[發明專利]均熱結構與其制法及具有該均熱結構的散熱模塊

無效

• 申請號: 201110426315.9
• 申請日: 2011-12-19
• 公開（公告）號: CN103137846A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發明（設計）人: 楊愷祥;簡國祥
• 申請（專利權）人: 財團法人工業技術研究院
• 主分類號: H01L33/64
• 分類號: H01L33/64;H01L33/00
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 梁揮;常大軍

技術領域

本發明涉及一種均熱結構及其制法以及具有該均熱結構的散熱模塊，尤涉及一種可用于提高均熱效果的均熱結構及其制法以及具有該均熱結構的散熱模塊。

背景技術

一般的發光二極管組件具有耗電量低、反應速度快、體積小等優點，近年來逐漸取代傳統的白熾燈或熒光燈而成為照明主流。然而，發光二極管于發光過程中約有將近一半的輸入功率會轉變成熱能，雖然只有數瓦等級，但因為體積小，其發熱密度相當高，導致在芯片粘接處存在溫度極高的熱點(Hot?spot)，此會造成發光二極管的效能降低或使用壽命縮短。

為了避免發光二極管芯片過熱，現有技術通過將發光二極管芯片設置于散熱基板上，例如銅箔印刷電路板、金屬基印刷電路板或陶瓷基板。然而，銅箔印刷電路板的熱傳系數約為0.36W/mk，其熱傳性能不佳而易導致發光二極管芯片溫度過高。金屬基印刷電路板的使用示意可參閱圖1，于散熱模塊1中，發光二極管芯片11以粘著劑12固定在基板13，并將基板13設置在具有介電層14和金屬層15的散熱基板上，再利用熱接口材料(thermal?interface?material，TIM)16將該散熱基板與散熱結構17予以黏接。

于圖1中，發光二極管芯片11的熱能(如箭頭所示)需依序經基板13、介電層14和金屬層15才傳播至散熱結構17，期間需通過至少三層的擴散熱阻(spreading?resistance)。此外，介電層14難以將發光二極管芯片11的粘接處所產生的點狀熱源均勻分布至金屬層15的水平面。此外，介電層通常是由導熱性不佳的環氧樹脂所制成，故介電層往往成為散熱模塊的散熱瓶頸，使得整體的熱傳系數約只有1～12W/mk。另外，也有相關技術使用陶瓷基板作為散熱基板，雖具有較佳的介電性質及較低的熱膨脹系數，也有不錯的熱傳導性能(熱傳導系數約為170W/mk)，但陶瓷基板仍無法解決目前高功率發光二極管所面臨的熱點問題。或者，即便是采用例如石墨類鉆碳膜(Diamond?like?carbon)等高導熱材料，雖然其在水平方向的熱傳導率可高達200～600W/mK之間，但在垂直方向熱傳率則低于10W/mK，也不足以解決目前高功率芯片所面臨的熱點(Hot?spot)問題。

其次，美國第US6274924、US6943433、US7361940及US7208772號專利案以及第US2006/0086945及US2005/0269587號專利申請案，主要技術大多為在封裝結構中含散熱塊的設計，但其熱傳性能均受限于散熱塊的金屬材料本身的熱傳導性能。此外，美國第US6717246、6789610號專利案及第US2006/0243425號專利申請案使用平板式熱管，其可利用熱管內部工作流體的相變化傳熱，借由工作流體的兩相變化及流動傳熱，其熱擴散能力也較相同尺寸的金屬板好，溫度分布也較為均勻。然而，目前平板型熱管所使用的材料通常為銅，與芯片工藝的整合有其困難度。

發明內容

鑒于上述現有技術的種種缺失，本發明提供一種均熱結構及其制法及具有該均熱結構的散熱模塊，可達到其良好的均熱效果，使設置于散熱模塊中的芯片能增加其使用效能。

本發明的均熱結構包含第一蓋體及第二蓋體，該第一蓋體具有第一凹槽及該第二蓋體具有第二凹槽，且該第一凹槽及該第二凹槽的底面分別形成有多個微結構；支撐體，其具有多個透孔，以由該第一蓋體及該第二蓋體夾置其中，其中，該第一凹槽與該第二凹槽面對該支撐體，以于在該第一蓋體、該支撐體及該第二蓋體之間形成腔室；以及工作流體，其容置于該腔室內，以借由該多個微結構及該多個透孔而在該腔室中自如流動。

于上述的腔室中，該第一凹槽的側壁、該第二凹槽的側壁、或該第一凹槽及該第二凹槽的側壁也可形成有多個微結構。

于一實施例中，第一蓋體及第二蓋體的材料可為硅。支撐體的材料可為玻璃。工作流體可為水。

本發明的均熱結構可以熱接口材料結合于散熱結構上，成為一種用于芯片散熱的散熱模塊。該散熱模塊包括：散熱結構；熱接口材料，涂布于該散熱結構上；本發明所述的均熱結構，間隔著該熱接口材料而設置于該散熱結構上，其中，該均熱結構的遠離該熱接口材料的表面具有絕緣層；金屬層，其形成于該均熱結構的絕緣層上；以及芯片，其設置于該金屬層上。