CN101466247A - 散热模块 - Google Patents

Abstract

本发明公开揭露一种散热模块，用于一运算处理装置的一金属外罩中，用以冷却设置在该金属外罩内的至少一热源。散热模块包含一第一导热板、一第二导热板以及一导热装置，其中，第一导热板覆盖于热源的上方，第二导热板连接在金属外罩上，导热装置是用来连接第一导热板与第二导热板。自热源所发出的热将由第一导热板吸收后，经导热装置传导至第二导热板，再均匀扩散到整个金属外罩。

Description

散热模块

技术领域

本发明涉及一种散热模块，尤其是涉及一运算处理装置的一金属外罩中，用以冷却设置在该金属外罩内的至少一热源的散热模块。

背景技术

随着科技的发达，运算处理装置普遍运用于许多电子产品，如个人电脑、个人移动助理(PDA)等。其中，运算处理装置包含许多在工作时会发热的电子元件，诸如：中央处理器、存储器、集成电路(IC)等。为了不让电子元件本身过热而造成损害，甚至造成系统当机等问题，传统上运算处理装置普遍使用风扇来帮助电子元件散热。

由于风扇需要电力驱动运转，而且其运转时通常伴随地产生噪音，对于某些具有电力限制和噪音限制的电子产品并不合适。再者，目前电子产品有规格变小的趋势，风扇的体积过大，可能导致容纳体积不足的问题。即便某些电子产品无上述因素的限制，设置在其内部的风扇在使用一段时间之后，易有故障情形发生，因此在散热技术的演进上即发展出一种未使用风扇的散热模块。

具体而言，前述未使用风扇的散热模块运用，例如在电子产品外壳上设置若干散热孔，通过空气自然的热传导及热对流等方式，将热源所发出的热向外传出。然而，经由散热孔使热气流自然散热的冷却效果普遍不佳，因而现有技术遂发展出另一种改良式的散热模块。该种改良式散热模块利用贴合在一电子产品外壳上的一导热元件，使其对应于电子产品内部易发热电子元件的位置，用于吸收该元件所产生的高热后，再将该废热排出。此种改良式散热模块虽可稍稍提高散热效率，但由于此种导热元件属于对应发热的电子元件设置的单点式散热装置，以散热系统中主要发热的中央处理器而言，整个散热系统仅能承受中央处理器低于5瓦特的总发热功率。因此，此种改良式散热模块改善的散热效果十分有限，且易有散热不均匀的现象。详言之，当发热元件使用一段时间后，外壳表面温度具有分布于单点的不均匀现象，而且该单点温度可能高达上百度而有过高以致于烫手，甚至造成外壳部分变形的疑虑。

由于现今运算处理器发展愈发达，对于总发热瓦特数的需求有增加的趋势，因而在未使用风扇的前提要件下如何设计出能承受高总发热瓦特数，又兼具电子产品无噪音、易维修等优点的散热模块，为此一业界所共同企盼达成的目标。

发明内容

本发明的目的在于提供一未使用风扇的散热模块，由此使用该散热模块的电子产品可符合无噪音的要求。此散热系统利用一第一导热板，一第二导热板及一导热装置。导热装置用以将二导热板连结，第一导热板实质上非接触性地设在至少一热源的一上方，用于吸收热源所发出的热，由第一导热板经由该导热装置将所吸收的热传导至第二导热板，该第二导热板连接在一金属外罩上。因此热源所发出的热能在不需要风扇的情况下，得迅速地向外散出。

本发明的另一目的在于提供一以均温方式散热的散热模块。由于第一导热板非接触性地设在至少一热源的一上方，且通过第一导热板的一外观轮廓实质上依至少一热源的一顶部轮廓变化的方式，达到快速吸收该热源所产生的热的目的。此外，在较佳实施状态中，当第二导热板导热面积不小于第一导热板的面积时，热源所产生的热能得以更快速地传递、吸收，并渐次地传递至金属外罩上。此外，由于第二导热板并以非单点方式散热，当热传到金属外罩时，金属外罩的表面温度分布较为平均，不会产生单点温度过高的现象。

本发明的又一目的在于提供一能承受高于总发热功率5瓦特的散热模块。比起传统单点式的散热模块，本发明多层式的散热模块更能将热均匀且快速地散布在金属外罩上，因而本发明的散热模块能承受更高瓦特数的总发热功率。

本发明的再一目的在于提供一易维修的散热模块。本发明的第二导热板间接地粘附在金属外罩上或可拆卸地锁固在金属外罩上，而且第一导热板利用导热装置而连附至第二导热板上。因此当金属外罩自该电子产品上拆卸时，设置于电子产品内部的电子元件便直接外露，方便维修人员进行维修工作。

在参阅附图及随后描述的实施方式后，技术领域具有通常知识者当可轻易了解本发明的基本精神及其他发明目的，以及本发明所采用的技术手段与较佳实施状态。

附图说明

图1A为本发明一运算处理装置的外观示意图；

图1B为本发明一运算处理装置内部一发热元件区块的示意图；

图2为本发明一实施例中一散热模块的示意图；

图3为本发明一实施例中第一导热板覆盖热源的示意图；

图4为本发明一实施例中第一导热板连接第二导热板的示意图；

图5为本发明一实施例中金属外罩的示意图；以及

图6为本发明一实施例中散热总成与金属外罩的示意图。

主要元件符号说明

1a：                运算处理装置

111、112：          电子元件

2：                 电路板

211：               第一导热板

212：               导热装置

213：               第二导热板

214：               金属外罩

215：               第三导热板

216a、216b：        散热片

217a、217b：        导热装置

具体实施方式

请参照图1A，图中所示者是一电子产品的外观，例如：一运算处理装置，更明确而言，该运算处理装置是一销售点管理(Point on Sale，POS)装置1a，此装置的特征之一在于其未使用风扇作为散热之用，以大幅降低风扇所造成的噪音以及日后故障维修的可能性。以下所述者皆关于将本发明的一散热模块应用于该销售点管理装置1a中的数个实施例，以提供该销售点管理装置1a有效的散热功能。但熟知此技艺者当可了解的是，本发明所揭露的散热模块也可应用在其他不同的电子产品上。

请参阅图1B，图中所示者设置在销售点管理装置1a内部中一电路板2上的一发热元件区块，该区块包含至少一电子元件，举例而言，发热元件区块上设置有二个电子元件111、112，其可为，例如：南桥、北桥、中央处理器、存储器等。由于当该等电子元件111、112工作时将散发出高热，因而该等电子元件遂构成销售点管理装置1a内部的至少一热源。须说明的是，前述热源的种类与数量仅为说明之用，而非用以限制本发明。

图2所示者是本发明散热模块的一实施例，其包含一第一导热板211、一导热装置212、一第二导热板213，设置在一金属外罩214上。其中，第一导热板211与第二导热板213均为金属材料所制成，其较佳可为自铜、铝及其组合所选出的金属材料族群所制成。本发明的特征之一在于第一导热板211实质上是覆盖前述发热元件区块，如图3所示。详言之，第一导热板211设于该等电子元件的上方，更特别地是第一导热板211相邻于该等电子元件的外观轮廓实质上是依该至少一热源(亦即，该等电子元件111、112等)的一顶部轮廓而变化。其中，在较佳的实施状态中，第一导热板211可利用一第一导热介质(未显示)而设在该等热元之上，该第一导热介质作为第一导热板211与该等电子元件之间热传递的介质，由此第一导热介质吸收该等热源所产生的热能后，得迅速传导至第一导热板211，使其得快速地吸收该等热源所散发的高热，提高散热效果。其中，一般而言，第一导热介质通常为一层厚度很薄的物质，其选自散热膏(thermal grease)、散热胶、无铅锡膏、一散热垫(thermal pad)及其组合所选出的导热材料族群所制成。须说明的是，在较佳的实施例中，第一导热介质较佳的是使用散热膏或散热垫，若热源温度较高时则尽量不使用无铅锡膏，以避免因无铅锡膏的温度过高而反向毁损该电子元件，例如毁损中央处理器。此外，若考量维修等重工的便利性时，也避免使用散热胶，因散热胶固化后具有不易卸除的特性，将不利重工。

请同时参照图2与图4，图中所示者是散热模块中的第一导热板211、导热装置212、第二导热板213。其中，第二导热板213连接在金属外罩214上，而导热装置212包含实质上并排的多个第一导热管，以连接第一导热板211与第二导热板213，并使第一导热板211自该至少一热源所吸收的热能，得自导热装置212传导至第二导热板213后，再由金属外罩214向外传出。在较佳实施状态中，第二导热板213的表面积不小于第一导热板211的表面积，用于使本发明的散热模块具有多层、散热面积渐增等特征，用以将电子产品内部所产生的热能更快速且均匀地向外传递，提高散热效果。

参照图5，此显示销售点管理装置1a的金属外罩214，其中金属外罩214具有多个鳍状片，用以增加金属外罩的散热面积。特别地，金属外罩214具有至少二相对开口，分别设置于运算处理装置的一上、下二相对端部，用以对流散热。在较佳实施状态中，金属外罩214由铝等高效率散热金属材料制造而成。此外，需要说明的是金属外罩214与第二导热板213间可使用数种方式结合，举例而言，可使用一第二导热介质(未显示)当作粘着剂并作为热传递介质，使第二导热板213可间接且紧密地黏附在金属外罩214上，以提高热传效率，其中，一般而言，第二导热介质通常为一层厚度很薄的物质，其选自散热膏、散热胶、无铅锡膏、一散热垫及其组合所选出的导热材料族群所制成。或者，利用螺丝等锁固元件(未显示)或与上述的第二导热介质合并使用使第二导热板213得紧密地连接在金属外罩214上，以提高热传效率。须说明的是，若考量金属外罩214有重复拆卸的必要时，使用第二导热介质时，应排除使用散热胶或无铅锡膏等固化后不易拆除的材质。

组合后的散热模块可使发热元件区块中数个热源所发出的热能由第一导热介质、第一导热板211快速吸收，经由导热装置212的传导再将该等热能传递至第二导热板213。通过第二导热介质，第二导热板213所吸收的热可传导至金属外罩214，如此一来，发热元件区块1b中的热能可以快速、渐次且均匀地通过金属外罩214往外扩散，而且销售点管理装置后方金属外罩214表面的温度梯度分布也较为平均。经实际的测试结果显示，以中央处理器做为主要发热的电子元件而言，当应用本发明散热模块的销售点管理装置其中央处理器的总发热功率约为15瓦特时，金属外罩214表面温度约在摄氏48～51度左右。需说明的是，金属外罩214的表面温度将随着运算处理装置的不同的设计而会有不同的温度分布，以上所述的实例仅为例示性而不具限制性。然而可确定的是现有单点式散热系统温度不均匀、外壳局部高温烫手等缺点将得到有效地的解决。此外，由于整个散热模块均通过导热粘着剂及/或锁固元件金属外罩上，因此，当销售点管理装置有维修或保养需求时，仅需将金属外罩自销售点管理装置上拆卸后，整个散热模块也连同被卸除，销售点管理装置内的各部元件得以裸露在外，便于维修者进行维修或保养作业。

为加强前述散热模块的散热效率，以及使金属外罩214表面温度分布更加均匀，在本发明另一实施例中的散热模块除前述元件外，更包含一散热总成设置在销售点管理装置内部的金属外罩214上，如图2及图6所示。具体而言，在此实施例中，散热总成包含一第三导热板215、二散热片216a，216b、二第二导热管217a，217b。其中，第三导热板215、二散热片216a，216b为金属材料所制成，其较佳可为自铜、铝及其组合所选出的金属材料族群所制成。第三导热板215介于第二导热板213及金属外罩214之间，二第二导热管217a，217b则对应连接该等散热片216a，216b至第三导热板215。该等散热片216a，216b较佳地可安排设置在邻近金属外罩214上的热对流开口处，以提高散热效率。需强调的是如同熟知此技术者得以了解的是，散热总成中的导热板、导热管与散热片的数量与配置可依据实际需求而调整之，附图所显示的数量与配置仅为说明起见，并非用以限制本发明。

在此实施例中，第三导热板215与第二导热板213间可使用前述导热粘着剂及/或配合使用锁固元件的锁固方式，使第三导热板215与第二导热板213得紧密地结合。通过设置在金属外罩214上的散热总成，金属外罩214接收自第二导热板213所吸收的热能后，可更快速且更均匀地将热源所产生的热向外排出。由此，应用本发明散热模块的销售点管理装置将可有效地使用具有较传统规格更高发热功率的电子元件，例如，以中央处理器为主要热源为例，在应用本发明散热模块的销售点管理装置中，传统仅可使用约5瓦特发热功率的中央处理器将大幅提高为可使用约10瓦特以上，甚至高达约50瓦特发热功率的中央处理器。由此，销售点管理装置的性能得以大幅提高，而不再受限于低瓦特数的发热功率的电子元件。

上述实施例仅为例示性说明本发明的原理及其功效，以及阐释本发明的技术特征，而非用于限制本发明的保护范畴。任何熟悉本技术者的人士均可在不违背本发明的技术原理及精神的情况下，可轻易完成的改变或均等性的安排均属于本发明所主张的范围。因此，本发明的权利保护范围应以所附的权利要求为准。

Claims (16)

1.一种散热模块，用于运算处理装置的金属外罩中，用以冷却设置在该金属外罩内的至少一热源，该散热模块包含：

第一导热板，设于该至少一热源的上方，其中该第一导热板的外观轮廓，实质上依该至少一热源的顶部轮廓变化；

第二导热板，连接在该金属外罩上；以及

导热装置，连接该第一导热板与该第二导热板，使该第一导热板自该至少一热源所吸收的热能，得自该导热装置传导至该第二导热板后，由该金属外罩向外传出。

2.如权利要求1所述的散热模块，更包含第一导热介质，其中该第一导热板设在该第一导热板与该至少一热源之间，以吸收该至少一热源所产生的热能后，传导至该第一导热板，且其中该第一导热介质选自散热膏、散热胶、无铅锡膏、散热垫及其组合所选出的导热材料族群所制成。

3.如权利要求1所述的散热模块，更包含第二导热介质，其中该第二导热板设在该第二导热板与该金属外罩之间，以黏附该第二导热板在该金属外罩上，且该第二导热介质选自散热膏、散热胶、无铅锡膏、散热垫及其组合所选出的导热材料族群所制成。

4.如权利要求1所述的散热模块，其中该至少一热源包含多个热源，该第一导热板的该外观轮廓，实质上依该多个热源的顶部轮廓变化。

5.如权利要求4所述的散热模块，其中该导热装置包含实质上并排的多个第一导热管。

6.如权利要求5所述的散热模块，其中该第二导热板的表面积不小于该第一导热板的表面积。

7.如权利要求5所述的散热模块，另包含散热总成，附着于该金属外罩，该散热总成包含第三导热板，介于该第二导热板及该金属外罩之间。

8.如权利要求7所述的散热模块，其中该散热总成另包含多个金属散热片，及多个第二导热管，对应连接该等金属散热片至该第三导热板。

9.如权利要求8所述的散热模块，其中该第二导热板粘附至该第三导热板。

10.如权利要求9所述的散热模块，更包含第二导热介质，其中该第二导热板设在该第二导热板与该金属外罩之间，以黏附该第二导热板在该金属外罩上，且该第二导热介质选自散热膏、散热胶、无铅锡膏、散热垫及其组合所选出的导热材料族群所制成。

11.如权利要求8所述的散热模块，其中该第二导热板锁固至该第三导热板。

12.如权利要求8所述的散热模块，其中各该第一、第二与第三导热板，是自铜、铝及其组合所选出的金属材料族群所制成。

13.如权利要求1所述的散热模块，其中该金属外罩具有多个鳍状片，用以增加该金属外罩的散热面积。

14.如权利要求1所述的散热模块，其中该金属外罩具有至少二相对开口，分别设置于运算处理装置的上、下二相对端部，用以对流散热。

15.如权利要求1所述的散热模块，其中该运算处理装置为销售点管理装置。

16.如权利要求1所述的散热模块，其中该至少一热源的总工作功率实质上至少为10瓦特。

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