[发明专利]均热结构与其制法及具有该均热结构的散热模块

说明书

技术领域

本发明涉及一种均热结构及其制法以及具有该均热结构的散热模块，尤涉及一种可用于提高均热效果的均热结构及其制法以及具有该均热结构的散热模块。

背景技术

一般的发光二极管组件具有耗电量低、反应速度快、体积小等优点，近年来逐渐取代传统的白炽灯或荧光灯而成为照明主流。然而，发光二极管于发光过程中约有将近一半的输入功率会转变成热能，虽然只有数瓦等级，但因为体积小，其发热密度相当高，导致在芯片粘接处存在温度极高的热点(Hot spot)，此会造成发光二极管的效能降低或使用寿命缩短。

为了避免发光二极管芯片过热，现有技术通过将发光二极管芯片设置于散热基板上，例如铜箔印刷电路板、金属基印刷电路板或陶瓷基板。然而，铜箔印刷电路板的热传系数约为0.36W/mk，其热传性能不佳而易导致发光二极管芯片温度过高。金属基印刷电路板的使用示意可参阅图1，于散热模块1中，发光二极管芯片11以粘着剂12固定在基板13，并将基板13设置在具有介电层14和金属层15的散热基板上，再利用热接口材料(thermal interface material，TIM)16将该散热基板与散热结构17予以黏接。

于图1中，发光二极管芯片11的热能(如箭头所示)需依序经基板13、介电层14和金属层15才传播至散热结构17，期间需通过至少三层的扩散热阻(spreading resistance)。此外，介电层14难以将发光二极管芯片11的粘接处所产生的点状热源均匀分布至金属层15的水平面。此外，介电层通常是由导热性不佳的环氧树脂所制成，故介电层往往成为散热模块的散热瓶颈，使得整体的热传系数约只有1～12W/mk。另外，也有相关技术使用陶瓷基板作为散热基板，虽具有较佳的介电性质及较低的热膨胀系数，也有不错的热传导性能(热传导系数约为170W/mk)，但陶瓷基板仍无法解决目前高功率发光二极管所面临的热点问题。或者，即便是采用例如石墨类钻碳膜(Diamond like carbon)等高导热材料，虽然其在水平方向的热传导率可高达200～600W/mK之间，但在垂直方向热传率则低于10W/mK，也不足以解决目前高功率芯片所面临的热点(Hot spot)问题。

其次，美国第US6274924、US6943433、US7361940及US7208772号专利案以及第US2006/0086945及US2005/0269587号专利申请案，主要技术大多为在封装结构中含散热块的设计，但其热传性能均受限于散热块的金属材料本身的热传导性能。此外，美国第US6717246、6789610号专利案及第US2006/0243425号专利申请案使用平板式热管，其可利用热管内部工作流体的相变化传热，借由工作流体的两相变化及流动传热，其热扩散能力也较相同尺寸的金属板好，温度分布也较为均匀。然而，目前平板型热管所使用的材料通常为铜，与芯片工艺的整合有其困难度。

发明内容

鉴于上述现有技术的种种缺失，本发明提供一种均热结构及其制法及具有该均热结构的散热模块，可达到其良好的均热效果，使设置于散热模块中的芯片能增加其使用效能。

本发明的均热结构包含第一盖体及第二盖体，该第一盖体具有第一凹槽及该第二盖体具有第二凹槽，且该第一凹槽及该第二凹槽的底面分别形成有多个微结构；支撑体，其具有多个透孔，以由该第一盖体及该第二盖体夹置其中，其中，该第一凹槽与该第二凹槽面对该支撑体，以于在该第一盖体、该支撑体及该第二盖体之间形成腔室；以及工作流体，其容置于该腔室内，以借由该多个微结构及该多个透孔而在该腔室中自如流动。

于上述的腔室中，该第一凹槽的侧壁、该第二凹槽的侧壁、或该第一凹槽及该第二凹槽的侧壁也可形成有多个微结构。

于一实施例中，第一盖体及第二盖体的材料可为硅。支撑体的材料可为玻璃。工作流体可为水。

本发明的均热结构可以热接口材料结合于散热结构上，成为一种用于芯片散热的散热模块。该散热模块包括：散热结构；热接口材料，涂布于该散热结构上；本发明所述的均热结构，间隔着该热接口材料而设置于该散热结构上，其中，该均热结构的远离该热接口材料的表面具有绝缘层；金属层，其形成于该均热结构的绝缘层上；以及芯片，其设置于该金属层上。