CN217936344U - 散热单元的支撑结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种散热单元的支撑结构，是适用于一散热单元内，该散热单元的两侧分别形成一冷凝侧及一蒸发侧是分别与该支撑结构的两端相抵接，该支撑结构包括一载体部及一棘状部所构成，该载体部具有一接触面及一承载面，该棘状部是由复数针柱呈阵列设置在该载体部的承载面，且该复数针柱彼此之间具有间隙形成一通道，借由具该棘状部的设置的支撑结构，可令散热单元内的汽液加速循环流动率进以大幅提升散热效能。

Description

散热单元的支撑结构

技术领域

本实用新型涉及一种散热单元，尤其是指一种散热单元的支撑结构。

背景技术

随着科技的日新月异，电子产品的功率与效能日益提升，连带地在操作时也产生更多的热量；倘若这些热量未能及时散逸出去而累积于该电子产品内部的电子组件(如处理器或图形处理器)上，将会导致该电子组件的温度过高而影响其效能，甚至严重者将导致该电子组件的故障损坏。所以，业界一直不断地研发各种散热装置以解决电子组件的问题，均温板就是一种很常见的散热装置。

一般现有均温板结构由一上板盖合在一下板并共同界定一腔室，该腔室内填充有一工作液体(如纯水)，且该腔室内设有一毛细结构及复数支撑柱，该复数支撑柱的两端分别抵接该腔室内的上、下板内侧，并该上板与下板分别形成一冷凝区及一与发热组件相接触的蒸发区，通过该蒸发区内的工作液体受到该发热组件的热量而蒸发成蒸气(即气态工作流体)朝该冷凝区上流动，并该蒸气在该冷凝区上冷凝后转为液体(即液态工作流体)并经由该复数支撑柱及重力回流到该蒸发区上，一直重复不断汽液循环散热。

然而，现有该复数的支撑柱为一个实心铜柱，其仅具有支撑作用，无法提供毛细力作用，致使工作流体仅能靠重力方式由冷凝区再回流至蒸发区，其回流速度过慢，易使蒸发区生干烧，造成热传效率不佳。

故业者便对该支撑柱进行改良，使其则支撑功效外另具有毛细力作用；

改良后该具毛细力的支撑柱大致可分为三种型态；其中一种支撑柱由粉末烧结成形的烧结支撑柱的设计，借由烧结支撑柱上的毛细结构的毛细力将冷凝后的液体回流到该蒸发区。虽该烧结支撑住具有毛细力但却又延伸一个问题，当工作流体在高温120度下，蒸汽的蒸气压力为2kg/cm^2，且其压力移动方向为不规则性，由于因每一烧结支撑柱的顶面及底面皆是不规则状，使得每一烧结支撑柱与上、下板内侧的结合力可抗的拉拔力为1kg/cm^2，导致每一烧结支撑柱无法抓持住上、下板往外膨胀鼓起，轻者会造成均温板发生鼓包，严重者则导致该均温板因变形造成支撑住产生崩裂失能的问题。

另一种支撑柱型态则为一实心铜柱体外围再套上一个由粉末烧结而成的粉环结构的设计，通过该实心铜柱体上的该粉环结构的毛细力将冷凝后的液体回流到蒸发区，虽解决上述烧结支撑柱会造成均温板发生鼓包的问题。但因每一支撑柱总体外径宽度就是该粉环结构的外径宽度，导致每一支撑柱总体体积过大而占满过多该腔室内的空间(严重影响腔室容积)，使该蒸汽流动的通道缩小，相对的该蒸汽可移动的范围也变小(缩小)及流动阻力增大，进而造成汽液循环变差及散热效率低的问题。

再一种支撑柱型态则为一实心铜柱体的外表面制作成复数沟槽的设计，借由该实心铜体外表面上的该复数沟槽所产生的毛细力将冷凝后的液体回流到蒸发区，此支撑柱结构虽能解决上述均温板鼓包及腔室的蒸气通道缩小的问题，但却再延伸出另一问题，因所述实心铜柱体在实际制作时的总体外径需要大于5毫米(mm)以上，才有办法足够空间在该实心铜柱体外表面形成该复数沟槽。且该复数沟槽的数量多寡及尺寸、深浅皆会影响的是毛细强度(即毛细能力)，因该复数沟槽的毛细力不够强，导致夹带回水至蒸发区的水量有限且回水量不足或无法回流到蒸发区的问题，进而使该蒸发区内部无工作流体呈现干枯状态(即所谓烧干(dry out))，导致均热及散热不佳的问题。

是以，要如何解决上述均温板内的支撑柱结构的问题与缺失，即为本案的发明人与从事此行业的相关厂商所亟欲研究改善的方向所在。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是在于提供一种一由复数针柱组成的棘状部的支撑结构取代传统具烧结毛细结构或沟槽的支撑结构，以加速汽液循环流动率，进而有效提升散热效能者的散热单元的支撑结构。

本实用新型的另一目的是在于提供一种具有较佳均温性及可提升毛细能力，且还能减轻支撑结构整体重量及增加散热面积的散热单元的支撑结构。

为达上述目的，本实用新型提供一种散热单元的支撑结构，是适用于一散热单元内(如均温板)，该散热单元的两侧分别形成一冷凝侧及一蒸发侧是分别与该支撑结构的两端相抵接，该支撑结构包括一载体部及一棘状部，该载体部具有一接触面及一承载面，该棘状部是由复数针柱阵列设置在该载体部的该承载面上，且该复数针柱彼此之间具有间隙形成一通道，令该支撑结构除具支撑功效外，又可在不增加体积的前提下，借由该棘状部与通道的设置具有将散热单元冷凝侧冷凝的工作流体引导至蒸发侧的功效，进以加速汽液循环流动率得大幅提升散热效能。

附图说明

图1为本实用新型的散热单元的立体分解示意图。

图2为本实用新型的散热单元的组合剖面示意图。

图3A为本实用新型的支撑结构的立体示意图。

图3B为图3A的俯视示意图。

附图标号说明：支撑结构-1；载体部-11；接触面-111；承载面-112；棘状部-12；自由端-121；固定端-122；针柱-123；通道-14；散热单元-2；上板-21；下板-22；腔室-23；毛细结构-24；冷凝侧-25；蒸发侧-26。

具体实施方式

本实用新型的上述目的及其结构与功能上的特性，将依据所附附图的较佳实施例予以说明。

本实用新型提供一种散热单元的支撑结构，请参阅图1、图2。该支撑结构1是适用于一散热单元2内，该散热单元2例如为一均温板、一热板、一扁平热管或一水冷板，在本实施例该散热单元2为均温板说明，但不局限于此。

该散热单元2包含一上板21及一下板22，该上板21与该下板22相盖合共同界定一腔室23，该腔室23内填充有一工作流体(如纯水或无机化合物、醇类、液态金属、冷媒、有机化合物或混合物)，且该腔室23内壁设有一毛细结构24，该毛细结构24为粉末烧结体、沟槽、网格体、纤维体及编织体其中任一，在本实施例该毛细结构24是选择为粉末烧结体形成在该腔室23内的上板21及下板22的内侧上。并该上板21及该下板22分别形成一冷凝侧(冷凝区)25及一蒸发侧(蒸发区)26，该蒸发侧26的该下板22外侧是间接或直接接触一发热组件(如中央处理器、显示适配器芯片、南北桥芯片或其他电子组件(如晶体管))，以吸收该发热组件上的热量。

复参阅图2、图3A、图3B，前述支撑结构1在本实施例为复数个支撑结构1设在该散热单元2的腔室23，不仅能作为支撑功用，且还可提供较佳的毛细力及高渗透率的功用。但本实用新型的支撑结构1数量并不局限于附图中的数量，于具体实施时，使用者可以根据所需要该散热单元2的支撑强度、功率大小来调整设计该支撑结构1的数量多寡。

如后更详细说明，每一支撑结构1为高热传导系数材料的金属材质构成，例如铜、银、铝或前者的合金的柱状体。并该支撑结构1具有一载体部11及一棘状部12。

该载体部11具有一接触面111及一承载面112是分别设在该载体部11的两侧，该载体部11的接触面111(即前述支撑结构1的一端)是接触该散热单元2的冷凝侧25或蒸发侧26，在本实施例该载体部11的接触面111连接接触该腔室23的该上板21的内侧并相接邻近的毛细结构24，且在该载体部11的承载面112上设置有由复数针柱123呈阵列排列组成的该棘状部12，亦即该棘状部12的该复数针柱123是呈间隔交错阵列或并排阵列地分布在该载体部11的承载面112上。另外，参阅图3B，本实施例该载体部11的横截面呈圆形的块体，但不局限于此，也可矩形或多边形的块(片或柱)体。

该棘状部12是一体或非一体设置在该载体部11的承载面112，在本实施例该棘状部12的该复数针柱123为鳍柱是一体形成(生成)在该载体部111的承载面112。且该棘状部12具有一自由端121及一固定端122是分别设在该棘状部12的两端，该固定端122是固接在该载体部11的承载面112，且位在邻近该冷凝侧25或蒸发侧26上，该自由端121(即前述支撑结构1的另一端)是从该载体部11上向外凸伸接触(不接触)邻近该蒸发侧26或冷凝侧25，在本实施例该棘状部12的自由端121(即该复数针柱123的自由端)是连接接触该蒸发侧26的腔室23的下板22的内侧并相接邻近的该毛细结构24。其中本实施例棘状部12的该复数针柱123横截面为圆形铜柱体说明，但不限于此，也可为矩形、三角形或多边形的柱体(片体)。且前述载体部11与棘状部12也为高热传导系数材料的金属材质构成。

该棘状部12的该复数针柱123是彼此间隔设置，所以每两支针柱123之间具有间隙形成有一通道14是连通该散热单元2的腔室23，且在该载体部11的承载面112上的每一通道14的宽度为0.1mm(毫米)至0.25mm(毫米)，并该复数针柱123彼此之间的通道14的宽度为相同或不相同，例如该复数针柱123的通道14是呈等距宽度排列在该载体部11的承载面112，或是该复数针柱123的通道14呈非等距宽度向外渐缩或渐宽排列在该载体部11的承载面112。

详细而言，在本实施例该棘状部12的该复数针柱123是以机械加工(线割加工或CNC加工)或雷射(激光)切割的加工方式一体形成在该载体部111的承载面112，且每两针柱123彼此之间的通道14为相同等距宽度(如0.1mm)。如此设置，通过该棘状部12可加速工作流体在该散热单元2的蒸发侧26上提早蒸发，且该复数针柱123彼此之间的通道14具有引导(引流)工作液体的功效，就如同具有毛细作用吸取冷凝后的工作流体的毛细力一样，以及每一通道14宽度在0.1mm(毫米)至0.25mm(毫米)范围内设计可获得较佳的渗透度让液体的工作流体快速回流至该蒸发侧26，以加速汽液循环流动率，借以有效提升散热效能。

复参阅图2，当该散热单元2的蒸发侧26吸收到该发热组件的热量时，该蒸发侧26内的毛细结构24上的工作流体会受热而转变成气态的工作流体，使气态的工作流体会于该腔室23及该复数针柱123的通道14内朝该冷凝侧25的上板21内侧方向迅速流动，待气态的工作流体至该冷凝侧25上冷凝转变成液态的工作流体后，在该上板21的内侧其上毛细结构24的该液态的工作流体会立即被该复数支撑结构1的棘状部12与该复数通道14快速引导(引流)传送回到该蒸发侧26的下板22内侧其上毛细结构24，借以加速该工作流体于该散热单元2的腔室23内的汽液循环，一直重复不断汽液循环散热，来提升整体汽液循环效率，进而更可达到较佳均热及均温的效果及防止该蒸发侧26造成干烧的问题。

虽本实施例该散热单元2的冷凝侧25的上板21外侧未设有散热组件。但不限于此，在另外一实施例，该冷凝侧25的该上板21的外侧可设置由复数鳍片构成的一散热鳍片组，借以增加散热面积。

虽本实施例每一支撑结构1的棘状部12的该复数针柱123设在该载体部11上。但不限于此，在另外替代实施例，该载体部11包含复数个微载体部，每一微载体部的承载面上设置有至少一针柱123，通过该复数微载体部相互组合(如拼接、卡接或焊接)一起构成所述支撑结构1。

虽本实施例该复数支撑结构1是呈倒置设在该散热单元2的腔室23内(如图2)，令该载体部11的接触面111与棘状部12的自由端121分别与该散热单元2的冷凝侧25及蒸发侧26接触。但不限于此，在其他替代实施例，该复数支撑结构1是呈正置设在该散热单元2的腔室23内，令该载体部11的接触面111与棘状部12的自由端121分别与该散热单元2的蒸发侧26及冷凝侧25接触，或者该复数支撑结构1其中一部分支撑结构1呈正置，另一支撑结构1呈倒置交错(分布)设在该散热单元2的腔室23内。

通过本实用新型具棘状部12与通道14设置的支撑结构1适用于该散热单元2内的设计，使得可有效取代(替代)传统具烧结毛细结构24或沟槽的铜柱，且不仅可在增加体积的前提下，还能减轻支撑结构1整体重量及提升该腔室23内的蒸气(即气态工作流体)流动空间，进而更能大幅加速该散热单元2内的蒸发效率以及获得冷凝后的液体工作流体所需要的毛细力大及渗透率高，借以达到提升整体散热效能。

以上说明对本实用新型而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出许多修改、变化或等效，但都将落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种散热单元的支撑结构，是适用于一散热单元内，其特征在于：该散热单元的两侧分别形成一冷凝侧及一蒸发侧，该冷凝侧及蒸发侧分别与该支撑结构的两端相抵接，该支撑结构包括一载体部及一棘状部，该载体部具有一接触面及一承载面，该棘状部是由复数针柱呈阵列设置在该载体部的该承载面，且该复数针柱彼此之间具有间隙而形成一通道。

2.如权利要求1所述的散热单元的支撑结构，其特征在于：该复数针柱是一体或非一体地设在该载体部的该承载面。

3.如权利要求1所述的散热单元的支撑结构，其特征在于：该复数针柱是等距或非等距排列在该载体部的该承载面。

4.如权利要求1所述的散热单元的支撑结构，其特征在于：该复数针柱是呈间隔交错阵列或并排阵列地设在该载体部的该承载面。

5.如权利要求1所述的散热单元的支撑结构，其特征在于：该载体部及该棘状部为高热传导系数材料构成。

6.如权利要求1所述的散热单元的支撑结构，其特征在于：该散热单元为一均温板、一热板、一扁平热管或一水冷板。

7.如权利要求1所述的散热单元的支撑结构，其特征在于：该复数针柱彼此之间的通道的宽度为相同或不相同。

8.如权利要求1所述的散热单元的支撑结构，其特征在于：该散热单元包含一上板及一下板，该上板及该下板相盖合共同界定一腔室，该腔室内填充有一工作流体，且该腔室内壁设有一毛细结构，该棘状部具有一自由端，该自由端是该载体部上向外延伸，该棘状部的该自由端与该载体部的该接触面其中之一连接该下板或该上板的内侧，其中另一连接该上板或该下板的内侧，且该棘状部的该复数通道连通该腔室，该上板与该下板分别形成该冷凝侧及该蒸发侧。

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