CN2726115Y - 流体介质散热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种流体介质散热器，它包括：一具有顶面的壳体，在该顶面上具有多个穿孔；一结合在壳体底面的吸热板，将该壳体的底面封住，形成一内部中空的腔室；多个穿置在壳体穿孔的传导柱，且该传导柱底端结合在吸热板的顶面，其顶端露出壳体的顶面；多个层叠装置在传导柱上的散热鳍片；填充在腔室内的工作流体；借由该吸热板底端结合在壳体底部的吸热板上，可强化吸热板的结构强度以避免膨胀或收缩所产生的扭曲变形，使该吸热板可平整贴合在发热体上吸热以增加散热效果。

Description

流体介质散热器

技术领域

本实用新型是关于一种流体介质散热器，特别是关于一种装设在发热体上的散热器。

背景技术

为使计算机能正常稳定地操作，特别是在大量运算时，中央处理器(CPU)必须能适时散热，一方面除了可避免中央处理器损坏，另一方面可提高中央处理器的稳定性。

一般来说，在计算机的中央处理器上都已装配散热器，该散热器是由散热片及散热风扇两部分组成，从散热效率来说，上述两者都可提高整体的散热效能，若要提高散热风扇的散热效率，则必须增加散热风扇的功率，如此一来噪音势必增加。因此，权衡散热效果和噪音大小利害关系之下，通常会选择改善散热片的效能。提高散热片散热效能的方式，一是增加与空气接触的散热面积，另一则是选用传热速率高的材质，如铝或铜制的散热片。以往散热片的结构是在一底板上一体成形有多个立式鳍片，若该立式鳍片的数量越多，则代表其有更大的散热面，如此即可增加散热的效能，并且选用高传热效率的材质，借此提高散热片的整体散热效率。

但散热片的尺寸受中央处理器大小的限制，使得散热片无法任意增大其底板的面积，仅能借由增加立式鳍片的数量提高散热效率，但该立式鳍片的数量受加工方法(通常采用放电线切割或刀具切削)的限制也无法任意增加。再者，若该立式鳍片的数量过多，则该立式鳍片厚度变薄，其与底板是为一整体的结构，使得立式鳍片与底板的接触部位过小而降低传热效能，如此又失去提高散热效率的目的。另外，若延长立式鳍片的高度，虽可增加散热面积，但所能增加的整体散热面积有限，仍然受到装设空间的限制。故借由增加整体式散热片的散热面积的方式受到尺寸的限制，目前通过增加散热片提高散热效率的方式已不能达到目的。

另一种提高散热片散热效率的方式即为选用传热速率高的材质，材质的传热效率是固定的常数无法更改；为此，改变整体单一结构的散热片即是其变通的方式。图3所示是中国台湾专利公告第573759号「热管式散热片」，它包括一基座21、多条热管22及散热鳍片23，该基座21内设有一腔体211，在该腔体211内填充有第一工作液体212；该热管22是固设在基座21上，且部分浸入腔体211内的第一工作液体212，又该热管22具有腔体211内填充有第二工作液体222；又该散热鳍片23是固设在热管22的另一端上。

上述基座21是装设在如中央处理器的发热组件上，当发热组件将热量传导至该基座21时，由于腔体211内的气压小于大气压，因而其内的第一工作液体212的汽化温度较低，使该第一工作液体212受热后由液态蒸发成气态，如此即可吸热，并将位于该腔体211内的热管22的蒸发端包围，使热管22的蒸发端受热，从而将热量从基座21传至热管22的蒸发端，该热管22腔体211内的第二工作液体222受热后，同样由液态汽化成气态，可将第一工作液体212吸收的热量传递至第二工作液体222，继而使热量传导至冷凝端及散热鳍片23，再借由散热鳍片23与冷空气进行热交换以散热，使该第二工作液体222散热后由气态凝结成液态后，回流至热管22的蒸发端，如此循环即可进行散热。

由于该第一、第二工作液体212、222的热膨胀系数远高于固体金属，故有良好的热传导效果以提高散热效率，故与现有完全以金属制成的散热片相比有更佳的散热效果，达到了提高散热效率的目的。

但是该基座21结构壁的厚度在很大程度上影响了散热效率，尤其是位于底面的底板213，若该基座21底板213的厚度较大，则该基座21的传热效果会降低。所以该基座21结构壁的厚度较薄，尤其是底板213更薄，以提高传热效率。但该基座21的腔体211内必须充入高压的第一工作液体212，在注入第一工作液体212前必须先将腔体211内的空气抽出，然后再将第一工作液体212注入腔体211。该腔体211抽真空时，外部的大气压力大于腔体211内的压力使得底板213凹陷；当注入第一工作液体212时，该腔体211内的压力又大于外界的大气压力，导致底板213外凸，因此造成底板213无法保持平整，使该基座21底面的底板213无法平贴在发热件上，如此即降低传热效果，失去了增加散热的目的。

再者，当散热器运行时，该基座21的腔体211内的第一工作液体212因吸热而由液态汽化成气态时，除了相态上的改变外，同时体积也会变大，在密闭的空间体积无法改变的情况下，则该腔体211内的压力变大，在腔体211内部压力变大的情况下，导致基座21的底板213向外凸出，如此造成底板213与发热体之间无法紧密贴合而降低基座21与发热体之间的接触面积，继而降低传热效果导致散热效率下降。

由上所述，这种借由工作液体提高传热效果的散热结构，虽可达到这一目的，但基座21的底板213易受腔体211的膨胀或收缩而造成凹凸不平的情形发生，使该底板213无法平贴在发热体上，因而降低其传热效果，故防止底板213在传热过程中产生变形，确为这一研发领域需要迫切解决的课题。

实用新型内容

为克服上述现有技术的缺点，本实用新型的主要目的在于提供一种腔室散热器，通过强化腔室底部、避免散热器变形，它借由实心的传热柱结合固定在腔室底面的传热板上，强化传热板的强度防止因压力变化而产生变形。

本实用新型的又一目的在于提供一种借由传热柱底端结合在腔室底面的吸热板上强化其结构强度的散热器，避免增加吸热板的厚度。

为达上述及其它目的，本实用新型至少包括：壳体，具有顶面的空心壳体，在该顶面上具有多个穿孔；吸热板，结合在壳体的底面，将该壳体的底面封住，形成内部中空的腔室；多个传导柱，穿置在壳体顶面的穿孔中，且该传导柱底端结合在吸热板的顶面，其顶端露出壳体的顶面；多个散热鳍片，层叠装置在传导柱上；工作流体，填充在腔室内。

上述传导柱是实心的，且该传导柱的底端结合固定在吸热板顶面上，可借由传导柱强化吸热板的结构强度，避免壳体底面的吸热板因腔室内的工作流体在吸热后产生膨胀变化而造成变形扭曲，使该吸热板可保持较平整的表面，可平贴在发热体上，继而进行散热。

再者，该吸热板通过实心的传导柱强化，因此不须增加吸热板的厚度，从而可选用较薄的吸热板，使该吸热板可有较佳的传热效果，以提高散热效率。

又该吸热板的厚度较薄，从而可避免增加整体高度，进而增长传导柱的高度，以增设散热鳍片的数量，所以能增加散热面积，故可增加散热效率。

附图说明

图1是本实用新型流体介质散热器的剖视示意图；

图2A是本实用新型流体介质散热器的散热鳍片立体示意图；

图2B是本实用新型流体介质散热器的传导柱组合散热鳍片的立体示意图；

图2C是本实用新型流体介质散热器的散热鳍片立体示意图；

图2D是本实用新型流体介质散热器的吸热板立体及局部剖视示意图；

图2E是本实用新型流体介质散热器的立体组合示意图；以及

图3是中国台湾专利公告第573759号的剖视图。

具体实施方式

实施例

以下通过特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式。

以下的实施例是进一步说明本实用新型的观点，但并非以任何观点限制本实用新型的范畴。

本实用新型是将空心的壳体底面结合吸热板，并以实心的传导柱穿入壳体的腔室内，且该传导柱底端结合在吸热板上，以强化吸热板的强度，避免腔室因热膨胀或冷收缩导致吸热板变形造成散热器与发热体的接触面积减少，继而影响到散热效果。现通过下列实施例分别详细说明。

请参阅图1，本实用新型的散热器100包括：壳体11，具有顶面的空心壳体，在该顶面上具有多个穿孔11a，在该壳体11的底面设有阶梯槽11b；吸热板12，结合在壳体11底面，该吸热板12嵌合在阶梯槽11b内，将该壳体11的底面完全封住形成内部中空的腔室11c，在该腔室11c内填充有工作流体13；多个实心传导柱14，穿置在壳体11顶面的穿孔11a中，该传导柱14底端结合在吸热板12的顶面，且该传导柱14顶端露出壳体11的顶面，在该传导柱14上层叠装置有多个散热鳍片15。

此外，该吸热板12位于腔室11c内的顶面包括多个纵横交错的微流道12a(如图2D所示)及多个盲孔12b，该盲孔12b是相对壳体11的穿孔11a，使该传导柱14穿入该壳体11的穿孔11a，插置在该盲孔12b内，将该传导柱14固定在壳体11上，且使该传导柱14的底端结合在吸热板12上而成为一体，如此即可借由多个实心的传导柱14强化吸热板12，使该吸热板12具有较佳的结构强度，防止受温度及压力的影响而变形。

当该散热器100装置在发热体(如中央处理器)上时，该发热体产生的热量经由主要的吸热板12，传递至壳体11及腔室11c内的工作流体13，由于该工作流体13的热膨胀系数远大于壳体11，所以当工作流体13吸热后即由液态汽化成气态，这种过程即为吸热状态。气态的工作流体13碰到温度较低的传导柱14即由气态凝结成液态，此过程即为散热状态，使该工作流体13将热量传递至传导柱14，该工作流体13即借由吸热汽化与散热冷凝的特性完成散热的过程。另该传导柱14是与散热鳍片15结合成一体，所以可借由散热鳍片15与外界的冷空气进行热交换，将热量传递至空气中，如此即可完成散热。

该工作流体13在吸热，由液态汽化成气态后体积会变大，但在固定容积的腔室11c内体积是固定常数，在体积无法膨胀的情况下压力会变大。当该吸热板12受到工作流体13膨胀时的压力，可借由多个传导柱14对吸热板12的强化，从而可避免吸热板12扭曲变形，使该吸热板12可平贴在发热体上以进行散热。

又该壳体11及吸热板12完成封装后，在填充工作流体13过程中，是先将腔室11c内的空气抽出，使得腔室11c内呈真空状态后再将高压的工作流体13充入，该腔室11c产生压力变化时，对于吸热板12同样会造成变形的影响。但通过多个传导柱14对吸热板12的强化，故可在正负压的状态下防止吸热板12产生变形，从而具有较佳的制造品质。

再者，为使该工作流体13与吸热板12之间有更大的接触面积，该吸热板12位于腔室11c内的顶面以化学蚀刻、切削加工或冲压形成纵横交错的微流道12a，如此即使该工作流体13在吸热过程中具有较大的吸热面积以进行吸热，从而可提高散热效果。

上述壳体11、吸热板12、传导柱14及散热鳍片15等都以高热传导材料制成，如铜或铝，或铜铝合金，以达到高传热的效果。

请参阅图2A至图2E，这是本实用新型的散热器100制法流程示意图。

图2A为散热鳍片15的制法，如图所示，首先将散热鳍片15利用冲压制程在其上制成冲孔15a，且该冲孔15a的孔径大小等于实心传导柱14的外径。

图2B是将传导柱14组装到散热鳍片15上的过程，如图所示，先将传导柱14车制成长棒状，再将传导柱14穿置在散热鳍片15的冲孔15a内，即完成散热器100的散热结构。

图2C为壳体11的制法，如图所示，先将实心的金属块，如铜块、铝块或铜铝合金块的内部挖空，并在其开口部分制成阶梯槽11b，用于组装吸热板12。再在壳体11的侧边钻制侧孔11d，用于抽真空及注入工作流体13。且在壳体11的顶面(在此附图中为底面)钻制穿孔11a，用于穿置传导柱14。

图2D是吸热板12的制法，先裁切与壳体11底部的阶梯槽11b大小相等的板状金属块，再在该板状金属块的一个侧面上以化学蚀刻(etching)、铣床加工或冲压等方式形成微流道12a，接着在此面上钻制深约0.5mm的盲孔12b。

图2E是散热器100的组装示意图(assembly)，首先在壳体11的穿孔11a、吸热板12的盲孔12b及周边分别涂覆锡膏，再将已组合散热鳍片15的传导柱14穿入穿孔11a，并且触及吸热板12的盲孔12b，接着将填充管16插置在壳体11的侧孔11d，然后将组合后的散热器100送入高温烤箱，经过适当加热，即可组装完成。

组装完成后的散热器100则借由填充管16先对腔室11c抽真空，然后填充工作流体13。在完成填充后，利用封口机构将填充管16封闭并截断，完成填充作业。

通过以上的制程即可制成能强化吸热板12的壳体11，可避免吸热板12在抽真空及填充工作流体13时，因压力导致吸热板12变形。以及避免散热器100装置在发热体上散热时，该腔室11c内部压力增加而造成吸热板12外凸的情况，该吸热板12不会产生扭曲变形，从而可平整贴合在发热体上。

Claims (8)

1.一种流体介质散热器，其特征在于，该散热器包括：

壳体，具有一个顶面的空心壳体，该顶面上有多个穿孔；

吸热板，结合在壳体的底面，将该壳体的底面封住，从而形成内部中空的腔室；

多个传导柱，穿置在壳体顶面的穿孔中，且该传导柱底端结合在吸热板的顶面，其顶端露出壳体的顶面；

多个散热鳍片，层叠装置在传导柱上；

工作流体，填充在腔室内。

2.如权利要求1所述的流体介质散热器，其特征在于，该壳体的底面进一步包括一阶梯槽，使上述吸热板嵌合固定在阶梯槽内。

3.如权利要求1所述的流体介质散热器，其特征在于，该吸热板顶面包括多个纵横交错的微流道。

4.如权利要求1所述的流体介质散热器，其特征在于，该吸热板的顶面上包括有多个盲孔，上述传导柱底端插置在该盲孔内。

5.如权利要求1所述的流体介质散热器，其特征在于，该传导柱是实心的。

6.如权利要求1所述的流体介质散热器，其特征在于，该壳体、吸热板、传导柱及散热鳍片是用高热传导材料制成的。

7.如权利要求6所述的流体介质散热器，其特征在于，该高热传导材料是铜。

8.如权利要求6所述的流体介质散热器，其特征在于，该高热传导材料是铝。

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