CN102646651B - 薄型热板结构 - Google Patents

Abstract

一种薄型热板结构，包括一个本体及至少一个毛细结构，所述本体是具有一个第一端及一个相反第一端方向延伸的第二端，且其具有一个腔室用以设置所述毛细结构，所述毛细结构是沿相对第一端朝第二端方向延伸形成，且与腔室共同界定至少一个通道；透过本发明此结构设计是可依需求被构设成任一形体，并具有可将吸附的热量迅速传送至远端的特性，以提升汽液循环效率以达到绝佳散热效果。

Description

薄型热板结构

技术领域

本发明设计一种薄型热板结构，尤其涉及一种可依需求任意构形及具有传热至远端功效及提升工作流体循环速度等的特性，以有效达到绝佳散热效果的薄型热板结构。

背景技术

随着科技的日新月异，电子元件的功率与效能日益提升，连带地在操作时也产生更多的热量；倘若这些热量未能及时散逸出去而累积在所述电子元件的内部，将会导致所述电子元件的温度升高且影响其效能，甚至严重者将导致所述电子元件故障损坏。所以业界为了有效解决电子元件散热的问题，便陆续提出具有导热效能较佳的均温板(Vaporchamber)及薄型化的热管(Heat pipe)，并将其可与散热器做搭配组合，以有效解决现阶段的散热问题。

目前薄型化的热管结构，是在大口径的热管内的中空部分填入金属粉末，并透过烧结的方式在所述薄型热管的内壁形成一个环状的毛细结构，然后将所述薄型热管抽真空并填充工作流体，最后封闭压扁以成就薄型化的热管结构；但由于现有技术中的薄型化的热管因其内侧设置为整图环状的毛细结构，在压扁薄化时会因所述环状毛细的压挤造成其内部的蒸汽通道过于狭隘或阻塞，影响汽液相变化令导热效能不彰。

另外，所述现有技术中的薄型化的热管在制造上均为固定管径，无法依照使用者所欲的需求设计形状及管径大小(如一端大径一端小径或二端等径中间渐大或渐细)，且因热管内的毛细结构是固定均匀环状设置，致使当对所述薄型热管的形状做改变(如弯曲或凹折状)时，会使薄型热管内部环状毛细结构(即烧结的金属粉末)受到弯折挤压，而致使所述薄型热管的毛细结构在挤压处脱落，故令所述薄型热管的热传效能大幅降低；此外，由于所述薄型化热管是仅具有环状的毛细结构，并无其他可变化设计性，致使其在压扁薄化时，亦因所述环状毛细结构的上下层压迭，造成厚度增加而无法将热管压扁薄化至最低程度，薄化效果有限。

而现有技术中的均温板(vapor chamber)是包括呈矩型状的壳体及其壳体内部腔室壁面的毛细结构，且所述壳体内部填充有工作流体，并所述壳体的一侧(即蒸发区)是贴设在一个发热元件(如中央处理器、南北桥晶片)上吸附所述发热元件所产生的热量，使液态的工作流体在所述壳体的蒸发区产生蒸发转换为汽态，将热量传导至所述壳体的冷凝区(即冷凝区)，所述汽态的工作流体于冷凝区受冷却后冷凝为液态，所述液态的工作流体再透过重力或毛细结构回流至蒸发区继续汽液循环，以有效达到均温散热的效果。

虽然现有技术中的均温板可达到均温的效果，但却延伸出另一问题，即均温板的传热方式是由其一侧吸附热量后，由腔室内的工作流体的汽液相变化传导另一侧，换言之，就是均温板仅是由一侧面积吸附热量传导至相对另一侧面积以达到均温效果，但却无法具有像热管一样的传热方式，可将吸附的热量传导至远端进行散热，因此，使得均温板仅限于适合应用大面积的均匀导热，而不适合拿来应用于远端导热。

以上所述，现有技术具有下列的缺点：

1、薄型化热管厚度受限制，且无法任意改变管径、毛细结构及其形状；

2、均温板无法将热量传递至远端，且重量较重；

3、增加成本。

因此，要如何解决上述现有技术的问题与缺失，即为本案的创作人与从事此行业的相关厂商所亟欲研究改善的方向所在。

发明内容

为有效解决上述的问题，本发明的主要目的，是提供一种透过一个本体将吸附的热量迅速传导至远端，并由至少一个毛细结构提升汽液循环效率，进而有效达到远端传热效果的薄型热板结构。

本发明的次要目的，是提供一种具有降低成本的薄型热板结构。

本发明的次要目的，是提供一种具有重量轻、厚度薄的薄型热板结构。

为达上述目的，本发明是提供一种薄型热板结构，包括：一个本体是具有一个腔室、一个第一端及一个相反所述第一端方向延伸的第二端，所述腔室内是设有至少一个沿相对所述第一端朝第二端方向延伸形成的毛细结构，并与所述腔室共同界定有至少一个通道；由上述薄型热板结构的设计，得可有效直接将吸附的热量快速传导至远端，以大幅提升汽液循环效率。

附图说明

图1A是本发明的第一较佳实施例的分解示意图；

图1B是本发明的第一较佳实施例的另一分解示意图；

图2A是本发明的第一较佳实施例的俯视示意图；

图2B是本发明的第一较佳实施例的剖面示意图；

图2C是本发明的第一较佳实施例的另一俯视示意图；

图2D是本发明的第一较佳实施例的另一俯视示意图；

图3A是本发明的第二较佳实施例的俯视示意图；

图3B是本发明的第二较佳实施例的剖面示意图；

图3C是本发明的第二较佳实施例的另一俯视示意图；

图4A是本发明的第二较佳实施例的分解示意图；

图4B是本发明的第二较佳实施例的另一分解示意图；

图5A是本发明的第三较佳实施例的俯视示意图；

图5B是本发明的第三较佳实施例的剖面示意图；

图5C是本发明的第三较佳实施例的另一俯视示意图；

图5D是本发明的第三较佳实施例的另一俯视示意图；

图6A是本发明的第四较佳实施例的俯视示意图；

图6B是本发明的第四较佳实施例的剖面示意图；

图6C是本发明的第四较佳实施例的另一俯视示意图；

图7是本发明的薄型热板结构实施态样示意图。

图中：

薄型热板结构 ...1 第四侧 ...204

本体 ...10 第一毛细结构 ...21

腔室 ...100 第二毛细结构 ...22

第一侧壁 ...1001 第三毛细结构 ...23

第二侧壁 ...1002 第四毛细结构 ...24

第三侧壁 ...1003 扩展部 ...26

第四侧壁 ...1004 第一扩展部 ...261

第一端 ...101 第二扩展部 ...262

第二端 ...102 基座 ...3

第一平板 ...11 散热器 ...4

第二平板 ...12 通道 ...5

毛细结构 ...13 第一通道 ...51

空间 ...15 第二通道 ...52

毛细结构 ...2 第三通道 ...53

第一侧 ...201 第四通道 ...54

第二侧 ...202 第五通道 ...55

第三侧 ...203

具体实施方式

本发明的上述目的及其结构与功能上的特性，将依据所附图式的较佳实施例予以说明。

本发明是一种薄型热板结构，请参阅图1A、2A、2B、7是显示本发明的第一较佳实施例；所述薄型热板结构1是包括一个本体10及至少一个毛细结构2，所述本体10是具有一个腔室100、一个第一端101、一个相反所述第一端101方向延伸的第二端102，其中本体10是由一个第一平板11及一个第二平板12对接组成，并共同界定所述腔室100；所述第一平板11相邻所述第一端101的外侧(即蒸发区)是紧贴靠在对应的一个发热元件(如中央处理器、南北桥晶片、显示卡晶片)上，以将发热元件(图中未示)所产生的热量传导至所述第一端101。

所述第二平板12相邻第二端102的外侧(即冷凝区)是对接至少一个散热器4，且所述散热器4是表示为由复数散热鳍片堆迭而成的散热器4做说明，但不局限于此，或亦为铝挤型散热器或其他可散热体。

所述腔室100内是设有一个第一侧壁1001、一个相对所述第一侧壁1001的第二侧壁1002、一个第三侧壁1003及一个相对所述第三侧壁1003的第四侧壁1004，并所述第一、二、三、四侧壁1001、1002、1003、1004相互连接形成所述腔室100，且所述腔室100内填充有一个工作流体，所述工作流体在所述较佳实施例中是以水做说明表示，但并不局限于此，惟具体实施时，凡亦可利于蒸发散热的流体为如纯水、无机化合物、醇类、酮类、液态金属、冷煤、有机化合物或其混合物皆为所叙述的工作流体，合先陈明。

所述第一端101亦即所述本体10的一端，所述第二端102亦即所述本体10的另一端，并所述第二端102从第一端101向外延伸的长度、宽度及形状，可以事先依照使用者装设组配位置及远端导热效果的需求，设计所述第一、二平板11、12及毛细结构2的长度、宽度及形状，亦即如参阅图1A所示，所述第一、二平板11、12是表示为呈略Z状，且所述毛细结构2是匹配所述第一、二平板11、12的形状同样呈略Z状，但不局限于此，或亦呈曲线状，或呈L状，或呈任意形状，合先陈明。

参阅图2A、2B，辅以参阅图1A，所述毛细结构2是设于所述腔室100内，并与所述腔室100共同界定有至少一个通道5，所述通道5是用以供汽态的工作流体流动。毛细结构2在所述腔室100内是沿相对所述第一端101朝第二端102方向延伸形成，且其设有一个第一侧201、一个相反所述第一侧201的第二侧202、一个第三侧203及一个相反所述第三侧203的第四侧204，在所述较佳实施例中的毛细结构2是设置在相邻第四侧壁1004处，使所述第一侧201及第二侧202是分别抵设所述第一、二侧壁1001、1002，且所述第四侧204则与相对所述第四侧壁1004紧贴靠；但在具体实施中，也可将所述毛细结构2设置在相邻所述第三侧壁1003处，使所述第一侧201及第二侧202是分别抵设所述第一、二侧壁1001、1002，所述第三侧203则与相对所述第三侧壁1003紧贴靠。

另外所述毛细结构2是具有导流能力、提供更多的回流通道(channel)及支撑的功效，且在本实施例具有三种态样，详细说明如后：

其中第一种态样是所述毛细结构2是一个烧结粉末体。第二种态样是所述毛细结构2是一个呈扁平状的金属体，所述金属体是以铝、铜、银及合金其中任一材质所构成，且所述金属体上是形成有一个毛细结构，所述毛细结构是选择为网目(mesh)、纤维(fiber)、烧结粉末(sintered powder)、网目及烧结粉末组合及微沟槽(groove)其中任一。第三种态样是所述毛细结构2是复数呈扁平状的金属体所构成，金属体同样是以铝、铜、银及合金其中任一材质所构成，且所述金属体外缘套设有一个烧结粉末环体。

以下举一实例做说明：

请一并参阅图1A、2A、7所示，所以当发热元件产生热量时，所述热量传导到所述第一平板11，透过所述第一平板11的蒸发区其内液态的工作流体吸收热量而产生蒸发，以转换为汽态的工作流体，又因第二端102的温度较低故使汽态的工作流体会沿通道5朝第二端102方向流动，故汽态的工作流体不仅由第一平板11的蒸发区传导到所述第二平板12的冷凝区，更由第一端101传递至第二端102，设于所述第二平板12上及所述第二端102的散热器4会将接收的热量传导至其上的散热鳍片对外扩散散热，以加速所述第二平板12及第二端102的冷凝区冷却所述汽态的工作流体的效率，令所述汽态的工作流体而迅速转换为液态的工作流体产生回流，所述液态的工作流体是由所述毛细结构2迅速回流至所述第一平板11及第一端101的蒸发区而继续汽液循环，所以俾使有效提升汽液循环效率及将吸附的热量迅速传导至远端的效果，进而达到绝佳散热效果者。

请参阅图2C是表示所述毛细结构2另一种实施的示意图，图中显示所述毛细结构2的一端具有至少一个扩展部26，所述扩展部26是位于相邻所述第一端101处，且其从所述毛细结构2一端的侧边朝对应所述通道5凸伸构成，亦即所述扩展部26是从所述第三侧203朝相对的通道5凸伸构成；在具体实施时，若所述毛细结构2是设置于相邻所述第三侧壁1003处，则所述扩展部26是从所述第四侧204朝相对的通道5凸伸构成。

请参阅图1B是表示所述第一、二平板11、12另一种实施的示意图，图中显示所述第一、二平板11、12的内侧是分别设有一个毛细结构13，是用以辅助液态的工作流体加速回流至蒸发区，以有效更进一步促进汽液循环的效率。

所述毛细结构13是选择为网目(mesh)、纤维(fiber)、烧结粉末(sinteredpowder)、网目及烧结粉末组合及微沟槽(groove)其中任一。另参阅图2D所示，所述毛细结构2的另一端相对所述第二端102之间形成有一个空间15，是连通对应的通道5。

因此，由本发明的薄型热板结构1的设计，具有远端传递散热的功效，以大幅提升散热效果，更具有灵活设计、重量轻、厚度薄及节省成本的特性。

请参阅图3A、3B、4A是显示本发明的第二较佳实施例的示意图；所述较佳实施例的结构及连结关系及其功效大致与所述第一较佳实施例相同，故在此不重新赘述，其两者差异出在于：所述毛细结构2是设置在所述腔室100内的中央处，并所述第三侧203相对所述第三侧壁1003之间界定一个第一通道51，所述第四侧204相对所述第四侧壁1004之间界定一个第二通道52，所述第一、二通道51、52是用以供汽态的工作流体流动，以使汽态的工作流体由第一、二通道51、52分流的作用，以加速汽态的工作流体沿第一、二通道51、52朝第二端102方向流动，进而有效加快远端传导的效率。

请参阅图3C是表示所述毛细结构2另一种实施的示意图，图中显示所述毛细结构2的一端具有至少一个扩展部26，是位于相邻所述第一端101处，并所述扩展部26是从所述第三、四侧203、204分别朝对应所述第一通道51及第二通道52凸伸构成。

请参阅图4B是表示所述第一、二平板11、12另一种实施的示意图，图中显示所述第一、二平板11、12的内侧是分别设有一个毛细结构13，是用以辅助液态的工作流体加速回流至蒸发区，以有效更进一步促进汽液循环的效率。所述毛细结构13是选择为网目(mesh)、纤维(fiber)、烧结粉末(sintered powder)、网目及烧结粉末组合及微沟槽(groove)其中任一。

请参阅图5A、5B是显示本发明的第三较佳实施例的示意图；所述较佳实施例的结构及连结关系及其功效大致与所述第一较佳实施例相同，故在此不重新赘述，其两者差异出在于：所述毛细结构2是包含一个第一毛细结构21、一个第二毛细结构22及一个第三毛细结构23，所述第一、二、三毛细结构21、22、23是呈间隔排列设置于所述腔室100内，并所述第一毛细结构21相对所述第三侧壁1003之间界定一个第一通道51，所述第一、二、三毛细结构21、22、23彼此之间依序界定有一个第二通道52及一个第三通道53，并所述第三毛细结构23相对所述第四侧壁1004之间界定一个第四通道54。

所述第一、二、三、四通道51、52、53、54是用以供汽态的工作流体流动，以使汽态的工作流体由第一、二、三、四通道51、52、53、54分流的作用，以加速汽态的工作流体沿第一、二、三、四通道51、52、53、54朝第二端102方向流动，而液态的工作流体则透过所述第一、二、三毛细结构21、22、23加速回流至蒸发区，使得有效加快汽液循环效率，进而又有效达到远端传导的效果。

另在具体实施时，所述毛细结构2的数量不局限于上述三个支撑结构，使用者可以事先依照本体10的宽度、传导效率以及汽液循环效率的需求设定毛细结构2的数量，如参阅第5C图示，所述毛细结构2在所述腔室100内是以四个支撑毛细结构呈间隔排列设置做说明，亦即所述毛细结构2更包含一个第四毛细结构24，所述第四毛细结构24是设置在所述第三毛细结构23与第四侧壁1004之间，并分别界定出所述第四通道54及一个第五通道55，且所述第五通道55与所述第一、二、三、四通道51、52、53、54的功效一样，故不重新赘述。

请参阅图5D是表示所述第一、二、三毛细结构21、22、23另一种实施的示意图，图中显示所述第一、二、三毛细结构21、22、23的一端是分别具有至少一个扩展部26，是位于相邻所述第一端101处，并所述每一个扩展部26是分别从所述一、二、三毛细结构21、22、23一端两侧朝对应的通道凸伸构成，更详细说明如后：所述第一毛细结构21的扩展部26分别从第一毛细结构21一端两侧朝第一、二通道51、52凸伸构成；所述第二毛细结构22的扩展部26分别从第二毛细结构22一端两侧朝第二、三通道52、53凸伸构成；所述第三毛细结构23的扩展部26分别从第三毛细结构23一端两侧朝第三、四通道53、54凸伸构成。

请参阅图6A、6B是显示本发明的第四较佳实施例的示意图；所述较佳实施例的结构及连结关系及其功效大致与所述第一较佳实施例相同，故在此不重新赘述，其两者差异出在于：所述毛细结构2是包含一个第一毛细结构21及一个相对所述第一毛细结构21的第二毛细结构22，所述第一、二毛细结构21、22是分别设置在相邻所述第三侧壁1003及第四侧壁1004处，以与所述腔室100共同界定所述通道5。

另由所述第一、二毛细结构21、22可促使液态的工作流体迅速回流至蒸发区，以有效加快汽液循环效率，进而又有效达到远端传导的效果。

请续参阅图6C是表示所述第一、二毛细结构21、22另一种实施的示意图，图中显示所述第一毛细结构21的一端具有一个第一扩展部261，所述第二毛细结构22的一端具有一个第二扩展部262，所述第一、二扩展部261、262是分别位于相邻所述第一端101处，所述第一扩展部261是朝对应的所述通道5凸伸构成；而所述第二扩展部262是朝相对所述第一扩展部261(亦即朝相对所述通道5及第一扩展部261)方向凸伸构成。

以上所述，由本发明的薄型热板结构1，除可依需求具有灵活设计的特性，更可达到重量轻及与均温板相同的薄度或是更薄的薄化设计，且又具有如热管的功效可将热量迅速传递远端，进而有效达到节省成本及绝佳散热效果。

综上所述，本发明相较于现有技术具有下列优点：

1、具有绝佳散热效果；

2、具有重量轻、厚度薄以及传热至远端的功效；

3、具有节省成本；

4、具有提升汽液循环效率；

5、具有灵活设计特性。

以上所述，仅是本发明的较佳可行的实施例而已，凡利用本发明上述的方法、形状、构造、装置所为的变化，皆应包含在本案的权利范围内。

Claims (10)

1.一种薄型热板结构，其特征在于，包括：

一个本体，具有一个腔室、一个第一端及一个相反所述第一端方向延伸的第二端；

及至少一个毛细结构，其设于所述腔室内，并与所述腔室共同界定有至少一个通道，所述毛细结构沿相对所述第一端朝第二端方向延伸形成；其中本体是由一个第一平板及一个第二平板对接组成，并共同界定所述腔室；

所述第一平板相邻所述第一端的外侧为蒸发区；所述蒸发区紧贴靠在对应的一个发热元件上，以将发热元件所产生的热量传导至所述第一端；

所述第二平板相邻第二端的外侧为冷凝区；所述冷凝区对接至少一个散热器；

所述第一端为所述本体的一端，所述第二端为所述本体的另一端；

所述毛细结构的一端具有至少一个扩展部，所述扩展部位于相邻所述第一端处，且其从所述毛细结构一端的侧边朝对应所述通道凸伸构成。

2.如权利要求1所述的薄型热板结构，其特征在于，所述腔室内设有一个第一侧壁及一个相对所述第一侧壁的第二侧壁，一个第三侧壁及一个相对所述第三侧壁的第四侧壁，其中所述腔室内填充有一个工作流体。

3.如权利要求2所述的薄型热板结构，其特征在于，所述毛细结构设有一个第一侧及一个相对所述第一侧的第二侧，一个第三侧及一个相反所述第三侧的第四侧，所述第一、二侧分别抵设于所述第一、二侧壁，所述第三侧相对所述第三侧壁之间界定一个第一通道，所述第四侧相对所述第四侧壁之间界定一个第二通道。

4.如权利要求3所述的薄型热板结构，其特征在于，所述毛细结构的一端具有至少一个扩展部，是位于相邻所述第一端处，所述扩展部是从所述第三、四侧分别朝对应所述第一通道及第二通道凸伸构成。

5.如权利要求2所述的薄型热板结构，其特征在于，所述毛细结构是包含一个第一毛细结构、一个第二毛细结构及一个第三毛细结构，所述第一毛细结构相对所述第三侧壁之间界定一个第一通道，所述第一、二、三毛细结构彼此之间依序界定有一个第二通道及一个第三通道，并所述第三毛细结构相对所述第四侧壁之间界定一个第四通道。

6.如权利要求5所述的薄型热板结构，其特征在于，所述毛细结构更包含一个第四毛细结构，其设置在所述第三毛细结构与第四侧壁之间，并分别界定出所述第四通道及一个第五通道。

7.如权利要求6所述的薄型热板结构，其特征在于，所述第一、二、三、四毛细结构是呈间隔排列设置。

8.如权利要求5所述的薄型热板结构，其特征在于，所述第一、二、三毛细结构的一端分别具有至少一个扩展部，位于相邻所述第一端处，每一个扩展部分别从所述一、二、三毛细结构一端两侧朝对应的通道凸伸构成。

9.如权利要求2所述的薄型热板结构，其特征在于，所述毛细结构包含一个第一毛细结构及一个相对所述第一毛细结构的第二毛细结构，所述第一、二毛细结构分别设置在相邻所述第三侧壁及第四侧壁处，以与所述腔室共同界定所述通道。

10.如权利要求9所述的薄型热板结构，其特征在于，所述第一毛细结构的一端具有一个第一扩展部，位于相邻所述第一端处，并朝对应的所述通道凸伸构成，所述第二毛细结构的一端更具有一个第二扩展部，是位于相邻所述第一端处，并朝相对所述第一扩展部方向凸伸构成。