CN210671103U - 散热模块与电子装置 - Google Patents

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Abstract

一种散热模块与电子装置。该散热模块包括一散热块、一工作流体以及一缓冲件；该散热块具有一腔室；该工作流体容置于该腔室内；该缓冲件连通至该腔室，其中当该工作流体受热时，该缓冲件由一第一容量膨胀至一第二容量，以使该腔室内的一压力维持相同。本实用新型可降低工作流体在汽化时产生剧烈压力变化而导致沸点上升的问题，藉此可提高散热模块的散热效率，采用本实用新型的散热模块的电子装置，亦可具有较佳地效能与可靠度。

Description

散热模块与电子装置
技术领域
本实用新型涉及一种散热模块与电子装置，且特别涉及一种具有缓冲件的散热模块与采用此散热模块的电子装置。
背景技术
目前的中央处理器(CPU)及图形处理器(GPU)越来越注重其性能，其中英特尔中央处理器(intel CPU)可分为稳态(PL1)以及瞬态(PL2)两种不同的行为(Turbo)。在行为(Turbo)过程中，中央处理器的效能会大大增加，使其在短时间内产生大量的热，若无法有效降低其温度，易造成中央处理器无法发挥其最大的效能。
目前，是以浸泡式散热装置来解决中央处理器的散热问题，其中浸泡式散热装置是利用液体汽化会吸收大量的热量来进行散热。然而，在压力变大的情况下，液体的沸点会急速上升，导致液体无法沸腾，进而造成解热能力的下降。因此，目前的浸泡式散热装置需要大量的空间来解决压力变化的问题，因而导致无法产生模块化浸泡式散热装置。
因此，需要提供一种散热模块与电子装置来解决上述问题。
实用新型内容
本实用新型提供一种散热模块，具有较佳地散热效果。
本实用新型还提供一种电子装置，其包括上述的散热模块，具有较佳的效能与可靠度。
本实用新型的散热模块，该散热模块包括一散热块、一工作流体以及一缓冲件；该散热块具有一腔室；该工作流体容置于该腔室内；该缓冲件连通至该腔室，其中当该工作流体受热时，该缓冲件由一第一容量膨胀至一第二容量，以使该腔室内的一压力维持相同。
本实用新型的电子装置，该电子装置包括一主机板、至少一发热元件以及一散热模块；该至少一发热元件设置于该主机板上；该散热模块配置于该主机板上且接触该发热元件；该散热模块包括一散热块、一工作流体以及一缓冲件；该散热块具有一腔室；该工作流体容置于该腔室内；该缓冲件连通至该腔室，其中当该发热元件所产生的热传递至该散热模块时，该工作流体受热而使该缓冲件由一第一容量膨胀至一第二容量，以使该腔室内的一压力维持相同。
基于上述，在本实用新型的散热模块的设计中，缓冲件连通散热块的腔室，且当工作流体受热时，缓冲件可由第一容量膨胀至第二容量，以使腔室内的压力维持相同。意即，腔室内的压力在工作流体受热前后皆相同。如此一来，可降低工作流体在汽化时产生剧烈压力变化而导致沸点上升的问题，藉此可提高本实用新型的散热模块的散热效率。此外，采用本实用新型的散热模块的电子装置，亦可具有较佳地效能与可靠度。
为让本实用新型的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图作详细说明如下。
附图说明
图1A是依照本实用新型的一实施例的一种电子装置的示意图。
图1B是图1A的散热模块的工作流体在受热时与缓冲件膨胀的示意图。
图2A是依照本实用新型的另一实施例的一种电子装置的示意图。
图2B及图2C是图2A的散热模块的工作流体在沸腾及蒸发时与缓冲件膨胀的示意图。
图3A是依照本实用新型的又一实施例的一种电子装置的示意图。
图3B是依照本实用新型的又一实施例的一种电子装置的示意图。
主要组件符号说明：
10a、10b、10c、10d 电子装置
100a、100a、100c、100d 散热模块
110a、110b、110d 散热块
112a、112d 第一表面
114a、114d 第二表面
115b 容置开口
116a、116d 周围表面
118a、118d 开口
120 缓冲件
125 连通管
130 散热元件
140a、140b 热传件
210 发热元件
220 主机板
A1 第一容量
A2 第二容量
B 气泡
C 腔室
F 工作流体
G 重力方向
H1 第一垂直高度
H2 第二垂直高度
S 顶面
S1 亲水性表面
S2 粗糙表面
S3 平坦表面
P 水平设置面
具体实施方式
图1A是依照本实用新型的一实施例的一种电子装置的示意图。图1B是图1A的散热模块的工作流体在受热时与缓冲件膨胀的示意图。请同时参考图1A与图1B，在本实施例中，电子装置10a包括一散热模块100a、至少一发热元件(示意地绘示一个发热元件210)以及一主机板220。发热元件210设置于主机板220上，而散热模块100a配置于主机板220上且接触发热元件210。此处，发热元件210例如为一中央处理器或一图形处理器，但不以此为限。
详细来说，本实施例的散热模块100a包括一散热块110a、一工作流体F以及一缓冲件120。散热块110a具有一腔室C，而工作流体F容置于腔室C内，且缓冲件120连通至腔室C。更具体来说，本实施例的散热块110a具有彼此相对的一第一表面112a与一第二表面114a以及连接第一表面112a与第二表面114a的一周围表面116a，其中周围表面116a垂直于第一表面112a与第二表面114a，而第一表面112a与第二表面114a平行于水平设置面P。再者，本实施例的散热块110a具有一开口118a，而开口118a位于周围表面116a，且缓冲件120通过开口118a连通至腔室C内。此外，本实施例的散热模块100a还包括一连通管125，连接缓冲件120与开口118a，其中缓冲件120、连通管125以及腔室C形成一封闭空间。因此，当发热元件210所产生的热传递至散热模块100a时，工作流体F受热而使缓冲件130由一第一容量A1膨胀至一第二容量A2，以使腔室C内的一压力维持相同。意即，腔室C内的压力在工作流体F受热前后皆相同。较佳地，腔室C内的压力在工作流体F受热前与受热后皆例如为一大气压。
特别是，本实施例的缓冲件120的设计是为了用来增加空间，以降低工作流体F受热汽化时产生剧烈压力变化导致的沸点上升问题。由于压力及温度与粒子数量转为粒子撞击容器力量的常数不变，因此公式：
Figure BDA0002199603020000041
其中，V表示为体积，Tb表示为加热后的温度(沸点温度)，N表示为气体分子摩尔数，X表示为发热元件每秒产生的热量，Lh标示潜热(J/g)，M表示液体分子量，而Ta表示为一开始的温度。较佳地，缓冲件120的伸缩量至少能容纳3ΔV的空间，使得气压在此区间都能维持一大气压。
此外，本实施例的散热模块100a还包括一散热元件130，设置于散热块110a上，其中散热块110a位于散热元件130与发热元件210之间。此处，散热元件130例如是一风扇，用以将工作流体F的热排出。在其他未绘示的实施例中，散热元件亦可为一散热鳍片。如图1A所示，本实施例的工作流体F的一顶面S至一水平设置面P具有一第一垂直高度H1，而开口118a至水平设置面P具有一第二垂直高度H2，其中第二垂直高度H2高于第一垂直高度H1。也就是说，位于腔室C内的工作流体F并没有完全填满腔室C。此处，工作流体F的沸点介于50℃至80℃之间，意即，工作流体F为低沸点流体。
在另一实施例中，工作流体F亦可为水。利用工作流体F(即液体的水，其比热为4.184焦耳/克)的比热高于金属(如铜，其比热为0.9焦耳/克；或铝，其比热0.38焦耳/克)的特性，让散热模块100a能吸收更大量的热量后才会使温度升高，藉此大幅增加了热解决方案的热容值(thermal capacity)。此处，每一克的水的比热是铝的5倍，是铜的11倍。此外，利用沸点低的工作流体F(即液体的水)的潜热(latent heat)在汽化时会带走大量的热的特性，来带走发热元件210所产生的热，因此解热效果相较于公知的强制对流大上10倍以上。
简言之，由于本实施例的缓冲件120连通散热块110a的腔室C，因此当工作流体F受热沸腾而产生气泡B时，缓冲件120可由第一容量A1膨胀至第二容量A2，以使腔室C内的压力在工作流体F受热前后皆相同。如此一来，可降低工作流体F在汽化时产生剧烈压力变化而导致沸点上升的问题，藉此可提高本实施例的散热模块100a的散热效率。此外，采用本实施例的散热模块100a的电子装置10a，亦可具有较佳地效能与可靠度。
在此必须说明的是，下述实施例沿用前述实施例的元件标号与部分内容，其中采用相同的标号来表示相同或近似的元件，并且省略了相同技术内容的说明。关于省略部分的说明可参考前述实施例，下述实施例不再重复赘述。
图2A是依照本实用新型的另一实施例的一种电子装置的示意图。图2B及图2C是图2A的散热模块的工作流体在沸腾及蒸发时与缓冲件膨胀的示意图。请先参考图2A与图1A，本实施例的电子装置10b与图1A的电子装置10a相似，两者的差异在于：本实施例的散热模块100b还包括：一热传件140a，设于散热块110b内且接触工作流体F，其中热传件140a例如为一沸腾块或助沸金属，但不以此为限。
更具体来说，本实施例的散热块110b具有一容置开口115b，而热传件140a位于容置开口115b内。较佳地，可用溶胶-凝胶(Sol-Gel)浸镀法将热传件140a浸泡在二氧化硅(SiO2)溶胶-凝胶(Sol-Gel)溶液30秒，并在干燥环境低温烤干，将表面材质转变为氧化亚铜(Cu2O)，即使热传件140a具有接触工作流体F2的一亲水性表面S1。较佳地，热传件140a与发热元件210的接触面为一平坦表面S3，可增加热传件140a与发热元件210之间的接触面积，可有效地提高散热面积。
请同时参考图2A、图2B及图2C，当发热元件210所产生的热经由热传件140a传递至工作流体F时，工作流体F会因受热沸腾而产生气泡B。此时，缓冲件120的容量可由第一容量A1膨胀至第二容量A2，而使腔室C内的压力维持不变，即仍维持一大气压。接着，利用工作流体F(如液体的水)汽化会上升的特性，让散热模块100a自动将热带至上方，并在上方做冷凝，变回液体流回，完成自体循环，来达到散热的效果。藉此，节省了将热运输上去的能源，可视为一种被动式绿能。此外，在工作流体F沸腾的过程中，直接接触工作流体F的亲水性表面S1，可提升工作流体F汽化过程的效率，藉此可提高散热模块100b的散热能力。简言之，本实施例的热传件140a的设置可增加工作流体F得沸腾能力。
图3A是依照本实用新型的又一实施例的一种电子装置的示意图。请同时参考图3A与图2A，本实施例的电子装置10c与图2A的电子装置10b相似，两者的差异在于：本实施例的散热模块100c的热传件140b具有一粗糙表面S2，接触工作流体F。热传件140b的表面利用烧结实结构使其表面形成粗糙表面S2，使工作流体F在高温时更容易沸腾。
图3B是依照本实用新型的又一实施例的一种电子装置的示意图。请同时参考图3B与图2A，本实施例的电子装置10d与图2A的电子装置10b相似，两者的差异在于：本实施例的散热块110d的第一表面112d与第二表面114d实质上垂直于水平设置面P。也就是说，在空间足够的情况下，可使缓冲件120的设置与重力方向G平行，让工作流体F可顺利地流回，其中工作流体F的高度需要浸泡发热元件210的延伸区域。此处，热传件140a要兼顾锁附力矩与热传效果，较佳地，热传件140b的厚度不超过3毫米。
综上所述，在本实用新型的散热模块的设计中，缓冲件连通散热块的腔室，且当工作流体受热时，缓冲件可由第一容量膨胀至第二容量，以使腔室内的压力维持相同。意即，腔室内的压力在工作流体受热前后皆相同。如此一来，可降低工作流体在汽化时产生剧烈压力变化而导致沸点上升的问题，藉此可提高本实用新型的散热模块的散热效率。此外，采用本实用新型的散热模块的电子装置，亦可具有较佳地效能与可靠度。
虽然本实用新型已以实施例公开如上，然而其并非用以限定本实用新型，任何所属技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，应当可作些许的更动与润饰，故本实用新型的保护范围应当视所附的权利要求书所界定者为准。

Claims (19)

1.一种散热模块，其特征在于，该散热模块包括：
一散热块，该散热块具有一腔室；
一工作流体，该工作流体容置于该腔室内；以及
一缓冲件，该缓冲件连通至该腔室，其中当该工作流体受热时，该缓冲件由一第一容量膨胀至一第二容量，以使该腔室内的一压力维持相同。
2.如权利要求1所述的散热模块，其特征在于，该散热模块还包括：
一热传件，该热传件设于该散热块内，且接触该工作流体。
3.如权利要求2所述的散热模块，其特征在于，该散热块具有一容置开口，而该热传件位于该容置开口内。
4.如权利要求2所述的散热模块，其特征在于，该热传件具有一亲水性表面，该亲水性表面接触该工作流体。
5.如权利要求2所述的散热模块，其特征在于，该热传件具有一粗糙表面，该粗糙表面接触该工作流体。
6.如权利要求1所述的散热模块，其特征在于，该散热模块还包括：
一散热元件，该散热元件设置于该散热块上，以将该工作流体的热排出。
7.如权利要求6所述的散热模块，其特征在于，该散热元件包括一风扇或一散热鳍片。
8.如权利要求1所述的散热模块，其特征在于，该散热块具有彼此相对的一第一表面与一第二表面、连接该第一表面与该第二表面的一周围表面以及一开口，且该周围表面垂直于该第一表面与该第二表面，而该开口位于该周围表面，且该缓冲件通过该开口连通至该腔室内。
9.如权利要求8所述的散热模块，其特征在于，该散热模块还包括：
一连通管，该连通管连接该缓冲件与该开口，其中该缓冲件、该连通管以及该腔室形成一封闭空间。
10.如权利要求8所述的散热模块，其特征在于，该工作流体的一顶面至一水平设置面具有一第一垂直高度，而该开口至该水平设置面具有一第二垂直高度，且该第二垂直高度高于该第一垂直高度。
11.如权利要求10所述的散热模块，其特征在于，该散热块的该第一表面与该第二表面平行于该水平设置面。
12.如权利要求10所述的散热模块，其特征在于，该散热块的该第一表面与该第二表面垂直于该水平设置面。
13.如权利要求1所述的散热模块，其特征在于，该工作流体的沸点介于50℃至80℃之间。
14.如权利要求1所述的散热模块，其特征在于，该工作流体为水。
15.一种电子装置，其特征在于，该电子装置包括：
一主机板；
至少一发热元件，该至少一发热元件设置于该主机板上；以及
一散热模块，该散热模块配置于该主机板上且接触该发热元件，该散热模块包括：
一散热块，该散热块具有一腔室；
一工作流体，该工作流体容置于该腔室内；以及
一缓冲件，该缓冲件连通至该腔室，其中当该发热元件所产生的热传递至该散热模块时，该工作流体受热而使该缓冲件由一第一容量膨胀至一第二容量，以使该腔室内的一压力维持相同。
16.如权利要求15所述的电子装置，其特征在于，该散热模块还包括：
一热传件，该热传件嵌设于该散热块内，且接触该工作流体。
17.如权利要求16所述的电子装置，其特征在于，该热传件与该发热元件的接触面为一平坦表面。
18.如权利要求15所述的电子装置，其特征在于，该散热模块还包括：
一散热元件，该散热元件设置于该散热块上，其中该散热块位于该散热元件与该发热元件之间。
19.如权利要求15所述的电子装置，其特征在于，该发热元件为一中央处理器或一图形处理器。
CN201921513464.7U 2019-08-23 2019-09-11 散热模块与电子装置 Active CN210671103U (zh)

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