CN110839334B - 电子装置及被动元件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种电子装置及其被动元件。该电子装置包含一气流产生装置及一被动元件。该被动元件包含一元件本体及固定于该元件本体上的一散热器。该散热器能吸收环境热量且能通过该气流散热。该气流产生装置根据该被动元件的一感测结果运作。

Description

电子装置及被动元件
技术领域
本发明涉及一种电子装置，尤其是涉及一种使用于电子装置中的被动元件。
背景技术
随着云端应用的发展，对于各种电子装置的效能需求日益提高，系统的散热效率也需随之提升。一般而言，系统会根据温度传感器所感测到的温度控制风扇转速，以产生所需的散热效率。但是现行的温度传感器，因在系统流量低时的聚热效应，导致温度传感器的回报失准，影响系统散热效率。
发明内容
鉴于现有技术中的问题，本发明的一目的在于提供一种用于电子装置的被动元件，其包含一被动元件，该被动元件具有一散热器(heat sink)，以减少该被动元件本身温度与环境温度的差异。
根据本发明的被动元件用于电子装置并包含一元件本体及一散热器。该散热器附着于该元件本体上。由此，该散热器能自其所处环境吸收热量(包含自该元件本体吸收热量)且能通过该气流散热，使得该元件本体的温度与该被动元件外部的温度(即该被动元件所处环境的温度)的差异减小，亦即大幅降低聚热效应对该被动元件的影响。
本发明的一目的在于提供一种电子装置，其包含一被动元件，该被动元件具有一散热器，以减少该被动元件本身温度与环境温度的差异。
根据本发明的电子装置包含一气流产生装置及一被动元件，该气流产生装置根据该被动元件的一感测结果运作。该被动元件包含一元件本体及一散热器。该散热器附着于该元件本体上。由此，该散热器能自其所处环境吸收热量(包含自该元件本体吸收热量)且能通过该气流散热，使得该元件本体的温度与该被动元件外部的温度(即该被动元件所处环境的温度)的差异减小，亦即大幅降低聚热效应对该被动元件的影响。
关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附的附图得到进一步的了解。
附图说明
图1为一实施例的一电子装置的示意图；
图2为图1中电子装置局部分解的示意图；
图3为图2中电子装置的被动元件局部分解的示意图；
图4为图2中电子装置的被动元件的剖视图，其剖面位置相当于图3中线X-X所示的位置，其中该被动元件的元件本体以单一构件表现，以简化图面；
图5为图2中电子装置的被动元件的散热器的剖视图，其剖面位置相当于图4中线Y-Y所示的位置；
图6为气流产生装置的风扇转速与被动元件的感测温度对时间的变化图；
图7为气流产生装置的风扇转速与不具有散热器的被动元件的感测温度对时间的变化图；
图8为另一实施例的一散热器的示意图；
图9为图8的散热器垂直于第二方向的正视图；
图10为另一实施例的一散热器的示意图。
符号说明
1 电子装置
10 装置壳体
10a 容置空间
10b 进气口
10c 出气口
102 底板
104 框架
12 电子系统模块
122 系统主板
1222 电路板
1224 处理器
14 气流产生装置
14a 气流
16 被动元件
162 元件本体
162a 外表面
164 接脚
166、266、366 散热器
1660 容置空间
166a 内壁面
166b 外围壁面
168 导热材料
2662 本体
2664、2665、3664 突出件
D1 第一方向
D2 第二方向
D3 第三方向
F1 流动方向
S0 截面轮廓
S1 第一轮廓段
S2 第二轮廓段
h1、h2、h3、h4、h5、
w1、w2、w3、w4、w5、
w6、w7、w8、r1、r2 结构尺寸
g1、g2、g3、g4 距离
具体实施方式
请参阅图1及图2。根据一实施例的一电子装置1(例如但不限于服务器或计算机系统等等)包含一装置壳体10、一电子系统模块12、一气流产生装置14及一被动元件16。装置壳体10包含一底板102及一框架104，底板102及框架104相互衔接而形成一容置空间10a。装置壳体10具有一进气口10b及一出气口10c，容置空间10a经由进气口10b及出气口10c连通装置壳体10外部；在本实施例中，底板102及框架104其中一端形成进气口10b，另一端形成出气口10c。电子系统模块12设置于装置壳体10的容置空间10a中。在本实施例中，电子系统模块12设置于底板102上并包含一系统主板122及与其电连接的其他电子组件(以方框示意于图1中)，例如系统主板122包含一电路板1222及设置于其上的处理器1224及其他运作所需的电子元件(例如存储器、连接器等，未绘示于图中)，其他电子组件可包含电源供应器、存储装置、通讯介面等(可视电子装置1功能而定)。在实作上电子系统模块12也可由多个电路板模块实作，每个电路板模块可包含一电路板及设置于其上及其他运作所需的电子元件(例如处理器、存储器、连接器等)。
此外，气流产生装置14装设于装置壳体10，且与电子系统模块12电连接，电子系统模块12控制气流产生装置14以产生一气流14a(以空心箭头表示于图中)。在本实施例中，气流产生装置14包含一轴流式风扇，用以产生气流14a。进气口10b及出气口10c位于装置壳体10的相对两侧，此轴流式风扇邻近出气口10c设置于装置壳体10的容置空间10a中，气流14a经由进气口10b自装置壳体10外部进入装置壳体10内部(即容置空间10a)，并经由出气口10c流出装置壳体10；亦即，气流14a流通进气口10b、容置空间10a、轴流式风扇及出气口10c。气流14a主要是增加电子装置1散热机制中热对流效应，实作上其于容置空间10a的流动路径可视实际需求而定，例如利用导引结构导引气流14a。为简化说明，在本实施例中，气流14a的流动路径实质上为一直线。此外，在实作上，前述轴流式风扇可改邻近进气口10b设置，也可改设置于装置壳体10外侧，或改设置于气流14a的流动路径上的任何位置，原则上均可产生气流14a。又，在实作上，气流产生装置14可包含其他型式的风扇，例如离心扇，又或可包含更多个风扇，以共同产生气流14a。
被动元件16电连接于电子系统模块12的系统主板122上，电子系统模块12能控制被动元件16的运作以实现特定功能。被动元件16包含一元件本体162、多个接脚164及一散热器166，元件本体162位于气流14a的流动路径上，该多个接脚164露出于元件本体162，被动元件16经由该多个接脚164电连接于电子系统模块12的系统主板122上，散热器166附着于元件本体162上。元件本体162的实作结构视被动元件16的功能而定，一般而言，元件本体162可能包含元件线路及包覆元件线路的外壳(例如但不限于绝缘壳体，例如通过塑胶埋入射出实现)，该多个接脚164与元件线路连接并伸出外壳，被动元件16通过元件线路实现其功能。在本实施例中，被动元件16为一温度传感器，设置于装置壳体10的容置空间10a中且位于气流14a的流动路径上，故电子系统模块12能经由被动元件16感测气流14a的温度，并可根据此感测的温度控制气流产生装置14产生气流14a，例如控制前述轴流式风扇的转速，亦即控制气流14a的流量；换言之，气流产生装置14根据被动元件16的一感测结果运作，在本实施例中，该感测结果为感测的温度。此外，在本实施例中，该多个接脚164以插针实作，使得被动元件16以插件的方式固定于系统主板122上；但实作上，该多个接脚164也可以焊接垫实作，使得被动元件16得以表面粘着的方式固定于系统主板122上。又，元件本体162邻近进气口10b设置，故被动元件16感测的温度即相关于装置壳体10的进气温度(即相当于气流14a于进气口10b的温度)。
请并参阅图3及图4。散热器166具有一容置空间1660(于图3中以隐藏线绘示)，元件本体162容置于容置空间1660内且与容置空间1660内壁面166a热耦合。在本实施例中，元件本体162外表面162a与容置空间1660内壁面166a间以一导热材料168(仅绘示于图4中，例如但不限于含有金属、金属氧化物、二氧化硅或陶瓷微粒的胶状物)填充，以实现元件本体162与散热器166间的热耦合，但实作不以此为限。例如，元件本体162外表面162a与容置空间1660内壁面166a间具有足够的接触面(例如通过紧配以将散热器166固定于元件本体162上)，也可提供不错的热耦合效果，而无需填充导热材料168。另外，元件本体162与容置空间1660的轮廓不以相同或完全相似为限，元件本体162也不以完全容置于容置空间1660内为限。基本上，元件本体162与散热器166间的热耦合是属于热传导效应。另外，在本实施例中，元件本体162的结构尺寸h1为4.83mm，结构尺寸w1为3.7mm，结构尺寸w2为4.83mm；散热器166的结构尺寸h2为7mm，结构尺寸w3为5.71mm，结构尺寸w4为6.84mm，结构尺寸r1为3.42mm，结构尺寸h3为5mm，结构尺寸w5为3.9mm，结构尺寸w6为5mm，结构尺寸r2为3.02mm。但实作上不以此为限。
此外，在本实施例中，散热器166具有一外围壁面166b，外围壁面166b沿一第一方向D1延伸。请并参阅图5。外围壁面166b于垂直于第一方向D1的一平面(即相当于图5的图面)上的一截面轮廓S0包含一第一轮廓段S1及一第二轮廓段S2，第一轮廓段S1及第二轮廓段S2相连形成前述截面轮廓S0，第一轮廓段S1的长度大于第二轮廓段S2的长度。在本实施例中，外围壁面166b垂直于气流14a(以带箭头的粗虚线表示于图5中)流经散热器166的流动方向F1(以箭头表示于图5中)设置，且使第一轮廓段S1及第二轮廓段S2定义于气流14a的流动方向的两侧，故截面轮廓S0所处的平面平行于流动方向F1，且截面轮廓S0相对于流动方向F1不对称。因此，气流14a流经散热器166两侧的路径长度不同，根据伯努利定律，可使气流14a离开散热器166时容易产生紊流，增强气流14a对散热器166的散热效率，但于实作上不以此为限。例如即使截面轮廓S0相对于流动方向F1呈对称结构(例如外围壁面166b为一圆柱面)，气流14a仍对散热器166具有散热效用。另外，在实作上，外围壁面166b也可倾斜设置(即第一方向D1非垂直于流动方向F1)，此时外围壁面166b于平行于流动方向F1的平面上的截面轮廓仍相对于流动方向F1不对称，故仍有前述产生紊流，增强散热的效果。
在本实施例中，散热器166的热传导率大于元件本体162，故散热器166能吸收环境热量(包含自被动元件16外部吸收热量、及自元件本体162吸收热量)，可大幅降低聚热效应对元件本体162的影响，使得元件本体162能在与被动元件16外部温度差异不大的环境下运作。从另一方面而言，散热器166提高被动元件16与气流14a热交换的效率，使得元件本体162内部温度与被动元件16外部温度差异不大。在实作上，散热器166可为金属材质，例如铜、铝等。因此，在本实施例中，电子系统模块12能经由被动元件16感测到较为接近气流14a实际的温度，原则上，电子系统模块12经由被动元件16感测到的温度与气流14a实际的温度间的差异可缩至可容许的误差内(例如摄氏1度或0.5度)。
如图6所示，在一实际应用中，当气流产生装置14于稳定状态运作时(例如如图中约400秒之后)，被动元件16感测到的温度与环境温度(于此例中为摄氏24.5度)的差约为0.5度；其中，气流产生装置14以额定的风扇转速的百分比表现，气流产生装置14以15％风扇转速运作，以虚线绘示于图中。又如图7所示，若将被动元件16的散热器166移去，在当气流产生装置14于稳定状态运作时(例如如图中约400秒之后)，被动元件16感测到的温度与环境温度(于此例中为摄氏24.5度)的差约为3.5度；其中，在1300秒之后，气流产生装置14的转速虽有波动，被动元件16感测到的温度也有波动，但为便于说明，此时气流产生装置14视为以16％风扇转速运作，被动元件16感测到的温度视为摄纸28度。比较图6及图7，在两种情形中，气流产生装置14均可视为于低转速状态运作，明显地，散热器166可使被动元件16感测温度的精准度提升。
另外，在本实施例中，散热器166具有一盲孔，形成容置空间1660，但实作上不以此为限。例如，散热器166改以一管实作，此管的中空部分(相当于通孔)即作为容置空间1660；又，例如，散热器166改以一C形结构实作，此C形结构可夹持于元件本体162上，其中C形结构中的空间即作为容置空间1660；又，例如，散热器166改以一板状、L形结构实作，通过导热胶或其他固定件附着于元件本体162上，也能发挥抑制聚热效应对元件本体162的影响。
此外，实作上可利用鳍片结构或增加外围壁面166b的表面积(即与气流14a的接触面积)来增进气流14a对散热器166的散热效率。请并参阅图8。如图8所示另一实施例的散热器266，其与散热器166具有相同的作用，故散热器266可取代散热器166而使用于被动元件16中。相较于散热器166，散热器266还包含鳍片结构。为简化说明，散热器266原则上仍沿用散热器166的元件符号，关于散热器266的其他说明，请直接参阅散热器166的相关说明，不另赘述。散热器266包含一本体2662及多个突出件2664，本体2662形成一容置空间1660(在图8中以隐藏线绘示)，本体2662可套于元件本体162上，以使散热器266能附着于元件本体162上。就结构而言，本体2662本身即相当于散热器166。该多个突出件2664自本体2662的外围壁面166b朝外突出。在本实施例中，突出件2664为一突柱，在结构逻辑上，突柱可视为柱状鳍片，但突柱于实作上不以图8所示的圆柱实作为限。该多个突出件2664沿一第二方向D2突出于外围壁面166b，第二方向D2垂直于第一方向D1且垂直于(气流14a的)流动方向F1。该多个突出件2664可通过交错或不规则设置以增加气流14a流经该多个突出件2664时产生紊流的机会，此也能提升气流14a对散热器266的散热效率。此外，在本实施例中，散热器266也包含多个突出件2665，突出件2665虽非垂直于流动方向F1自本体2662延伸，但仍具有鳍片结构散热的功能。又，在实作上，第二方向D2不以垂直于第一方向D1为限，即使突出件2664自外围壁面166b斜向延伸，此仍具有鳍片结构散热的功能；例如第二方向D2与第一方向D1非平行(即两者形成夹角)，突出件2664仍能具有鳍片结构散热的功能。又，在实作上，也不以垂直于(气流14a的)流动方向F1为限，例如第二方向D2与第一方向D1非平行(即两者形成夹角)，气流14a仍能通过突出件2664以对散热器266散热。另外，在本实施例中，散热器266与散热器166结构尺寸相当，故关于散热器266的其他结构尺寸说明，请参阅前文，不另赘述；且为简化说明，突出件2664、2665均采相同结构尺寸，但实作上不以此为限。在本实施例中，散热器266的突出件2664于外围壁面166b的分布如图9所示，其中图9显示外围壁面166b垂直于第二方向D2的平面部分。突出件2664、2665的结构尺寸h4(即突出高度)为1mm，结构尺寸w7(即圆柱直径)为1mm。突出件2664至平面边缘间的距离g1为1mm、突出件2664间的距离g2为1mm。但实作上不以此为限。
请并参阅图10。如图10所示另一实施例的散热器366，其与散热器266具有相同的作用，故散热器366也可取代散热器166而使用于被动元件16中。相较于散热器266，散热器366的鳍片结构采板状实作。为简化说明，散热器366原则上仍沿用散热器266的元件符号，关于散热器366的其他说明，请直接参阅散热器266的相关说明，不另赘述。散热器366的突出件3664为一板状鳍片，该多个突出件3664也沿一第三方向D3延伸。在本实施例中，第三方向D3与(气流14a的)流动方向F1平行，使得气流14a可平顺地流经该多个突出件3664，但实作上不以此为限，例如第三方向D3与流动方向F1之间形成一锐角，亦即该多个突出件3664相对于流动方向F1偏斜延伸，此仍具有鳍片结构散热的功能。另外，在本实施例中，散热器366与散热器166结构尺寸相当，故关于散热器366的其他结构尺寸说明，请参阅前文，不另赘述。突出件3664的结构尺寸h5(即突出高度)为1mm，突出件3664的结构尺寸w8(即宽度)为1mm，突出件3664至外围壁面166b于第一方向D1的边缘间的距离g3为0.75mm、突出件2664间的距离g4为0.5mm。但实作上不以此为限。此外，在实作上，突出件3664不以均匀板厚的板状鳍片为限，例如其厚度沿第二方向D2为渐缩变化。另外，前文关于突出件2664结构延伸的变化说明，于此亦有适用，不另赘述。又，在实作上，散热器上的鳍片结构也可兼具前述两种，甚至其他型式的鳍片结构。
以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，都应属本发明的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种用于电子装置的被动元件，其特征在于，包含：
元件本体；以及
散热器，附着于该元件本体上，该散热器具有外围壁面，该外围壁面沿第一方向延伸，该外围壁面于垂直于该第一方向的平面上的截面轮廓包含第一轮廓段及第二轮廓段，该第一轮廓段的相反两端与该第二轮廓段的相反两端一一对应相连形成该截面轮廓，该第一轮廓段的长度大于该第二轮廓段的长度，该第二轮廓段包括一直线形部分，该截面轮廓相对于该直线形部分的延伸方向不对称。
2.如权利要求1所述的被动元件，其中该散热器具有容置空间，该元件本体容置于该容置空间内且与该容置空间的内壁面热耦合。
3.如权利要求2所述的被动元件，其中该元件本体与该容置空间内壁间以导热材料填充。
4.如权利要求2所述的被动元件，其中该散热器包含本体及多个突出件，该本体形成该容置空间，该多个突出件自该外围壁面朝外突出。
5.如权利要求4所述的被动元件，其中该突出件为突柱，该外围壁面沿第一方向延伸，该多个突柱沿第二方向突出于该外围壁面，该第二方向与该第一方向非平行。
6.如权利要求4所述的被动元件，其中该突出件为板状鳍片，该外围壁面沿第一方向延伸，该多个板状鳍片沿第二方向突出于该外围壁面且沿第三方向延伸，该第二方向及第三方向均与该第一方向非平行。
7.如权利要求2所述的被动元件，其中该散热器具有盲孔，该盲孔形成该容置空间。
8.如权利要求1所述的被动元件，其中该被动元件为温度传感器且经由该元件本体感测流经该被动元件的气流的温度。
9.一种电子装置，包含：
如权利要求1至8其中任一所述的被动元件；以及
气流产生装置，产生一气流，该气流产生装置根据该被动元件所感测该气流的温度结果控制该气流的流量，该直线形部分的该延伸方向平行于该气流的一流动方向，且该气流流经该散热器两侧的路径长度不同。
10.如权利要求9的电子装置，还包含装置壳体及电子系统模块，该电子系统模块、该气流产生装置及该被动元件设置于该装置壳体内，该电子系统模块与该气流产生装置及该被动元件电连接。
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