CN107306488B - 散热模组 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种散热模组，包括一第一壳体及复数第二壳体。该第一壳体具有一第一壳体腔室及一第一壳体毛细结构形成在该第一壳体腔室的一内壁上。该每一第二壳体界定一第二壳体腔室，该第二壳体腔室内具有一工作流体及一第二壳体毛细结构。该每一第二壳体具有一热管插接该第一壳体，藉此使每一第二壳体腔室内的工作流体分别经由各自连接的热管到该第一壳体腔室内进行汽液循环散热。

Description

散热模组

【技术领域】

本发明有关于散热模组，尤指应用于散热之散热模组。

【背景技术】

随现行电子设备逐渐以轻薄作为标榜之诉求，故各项元件皆须随之缩小其尺寸，但电子设备之尺寸缩小伴随而来产生的热变成电子设备与系统改善性能的主要障碍。所以业界为了有效解决电子设备内的元件散热问题，便分别提出具有导热效能较佳的均温板（Vapor chamber）及热管（Heat pipe），以有效解决现阶段的散热问题。

均温板(Vapor chamber）呈矩型状之壳体（或板体），其壳体内部腔室壁面设置毛细结构，且该壳体内部填充有工作液体，并该壳体的一侧(即蒸发区)贴设在一发热元件(如中央处理器、南北桥晶片、电晶体、MCU或其他发热元件等)上吸附该发热元件所产生之热量，使液态之工作液体于该壳体之蒸发区产生蒸发转换为汽态，将热量传导至该壳体之冷凝区，该汽态之工作液体于冷凝区受冷却后冷凝为液态，该液态之工作液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之效果。

热管（Heat pipe）的原理与理论架构与均温板相同，主要是在圆管口径的热管内之中空部分填入金属粉末（或是置入编织网状的毛细），并透过烧结之方式于该热管之内壁形成一环状的毛细结构，其后将该热管抽真空并填充工作液体，最后封闭以形成热管结构。当工作液体由蒸发部受热蒸发后扩散至该冷凝端，并该工作液体于该蒸发部为汽态，由该蒸发部离开后向该冷凝端扩散时逐步受冷却冷凝转换为液态，并且再透过毛细结构回流至该蒸发部。

比较均温板与热管两者只有热传导的方式不同，均温板的热传导方式是二维的，是面的热传导方式，然而热管的热传导方式是一维的热传导方式。

如何更有效率的使用这两种热传递单元，是目前业者所需努力的。

【发明内容】

为有效解决上述之问题，本发明之一目的在提供一第一壳体经由复数热管分别连接复数第二壳体，以使该等第二壳体内的工作流体分别经由各自连接的热管流到该单一第一壳体散热。

本发明之另一目的在提供一种该第一壳体位于该等第二壳体上方，该等第二壳体分别经由一热管连接在该第一壳体下方，以使第二壳体内的工作流体受热蒸发经由热管流至该第一壳体中散热后，从第一壳体藉由重力及毛细力回流至每一第二壳体。

本发明之另一目的在提供一种热管具有两开放端分别抵接第一壳体的第一壳体腔室内的一壳体内侧，及第二壳体的第二壳体腔室内的一壳体内侧，以使该热管的一热管毛细结构分别经由该开放端毛细连结一第一壳体毛细结构及一第二壳体毛细结构。

本发明之另一目的在提供一种本发明之另一目的在提供一种热管具有两开放端延伸抵接两壳体腔室内的壳体内侧，且热管延伸到两壳体腔室内的两延伸部分别开设有贯穿口以使热管的热管通道连通该两壳体腔室。

本发明之另一目的在提供一种利用一具有大散热面积的第一壳体经由复数热管分别连接具有小吸热面积的复数第二壳体，以使第二壳体内的工作流体经由热管藉由该第一壳体的大散热面积散热。

本发明之另一目的在提供一种热管的管壁内表面设有复数凸肋间隔设置，且相邻凸肋间具有一沟槽，该热管毛细结构形成在该凸肋及该沟槽上，藉此增加热管毛细结构的面积，以提升热管通道内的毛细通道。

本发明之另一目的在提供一种热管的热管通道内设有一支撑柱体其外表面设有一支撑柱体毛细结构层，经由热管及该支撑柱体提升第一壳体及第二壳体之间的支撑力，并藉由该热管毛细结构及该支撑柱体毛细结构提升第一壳体腔室及第二壳体腔室之间的毛细回流的路径。

为达上述目的，本发明提供一种散热模组，包括：一第一壳体，界定一第一壳体腔室，且具有复数第一开孔连通该第一壳体腔室，该第一壳体腔室内具有一第一壳体毛细结构，该第一壳体腔室具有一内壁顶侧间隔相对该等第一开孔；复数第二壳体，每一第二壳体界定一第二壳体腔室，且设有至少一第二开孔连通该第二壳体腔室，该第二壳体腔室内具有一工作流体与一第二壳体毛细结构，该第二壳体腔室具有一内壁底侧间隔相对该第二开孔，该每一第二壳体经由一热管连接该第一壳体，该热管具有一热管通道分别连通该第二壳体腔室及该第一壳体腔室，一热管毛细结构设于该热管通道内且分别毛细连结该第一壳体毛细结构及该第二壳体毛细结构。

该第一壳体具有一第一外顶面界定一散热面积，该每一第二壳体具有一第二外底面界定一吸热面积，该第一壳体的散热面积大于任一第二壳体的吸热面积。

该第一壳体具有一第一外顶面界定一散热面积，该每一第二壳体具有一第二外底面界定一吸热面积，该第一壳体的散热面积大于该等第二壳体的吸热面积的总和。

该第一壳体位于该等第二壳体上方。

该等第二壳体位于该第一壳体下方且成左右排列设置。

该热管具有一管壁及相反的第一延伸部形成一第一开放端与一第二延伸部形成一第二开放端，该热管通道及该热管毛细结构设在该管壁内且位于该第一开放端及该第二开放端之间。

该第一延伸部从该第一开孔延伸进入该第一壳体腔室内，使该第一开放端抵接该第一壳体腔室内的的内壁顶侧，该第二延伸部从该第二开孔延伸进入该第二壳体腔室内，使该第二开放端抵接该第二壳体腔室内的的内壁底侧。

该热管毛细结构经由该第一开放端及第二开放端毛细连结该第一壳体毛细结构及该第二壳体毛细结构。

该第一延伸部及第二延伸部分别设有一第一贯穿口及第二贯穿口贯穿该管壁，该热管通道经由该第一贯穿口及该第二贯穿口连通该第一壳体腔室及该第二壳体腔室。

该管壁具有一内表面面对该热管通道，该内表面设有复数凸肋间隔设置，且相邻凸肋间具有一沟槽，该等凸肋及该沟槽交错设置且沿着该热管的一长方向延伸。

该热管通道内设有一支撑柱体沿着该热管的一长方向延伸，该支撑柱体具有相反的两端分别抵接该第一壳体腔室内的内壁顶侧及第二壳体腔室的内壁底侧。

该支撑柱体为金属制成且该支撑柱体的一外表面设有一支撑柱毛细结构层。

该支撑柱体为金属烧结粉末形成。

该第一壳体及该第二壳体为均温板或平板式均温热管。

【附图说明】

下列图式之目的在于使本发明能更容易被理解，于本文中会详加描述该些图式，并使其构成具体实施例的一部份。透过本文中之具体实施例并参考相对应的图式，俾以详细解说本发明之具体实施例，并用以阐述发明之作用原理。

图1A为本发明立体分解示意图；

图1B为本发明另一视角的立体分解示意图；

图2为本发明立体组合示意图；

图3A为本发明俯视局部示意图；

图3B为本发明局部剖视示意图；

图4A为本发明热管另一替代实施之俯视局部示意图；

图4B为本发明热管另一替代实施之局部剖视示意图；

图5A为本发明热管再另一替代实施之俯视局部示意图；

图5B为本发明热管再另一替代实施之局部剖视示意图；

图6Ａ为本发明第一实施状态剖视示意图；

图6B为本发明第一实施状态剖视示意图。

【符号说明】

11第一壳体

111第一壳体腔室

1111内壁顶侧

112第一外底面

113第一外顶面

114第一开孔

115第一壳体毛细结构

12第二壳体

121第二壳体腔室

1211内壁底侧

122第二外底面

123第二外顶面

124第二开孔

125工作流体

126第二壳体毛细结构

13热管

131管壁

132第一延伸部

1321第一开放端

1322第一贯穿口

133第二延伸部

1331第二开放端

1332第二贯穿口

134热管通道

135热管毛细结构

136内表面

137凸肋

138沟槽

14支撑柱体

141支撑柱毛细结构层

21、21a、21b散热器。

【具体实施方式】

本发明之上述目的及其结构与功能上的特性，将依据所附图式之实施例予以说明。

本发明提供一种散热模组，包括：一第一壳体，具有一第一壳体腔室及一第一壳体毛细结构形成在该第一壳体腔室的一内壁上；及复数第二壳体，该每一第二壳体界定一第二壳体腔室，该第二壳体腔室内具有一工作流体及一第二壳体毛细结构，该复数第二壳体分别经由一热管连接在该第一壳体下方，且该每一第二壳体腔室经由该热管连通该第一壳体腔室，其中每一第二壳体腔室内的工作流体分别经由各自连接的热管流到该第一壳体腔室内散热，并经由每一热管回流至每一第二壳体腔室。

以下将详细说明本发明各种实施，请参照各图式及其元件符号与说明。

图1A为本发明立体分解示意图；

图1B为本发明另一视角的立体分解示意图；图2为本发明立体组合示意图；图3A为本发明俯视局部示意图；图3B为本发明局部剖视示意图。如图所示，一散热模组包括一第一壳体11及复数第二壳体12，该第一壳体11位于该等第二壳体12上方，该等第二壳体12在本实施表示两个第二壳体12位于该第一壳体11的下方且成左右排列设置。该第一壳体11及该等第二壳体12较佳由导热性佳的金属例如金、银、铜或其合金制成。该第一壳体11及该等第二壳体12具体实施为均温板或平板式均温热管。

该第一壳体11的内部界定一第一壳体腔室111，且具有一第一外底面112及一第一外顶面113及复数第一开孔114贯穿该第一外底面112连通该第一壳体腔室111，一第一壳体毛细结构115设于该第一壳体腔室111的内壁上，该第一壳体腔室111具有一内壁顶侧1111间隔相对该等第一开孔114。该第一外顶面113作为散热使用且界定一散热面积，该散热面积为该第一顶面113的表面积，例如本图中所示该第一顶面113为长方形其表面积为第一顶面113的长×宽。在另一实施，该第一顶面113若为圆形，则其表面积为第一顶面的半径平方×3.14。

该等第二壳体12，每一第二壳体12的内部界定一第二壳体腔室121，且具有一第二外底面122面对该第一壳体11的第一外底面112及一第二外顶面123开设至少一第二开孔124连通该第二壳体腔室121，该第二壳体腔室121内具有一工作流体125与一第二壳体毛细结构126设于在该第二壳体腔室121的内壁上。该第二壳体腔室121具有一内壁底侧1211间隔相对该第二开孔124。该等第二壳体12分别经由一热管13连接该第一壳体11，以使该等第二壳体腔室121分别藉由各自连接的热管13连通到该单一的第一壳体11的第一壳体腔室113。该第二外底面122在本图中表示为朝下凸出的表面，且作为一吸热使用并界定一吸热面积，该吸热面积为该第二外底面122的表面积，例如本图中所示该第二外底面122为长方形其表面积为第二外底面122的长×宽。在另一实施，该第一顶面113若为圆形，则其表面积为第一顶面的半径平方×3.14。

在一较佳实施，该第一壳体11的散热面积大于任一第二壳体12的吸热面积。在另一较佳实施，该第一壳体11的散热面积大于该等第二壳体12的吸热面积的总和。

该热管13具有一管壁131及相反的第一延伸部132形成一第一开放端1321与一第二延伸部133形成一第二开放端1331，该管壁131内设有一热管通道134及一热管毛细结构135在该第一开放端1321及该第二开放端1331之间。令该热管13的第一延伸部132从该第一开孔114延伸进入该第一壳体腔室113内，使该第一开放端1321抵接该第一壳体腔室113内的内壁顶侧1111，进而令在第一开放端1321的该热管毛细结构135毛细连接该内壁顶侧1111上的第一壳体毛细结构115。同时该第一开放端1321藉由该第一壳体腔室113内的内壁顶侧1111封闭。

另外，该热管13的第二延伸部132从该第二开孔124延伸进入该第二壳体腔室121内，使该第二开放端1331抵接该第二壳体腔室121内的内壁底侧1211，进而令在第二开放端1331的该热管毛细结构135毛细连接该内壁底侧1211上的第二壳体毛细结构126。同时该第二开放端1331藉由该第二壳体腔室121内的内壁底侧1211封闭。

在该热管13的第一延伸部132及第二延伸部133上分别设有一第一贯穿口1322及第二贯穿口1332贯穿该管壁131，该热管通道134经由该第一贯穿口1322及该第二贯穿口1332连通该第一壳体腔室113及该第二壳体腔室121。

在一实施，如图3A及图3B所示该热管13的管壁131具有一内表面136面对该热管通道134，该内表面136为平整的内环面，该热管毛细结构135设置在该内表面136上。然而，在另一替换实施如图4A及图4B所示，该内表面136设有复数凸肋137间隔设置，且相邻凸肋137间具有一沟槽138，该等凸肋137及该沟槽138交错设置且沿着该热管13的一长方向延伸，该热管毛细结构135形成在该凸肋137及该沟槽138上，藉此增加热管毛细结构135的面积。

该第一、二壳体毛细结构115、126及热管毛细结构135例如为烧结金属粉末体或网目编织体或沟槽或束股纤维等，为具有多孔隙的结构能提供毛细力驱动该工作流体125流动。

本发明所述的「毛细连结」指该第一、二壳体毛细结构115、126实质的接触或抵接或连接到热管毛细结构135使得第一、二壳体毛细结构115、126的多孔隙连通该热管毛细结构135的多孔隙，使得毛细力能从该热管毛细结构135传递或延伸到该第一、二壳体毛细结构115、126，而冷却的工作流体125可以藉由该毛细力从该第一壳体腔室113回流至该第二壳体腔室121内。

在使用时，该等第二壳体12的第二外底面122分别接触一发热源（例如CPU、MC U、图形处理器或其他电子元件等等），每一发热源的热量透过每一第二外底面122传递到每一第二壳体腔室121内，在第二壳体腔室121内的工作流体受热转换成蒸汽后经由该第二贯穿口1332流至该热管通道134，然后通过热管通道134后从该第一贯穿口1322流至第一壳体腔室113，然后透过该第一外顶面113散热。散热后的工作流体125转换成液体，然后透过该第一壳体腔室111内的第一壳体毛细结构115及该热管13第一开放端1321的热管毛细结构135毛细连接进而分流至每一热管通道134，然后藉由重力及热管毛细结构135的毛细力回流至热管13的第二开放端1331，然后藉由热管毛细结构135与该第二壳体毛细结构126毛细连接回流至该第二壳体腔室121内。亦即复数的第二壳体12的工作流体125通过热管13传递到第一壳体11汇集散热，散热后的工作流体125从第一壳体11通过每一热管13分流回到第二壳体12。

再者，如图5A及图5B所示为本发明另一替代实施，如图所示前述热管13的热管通道134内设有一支撑柱体14沿着该热管13的一长方向延伸，该支撑柱体14的相反两端分别抵接该第一壳体腔室111内的内壁顶侧1111及第二壳体腔室121的内壁底侧1211，支撑柱体14的外表面可设有一支撑柱毛细结构层141例如烧结金属粉末及或沟槽形成。该支撑柱毛细结构层141随着该支撑柱体14的两端分别抵接该第一壳体腔室111的内壁顶侧1111的第一壳体毛细结构115及第二壳体腔室121的内壁底侧1211的第二壳体毛细结构126。因此藉由这样的设置，该第一壳体11及第二壳体12之间藉由该热管13及该支撑柱体14支撑，且第一壳体腔室111内冷却的工作流体125经由该热管毛细结构135及该支撑柱毛细结构层141分别回流到各个第二壳体腔室121内。

该支撑柱体14连同该支撑柱毛细结构层141的截面较佳跟热管13的截面一样为圆形且两者的截面为同心圆，且该支撑柱体14的截面直径较佳小于热管13的截面直径，所以热管13的管壁的内表面136跟支撑柱体14及该支撑柱毛细结构层141的外表面之间存在一流道空间在热管通道134内提供该工作流体125流动。前述的支撑柱体14为金属制成例如铜等。但是在另一替代实施，该支撑柱体14为金属粉末烧结制成，支撑柱体14本身就是毛细结构体，因此可以省略前述支撑柱毛细结构层141。

续参图6A及图6B所示，该第一壳体11的第一外顶面113上选择设有一散热单元例如为散热器或风扇，在一较佳实施表示设有一散热器21（如图5A）。但是，在另一实施表示设有两个散热器21a、21b设置在该第一壳体11的第一外顶面113上，这两个散热器21a、21b分隔排列且分别对应到两个第二壳体12。由于散热器21、21a、21b具有复数鳍片以增加跟空气接触的面积，以使第一外顶面113的热透过散热器21、21a、21b快速散热。

藉由以上的设置，使复数个第二壳体12内的工作流体分别经由各自连接的热管流到该单一第一壳体11，然后藉由第一壳体11的第一外顶面113散热，然后从第一壳体11藉由重力及毛细力通过每一热管13回流至每一第二壳体12，因为重力及毛细力的双重作用使得工作流体125的回流速度加快，汽液循环的效率提升，散热效率随之上升。另一方面，因为第一壳体11的第一外顶面113的散热面积大于任一第二壳体12的第二外底面122的吸热面积，或该等第二壳体12的吸热面积的总和，所以该等第二壳体12的工作流体125流到第一壳体11汇集后，藉由该第一壳体11的大散热面积散热，进而提升热交换效率。

惟以上所述者，仅本发明之较佳可行之实施例而已，举凡利用本发明上述之方法、形状、构造、装置所为之变化，皆应包含于本案之权利范围内。

Claims (14)

1.一种散热模组，其特征在于，包括：

一第一壳体，界定一第一壳体腔室，且具有复数第一开孔连通该第一壳体腔室，该第一壳体腔室内具有一第一壳体毛细结构，该第一壳体腔室具有一内壁顶侧以间隔该复数第一开孔；

复数第二壳体，每一第二壳体界定一第二壳体腔室，且设有至少一第二开孔连通该第二壳体腔室，该第二壳体腔室内具有一工作流体与一第二壳体毛细结构，该第二壳体腔室具有一内壁底侧以间隔该第二开孔，该每一第二壳体经由一热管连接该第一壳体，该热管具有一管壁及一热管通道，该热管通道分别连通该第二壳体腔室及该第一壳体腔室，该管壁的内表面设有复数凸肋间隔设置，且相邻凸肋间具有一沟槽，一热管毛细结构形成在该凸肋及该沟槽上且分别毛细连结该第一壳体毛细结构及该第二壳体毛细结构；

其中利用具有一散热面积的该第一壳体经由该复数热管分别连接具有吸热面积的复数第二壳体，以使第二壳体内的工作流体经由该复数热管藉由该第一壳体的散热面积散热。

2.根据权利要求1所述的散热模组，其特征在于，所述第一壳体具有一第一外顶面界定该散热面积，该每一第二壳体具有一第二外底面界定该吸热面积，该第一壳体的散热面积大于任一第二壳体的吸热面积。

3.根据权利要求1所述的散热模组，其特征在于，所述第一壳体具有一第一外顶面界定该散热面积，该每一第二壳体具有一第二外底面界定该吸热面积，该第一壳体的散热面积大于该复数第二壳体的吸热面积的总和。

4.根据权利要求1所述的散热模组，其特征在于，所述第一壳体位于该复数第二壳体上方。

5.根据权利要求4所述的散热模组，其特征在于，所述复数第二壳体位于该第一壳体下方且成左右排列设置。

6.根据权利要求1所述的散热模组，其特征在于，所述热管具有相反的第一延伸部形成一第一开放端与一第二延伸部形成一第二开放端，该热管通道及该热管毛细结构设在该管壁内且位于该第一开放端及该第二开放端之间。

7.根据权利要求6所述的散热模组，其特征在于，所述第一延伸部从该第一开孔延伸进入该第一壳体腔室内，使该第一开放端抵接该第一壳体腔室内的内壁顶侧，该第二延伸部从该第二开孔延伸进入该第二壳体腔室内，使该第二开放端抵接该第二壳体腔室内的内壁底侧。

8.根据权利要求7所述的散热模组，其特征在于，所述热管毛细结构经由该第一开放端及第二开放端毛细连结该第一壳体毛细结构及该第二壳体毛细结构。

9.根据权利要求8所述的散热模组，其特征在于，所述第一延伸部及第二延伸部分别设有一第一贯穿口及第二贯穿口贯穿该管壁，该热管通道经由该第一贯穿口及该第二贯穿口连通该第一壳体腔室及该第二壳体腔室。

10.根据权利要求1所述的散热模组，其特征在于，所述管壁的内表面面对该热管通道，该复数凸肋及该沟槽交错设置且沿着该热管的一长方向延伸。

11.根据权利要求1至9其中任一项所述的散热模组，其特征在于，所述热管通道内设有一支撑柱体沿着该热管的一长方向延伸，该支撑柱体具有相反的两端分别抵接该第一壳体腔室内的内壁顶侧及第二壳体腔室的内壁底侧。

12.根据权利要求11所述的散热模组，其特征在于，所述支撑柱体为金属制成且该支撑柱体的一外表面设有一支撑柱毛细结构层。

13.根据权利要求11所述的散热模组，其特征在于，所述支撑柱体为金属烧结粉末形成。

14.根据权利要求1所述的散热模组，其特征在于，所述第一壳体及该第二壳体为均温板或平板式均温热管。

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