CN215222826U - 均温板结构 - Google Patents

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Abstract

一种均温板结构，包括主均温板、至少一散热结构和多个金属块。主均温板由上板和下板所构成。主均温板具有第一腔体，位于上板和下板之间。散热结构设置在上板的外表面上并连通主均温板的第一腔体。金属块设置于第一腔体内。本实用新型的均温板结构可减小热流传递时的热阻抗。

Description

均温板结构
技术领域
本公开内容涉及均温板的结构。
背景技术
此处的陈述仅提供与本公开有关的背景信息，而不必然地构成现有技术。
随着运算技术的日益发展，人类已普遍使用各种单位体积内高运算密度的装置。由于这类装置的电子元件密度日益增大，使得装置的表现性能更加卓越，也伴随着运行时产生的高强度且小区域的热能。若此热能无法有效地从狭小的内部空间中散出，高温将容易造成电子元件的损坏。是以，帮助电子装置散热的结构日渐重要。
实用新型内容
为了将热能有效地从热源进行扩散并散热，不同形状或材料的新型散热装置亦渐渐推陈出新。然而，目前在同时兼顾平面方向和垂直方向的热传结构设计尚无令人满意的架构，恐无法因应未来电子元件密度更高的装置内的散热需求。因此，有必要提出新的均温板结构概念，使得热流的传递和散热能力相较于现有技术能有质的飞跃。
有鉴于此，本公开的一些实施方式公开了一种均温板结构，包括主均温板、至少一散热结构和多个金属块。主均温板由上板和下板所构成。主均温板具有第一腔体，位于上板和下板之间。散热结构设置在上板的外表面上并连通主均温板的第一腔体。金属块设置于第一腔体内。
于本公开的一或多个实施方式中，金属块设置在下板上且与上板之间形成蒸汽通道。
于本公开的一或多个实施方式中，金属块当中的一者纵贯延伸至第一腔体的相对两端，阻隔位于此一金属块相反方向两区域的第一腔体内的工作液体彼此流通。
于本公开的一或多个实施方式中，均温板结构还包括毛细结构，位于第一腔体内并设置于下板上。毛细结构接触金属块。
于本公开的一或多个实施方式中，散热结构包括至少一辅助均温板和至少一热管。辅助均温板设置在上板的外表面上并与主均温板的第一腔体流体连通。热管设置在外表面上并与主均温板的第一腔体流体连通。
于本公开的一或多个实施方式中，辅助均温板的数量为多个，热管的数量为多个。各个辅助均温板彼此间隔开，各个热管彼此间隔开。
于本公开的一或多个实施方式中，外表面向第一方向和第二方向延伸。辅助均温板和热管向第三方向延伸。第一方向垂直于第二方向，第三方向不同于第一方向和第二方向所组合出的任意方向。
于本公开的一或多个实施方式中，辅助均温板沿第三方向相较于外表面的第一高度小于热管沿第三方向相较于外表面的热管高度。
于本公开的一或多个实施方式中，热管包括至少一第一型热管和至少一第二型热管。第一型热管向第三方向延伸。第二型热管的第一部分向第三方向延伸，第一部分的第一端接触外表面。第二型热管的第二部分向第二方向延伸，第二部分接触第一部分相对于第一端的第二端。
于本公开的一或多个实施方式中，第一型热管的数量为多个，第二型热管的数量为多个，第一型热管与辅助均温板在第二方向上依序间隔排列。
于本公开的一或多个实施方式中，在第一方向上，第二型热管位于一些辅助均温板和另一些辅助均温板之间，且任两个第二型热管之间无设置任何辅助均温板。
于本公开的一或多个实施方式中，各个辅助均温板分别具有第二腔体。各个热管分别具有中空部分。第二腔体和中空部分分别连通第一腔体。
于本公开的一或多个实施方式中，当辅助均温板、热管以及金属块垂直投影至主均温板的外表面时，其中一个金属块隔开相邻的两个热管或隔开相邻的辅助均温板和热管。
本公开通过单一主均温板的流体连通不同型态的热管和辅助均温板，达到实际热流传递时热阻抗减小，热分散及散热效果更好的功效。
为了让本公开的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。
附图说明
图1A绘示本公开一些实施例中均温板结构的立体示意图。
图1B绘示本公开一些实施例中均温板结构的立体透视图。
图2绘示本公开一些实施例中均温板结构的上视示意图。
图3绘示本公开一些实施例中均温板结构的侧面示意图。
图4绘示本公开一些实施例中均温板结构的侧面透视图。
图5绘示本公开一些实施例中部分均温板结构的侧面透视图。
其中，附图标记说明如下：
1000：均温板结构
1022：蒸汽通道
100：主均温板
102：第一腔体
110：上板
112：外表面
120：下板
200：辅助均温板
202：第二腔体
300：热管
302：中空部分
310：第一型热管
320：第二型热管
322：第一部分
322A：第一端
322B：第二端
324：第二部分
500，500A，500B：金属块
600：毛细结构
610：第一毛细结构
620：第二毛细结构
630：第三毛细结构
C：几何中心
D1：第一方向
D2：第二方向
D3：第三方向
E：部分
HDS：散热结构
H1：第一高度
H2：热管高度
H21：第二高度
H22：第三高度
具体实施方式
为使本公开的叙述更加详尽与完备，下文针对了本公开的实施态样与具体实施例提出了说明性的描述；但这并非实施或运用本公开具体实施例的唯一形式。以下所公开的各实施例，在有益的情形下可相互组合或取代，也可在一实施例中附加其他的实施例，而无须进一步的记载或说明。
在以下的描述中，将详细叙述许多特定细节以使读者能够充分理解以下的实施例。然而，可在无此等特定细节的情况下实践本公开的实施例。在其他情况下，为简化图式，熟知的结构与装置仅示意性地绘示于图中。
同时参考图1A至图5。图1A绘示本公开一些实施例中均温板结构1000的立体示意图。图1B绘示本公开一些实施例中均温板结构1000的立体透视图。图1B中显示透视图1A的上板110并直接观看第一腔体102的情况，以清楚显现本公开一些实施例的重点结构和方便解释其热流运行方式。图2绘示本公开一些实施例中均温板结构1000的上视示意图。图3绘示本公开一些实施例中均温板结构1000的侧面示意图。图4绘示本公开一些实施例中均温板结构1000的侧面透视图。此透视图显示各元件内封闭的中空空间(例如，腔体)。图5绘示本公开一些实施例中部分E均温板结构1000的侧面透示图。均温板结构1000包括主均温板100和散热结构HDS。散热结构HDS可包括多个辅助均温板200以及多个热管300。主均温板100由上板110和下板120所构成。散热结构HDS设置在上板110的外表面112上。详细而言，辅助均温板200设置在上板110的外表面112上并直接与主均温板100流体连通。各个辅助均温板200彼此之间通过主均温板100间隔开。亦即，多个辅助均温板200彼此之间并无直接接触。热管300设置在外表面112上并直接与主均温板100流体连通。多个热管300彼此之间通过主均温板100间隔开。亦即，多个热管300彼此之间并无直接接触。通过主均温板100和多个辅助均温板200以及多个热管300之间整体内部空间的连通(亦即气体和液体理论上可在连通的空间内扩散或流动至不同部件区域)，相较于仅外观焊接热管和均温板并仅通过固体进行热管和均温板之间热传导的结构，能进一步增进散热效能。
上板110的外表面112向第一方向D1和第二方向D2延伸。第一方向D1垂直于第二方向D2，两者的线性组合展开出一个平面的二维延展方向(例如，外表面112的延展方向)。辅助均温板200和热管300向第三方向D3延伸。第三方向D3并不属于前述第一方向D1和第二方向D2共同展开的平面当中的其中一个方向。亦即，第三方向D3不同于第一方向D1和第二方向D2所组合出的任意方向。在特定情况下，第三方向D3垂直于第一方向D1且同时亦垂直于第二方向D2。在一些实施例中，辅助均温板200沿第三方向D3相较于外表面112的第一高度H1小于热管300沿第三方向D3相较于外表面112的热管高度H2(可参照图3标示)。
热管300可以包括(但不限于)多个第一型热管310和多个第二型热管320。第一型热管310自上板110的外表面112向第三方向D3延伸。第一型热管310的热管高度H2可以是第二高度H21。第二型热管320可略分为第一部分322和第二部分324。在图3中，由于第一部分322与第一型热管310在该视角上重叠而未标示，可参酌图1B的第一部分322标示。第一部分322自上板110的外表面112向第三方向D3延伸，第一部分322的第一端322A接触外表面112。在一些实施例中，第二型热管320的第二部分324向第二方向D2延伸。第二部分324连接第一部分322相对于第一端322A的第二端322B。第二型热管320的热管高度H2可以是第三高度H22，即第二部分324背向外表面112的一侧所处的高度。在一些实施例中，第三高度H22小于第二高度H21且大于第一高度H1。通过以上设置，可使得来自主均温板100的热能更容易从第一方向D1和第二方向D2所形成的平面扩散，同时亦能在第三方向D3上能有更远的扩散距离。
应注意，上述的主均温板100和辅助均温板200的结构概念是属本领域人员所通常理解的均温板(vapor chamber)类型的散热部件，而热管300是属本领域人员所通常理解的热管(heat pipe)类型的散热部件。均温板类型的结构一般是平板状，若以具有长、宽、高三个不同方向边长的平板状长方体来看，是以长和宽两边所形成的面积显著大于宽和高两边以及长和高两边所形成的面积。易言之，在均温板类型的结构中，长和宽个别的长度皆远大于高的长度，此亦为本公开多数实施例使用均温板一词时所隐含的结构特征。热管类型的结构则为中空的柱状结构，其可以是中空圆柱体。贯穿中空圆柱体圆心的中轴长度一般显著大于圆柱体直径的长度。当然，本公开并不排除热管沿着直径的截面为多边形或椭圆形的态样。
本公开的各种实施例中，主均温板100和辅助均温板200延伸方向不同(或垂直)的更进一步解释可以是前段定义的长和宽所构成的面(例如，主均温板100的上板110的外表面112)的延伸方向不同(或垂直)。
在图2和图3所揭示的实施例中，第一型热管310与辅助均温板200在第二方向D2上依序间隔排列。亦即，在第二方向D2上两个最邻近的第一型热管310之间设有辅助均温板200，在第二方向D2上两个最邻近的辅助均温板200之间设有第一型热管310。此外，在第一方向D1上，第二型热管320位于一部分的辅助均温板200和另一部分的辅助均温板200之间，且任两个第二型热管320之间并无设置辅助均温板200。上述排列方式为某些实施例的展现，并非用以限制本公开所保护的范畴。在一些实施例中，热源400贴于下板120。热源400在外表面112上的垂直投影位于多个第二型热管320在外表面112上的垂直投影的几何中心。
在图2和图3中各元件的相互位置安排下，不只能让热源400所发出的热能更均匀地在第一方向D1和第二方向D2所展开的平面方向上传递，且在第三方向D3上亦可通过主均温板100上的高度最小但长和宽所形成的表面积相较于热管300的外表面积大上许多的辅助均温板200将该热能分散传递至最靠近主均温板100的散热鳍片组。接着，通过第二型热管320的第一部分322协助将该热能分散传递到中层，即次远离主均温板100的散热鳍片组上。再通过第二型热管320的第二部分324将已上传至中层的热能于中层区域进一步往第一方向D1和第二方向D2所展开的平面方向上传递。最后通过高度最大的第一型热管310将该热能分散传递至在第三方向D3上最远离主均温板100的散热鳍片组。配合第一型热管310、第二型热管320及辅助均温板200，主均温板100将该热能向第三方向分散传递，有效率地分散热能给予各层的散热鳍片组进行散热的功能。该热能在均温板结构1000内传递方式是透过主均温板100内的工作液体(即液态工作流体)吸收热源400所发出的热能并蒸发成气态工作流体后，气态工作流体会在均温板结构1000内进行上述该热源在第一方向D1、第二方向D2或第三方向D3的传递方式。
上开均温板结构1000的设置方式，兼顾了热能的传递、散热的效率、空间的利用率和均温板结构1000与各种可后附加的散热鳍片组之间的灵活搭配。此外，由于上开辅助均温板200、第一型热管310和第二型热管320在几何形状和高度位置的搭配，使得气流(此气流为外在气流，非前述气态工作流体)传递至均温板结构1000时可以产生较多扰动并产生湍流(turbulence)，进而增进一维传导转换成二维传导的热流态样，以降低热阻抗。本公开的图式省略附加散热鳍片组与均温板结构1000的组合的绘示，并集中聚焦在均温板结构1000的描述。
请参考图4。图4绘示本公开一些实施例中均温板结构1000的透视示意图。在这些实施例中，主均温板100具有第一腔体102，位于上板110和下板120之间。各个辅助均温板200分别具有第二腔体202。各个热管300分别具有中空部分302。第二腔体202和中空部分302分别连通第一腔体102。简言之，散热结构HDS连通第一腔体102。当该气态工作流体在第二腔体202与中空部分302中冷却成工作液体(即液态工作流体)时，该工作液体会透过第二腔体202与中空部分302中的毛细结构(未图示)朝向第一腔体102传递。
请参考图5。图5绘示本公开一些实施例中图1B的均温板结构1000的部分E放大透视示意图。其视角接近侧面，但仍留有些许倾斜角度，以利显示结构特征。请同时参考图1B、图2和图5。均温板结构1000可进一步包括多个金属块500，设置于主均温板100的第一腔体102内且直接贴附于下板120上。金属块500可以是铜块。当从辅助均温板200、热管300以及金属块500垂直投影至主均温板100的上板110的外表面112的视角观看时(可参考图2的视角)，多个金属块500中的一金属块500A隔开相邻的两个第二型热管320。多个金属块500中的另一些金属块500B隔开相邻的辅助均温板200和第一型热管310。如此一来，多个辅助均温板200和多个热管300之间即能透过金属块500的调节而不会相互抢取工作液体。易言之，可将工作液体适当隔离分区，解决工作液体因过度集中某些区域而使得其它区域的辅助均温板200或热管300因低于液量阈值而无法正常工作的问题，让工作液体得以适量分配需要快速解热的地方。
详细而言，金属块500可设置在下板120上且与上板110之间形成蒸汽通道1022(蒸汽通道1022亦为第一腔体102的一部分)，使得金属块500不会过度阻碍本公开所提及各个腔体间的流体连通情况，即气态工作流体仍可适度扩散通过金属块500上方的蒸汽通道1022。均温板结构1000可进一步包括毛细结构600，位于第一腔体102内并设置于下板120上。毛细结构600接触金属块500，此结构使金属块500得作为毛细结构600的边界，达到将毛细结构600分区的效果。此分区的结构能透过金属块500将工作液体(即液态工作流体)区分在毛细结构600的多个特定区域，彼此一定程度地相隔开。
更详细而言，毛细结构600可包括第一毛细结构610、第二毛细结构620和第三毛细结构630。在一些实施例中，第一毛细结构610直接贴附于下板120上，并与金属块500A和金属块500B的侧面接触。在图5的架构中，为了显示出第一腔体102内所设置的各种部件结构，上板110和下板120皆为透明化显示，因此并未直接显现第一毛细结构610直接贴附下板120的结构，但经以上说明应已能使通常知识者完全理解前述直接贴附的情形，不再另为绘示。在一些实施例中，金属块500A进一步纵贯延伸至第一腔体102的相对两端。详细而言，金属块500A的边缘贴齐毛细结构600(例如，第一毛细结构610)在平行第二方向D2延伸的边缘。如此一来，金属块500A可以完全阻隔自金属块500A往第一方向D1平行延伸的相反两方向区域的第一腔体102内的工作液体彼此流通，可视为针对工作液体较为强势的分区结构。第二毛细结构620和第三毛细结构630皆设置在第一毛细结构610上。第一毛细结构610位于第二毛细结构620和下板120之间，且第一毛细结构610亦位于第三毛细结构630和下板120之间。第二腔体202与中空部分302中的工作液体可透过对应的第二毛细结构620传递至第三毛细结构630，以持续对热源400进行散热。
第三毛细结构630接触前述直接接触下板120的金属块500A。从图2的上视图视角观看，第三毛细结构630位于下板120的几何中心C附近，并由第二型热管320所环绕。亦即，相较于第一型热管310和辅助均温板200，第二型热管320皆较靠近于第三毛细结构630。如图2和图5所示，第三毛细结构630的厚度大于第二毛细结构620的厚度。因此，第三毛细结构630的液体暂存量较大，可作为均温板结构1000内工作液体的主要集散结构。每个细长条状的第二毛细结构620的其中一端皆接触第三毛细结构630，第二毛细结构620的另一端则位于第一型热管310或辅助均温板200在下板120或第一毛细结构610的投影处。前述结构使得由每个第一型热管310和辅助均温板200往第一腔体102流动的工作液体可在最近间距(即上板110和下板120在第三方向D3上的间距)内即得分别通过一条第二毛细结构620毛细连通至靠近下板120几何中心C的第三毛细结构630，增加均匀散热效果。于一实施例中，第二毛细结构620的前述另一端可接触第一型热管310或辅助均温板200，更可进一步延伸进入第一型热管310的中空部分302中或延伸进入辅助均温板200的第二腔体202中，但不以此为限。
虽然本公开的图式描绘多个辅助均温板200和多个热管300，但其不以此为限。在最简化均温板结构1000的前提下，本公开的一些实施例的均温板结构1000亦可仅包括一个主均温板100、一个辅助均温板200和一个热管300，三者配置方式以及延伸方向的结构特征同先前提到的多个实施例。
综上所述，本公开的实施例提供了一种将辅助均温板和热管分别与同一主均温板流体连通的均温板结构。此结构可增加后续散热时与散热鳍片的结构配合态样，并使得气流产生更多湍流，进而增进散热效果。不同类型的热管搭配辅助均温板，可让相对于主均温板不同高度的散热鳍片皆能接收够多来自主均温板下板热源的热能传递。此外，实施例中的金属块和毛细结构的搭配，以及此二者与均温板和热管之间的位置关系，亦使得主均温板结构的各部位水量得以维持得当，增进传热与散热效率。
虽然本公开已以实施例公开如上，然并非用以限定本公开，任何熟习此技艺者，在不脱离本公开的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本公开的保护范围当视后附的权利要求所界定者为准。

Claims (13)

1.一种均温板结构，其特征在于，包括：
一主均温板，由一上板和一下板所构成，具有一第一腔体，位于该上板和该下板之间；以及
至少一散热结构，设置在该上板的一外表面上并连通该主均温板的该第一腔体；以及
多个金属块，设置于该第一腔体内。
2.如权利要求1所述的均温板结构，其特征在于，所述多个金属块设置在该下板上且与该上板之间形成一蒸汽通道。
3.如权利要求2所述的均温板结构，其特征在于，所述多个金属块当中的一者纵贯延伸至该第一腔体的相对两端，阻隔位于所述多个金属块当中的该一者相反方向两区域的该第一腔体内的工作液体彼此流通。
4.如权利要求1所述的均温板结构，其特征在于，还包括一毛细结构，位于该第一腔体内并设置于该下板上，该毛细结构接触所述多个金属块。
5.如权利要求1所述的均温板结构，其特征在于，该至少一散热结构包括：
至少一辅助均温板，设置在该上板的该外表面上并与该主均温板的该第一腔体流体连通；以及
至少一热管，设置在该外表面上并与该主均温板的该第一腔体流体连通。
6.如权利要求1所述的均温板结构，其特征在于，该至少一辅助均温板的数量为多个，该至少一热管的数量为多个，所述多个辅助均温板彼此间隔开，所述多个热管彼此间隔开。
7.如权利要求6所述的均温板结构，其特征在于，该外表面向一第一方向和一第二方向延伸，所述多个辅助均温板和所述多个热管向一第三方向延伸，该第一方向垂直于该第二方向，第三方向不同于该第一方向和该第二方向所组合出的任意方向。
8.如权利要求7所述的均温板结构，其特征在于，所述多个辅助均温板沿该第三方向相较于该外表面的一第一高度小于所述多个热管沿该第三方向相较于该外表面的一热管高度。
9.如权利要求7所述的均温板结构，其特征在于，所述多个热管包括：
至少一第一型热管，该第一型热管向该第三方向延伸；以及
至少一第二型热管，该第二型热管的一第一部分向该第三方向延伸，该第一部分的一第一端接触该外表面，该第二型热管的一第二部分向该第二方向延伸，该第二部分接触该第一部分相对于该第一端的一第二端。
10.如权利要求9所述的均温板结构，其特征在于，该至少一第一型热管的数量为多个，该至少一第二型热管的数量为多个，所述多个第一型热管与所述多个辅助均温板在该第二方向上依序间隔排列。
11.如权利要求10所述的均温板结构，其特征在于，在该第一方向上，所述多个第二型热管位于一部分的所述多个辅助均温板和另一部分的所述多个辅助均温板之间，且任两个所述多个第二型热管之间无设置任一所述多个辅助均温板。
12.如权利要求6所述的均温板结构，其特征在于，各该辅助均温板分别具有一第二腔体，各该热管分别具有一中空部分，该第二腔体和该中空部分分别连通该第一腔体。
13.如权利要求12所述的均温板结构，其特征在于，当所述多个辅助均温板、所述多个热管以及所述多个金属块垂直投影至该主均温板的该外表面时，所述多个金属块当中的一者隔开相邻的两个所述多个热管或隔开相邻的其中一个所述多个辅助均温板和其中一个所述多个热管。
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