CN116447901A - 立体传热装置 - Google Patents

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CN116447901A CN202210011964.0A CN202210011964A CN116447901A CN 116447901 A CN116447901 A CN 116447901A CN 202210011964 A CN202210011964 A CN 202210011964A CN 116447901 A CN116447901 A CN 116447901A
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Abstract

一种立体传热装置包含一第一导热壳、一第二导热壳、至少一导热凸块、至少一第一毛细结构、至少一第二毛细结构及至少一第一热管。第二导热壳具有至少一第一穿孔，且第二导热壳装设于第一导热壳，以令第一导热壳与第二导热壳共同形成一液密腔室。至少一导热凸块凸出于第一导热壳。至少一第一毛细结构叠设于第一导热壳。至少一第二毛细结构叠设于至少一导热凸块，并热耦合于至少一第一毛细结构。至少一第一热管穿设于至少一第一穿孔，并抵靠于至少一第二毛细结构。

Description

立体传热装置
技术领域
本发明涉及一种传热装置，特别是涉及一种立体传热装置。
背景技术
均温板的技术原理类似于热管，但在传导方式上有所区别。热管为一维线性热传导，而真空腔均热板中的热量则是在一个二维的面上传导，因此效率更高。具体来说，均温板主要包括一腔体及一毛细结构。腔体内部具有一中空腔室，且中空腔室用以供一工作流体填注。毛细组织布设在中空腔室内。腔体受热部分称为蒸发区。腔体散热的部分称为冷凝区。工作流体在蒸发区吸收热量汽化并迅速扩张至整个腔体。在冷凝区放出热量冷凝成液态。接着，液态工质通过毛细结构返回蒸发区，而形成一冷却循环。
然而，目前的均温板和热管皆个别独立运作，导致个别就均温板或个别就热管而言，皆仅是平面式或直线式的个别传热，而非整体式的立体传热。
发明内容
本发明在于提供一种立体传热装置，借以提升立体传热装置的散热效率。
本发明的一实施例所公开的立体传热装置包含一第一导热壳、一第二导热壳、至少一导热凸块、至少一第一毛细结构、至少一第二毛细结构及至少一第一热管。第二导热壳具有至少一第一穿孔，且第二导热壳装设于第一导热壳，以令第一导热壳与第二导热壳共同形成一液密腔室。至少一导热凸块凸出于第一导热壳。至少一第一毛细结构叠设于第一导热壳。至少一第二毛细结构叠设于至少一导热凸块，并热耦合于至少一第一毛细结构。至少一第一热管穿设于至少一第一穿孔，并抵靠于至少一第二毛细结构。
根据上述实施例的立体传热装置，通过第一热管抵靠于叠设于导热凸块的第二毛细结构的设计，一方面可避免在导热凸块开设供第一热管穿过的让位结构，另一方面又能够缩短热管的回水距离，以增加立体传热装置的散热效能。
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，并且提供本发明的权利要求更进一步的解释。
附图说明
图1为根据本发明第一实施例所述的立体传热装置的立体图。
图2为图1的分解图。
图3为图1的另一视角的分解图。
图4为图1的剖面图。
其中，附图标记如下：
10立体传热装置
100第一导热壳
110底板
111内表面
120环形侧板
121内表面
130第一凸包结构
131内表面
140第二凸包结构
141内表面
142外表面
200第二导热壳
210第一穿孔
220第二穿孔
300导热凸块
310第一表面
320第二表面
400第一毛细结构
500第二毛细结构
510顶面
550第三毛细结构
600第一热管
610第一热管腔室
620缺口
700第二热管
710第二热管腔室
800支撑结构
C周缘
D1第一距离
D2第二距离
L1、L2回水长度
S液密腔室
具体实施方式
请参阅图1至图4。图1为根据本发明第一实施例所述的立体传热装置的立体图。图2为图1的分解图。图3为图1的另一视角的分解图。图4为图1的剖面图。
本实施例的立体传热装置10包含一第一导热壳100、一第二导热壳200、多个导热凸块300、一第一毛细结构400、多个第二毛细结构500、多个第三毛细结构550、多个第一热管600及多个第二热管700。
第一导热壳100与第二导热壳200的材质例如为金属，并例如由钣金冲压制成。第二导热壳200装设于第一导热壳100，以令第一导热壳100与第二导热壳200共同形成一液密腔室S。
第一导热壳100包含一底板110、一环形侧板120、一第一凸包结构130及一第二凸包结构140。环形侧板120连接于底板110的周缘。第一凸包结构130自底板110朝远离第二导热壳200的方向凸起。第二凸包结构140自第一凸包结构130朝远离第二导热壳200的方向凸起。第二凸包结构140具有一内表面141及一外表面142。外表面142背对内表面141并用以接触一热源(图中未示出)。热源例如为中央处理器或影像处理器。第二导热壳200具有多个第一穿孔210及多个第二穿孔220。
这些导热凸块300的材质例如为金属。这些导热凸块300凸出于第一导热壳100的第二凸包结构140的内表面141。此外，这些导热凸块300具有一第一表面310及一第二表面320。第一表面310背向第二凸包结构140之外表面142。第二表面320衔接第一表面310与第二凸包结构140的内表面141。
在本实施例中，这些导热凸块300例如为具有不同长度的矩形体，但并不以此为限。在其他实施例中，导热凸块也可为非矩形体，只要在液密腔室S中能提供所需的蒸气压降及减少因粉烧结毛细结构的毛细作用引起的高液体压降即可。
在本实施例中，这些导热凸块300彼此平行，但并不以此为限。在其他实施例中，这些导热凸块也可以呈放射状排列。
第一毛细结构400与这些第二毛细结构500选自于由金属网、粉末烧结体及陶瓷烧结体所构成的群组。第一毛细结构400叠设于第一导热壳100的底板110的至少部分内表面111、环形侧板120的至少部分内表面121、第一凸包结构130的至少部分内表面131及第二凸包结构140的至少部分内表面141。第二毛细结构500叠设于导热凸块300的第一表面310。第三毛细结构550叠设于导热凸块300的第二表面320，并衔接第一毛细结构400与第二毛细结构500。
在本实施例中，将第二毛细结构500设置于导热凸块300的第一表面310而让第二毛细结构500较位于第二凸包结构的第一毛细结构400靠近第二导热壳200，而非直接将第二毛细结构500的厚度增加，因为毛细越薄，蒸发热阻越低，故通过导热凸块300垫高第二毛细结构500能够薄化第二毛细结构500的厚度，以降低第二毛细结构500的热阻值。经计算，当第二毛细结构500的厚度由0.6毫米薄化成0.4毫米时，热阻值也由0.0333℃/W变为0.0222℃/W。
在本实施例中，第二毛细结构500具有背向第二凸包结构140的一顶面510。顶面510与第二凸包结构140的内表面141保持有一第一距离D1。第二凸包结构140的内表面141与二导热壳200间形成有一蒸气通道，且第二凸包结构140的内表面141与第二导热壳200间保持有一第二距离D2。第一距离D1与第二距离D2的比例例如介于60％～65％：35％～40％。
第一热管600与第二热管700例如用设置位置来区分。第一热管600于第二凸包结构140的外表面142及其延伸面的投影位于外表面142之内。所谓的投影位于外表面142的内是指投影位于外表面142的轮廓C所围绕的区域之内。第二热管700于第二凸包结构140的外表面142及其延伸面的投影位于外表面142之外。所谓的投影位于外表面142的外是指投影位于外表面142的轮廓C所围绕的区域之外。
这些第一热管600分别穿设于这些第一穿孔210，且这些第一热管600分别抵靠于叠设于导热凸块300的第一表面310的第二毛细结构500，以让第一热管600与叠设于第二凸包结构140的内表面141的第一毛细结构400相分离。
此外，第一热管600具有一第一热管腔室610及一缺口620。第一热管腔室610通过缺口620与液密腔室S相连通。缺口620用以供工作流体流过。工作流体例如为蒸气。
在本实施例中，第一热管腔室610通过缺口620与液密腔室S相连通，但由于第一热管600抵靠于第二毛细结构500，且第二毛细结构500曝露出部分的第一热管腔室610，故在其他实施例中，第一热管也可以不具有缺口620。也就是说，在其他实施例中，第一热管腔室610可直接通过未被第二毛细结构500遮住的空隙与液密腔室S相连通。
在本实施例中，这些第一热管600的毛细结构(图中未示出)分别例如以金属键键结的方式连接于这些第二毛细结构500，但并不以此为限。在其他实施例中，这些第一热管的毛细结构也可单纯抵靠于这些第二毛细结构。所谓的第一热管600的毛细结构(图中未示出)分别例如以金属键键结的方式连接于这些第二毛细结构500是指例如通过烧结工艺让第一热管600的毛细结构与第二毛细结构500相连接，以提升第一热管600的毛细结构与第二毛细结构500传递流体的速度，进而提升立体传热装置10的散热效率。
这些第二热管700分别穿设于这些第二穿孔220，且这些第二热管700分别与第一毛细结构400相分离。此外，第二热管700例如具有密闭的一第二热管腔室710，且第二热管腔室710与液密腔室S不相连通。
这些支撑结构800的一端连接于第一导热壳100，以及这些支撑结构800的另一端连接于第二导热壳200，以提升立体传热装置10的结构强度。在本实施例中，支撑结构800及导热凸块300例如藉由冲压成型、电脑铣床或其他方式而为一体成型的结构，但并不以此为限。在其他实施例中。支撑结构及导热凸块也可利用如熔接(welding)、扩散接合(diffusion bonding)、热压(thermal pressing)、软焊(soldering)、硬焊(brazing)、粘着剂等接合技术耦接于第一导热壳。
在本实施例中，这些导热凸块300连接于这些支撑结构800的至少部分，但并不以此为限。在其他实施例中，导热凸块300也可以与这些支撑结构800分离。
在本实施例中，导热凸块300、第二毛细结构500、第一热管600及第二热管700的数量为多个，但并不以此为限。在其他实施例中，热凸块、第二毛细结构、第一热管及第二热管的数量也可以改为单个。
在本实施例中，立体传热装置10同时设有第一热管600与第二热管700，但并不以此为限。在其他实施中，立体传热装置也可以仅设有第一热管。
本实施例的第一热管600抵靠于叠设于导热凸块300的第一表面的第二毛细结构500而非叠设于第一导热壳100的第二凸包结构140的第一毛细结构400，使得一方面无需在导热凸块300开设供第一热管600穿过的让位结构，意即能够进一步加大导热凸块300的体积，并连带增加第二毛细结构500的面积。另一方面又能够缩短热管600的回水距离，从L2缩短至L1，以增加立体传热装置10的散热效能。
根据上述实施例的立体传热装置，通过第一热管抵靠于叠设于导热凸块的第二毛细结构的设计，一方面可避免在导热凸块开设供第一热管穿过的让位结构，另一方面又能够缩短热管的回水距离，以增加立体传热装置的散热效能。
此外，在部分实施例中，相较于单纯抵靠的热管毛细结构与第二毛细结构，通过金属键键结的热管毛细结构与第二毛细结构可提升自热管的毛细结构传递流体至第二毛细结构的速度，进而进一步提升立体传热装置的散热效率。

Claims (14)

1.一种立体传热装置，其特征在于，该立体传热装置包含：
一第一导热壳；
一第二导热壳，具有至少一第一穿孔，且该第二导热壳装设于该第一导热壳，以令该第一导热壳与该第二导热壳共同形成一液密腔室；
至少一导热凸块，凸出于该第一导热壳；
至少一第一毛细结构，叠设于该第一导热壳；
至少一第二毛细结构，叠设于该至少一导热凸块，并热耦合于该至少一第一毛细结构；以及
至少一第一热管，穿设于该至少一第一穿孔，并抵靠于该至少一第二毛细结构。
2.如权利要求1所述的立体传热装置，其特征在于，该第一导热壳包含一底板、一环形侧板、一第一凸包结构及一第二凸包结构，该环形侧板连接于该底板的周缘，该第一凸包结构自该底板朝远离该第二导热壳的方向凸起，该第二凸包结构自该第一凸包结构朝远离该第二导热壳的方向凸起，该至少一导热凸块凸出于该第二凸包结构的内表面，该至少一第一毛细结构叠设于该底板的内表面、该环形侧板的内表面、该第一凸包结构的内表面及该第二凸包结构的内表面。
3.如权利要求2所述的立体传热装置，其特征在于，进一步包含至少一第三毛细结构，该导热凸块具有一第一表面及一第二表面，该第一表面背向该第二凸包结构的外表面，且该第二表面衔接该第一表面与该第二凸包结构的内表面，该至少一第二毛细结构叠设于该至少一导热凸块的该第一表面，该至少一第三毛细结构叠设于该至少一导热凸块的该第二表面，并衔接该至少一第一毛细结构与该至少一第二毛细结构。
4.如权利要求2所述的立体传热装置，其特征在于，该至少一第二毛细结构具有背向该第二凸包结构的一顶面，该顶面与该第二凸包结构的内表面保持有一第一距离，该第二凸包结构的内表面与该第二导热壳间形成有一蒸汽通道，且该第二凸包结构的内表面与该第二导热壳间保持有一第二距离，该第一距离与该第二距离的比例介于60％～65％：35％～40％。
5.如权利要求1所述的立体传热装置，其特征在于，进一步包含多个支撑结构，该些支撑结构的一端连接于该第一导热壳，该些支撑结构的另一端连接于该第二导热壳。
6.如权利要求5所述的立体传热装置，其特征在于，该至少一导热凸块连接于该些支撑结构的至少部分。
7.如权利要求1所述的立体传热装置，其特征在于，该至少一导热凸块的数量为多个，该些导热凸块彼此平行。
8.如权利要求1所述的立体传热装置，其特征在于，该至少一导热凸块与该第二导热壳相分离。
9.如权利要求1所述的立体传热装置，其特征在于，进一步包含至少一第二热管，该第二导热壳具有至少一第二穿孔，该至少一第二热管装设于该至少一第二穿孔，且该至少一第二热管与该第一导热壳相分离。
10.如权利要求9所述的立体传热装置，其特征在于，该第一热管具有一第一热管腔室，该第一热管腔室与该液密腔室相连通。
11.如权利要求10所述的立体传热装置，其特征在于，该第二热管具有一第二热管腔室，该第二热管腔室与该液密腔室不相连通。
12.如权利要求1所述的立体传热装置，其特征在于，该至少一第一毛细结构与该至少一第二毛细结构选自于由金属网、粉末烧结体及陶瓷烧结体所构成的群组。
13.如权利要求1所述的立体传热装置，其特征在于，该第一热管的毛细结构与该至少一第二毛细结构相连接。
14.如权利要求1所述的立体传热装置，其特征在于，该第一热管的毛细结构以金属键键结的方式连接于该至少一第二毛细结构。
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