CN101666591A - 散热片、散热模块及其组装方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种散热片、包括该散热片的散热模块及该散热模块的组装方法。根据本发明的散热片可与一导热管以及一接合材料结合成散热模块。该散热片包括一本体，具有一通孔与一注入孔，该通孔供该导热管穿过，该注入孔与该通孔连通，该接合材料自该注入孔注入，以填充该导热管与该通孔内壁之间的一间隙。此外，当该散热片与该导热管结合时，该注入孔位于该通孔的上方，该接合材料在该间隙中向下流动，且该间隙沿该接合材料的流动方向渐缩。本发明可以增加散热片与导热管的接合紧密度，并提高散热功效，还可以避免现有技术中的接合材料淤积或溢出的情况。

Description

散热片、散热模块及其组装方法

技术领域

本发明涉及一种散热片、包括该散热片的散热模块及该散热模块的组装方法。

背景技术

在过去的电子装置中，通常仅有中央处理器需要加装散热模块，以维持其工作温度以及稳定度。随着其它电子元件，例如，绘图芯片、北桥芯片、南桥芯片、发光二极管等的工作效能的不断提高，散热模块对维护所述电子元件以及包括所述电子元件的电子装置的稳定性也越来越重要。

此外，电子装置的体积日渐轻薄，功能日益增加，致使在有限的电路板面积内要容纳大量的电子元件，也使得散热模块的重要性与日俱增，如何提高散热模块的散热效率也成为本领域技术人员所致力发展的重要课题。

已知的散热模块大多包括多个散热片，以及一个或多个贯穿所述散热片的导热管。请参见图1，其所示为现有技术中的散热模块立体示意图。如图所示，该散热模块7包括多个散热片70以及一导热管72。在制造该散热模块7时，所述散热片70上预先形成与该导热管72的截面尺寸相当的穿孔700，接着将锡膏74涂布于所述穿孔700边缘，再将导热管72逐一穿过所述穿孔700。

然而，导热管72会挤压锡膏74，致使锡膏74溢出至穿孔700周围的散热片70上的其它部位，因此需要以人力擦拭清洁。除了需要额外的人力，以及导致锡膏74的浪费之外，锡膏74的分布也不均匀，导致散热效果不显著。

因此，中国台湾专利公告号第568261号提出了一种新型的散热模块。请一并参见图2A以及图2B，图2A所示为该散热模块的立体示意图；而图2B则所示为图2A中的散热模块沿着O-O线的剖面图。如图所示，该散热模块9的各个散热片90上包括有如前所述的穿孔900，供导热管92穿过以串接所述散热片90。与图1不同的是，散热片90的穿孔900上方还形成有一口径较小的锡膏加入孔902。

在制造该散热模块9时，该导热管92先逐一穿过所述散热片90上的穿孔900，再将锡膏94灌入锡膏加入孔902中，接着加热使锡膏94熔化，致使锡膏94利用毛细作用流动并填满导热管92与穿孔900间的间隙，之后冷却固化以完成该散热模块9。

然而，以此方式制作的散热模块9，导热管92与穿孔900之间的间隙常因为毛细力不足而无法被完全填满。请进一步参见图2C以及图2D，所述图示同样为图2A中的散热模块沿着O-O线的剖面图。如图所示，在实际应用中，导热管92与穿孔900之间的空隙时常无法被完全填满。特别是在与锡膏加入孔902相对的穿孔900边界上，甚至没有锡膏94的分布，除了可能使散热片90与导热管92的结合不够紧密外，锡膏94也会因为无法往下流动而淤积于锡膏加入孔902处。此外，锡膏94的分布不均也会造成散热效率不显著。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种散热片、包括该散热片的散热模块及该散热模块的组装方法。特别地，接合材料可均匀分布于本发明的散热模块的导热管与散热片的间隙，提高散热模块的合格率以及散热效率，以解决现有技术中的问题。

根据第一具体实施例，本发明的散热片可与一导热管与一接合材料结合，且该散热片包括一本体。该本体具有一通孔与一注入孔，该通孔供该导热管穿过，该注入孔与该通孔连通，该接合材料自该注入孔注入，以填充该导热管与该通孔内壁之间的一间隙。

根据第二具体实施例，本发明的散热模块包括该导热管、接合材料以及多个散热片。如上所述，各散热片包括一本体，其具有一通孔与一注入孔，该通孔供该导热管穿过，该注入孔与该通孔连通，该接合材料自该注入孔注入，以填充该导热管与该通孔内壁间的一间隙。

特别地，当组装该散热模块时，该注入孔位于该通孔的上方，该接合材料在该间隙中向下流动，且该间隙沿该接合材料的流动方向渐缩。

根据第三具体实施例，本发明的散热模块的组装方法使一散热片结合一导热管与一接合材料，该方法包括下列步骤：首先，制备多个散热片。如前所述，各散热片分别具有连通的一通孔与一注入孔。

接着，使该导热管穿过所述散热片的该通孔，并使该注入孔位于该通孔的上方，其中该导热管与该通孔内壁的间隙由上至下呈渐缩的形状。最后，自该注入孔注入该接合材料，以填充该导热管与该通孔内壁之间的间隙，致使该接合材料在该间隙中向下流动。

本发明可以增加散热片与导热管的接合紧密度，并提高散热功效。此外，本发明的方法也可避免现有技术中的接合材料淤积或溢出的情况。

关于本发明的优点与构思可以通过以下的发明详述及附图得到进一步的了解。

附图说明

图1所示为现有技术的散热模块的立体示意图；

图2A所示为现有技术的散热模块的立体示意图；

图2B至图2D所示为图2A中的散热模块沿着O-O线的剖面图；

图3A至图3C所示为根据本发明的散热片的示意图；

图4所示为根据本发明的一具体实施例的散热模块组装方法流程图；

图5A至图5E分别所示为对应图4各步骤的产品示意图；

图6A所示为图5E中的散热片以及导热管沿着方向F所见的示意图；

图6B所示为流体位于两个逐渐靠近的壁面之间的示意图；

图7A所示为根据本发明的一具体实施例的散热模块的立体示意图；

图7B所示为图7A中的散热模块沿着P-P线的剖面图。

具体实施方式

本发明提供一种散热片、包括该散热片的散热模块及该散热模块的组装方法。

根据本发明的散热片可与导热管以及接合材料结合，以组装成本发明的散热模块。请一并参见图3A至图3C，所述图分别示出根据本发明实施例的散热片的示意图。

如图所示，本发明实施例的散热片10的本体100呈平板状，并且该本体100上具有一通孔102与一注入孔104，该通孔102可供该导热管(未示于图中)穿过，而该注入孔104与该通孔102连通。当该散热片10与导热管结合时，注入孔104位于通孔102的上方，且该接合材料(未示于图中)自该注入孔104注入，以填充该导热管与该通孔102内壁之间的间隙。此外，该通孔102具有相对的一第一端部102a以及一第二端部102b，且该注入孔104由该第一端部102a延伸设置，用以容纳接合材料(未示于图中)。在实际应用中，接合材料可以是锡膏或其它适合的材料。

如图3A所示，在一具体实施例中，该注入孔104可视为该通孔102的加宽部分。因此，该注入孔104位于该第一端部102a及该第二端部102b的垂直连线L上。并且，该注入孔104最宽处的宽度与该通孔102最宽处的宽度相等。

如图3B所示，在一具体实施例中，该注入孔104同样位于该第一端部102a及该第二端部102b的垂直连线L上。但在本具体实施例中，该注入孔104最宽处的宽度小于该通孔102最宽处的宽度。

如图3C所示，在一具体实施例中，该注入孔104的中线C与该第一端部102a及该第二端部102b的垂直连线L的夹角约为45度。在实际应用中，该注入孔104可自该第一端部102a的适当位置延伸而成，致使其中线与该第一端部102a及该第二端部102b的垂直连线L的夹角介于0至45度之间(例如，但不受限于，10、20、30度)。

此外，在实际应用中，注入孔104的形状可视需求进行调整，并不受限于这里所举的例子。举例而言，注入孔104的形状可根据所使用的接合材料、所欲达到的接合材料移动速度、所要产生的毛细力大小等情况进行调整。

在实际应用中，该本体100上还可包括用以协助散热或固定的构造，例如，弯折、凸出、凹陷、固定孔等。此外，该本体100的外观可根据情况进行变化及调整，并不受限于第3A至第3C图所示。

请一并参见图4以及图5A至图5E，图4所示为根据本发明的一具体实施例的散热模块组装方法流程图；图5A至图5E所示则为分别对应图4各步骤的产品示意图。请注意，为了更清楚地阐述本发明，图5A至图5E所示仅为一个散热片，在实际应用中，散热片的数量可根据需求进行增减。如图所示，组装本发明的散热模块的方法包括下列步骤：

在步骤S50中，分别制备如图5A所示的导热管12以及散热片10。其中，该导热管12的截面呈扁平状。当然，在实际应用中，导热管12也可具有其它形状的截面。此外，如上所述，该散热片10的本体100具有通孔102与注入孔104，且该通孔102具有相对的第一端部102a以及第二端部102b，且注入孔104由第一端部102a延伸设置。

在本具体实施例中，所制备的散热片10的注入孔104与图3B所示的相同，然而，在实际应用中，也可制备具有如图3A及3C所示的注入孔104，或是具有其它合适的注入孔的散热片。

在步骤S52中，将散热片10通过该通孔102套接该导热管12，成为如图5B所示的样子。

在步骤S54中，将接合材料14置入该注入孔104中(如图5C所示)。在实际应用中，接合材料14可以是锡膏或其它适合的材料。此外，如图5C所示，接合材料14为条状固体，但在实际应用中，接合材料14也可能是膏状固体或其它状态。

在步骤S56中，维持散热片10处于注入孔104位于通孔102上方的形态(如图5D所示)。特别地，该导热管12与该通孔102内壁的间隙由上至下呈渐缩的形状。在实际应用中，可利用适当的夹持装置(未示于图中)维持散热片10处于此形态。此外，若接合材料14为膏状或其它流动性较高的物质，也可在步骤S52或S54就开始维持散热片10处于如图5D所示的形态。

最后，在步骤S58中，使该接合材料14在该间隙中向下流动，以紧密接合该散热片10以及该导热管12。

在实际应用中，当该接合材料为锡膏时，步骤S58还可包括下列步骤：加热锡膏，使锡膏熔化。进一步，当锡膏在该间隙中向下流动至该通孔底部后，冷却锡膏，使锡膏紧密接合该散热片以及该导热管。

本发明的方法同时利用毛细力以及重力作用使接合材料向下流动，并且均匀分布在导热管与通孔的间隙中。此外，本发明将散热片维持在注入孔位于通孔上方的形态，接合材料自通孔的第一端部沿着导热管与通孔的间隙流至通孔的第二端部时，导热管与第二端部壁面的间隙呈现渐缩的情况，因此毛细力可以一直存在，有助于接合材料完全填充在导热管以及通孔之间的空隙中。

为了进一步说明间隙渐缩与毛细力之间的关系，请参见图6A以及图6B，图6A所示为图5E中的散热片10以及导热管12沿着方向F所视的示意图；而图6B则所示为流体20位于两个逐渐靠近的壁面30、32之间的示意图。

如图6A所示，在通孔102的第二端部102b，导热管12与通孔102的间隙随着箭头方向逐渐缩小。此外，如图6B所示，假设两个壁面30、32的夹角为α；流体20的液面延伸线与壁面30、32的夹角为θ；流体20与下方空气界面的曲率半径为R；而流体20与壁面30、32接触点之间的距离为H。

根据以下公式可知，如图6B所示的情况中，毛细力ΔP和曲率半径R成反比，其中，σ为表面张力。

ΔP＝2σcosθ/R

进一步，在两壁面30、32间的间隙逐渐缩小的情况下，根据α、θ以及H可得下列关系式：

$R=\frac{H/2}{\cos (\mathrm{\θ}-\mathrm{\α})}\⇒R\∝H$

换言之，曲率半径R与距离H成正比。由于壁面30、32之间的距离越来越近，因此H也越来越小，而R也将越来越小，因此，ΔP会越来越大。所以，在导热管与通孔的间隙逐渐缩小的情况下，毛细力会一直存在，使得接合材料可顺利地填满导热管与通孔的间隙。

请一并参见图7A以及图7B，图7A所示为根据本发明的一具体实施例的散热模块的立体示意图；而图7B则所示为图7A中的散热模块沿着P-P线的剖面图。

如图所示，本发明的散热模块1包括多个如前所述的散热片10、导热管12以及接合材料14。此外，在本具体实施例中，散热模块1还包括固定座16，其具有凹槽160，用以容纳导热管12。在实际应用中，导热管12可以黏着或利用固定元件固定于凹槽160中。

在实际应用中，固定座16由散热良好的材料制成(例如，铜、铝等金属；合金；或其它适当的材料)，其可固定于发热元件(未示于图中)周围，致使导热管12贴近该发热元件，以快速带走该发热元件所产生的热量。

如图所示，经由本发明的方法搭配本发明的散热片10所组装的散热模块1，其中的接合材料14可均匀地分布在通孔102与导热管12之间的间隙中，并且不会有淤积或溢出的情况产生。请注意，为了清楚示意，通孔102与导热管12之间的间隙被刻意放大，在实际应用中，该间隙可根据情况进行调整，并符合制造上的要求或规范。

在实际应用中，本发明的散热模块可应用于电子装置，如电脑、显示器、灯具等，以协助电子装置中的发热元件，例如处理器、显示芯片、绘图芯片、发光二极管等进行散热。此外，本发明的散热模块可包括多个导热管，也可结合风扇、散热膏、散热片或其它合适的元件，以增强散热效果。

综上所述，利用注入孔的设置，并搭配制造过程中维持散热片处于注入孔位于通孔上方的形态，致使接合材料可均匀分布于通孔边缘与导热管的间隙，增加散热片与导热管的接合紧密度，并提高散热功效。此外，本发明的方法也可避免现有技术中的接合材料淤积或溢出的情况。

利用以上优选具体实施例的详细叙述，希望能更加清楚描述本发明的特征与构思，以上述所公开的优选具体实施例并非用来对本发明的范畴加以限制。相反地，其目的是希望能将各种改变及具等同性的安排涵盖于本发明的权利要求书的范围内。因此，本发明所申请的权利要求书的范畴应该根据上述的说明作最宽广的解释，以致使其涵盖所有可能的改变以及具等同性的安排。

Claims (20)

1.一种散热片，其与导热管与接合材料结合，其特征是，上述散热片包括：

本体，具有通孔与注入孔，上述通孔供上述导热管穿过，上述注入孔与上述通孔连通，上述接合材料自上述注入孔注入，以填充上述导热管与上述通孔内壁之间的间隙；

其中当上述散热片与上述导热管结合时，上述注入孔位于上述通孔的上方，上述接合材料在上述间隙中向下流动，且上述间隙沿上述接合材料的流动方向渐缩。

2.根据权利要求1所述的散热片，其特征是，上述导热管的截面呈扁平状。

3.根据权利要求1所述的散热片，其特征是，上述通孔具有第一端部以及第二端部，并且上述注入孔位于上述第一端部及上述第二端部的垂直连线上。

4.根据权利要求1所述的散热片，其特征是，上述通孔具有第一端部以及第二端部，并且上述注入孔的中线与上述第一端部及上述第二端部的垂直连线的夹角介于0至45度之间。

5.根据权利要求1所述的散热片，其特征是，上述注入孔的宽度与上述通孔的宽度相等。

6.根据权利要求1所述的散热片，其特征是，上述接合材料为锡膏。

7.一种散热模块，其特征是，包括：

导热管；

接合材料；以及

多个散热片，各散热片包括本体，其具有通孔与注入孔，上述通孔供上述导热管穿过，上述注入孔与上述通孔连通，上述接合材料自上述注入孔注入，以填充上述导热管与上述通孔内壁之间的间隙，

其中当组装上述散热模块时，上述注入孔位于上述通孔的上方，上述接合材料在上述间隙中向下流动，且上述间隙沿上述接合材料的流动方向渐缩。

8.根据权利要求7所述的散热模块，其特征是，其中上述导热管的截面呈扁平状。

9.根据权利要求7所述的散热模块，其特征是，上述通孔具有第一端部以及第二端部，并且上述注入孔位于上述第一端部及上述第二端部的垂直连线上。

10.根据权利要求所述的散热模块，其特征是，上述通孔具有第一端部以及第二端部，并且上述注入孔的中线与上述第一端部及上述第二端部的垂直连线的夹角介于0至45度之间。

11.根据权利要求7所述的散热模块，其特征是，上述注入孔的宽度与上述通孔的宽度相等。

12.根据权利要求7所述的散热模块，其特征是，上述接合材料为锡膏。

13.根据权利要求7所述的散热模块，其特征是，上述散热模块进一步包括：

固定座，包括凹槽，用以容纳上述导热管，并且固定上述导热管贴近发热元件。

14.一种散热模块的组装方法，使散热片结合导热管与接合材料，其特征是，上述组装方法包括下列步骤：

制备多个散热片，分别具有连通的通孔与注入孔；

使上述导热管穿过上述散热片的上述通孔，并使上述注入孔位于上述通孔的上方；

自上述注入孔注入上述接合材料，以填充上述导热管与上述通孔内壁之间的间隙；以及

使上述导热材料在上述间隙中向下流动，且上述间隙沿上述流动方向渐缩。

15.根据权利要求14所述的组装方法，其特征是，上述散热片通过夹持装置维持上述注入孔位于上述通孔的上方。

16.根据权利要求14所述的组装方法，其特征是，使上述导热材料在上述间隙中向下流动的步骤，进一步包括：

加热上述接合材料，使上述接合材料熔化；以及

当上述接合材料在上述间隙中向下流动至上述通孔底部后，冷却上述接合材料，使上述接合材料固化，以紧密接合上述散热片以及上述导热管。

17.根据权利要求16所述的组装方法，其特征是，上述接合材料为锡膏。

18.根据权利要求14所述的组装方法，其特征是，上述通孔具有第一端部以及第二端部，并且上述注入孔位于上述第一端部及上述第二端部的垂直连线上。

19.根据权利要求14所述的组装方法，其特征是，上述通孔具有第一端部以及第二端部，并且上述注入孔的中线与上述第一端部及上述第二端部的垂直连线的夹角介于0至45度之间。

20.根据权利要求14所述的组装方法，其特征是，上述注入孔的宽度与上述通孔的宽度相等。

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