15与第四金属粉末16间的粘结。如图15B所示，烧结后薄片状的第四金属粉末16像破网般粘结周边的第三金属粉末15颗粒。
此外，上述的金属底板21、第一金属粉末10、第二金属粉末11、第三金属粉末15及第四金属粉末16的材质为铜、铜合金、镍、钛和银中的其中一种。有机溶剂的挥发温度不高于200℃，聚合物的烧除温度不高于500℃，第一金属粉末10、第二金属粉末11、第三金属粉末15及第四金属粉末16的烧结温度不低于600℃。于一具体实施例中，第一金属粉末的材质为纯铜(Cu)或铜合金(Cu Alloy)，第二金属粉末的材质为是镍，金属浆料是较大的铜粉末和较小的镍粉末组成。于另一具体实施例中，第一金属粉末包含纯铜(Cu)或铜合金(CuAlloy)，第二金属粉末是钛，金属浆料是较大的铜粉末和较小的钛粉末组成。
综上所述，本发明的制作均温板2的毛细结构13的方法，系利用金属浆料1的铺置、加热、烘烤、烧结来进行量产。具体的实施方法利用自动化的钢版印刷工法将具流变性的金属浆料1铺置在金属底板21的沟槽结构210中，藉以取代目前用人工辅以治具铺置铜网及编织网来制作毛细结构的方法，以此解决量产及良率问题。此外，本发明的制作方法可以利用调控金属浆料1的固含量以及金属底板21的沟槽结构210的深度来调整毛细结构13的厚度，并可以金属浆料1中的第一金属粉末10与第二金属粉末11或第三金属粉末15与薄片状的第四金属粉末16的含量比值作为毛细结构13的孔隙率的调整。藉此，本方法可以实现厚度0.3mm或更薄的均温板2或热管板的量产课题。
藉由以上较佳具体实施例的详述，希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所揭露的较佳具体实施例来对本发明的范畴加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明所欲申请的专利范围的范畴内。因此，本发明所申请的专利范围的范畴应该根据上述的说明作最宽广的解释，以致使其涵盖所有可能的改变以及具相等性的安排。

Claims (10)

1.一种以金属浆料制作毛细结构的方法，应用于制作一均温板中的毛细结构，该均温板具有一金属底板，该金属底板具有一沟槽结构，其特征在于该方法包含有以下步骤：
提供一金属浆料，其包含有一胶体、一第一金属粉末以及一第二金属粉末，该胶体包含一聚合物及一有机溶剂，该第一金属粉末以及该第二金属粉末分散并悬浮于该胶体中，其中该第一金属粉末的粒径不大于53um，该第二金属粉末的粒径不大于13um；
铺设该金属浆料于该金属底板的该沟槽结构中；
将承载该金属浆料的该金属底板放置于一加热炉中；
加热使该金属浆料中的该胶体中的该有机溶剂挥发；
在无氧环境下进行烘烤，使该金属浆料中的该聚合物烧除；以及
在无氧环境下进行烧结并冷却，使该第一金属粉末与该第二金属粉末于该沟槽结构中形成具有多个孔隙的该毛细结构，且该毛细结构的厚度小于该沟槽结构的深度。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，于铺设该金属浆料于该金属底板的该沟槽结构中的步骤中的铺设方式包含钢版印刷、网版印刷或点胶。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该金属底板、该第一金属粉末以及该第二金属粉末的材质为铜或铜合金。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该第二金属粉末的表面包含有一镀银层。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该有机溶剂的挥发温度不高于200℃，该聚合物的烧除温度不高于500℃，该第一金属粉末及第二金属粉末的烧结温度不低于600℃。
6.一种以金属浆料制作毛细结构的方法，应用于制作一均温板中的毛细结构，该均温板具有一金属底板，该金属底板具有一沟槽结构，其特征在于该方法包含有以下步骤：
提供一金属浆料，其包含有一胶体、一第三金属粉末以及一第四金属粉末，该胶体包含一聚合物及一有机溶剂，该第三金属粉末以及该第四金属粉末分散并悬浮于该胶体中，其中该第三金属粉末的粒径不大于53um，该第四金属粉末为薄片状的金属粉末，其片状平均厚度不超过1um；
铺设该金属浆料于该金属底板的该沟槽结构中；
将承载该金属浆料的该金属底板放置于一加热炉中；
加热使该金属浆料中的该胶体中的该有机溶剂挥发；
在无氧环境下进行烘烤，使该金属浆料中的该聚合物烧除；以及
在无氧环境下进行烧结并冷却，使该第一金属粉末与该第二金属粉末于该沟槽结构中形成具有多个孔隙的该毛细结构，且该毛细结构的厚度小于该沟槽结构的深度。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，于铺设该金属浆料于该金属底板的该沟槽结构中的步骤中的铺设方式包含钢版印刷、网版印刷或点胶。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，该金属底板、该第三金属粉末以及该第四金属粉末的材质为铜或铜合金。
9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，该第四金属粉末的表面包含有一镀银层。
10.如权利要求6所述的方法，其特征在于，该有机溶剂的挥发温度不高于200℃，该聚合物的烧除温度不高于500℃，该第三金属粉末及第四金属粉末的烧结温度不低于600℃。
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