[发明专利]热传导装置及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种热传导装置及其制造方法，尤其涉及一种可容易控制钻石颗粒在金属基质中的排列性的热传导装置及其制造方法。

背景技术

长期以来，电子产品的散热问题一直是影响其运作性能的关键，更牵涉到电子产品的技术发展走向。以计算机产品为例，其电路板上的芯片通常搭载有大量的晶体管，而在计算机产品的设计趋势走向轻薄化及高运算能力的需求下，将有更多的晶体管被局限在有限的狭小空间内，使得由电子元件所产生的热能难以排除。另以最近迅速发展用于照明光源的发光二极管而言，其转换成光能的同时也将产生大量的热能，在热能无法有效移除的状况下，将使得发光二极管的寿命大幅降低，因此，散热能力的高低将影响高功能发光二极管的技术开发。

有鉴于以上问题，已有许多散热片的相关技术被提出，以解决电子产品的散热问题，其中，就材料的选择上而言，由于钻石材料具备高热传导系数与低热膨胀系数等优点，故尤以包含钻石材料的散热片属相关业者的开发重点。此种热传导装置如美国专利第US 6,987,318号，揭示一种具有热传导梯度的钻石复合物散热片及其制法，其散热片是由钻石颗粒与包覆该钻石颗粒的焊料合金所组成，通过钻石浓度或颗粒的变化而在该散热片中产生一热传导梯度，由于仅须于靠近热源的区域提供高热传导性，故可减少钻石颗粒的用量，而关于其制造方法，先将不同颗粒大小的钻石颗粒依序堆叠在模具中，再加入间隙材料，使得间隙材料填充于钻石颗粒之间，然后以烧结、渗透或电沉积等方式使得间隙材料与钻石颗粒可以烧结为一体。

另如美国专利公开第US 2005/0189647号，揭示一种碳复合物散热器及其相关方法，在铝金属基质中散布钻石颗粒及石墨，通过添加石墨可提升该散热器的热传导性的等向性。关于其制造方法，先将一石墨层置于模具中，再于该石墨层上堆叠一钻石颗粒层，该钻石颗粒层由黏结剂连结钻石颗粒所形成，于连续堆叠该石墨层及该钻石颗粒层后，再将熔融的铝或铝合金倒入模具中，其固结后即得到该散热器。

于以上先前技术中，以美国专利第US 6,987,318号而言，由于钻石颗粒为先堆叠为立体结构而放置于模具内成型，在填入间隙材料的同时，将会推挤钻石颗粒而影响钻石颗粒在空间中的排列，故不易控制钻石颗粒最终的排列方式，成型后散热片的热性质将偏离原先预期的效果，另外，由于间隙材料与钻石颗粒之间本身即具有一定程度的热膨胀系数的差异，也将造成制作大体积散热片的困难度。而关于美国专利公开第US 2005/0189647号，则因为也须先将该石墨层与该钻石颗粒层堆叠成立体结构，因此具有相同的问题。

发明内容

本发明的主要目的，在于解决现有热传导装置的制造方法中，不易控制钻石颗粒排列且难以控制适当热膨胀系数、热传导率和制作大尺寸热传导装置的问题。

为达到上述目的，本发明提供一种热传导装置的制造方法，其步骤包含有：

(a)将多个钻石颗粒以一预设图案排列于一平面上以形成一单层钻石颗粒层；

(b)对一金属材料施以一成型步骤，使该金属材料形成一包覆该钻石颗粒的金属基质，由此取得一由该单层钻石颗粒层埋设于该金属基质中所形成的复合体；以及

(c)将多个该复合体相互层叠，并进行一加热步骤使该金属基质间彼此结合。

本发明所述的热传导装置的制造方法，其中该步骤(a)是将该钻石颗粒排列于一模具内而形成该单层钻石颗粒层，且该步骤(a)与步骤(b)之间，还包括：(d)将一第一金属材料置于该模具内并覆盖在该单层钻石颗粒层的一侧；以及(e)反转该模具，再将一第二金属材料置于该模具内并覆盖在该单层钻石颗粒层的另一侧，由此得到包括该第一金属材料与该第二金属材料的金属材料。

本发明所述的热传导装置的制造方法，其中该步骤(d)与步骤(e)之间，还包括一对该第一金属材料进行预压的第一预压步骤。

本发明所述的热传导装置的制造方法，其中该金属材料为选择自由铜、铝、铁、钴、铬及镍所组成的群组。

本发明所述的热传导装置的制造方法，其中该第一金属材料与该第二金属材料为金属粉末。

本发明所述的热传导装置的制造方法，其中该金属材料添加有烧结助剂。

本发明所述的热传导装置的制造方法，其中该烧结助剂为选择自由钛、铬及镍所组成的群组。

本发明所述的热传导装置的制造方法，其中该步骤(a)是将该钻石颗粒排列于一第一金属材料上而得到该单层钻石颗粒层，且该步骤(a)与步骤(b)之间，还包括：(f)将一第二金属材料置于单层钻石颗粒层上，由此得到包括该第一金属材料与该第二金属材料的金属材料。