CN100418213C - 沸腾腔式散热装置 - Google Patents

Abstract

一种沸腾腔式散热装置，包括一散热器，一置于散热器侧端的风扇及一罩设于散热器及风扇上的导风罩，该散热器包括一容置有流体的腔体及设于该腔体底部的固定底板，该腔体包括一吸热底板及一顶盖，该顶盖周缘向下设有密接吸热底板及顶盖的侧壁，该腔体的顶盖周围与侧壁之间形成一内凹状缓冲空间，该吸热底板在腔体内侧设有若干导热体，该若干导热体中至少有一部分直接连接该吸热底板与顶盖的散热面，所述底板的两边缘凸出于该散热器外并分别设有至少一通孔；该导风罩包括一顶盖及两侧板，每一侧板末端向外延伸形成一固定边，每一固定边上对应固定底板的通孔位置分别形成一固定孔，每一固定边上还设有至少一用于固定该沸腾腔式散热装置的固定柱。

Description

沸腾腔式散热装置

【技术领域】

本发明是关于一种散热装置，尤指一种用于电子元件散热用的散热装置。

【背景技术】

随着电子信息业不断发展，高科技电子产品朝向更轻薄短小及多功能、快速运行的趋势发展，然而，电子元件(如CPU)单位面积所释出的热量亦随之愈来愈多，导致其进一步发展必须面临如何降低电子元件工作温度的瓶颈，欲使高科技电子产品发挥应有的功能，设计高效率且质量轻巧的散热装置已成为业界发展下一代先进电子产品的重要挑战。

目前应用于计算机微处理器散热领域中已有许多不同结构的散热装置揭示于专利文献中，最典型是利用发热元件与配有风扇的散热鳍片底座之间的接触热传导达成散热目的，另外，为因应较高热通量(heat flux)的移除，在发热元件与散热鳍片底座之间常加装一具有良好热传导性的均热板(spreader)，该均热板可使用铜、铝等较高热导系数的材料或蒸汽式散热腔(vaporchamber)，以便将热量传到散热鳍片底座之前先使热量均匀分布，以降低热通量的负载，但金属板受制于材料本身有限的热传导性，若对高热通量的发热元件仍会产生明显热阻而无法达到均热分布的目的，而当一流体在相同条件下加热时，使该流体发生沸腾时的热传系数通常是不发生沸腾时的数十倍甚至数百倍，因此通过沸腾的高热传系数不但可以在同一尺寸的散热装置中大幅提升移热量，也可以大幅缩小具有同一移热量的散热装置的尺寸，因此应用流体沸腾时的相变机制所释出的高蒸发潜热技术于开发高效能电子冷却装置，是因应未来发展兼具轻巧及高热通量电子产品的趋势。

然而，欲发挥沸腾热传的诸多优点于冷却发热元件的应用上，沸腾腔式散热装置的设计除着眼于强化散热效能、并兼顾轻质化与微小化的需求外，仍有许多有待克服的缺点，使得应用与推广沸腾热传散热系统于各种发热电子元件及计算机微处理器上仍有以下改善空间：

(1)散热装置的安装与定位不便：由于散热装置的安装必须同时兼顾吸热块与发热元件紧密接触并予以固设于电路板及机壳上，习知散热装置的安装由于未作完善的模组化定位设计，必须将风扇、散热腔体逐一固定，除增加安装与定位的费时费工，且容易产生吸热块与发热元件间的接触差异，产品可靠度不易掌控且不符合量产制程的经济效益。

(2)风扇的风量未被充分利用：由于风扇产生的气流通过散热器后即与机壳中的空气混合，无法充分利用该气流对电路板上其它发热元件冷却，因而增加系统风扇的移热负荷。

【发明内容】

为解决上述技术问题，在此以实施例为例说明一种经过模组化设计，可达到方便安装及可靠定位功效的沸腾腔式散热装置。

其次，通过固设于导风罩上的风扇，使风扇底部的部份气流分流到吸热底板与电路板之间形成的风道，达到直接冷却系统内其它发热元件从而提升系统整体散热效率的功效。

再次，通过该导风罩涵盖整个沸腾腔式散热装置，达到进一步提升沿该导风罩前后端风道中其它发热元件的散热效率。

该沸腾腔式散热装置包括一散热器，一置于散热器侧端的风扇及一罩设于散热器及风扇上导风罩，该散热器包括一容置有流体的腔体及设于该腔体底部的固定底板，该腔体包括一吸热底板及一顶盖，该顶盖周缘向下设有密接吸热底板及顶盖的侧壁，该腔体的顶盖周围与侧壁之间形成一内凹状缓冲空间，该吸热底板在腔体内侧设有若干导热体，该若干导热体中至少有一部分直接连接该吸热底板与顶盖的散热面，所述底板的两边缘凸出于该散热器外并分别设有至少一通孔；该导风罩包括一顶盖及两侧板，每一侧板末端向外延伸形成一固定边，每一固定边上对应固定底板的通孔位置分别形成一固定孔，每一固定边上还设有至少一用于固定该沸腾腔式散热装置的固定柱。

该沸腾腔式散热装置通过上述模组化设计的只须以数支螺钉即可固定于电路板及机壳上，并同时将吸热块的吸热面与发热元件的发热面予以定位且使其紧密热接触，达到方便安装与可靠定位的功效。而风扇固设于该导风罩内，风扇的大部分风量涵盖散热鳍片的散热面积，风扇下方风量则分流到吸热底板与电路板之间所形成的风道，达到同时直接冷却系统内其它发热元件的功效。

【附图说明】

图1是该沸腾腔式散热装置示意图。

图2是图1的分解示意图。

图3是散热器的立体示意图。

图4是图3沿IV-IV线的剖视图。

图5是导风罩另一角度视图。

图6是该沸腾腔式散热装置组装于电路板并固设于机壳上的示意图。

图7是图6另一角度视图。

【具体实施方式】

下面参照附图，结合实施例作进一步说明。

请参阅图1至图7所示，该沸腾腔式散热装置是安装于发热元件，如CPU100上对其进行散热。

如图1及图2所示，该沸腾腔式散热装置包括一散热器10、一置于散热器10侧端的风扇30以及一罩设于散热器10及风扇30上的导风罩50。

同时参照图3及图4，该散热器10包括一密封的腔体12、一设置于该腔体12底部的吸热块14、与该腔体12顶部密接的基座15及设于该基座15上的若干散热鳍片16以及一设于该腔体12底部的固定底板18，其中各散热鳍片16之间形成风道160，吸热块14的吸热面140与CPU100之间紧密接触并将CPU100产生的热量导入腔体12。

腔体12是由一顶盖20、一侧壁22、由该顶盖20与侧壁22形成的内凹状缓冲空间21、及一在腔体12内侧设有导热体240的吸热底板24所构成，该腔体12内的流体19透过该设有若干导热体240的吸热底板24吸收来自吸热块14的热量而沸腾。其中所述若干导热体240中，至少有一部分直接连接于该腔体12的吸热底板24及顶盖20的散热面202之间，而至少又有一部分正对CPU100，如此不仅可以强化热传功能，并可克服由于流体19的初始液面未接触散热面202所造成的热传障碍。

如图2所示，固定底板18连接于散热器10的吸热底板24上，该固定底板18的大致中央位置设有一供吸热块14(如图4所示)穿过的中心孔182，该固定底板18沿该中心孔182外缘设有若干穿孔184，可供螺钉等固定件穿过该穿孔184将该固定底板18固接于腔体12的吸热底板24上，而吸热块14穿过吸热底板18的中心孔182并突出于固定底板18之外。另外，该固定底板18的宽度大于腔体12的宽度而大致等于或大于导风罩50的宽度，从而该固定底板的两侧边186突出于该腔体12之外，而每一侧边上沿导风罩50的延伸方向设有两通孔188。

为减少二次加工的需求并达到简化加工及降低成本的需求，顶盖20、侧壁22可经由锻造、压铸等机械加工方式一体而成，构成腔体12的上半部；同理，吸热底板24以及导热体240、吸热块14、固定底板18亦可一体成形从而形成腔体12的下半部，而该导热体240亦可与腔体12上半部一体成形，事实上，该腔体12的构成元件亦可以通过一体成形的方式作不同的搭配。另外，底座15与该腔体12的顶盖20亦可一体而成，从而去除底座15与顶盖20之间的接触热阻，提升散热效率。

风扇30是置于散热器10的侧端，风扇30产生的强制气流于流经散热器10带走散热器10的热量而对散热器10进行散热。该风扇30包括一扇框32，该扇框32两侧的四角分别设有一固定该风扇30的圆孔34。

同时参照图2及图5，该导风罩50大致呈“ㄇ”字形，包括一上盖52及与该上盖52大致相垂直的两侧板54，侧板54与风扇30相对应侧端的四角分别向该导风罩50内延伸一凸缘56，每一凸缘56对应风扇30的圆孔34分别形成一锁固孔560，侧板54末端形成一固定边58，该固定边58大致与侧板54相垂直，每一固定边58对应固定底板18的通孔188位置处分别向上形成一凹槽60，每一凹槽60内向下凸设一中空柱体62，该柱体62的表面上形成两固定孔64，每一固定孔64贯穿该固定边58并于固定边58上形成一弧形槽66。另外，该固定边58于两凹槽60之间向下凸设形成一表面呈弧形的凸块68，而固定边58于凹槽60两侧对应电路板200及机壳300(如图7所示)的螺孔位置分别形成一将该导风罩50固定于电路板200或机壳300上的固定柱59。

图6及图7所示为将该沸腾腔式散热装置组装于电路板200并固设于机壳300的示意图，请同时参照图2，该沸腾腔式散热装置经由模组化设计以达到同时将吸热块14的吸热面140与CPU100紧密接触并予以定位的功能，组装时，首先通过螺钉等固定件将包含吸热块14的腔体12与固定底板18锁固为一体从而形成一体的散热器10；其次将导风罩50罩设于散热器10及风扇30上，使导风罩50涵盖整个沸腾腔式散热装置，并使扇框32的上侧与导风罩50的上盖52接触，同时扇框32的两侧分别与导风罩50的侧板54接触，风扇30的圆孔34与导风罩50的锁固孔相对应从而便于螺钉等固定件穿设固定；然后利用固定件，如扣紧螺丝70，将将该固定底板18与导风罩50连接为一体，该扣紧螺丝70包括一本体72、设于该本体70末端的抵靠部74及形成于本体72端部的扣合部76，固定时该扣紧螺丝70的本体72穿过固定底板18的通孔188并进一步穿设于导风罩50的柱体62内，扣紧螺丝70的抵靠部74钩扣于固定底板18底面上，而扣合部76则卡合于柱体62的固定孔64上，从而该固定底板18、散热器10以及导风罩50固定为一体，即将该沸腾腔式散热装置固定为一体，而由于导风罩50的固定边58上设有一向下的弧形凸块68，因此组装时该散热器10与导风罩50之间保留一小角度的定位空间；最后利用弹簧螺丝90将该沸腾腔式散热装置固定于电路板200及机壳300上，弹簧螺丝90穿过导风罩50的固定柱59并螺锁于电路板200及机壳300上所预设的螺孔内，此时，由于散热器10与导风罩50间的小角度转动裕度，可方便地将吸热块14的吸热面140定位到CPU100的散热面位置，并自动调节到平贴该CPU100的散热面并予以紧密接触，达到方便安装与可靠定位的功效。

当该沸腾腔式散热装置组装于电路板200上时，风扇30与导风罩50的内壁接触，使该风扇30的大部分风量涵盖散热鳍片16的散热面积，从而通过风扇30朝该散热鳍片16一侧吹拂或吸引空气以将电子元件产生的大部分热量排出；另外，该风扇30的下方风量则分流至吸热底板24下方与电路板200上方所形成的风道400，达到同时直接冷却吸热块14、CPU100、吸热底板24、以及沿导风罩50方向上其它元件的功效，达到降低该散热器10与风扇30散热负荷的效益。

该沸腾腔式散热装置经由上述模组化设计，只须以数支扣紧螺丝70即可将固定底板18与导风罩50结合固定，然后再进一步以锁固导风罩50的数支弹簧螺丝90即可将该模组化的沸腾腔式散热装置固定于电路板200及机壳300上，并同时将吸热块14的吸热面140与CPU100的发热面予以定位且使其紧密热接触，具有安装方便与提升可靠度的优点。另外，还可通过腔体12内流体19的吸热沸腾所释放的蒸发潜热达到迅速移除CPU100所产生的热量外，同时可克服习知技术中的流体19在吸热初期的传热门槛，并避免流体19后续沸腾时在腔体12的顶盖20发生周期性振荡现象所造成之间歇性传热模式，以及既使在倾斜的状态下亦能发挥高效率的散热功能等优点。

Claims (10)

1. 一种沸腾腔式散热装置，包括一散热器，一置于散热器侧端的风扇及一罩设于散热器及风扇上的导风罩，该散热器包括一容置有流体的腔体，该导风罩包括一顶盖及两侧板，其特征在于：该腔体包括一吸热底板及一顶盖，该顶盖周缘向下设有密接吸热底板及顶盖的侧壁，该腔体的顶盖周围与侧壁之间形成一内凹状缓冲空间，该吸热底板在腔体内侧设有若干导热体，该若干导热体中至少有一部分直接连接该吸热底板与顶盖的散热面，该散热器还包括一设于该腔体底部的固定底板，该固定底板的两边缘凸出于该散热器外并分别设有至少一通孔，该导风罩的每一侧板末端向外延伸形成一固定边，每一固定边上对应固定底板的通孔位置分别形成一固定孔，每一固定边上还设有至少一用于固定该沸腾腔式散热装置的固定柱。

2. 如权利要求1所述的沸腾腔式散热装置，其特征在于：该导风罩的固定边对应于固定底板的通孔位置分别向上形成一凹槽，该凹槽内向下凸设一柱体，所述固定孔形成于该柱体的柱面。

3. 如权利要求1所述的沸腾腔式散热装置，其特征在于：该固定边向下凸设一表面呈弧形的凸块。

4. 如权利要求1所述的沸腾腔式散热装置，其特征在于：该导风罩是一体而成。

5. 如权利要求1所述的沸腾腔式散热装置，其特征在于：该固定底板与该散热器一体而成。

6. 如权利要求1所述的沸腾腔式散热装置，其特征在于：该散热器的腔体底部向下凸设一吸热块，该固定底板中央设有一供该吸热块穿设的中心孔。

7. 如权利要求1所述的沸腾腔式散热装置，其特征在于：还包括若干扣紧螺丝，所述扣紧螺丝包括一本体、设于本体末端之抵靠部及形成于本体端部之扣合部，这些扣紧螺丝之本体穿设于固定底板之相应通孔内，抵靠部钩扣于固定底板之底面上，而扣合部则卡合于导风罩之固定边之相应固定孔内。

8. 如权利要求1所述的沸腾腔式散热装置，其特征在于：至少有一部分导热体通过吸热底板对应于发热元件。

9. 如权利要求8所述的沸腾腔式散热装置，其特征在于：该腔体的顶盖、侧壁一体而成形成腔体的上半部，导热体与吸热底板、吸热块及固定底板一体而成形成腔体的下半部。

10. 如权利要1所述的沸腾腔式散热装置，其特征在于：该腔体顶部设有一基座及设置于该基座上的若干散热鳍片，该基座与腔体顶盖是一体而成。

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