CN109963438B - 散热结构 - Google Patents

Abstract

一种散热结构，适于容纳一液体，并热接触至少一热源。散热结构包含一导热板体及一流道结构。导热板体用以热接触热源。流道结构位于板体，流道结构包含一宽径部及一窄径部，宽径部的宽度大于窄径部的宽度，且宽径部与窄径部相连而构成环形，流道结构用以储存液体，液体用以通过导热板体吸取热源的热量，以令至少部分液体相变化并于流道结构内循环。

Description

散热结构

技术领域

本发明关于一散热结构，特别是一种具有宽流道及窄流道的散热结构。

背景技术

随着科技进步与发展，现行电子元件的工作效能进一步的提升。由于电子元件的效能提高，所产生的热量亦随的增加，故高效能电子元件需搭配散热效能更高的散热器，如吹胀式热板。吹胀式热板为一导热板体上形成一循环流道，且循环流道填充冷却液体。当吹胀式热板热接触于发热的电子元件，循环流道内的冷却液体会吸收电子元件的热量而产生相变化，并于循环流道内达到冷却循环而对电子元件进行降温。

在目前的吹胀式热板中，循环流道的内径大小相同，但是相同内径的循环流道却有难以兼顾降低冷却液体用量以及提升冷却循环效率的问题。

发明内容

本发明在于提供一种散热结构，藉以解决现有技术中相同内径的循环流道难以兼顾降低冷却液体用量以及提升冷却循环效率的问题。

本发明之一实施例所揭示的一种散热结构，适于容纳一液体，并热接触至少一热源。散热结构包含一导热板体及一流道结构。导热板体用以热接触热源。流道结构位于板体，流道结构包含一宽径部及一窄径部，宽径部的宽度大于窄径部之宽度，且宽径部与窄径部相连而构成环形，流道结构用以储存液体，液体用以通过导热板体吸取热源之热量，以令至少部分液体相变化并于流道结构内循环。

本发明之另一实施例所揭示的一种散热结构，适于一液体，并热接触至少一热源。散热结构包括一导热板体及多个分流结构。导热板体用以热接触热源，导热板体具有一容液腔室。多个分流结构凹陷于导热板体而令容液腔室形成具有相连通的多个宽流道及多个窄流道的一流道结构，这些宽流道及这些窄流道分别互相连通，且这些宽流道的宽度大于这些窄流道的宽度，流道结构用以储存液体，液体用以通过导热板体吸取热源的热量，以令至少部分液体相变化并于流道结构内循。

根据上述实施例所揭示的散热结构，藉由环形的流道结构的宽径部与窄径部的不同宽度的设置，除了可令液体于流道内的冷却循环效率得以提升之外，亦可减少填充流道节内的液体量，而令散热结构兼具降低冷却液体用量以及提升冷却循环效率的效果。

以上关于本发明内容的说明及以下实施方式的说明用以示范与解释本发明的原理，并且提供本发明的专利申请范围更进一步的解释。

附图说明

图1为根据本发明第一实施例所揭示的散热结构接触热源的正视图。

图2为根据本发明第二实施例所揭示的散热结构的正视图。

图3为根据本发明第三实施例所揭示的散热结构的正视图。

图4为根据本发明第四实施例所揭示的散热结构的正视图。

图5为根据本发明第五实施例所揭示的散热结构的正视图。

图6为根据本发明第六实施例所揭示的散热结构的正视图。

图7为根据本发明第七实施例所揭示的散热结构的正视图。

图8为根据本发明第八实施例所揭示的散热结构的正视图。

图9为根据本发明第九实施例所揭示的散热结构的立体图。

图10为根据本发明第九实施例所揭示的散热结构的立体图。

其中附图标记为：

10a、10b、10c、10d、10e、10f、10g、10h、10i、10j 散热结构

11a 液体

12a 热源

100a、100c、100f、100h、100j 导热板体

110a、110c、110h、110i、110j 吸热侧缘

120a、120c、120h、120i、120j 冷凝侧缘

130f、130h 容液腔室

200a、200i 流道结构

200f、200g、200h 分流结构

210a、210c、210e、210i、210j 宽径部

211a、211b 第一宽流道

211c、211d、211j 第一斜管流道

212a、212b 第二宽流道

212c、212e、212j 第一弯管流道

213a 第三宽流道

213e 第一连通流道

220a 第一连接流道

221a、222a、221b、222b 第一通口

221c、221d、221j 第二斜管流道

222j 第三斜管流道

222c、222e、223j 第二弯管流道

223c、223d、223e、224j 回流流道

224e 第二连通流道

230a、220c、220e、230i、220j 窄径部

231a、231b 第一窄流道

232a、232b 第二窄流道

233a 第三窄流道

240a 第二连接流道

241a、242a、241b、242b 第二通口

300f、300g、300h 流道结构

310f、310g、310h 宽流道

320f、320g、320h 窄流道

θ1、θ2、θ3、θ4、θ5、θ6 夹角

W1、W2、W3、W4、W5、W6、W7、W8、L1、L2 宽度

D1、D2 方向

T1、T2 厚度

具体实施方式

请参阅图1，图1为根据本发明第一实施例所揭示的散热结构接触热源的正视图。

本实施例的散热结构10a，适于容纳一液体11a，并热接触至少一热源12a。液体11a例如为冷却液，且热源12a例如为中央处理器。实务上，冷却液的沸点温度落于中央处理器于正常运作时的温度区间，藉此避免中央处理器因过高的温度而失效。举例来说，冷却液的沸点温度为摄氏50度，而中央处理器的正常工作温度介于摄氏40度至65度之间。本实施例的散热结构10a包含一导热板体100a及一流道结构200a。

导热板体100a具有相对的一吸热侧缘110a及一冷凝侧缘120a，吸热侧缘110a用以热接触热源12a。流道结构200a位于导热板体100a，用以供液体11a及吸热而汽化的气体流动。详细来说，流道结构200a包含一宽径部210a、第一连接流道220a、一窄径部230a及第二连接流道240a。

宽径部210a包含一第一宽流道211a、一第二宽流道212a、一第三宽流道213a。第一宽流道211a及第二宽流道212a分别邻近于吸热侧缘110a及冷凝侧缘120a，且第三宽流道213a的相对二端分别连接于第一宽流道211a及第二宽流道212a。

每一第一连接流道220a的相对二端分别连接于第一宽流道211a及第二宽流道212a。每一第一连接流道220a与第一宽流道211a的夹角θ1为锐角，且夹角θ1介于10度至90度之间。每一第一连接流道220a具有相对的二第一通口221a、222a，且二第一通口221a、222a分别连通邻近于吸热侧缘110a的第一宽流道211a及邻近于冷凝侧缘120a的第二宽流道212a。连接第二宽流道212a的每一第一通口222a的宽度W2例如等于连接第一宽流道211a的每一第一通口221a的宽度W1。即，每一第一连接流道220a自冷凝侧缘120a延伸至吸热侧缘110a皆保持相同宽度。

窄径部230a包含一第一窄流道231a、一第二窄流道232a、一第三窄流道233a。第一窄流道231a及第二窄流道232a分别邻近吸热侧缘110a及冷凝侧缘120a，并分别连接于第三窄流道233a的相对二端。第一窄流道231a远离第三窄流道233a的一端连接于第一宽流道211a，且第二窄流道232a远离第三窄流道233a的一端连接于第二宽流道212a而构成环形。在本实施例中，宽径部210a的每一宽流道211a～213a的宽度L1例如为相等，且窄径部230a的每一窄流道231a～233a的宽度L2例如为相等，且宽径部210a的每一宽流道211a～213a的宽度L1大于窄径部230a的每一窄流道231a～233a的宽度L2。

每一第二连接流道240a的相对二端分别连接于第一窄流道231a及第二窄流道232a。每一第二连接流道240a与第一窄流道231a的夹角θ2为锐角，且夹角θ2介于10度至90度之间。

在本实施例中，每一第一连接流道220a与第一宽流道211a的夹角θ1例如等于每一第二连接流道240a与第一窄流道231a的夹角θ2，但并不以此为限。在其他实施例中，每一第一连接流道与第一宽流道的夹角可大于或小于每一第二连接流道与第一窄流道的夹角。

此外，每一第一连接流道220a与第一宽流道211a的夹角θ1例如为相等，但并不以此为限。在其他实施例中，每一第一连接流道与第一宽流道的夹角可为不相等的设置。同理地，每一第二连接流道240a与第一窄流道231a之间的夹角θ2亦是如此，故不再赘述。

每一第二连接流道240a具有相对的二第二通口241a、242a，且二第二通口241a、242a分别连通邻近于吸热侧缘110a的第一窄流道231a及邻近于冷凝侧缘120a的第二窄流道232a。连接第二窄流道232a的每一第二通口242a的宽度W4例如等于连接第一窄流道231a的每一第二通口241a的宽度W3。即，每一第二连接流道240a自冷凝侧缘120a延伸至吸热侧缘110a皆保持相同宽度。

在本实施例中，流道结构200a用以储存液体11a，液体11a用以通过导热板体100a吸取热源12a的热量，以令至少部分液体11a相变化并于流道结构200a内循环。详细来说，液体11a于邻近吸热侧缘110a吸热而汽化的气体可藉由高温的气体上升的特性，以令气体沿箭头方向D1、D2经由第一宽流道211a及第一连接流道220a朝冷凝侧缘120a移动。接着，移动至邻近于冷凝侧缘120a的气体与外界热交换后降温而冷凝回液体11a，并再藉由重力的辅助经由窄径部230a回到邻近吸热侧缘110a的一侧再继续进行吸热。

在本实施例中，当液体11a吸热气化后的膨胀气体在宽径部210a流动时，因宽流道211a～213a对气体的阻力较小，故可加速气体流动的速度，进而加速流道结构200a内冷却循环的速度，并提升散热结构10a散热的能力。

此外，通过宽度较小的窄径部230a的设置，有助于提升窄径部230a提供给液体11a的毛细力，以令气体冷凝后的液体11a于窄径部230a流动更为顺畅，并使得液体11a回流循环的能力增强，进而更进一步地提升散热结构10a的散热能力。

另外，通过第一连接流道220a与第一宽流道211a夹角θ1为锐角，以及第二连接流道240a与第一窄流道231a的夹角θ2为锐角的设置，可帮助液体11a汽化后的气体沿第一连接流道220a移动至冷凝侧缘120a，气体经过冷凝之后的液体11a可通过第二连接流道240a的协助流回吸热侧缘110a。如此一来，更加地帮助流道结构200a内的液体11a及气体的流动，使得散热结构10a的散热能力更为提升。

再者，通过流道结构200a具有窄径部230a的设置，使得填充于流道结构200a的液体11a的量可相对减少，而可节省填充液体11a于流道结构200a的成本。

本实施例的宽径部210a中，每个宽流道211～213的宽度L1例如为相同，但并不以此为限。在其他实施例中，每个宽流道可为不同大小的宽度。藉此，可藉由流道结构中不同宽度流道的搭配，而增加流道结构内的压力驱动力，使得流道结构中产生不平衡力而令冷却循环的速度更为提升，进而更进一步提升散热结构散热的能力。其中，前述不平衡力即由Young-Laplace方程式中的ΔP产生，而R1&R2为个别管路的半径，微流体的表面张力，P为管径变化所增加的压力驱动力。此外，同理地，窄径部中的每个窄流道的宽度，以及每个连接流道的宽度亦可为不同大小，故不再赘述。

本实施例的流道结构200a中仅有一组宽径部210a与一组窄径部230a的配置，并非用以限定本发明。在其他实施例中，可依据导热板体的大小增设多组的宽径部及窄径部，以令散热结构将热源的热量均匀地传导，进而增加散热的效率。

在本实施例中，每一第一连接流道220a的二第一通口221a、222a宽度W1、W2相等，以及每一第二连接流道240a的二第二通口241a、242a宽度W3、W4相等，但并不以此为限。请参阅图2，图2为根据本发明第二实施例所揭示的散热结构的正视图。

在本实施例的散热结构10b中，连接于第二宽流道212b的每一第一通口222b的宽度W6大于连接第一宽流道211b的每一第一通口221b的宽度W5。连接于第二窄流道232b的每一第二通口242b的宽度W8大于连接第一窄流道231b的每一第二通口241b的宽度W7。

在前述实施例中，流道结构200a皆为直线形的流道，但并不以此为限。请参阅图3，图3为根据本发明第三实施例所揭示的散热结构的正视图。

本实施例的散热结构10c的宽径部210c包含多个第一斜管流道211c及多个第一弯管流道212c。每一第一弯管流道212c的相对二端分别连接其中二第一斜管流道211c，且这些第一弯管流道212c与这些第一斜管流道211c沿吸热侧缘110c的侧缘的延伸方向排列。窄径部220c包含多个第二斜管流道221c、多个第二弯管流道222c及一回流流道223c，每一第二弯管流道222c的相对二端分别连接其中二第二斜管流道221c，且这些第二弯管流道222c及这些第二斜管流道221c沿吸热侧缘110c的侧缘的延伸方向排列。回流流道223c较这些第一斜管流道211c与这些第二斜管流道221c邻近于冷凝侧缘120c，且回流流道223c相对二端分别连接于位于导热板体100c相对二侧的其中一第一斜管流道211c及其中一第二斜管流道221c。这些第二斜管流道221c与回流流道223c的夹角θ4皆等于这些第一斜管流道211c与回流流道223c的夹角θ3。即，这些第二斜管流道221c与这些第一斜管流道211c的倾斜程度相等。

在图3实施例中，这些第二斜管流道221c与回流流道223c的夹角θ4皆等于这些第一斜管流道211c与回流流道223c的夹角θ3的设置，并非用以限定本发明。请参阅图4，图4为根据本发明第四实施例所揭示的散热结构的正视图。在本实施例的散热结构10d中，这些第二斜管流道221d与回流流道223d的夹角θ6皆小于这些第一斜管流道211d与回流流道223d的夹角θ5。即，这些第二斜管流道221d相较于这些第一斜管流道211d更为倾斜。

在图3的实施例中，这些第一弯管流道212c及这些第二弯管流道222c皆与回流流道223c相分离，但并不以此为限。请参阅图5，图5为根据本发明第五实施例所揭示的散热结构的正视图。

在本实施例的散热结构10e中，宽径部210e更包含多个第一连通流道213e，每一第一连通流道213e的相对二端分别连接于邻近回流流道223e的第一弯管流道212e及回流流道223e。窄径部220e更包含多个第二连通流道224e，每一第二连通流道224e的相对二端分别连接于邻近回流流道223e的第二弯管流道222e及回流流道223e。

在本实施例中，这些第一弯管流道212e与这些第二弯管流道222e分别通过多个第一连通流道213e及多个第二连通流道224e而连通于回流流道223e的设计，但并不以此为限。在其他实施例中，这些第一弯管流道与这些第二弯管流道可直接连接于回流流道。

前述实施例中，流道结构皆为管形的流道，但并不以此为限。请参阅图6，图6为根据本发明第六实施例所揭示的散热结构的正视图。

本实施例的散热结构10f包含一导热板体100f及多个分流结构200f。导热板体100f具有一容液腔室130f。这些分流结构200f的形状为圆形，且这些分流结构200f为数组状排列。这些分流结构200f凹陷于导热板体100f而令容液腔室130f形成具有相连通的多个宽流道310f及多个窄流道320f的一流道结构300f。

这些分流结构200f为数组状排列的设置，且分流结构200f形状皆为圆形的设置，并非用以限定本发明。请参阅图7，图7为根据本发明第七实施例所揭示的散热结构的正视图。本实施例的散热结构10g中，这些分流结构200g为交错状排列并形成具有相连通的多个宽流道310g及多个窄流道320g的一流道结构300g，且这些分流结构200g的形状为六角形。

图6及图7的分流结构中，邻近于吸热侧缘的分流结构的数量等于冷邻近于凝侧缘的分流结构的数量，但并不以此为限。请参阅图8，图8为根据本发明第八实施例所揭示的散热结构的正视图。在本实施例的散热结构10h中，邻近于吸热侧缘110h的这些分流结构200h的数量大于邻近于冷凝侧缘120h的这些分流结构200h的数量，这些分流结构200h凹陷于导热板体100h而令容液腔室130h形成具有相连通的多个宽流道310h及多个窄流道320h的一流道结构300h。

在前述实施例中，流道结构的厚度皆相等，但并不以此为限。请参阅图9，图9为根据本发明第九实施例所揭示的散热结构的立体图。

本实施例的散热结构10i中，流道结构200i包含一宽径部210i及一窄径部230i。宽径部210i与窄径部230i相连而构成环形，以令液体11a(如图1所示)及吸热而汽化的气体于流道结构200i循环。此外，在本实施例中，流道结构200i靠近冷凝侧缘120i的厚度T1大于流道结构200i靠近吸热侧缘110i的厚度T2。

图4实施例中，这些第一斜管流道211d皆是相同的宽度的设计，并非用以限定本发明。请参阅图10，图10为根据本发明第十实施例所揭示的散热结构的正视图。

在本实施例的散热结构中10j，宽径部210j包含多个第一斜管流道211j及多个第一弯管流道212j，且窄径部220j包含多个第二斜管流道221j、多个第三斜管流道222j、多个第二弯管流道223j及一回流流道224j。这些第一斜管流道211j、这些第二斜管流道221j及这些第三斜管流道222j沿吸热侧缘110j的侧缘的延伸方向排列。这些第一斜管流道211j与这些第二斜管流道221j交错排列，以及这些第三斜管流道222j位于这些第一斜管流道211j与这些第二斜管流道221j的同一侧。每一第一弯管流道212j衔接相邻的第一斜管流道211j与第二斜管流道221j，且每一第二弯管流道223j衔接相邻的二第三斜管流道222j。回流流道224j较这些第一斜管流道211j、这些第二斜管流道221j及这第三斜管流222j道邻近于冷凝侧缘120j，且回流流道224j的相对二端分别连接于位于导热板体100j相对二侧且最邻近边缘的第一斜管流道211j及第三斜管流道222j。

根据上述实施例所揭示的散热结构，当液体吸热气化后的膨胀气体在宽径部流动时，因宽流道对气体的阻力较小，故可加速气体流动的速度，进而加速流道结构内冷却循环的速度，并提升散热结构散热的能力。

此外，通过宽度较小的窄径部的设置，有助于提升窄径段的流道的毛细力，以令气体冷凝后的液体于窄径段流动更为顺畅，使得液体回流循环的能力增强，而可更进一步提升散热结构的散热能力。

另外，通过第一连接流道与第一宽流道夹角为锐角，以及第二连接流道与第一窄流道的夹角为锐角的设置，可帮助液体汽化后的气体沿第一连接流道移动至冷凝侧缘，气体经过冷凝之后的液体可通过第二连接流道的协助流回吸热侧缘。如此一来，更加地帮助流道结构内的液体及气体的流动，使得散热结构的散热能力更为提升。

再者，通过流道结构具有窄径部的设置，使得填充于流道结构的液体的量可相对减少，而可节省填充液体于流道结构的成本。

虽然本发明以前述的较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习相像技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的专利保护范围须视本说明书所附的权利要求所界定者为准。

Claims (5)

1.一种散热结构，适于容纳一液体，并热接触至少一热源，包括：

一导热板体，用以热接触该热源；以及

一流道结构，位于该导热板体，该流道结构包含一宽径部及一窄径部，该宽径部的宽度大于该窄径部的宽度，且该宽径部与该窄径部相连而构成环形，该流道结构用以储存该液体，该液体用以通过该导热板体吸取该热源的热量，以令至少部分该液体相变化并于该流道结构内循环；

其中，该导热板体具有相对的一吸热侧缘及一冷凝侧缘，该宽径部包含一第一宽流道、一第二宽流道及一第三宽流道，该第一宽流道及该第二宽流道分别邻近于该吸热侧缘及该冷凝侧缘，且该第三宽流道的相对二端分别连接于该第一宽流道及该第二宽流道，该窄径部包含一第一窄流道、一第二窄流道及一第三窄流道，该第一窄流道及该第二窄流道分别位于该吸热侧缘及该冷凝侧缘，并分别连接于该第三窄流道的相对二端，该第一窄流道远离该第三窄流道的一端连接于该第一宽流道，该第二窄流道远离该第三窄流道的一端连接于该第二宽流道；

该流道结构靠近该冷凝侧缘的厚度大于该流道结构靠近该吸热侧缘的厚度。

2.如权利要求1所述的散热结构，其特征在于，该流道结构更包含多个第一连接流道及多个第二连接流道，每一该第一连接流道的相对二端分别连接于该第一宽流道及该第二宽流道，每一该第二连接流道的相对二端分别连接于该第一窄流道及该第二窄流道。

3.如权利要求2所述的散热结构，其特征在于，每一该第一连接流道与该第一宽流道的夹角为锐角，以及每一该第二连接流道与该第一窄流道的夹角为锐角。

4.如权利要求3所述的散热结构，其特征在于，每一该第一连接流道与该第一宽流道的夹角介于10度至90度之间，每一该第二连接流道与该第一窄流道的夹角介于10度至90度之间。

5.如权利要求2所述的散热结构，其特征在于，每一该第一连接流道具有相对的二第一通口，该二第一通口分别连通邻近于该吸热侧缘的第一宽流道及邻近于该冷凝侧缘的该第二宽流道，连接该第二宽流道的每一该第一通口的宽度大于连接该第一宽流道的每一该第一通口的宽度，每一该第二连接流道具有相对的二第二通口，该二第二通口分别连通邻近于该吸热侧缘的该第一窄流道及邻近于该冷凝侧缘的该第二窄流道，连接该第二窄流道的每一该第一通口的宽度大于连接该第一窄流道的每一该第一通口的宽度。

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