TWI285251B - Flat-plate heat pipe containing channels - Google Patents

Description

1285251 五 、發明說明（1) 【發明所屬之技術領域】 本發明與具高熱涵旦^ ^ 言，與平板式散熱裳ΐ二熱=散熱有關，更特定而 其他應用中需冷卻物件的散熱上用於電腦中的電子晶片或 【先前技術】 月…。 最新一代的個人雷脱由&态 瓦，為維持曰片在# 了中央處理器發熱量已經超過一百 而要问效率的散熱方式。 盹牛低次4貝％， 圖1為習知技藝的散埶梦 辟^室）如圖！所示，; = 熱管（或 通常為燒結金心二 4^1Λ 乇細結構的一部份作為蒗笋哭，J 鱼屬網或 f二的下層中央部份，即是位於發i:件：圖！中毛細結 疋热發器區域。蒸發器吸收貼於=件的相鄰區上方便 熱、，使工作液體蒸發’蒸汽則遍^布ς =發熱裝置產生的 接近等溫。密封容器上壁區域可連^ ς，，使内部溫度 未標示），提高散熱效果，使蒗汽，、散熱元件（圖中 體利用毛細結構作為回流至蒸發器的V:凝結，凝結液 參大^上述毛細結構1G為多孔性材料，對其缺點至少有 f大的流阻，I其不易回流， 工作液體造成 。二是密封容器承受内向壓政力'，發生乾化 二、為了避免凹陷變形，習知技藝中常-:易凹陷變 (圖中未表示），或*在局心立置 ^力口 ^許支推物 相接觸，得以抗壓。 今裔，使上下結構體

第7頁 1285251 五、發明說明（2) 1士谌二μ為另 習知技藝’這是為了改良前述第一項毛細 多吉構致使液雜τ Β έ士接！ η 篮不易回流的缺點，採用溝槽結構9取代毛細 1 ^ 錢V工作液體的流阻，但為抗壓，常需加入4匕 許支撐物作補強。 一 圖3為另-^ A J4- ^ n aa ^ 白知技藝，為了改良第二項之結構體不耐 ^ ^ α中所不為果國專利字號US3, 6 1 3, 778所揭 路的一種方式，尨田目时门 ——u 知用具堅固結構性的毛細結構6 a以抗壓。 在畨封容器1 1内邱妨要目、致μ ,^ 。卩放置具溝槽組1 4的毛細層1 2與1 3 ’二者 的溝才曰1 4走向相$ + 士 ^ . 4 仰互垂直，且個別的溝槽面彼此相對，相互 髀的、禹』溝槽組14作為工作蒸汽的通道、然而工作液 苔、^、J乃為毛細結構，所以此實施例並未能改良第一 J、工作液體流阻較大的缺點。 另一習知技藝為美國專利字號“匕679, 31 8揭露了另 種抓用具鬆餅形狀（waf f丨e-shaped)的單層燒結金屬粉 末毛細結構來抗壓，也另揭露了上下兩區的配置，兩區均 採用非結構性的毛細層，下層採用孔隙較小的毛細層作為 液體通道，上層則採用孔隙較大的毛細網層或銅質泡棉層 (open cel 1 sheet )作為蒸汽通道，亦可達到抗壓的目 备° 圖4顯示另一習知技藝，圖中顯示中華民國專利申請 案號093110796揭示一種平板式熱管。密封金屬容器1〇〇的 内部空間可分為上、下兩區，供工作流體循環之用，工作 流體的循環路徑如箭號所示。上區包括一組平行流道組 201，下端由平行之V型金屬202構成，平行金屬202之間構

第8頁 1285251 五、發明說明（3) 成平行流道，跨越下區的毛細結構2 〇 3的上方。平行流道 -組20 1與毛細結構2 03之間用一金屬或非金屬網布的^參夂透^丨生 •分隔層2 0 5隔開’分隔層2 〇 5的中央區域，保留—*門 300，供蒸汽橫向擴散流入各平行流道中。當熱管與中央 處理器或其他發熱裝置接觸時，毛細結構203中的^ •體受熱蒸發而向上釋出蒸汽，如箭號所示。蒸汽在上區1 平行流道組201的壁面20 2上凝結，凝結熱經由與上辟 的散熱元件（圖中未表示）散出，而凝結液體藉著= ^力向下通過滲透性分隔層2〇5進入毛細結構2〇3中、、'。告 f結構203中段區域作為蒸發器區域中的工作 田 在，發區域形成一液汽界面。此液汽界^_毛 :田？力’使毛細結構2〇3中的工作液體被拉 :此完整的循環：液體-蒸汽-冷卻：二二 在則技術的缺點是網布材質的毛細έ士構2 〇 q —总、、/ 保留空間300處出現局部向 貝勺…構2〇3谷易在 力減弱，使工作液體不易 回、，仏成該處毛細 乾化（dry-out)。 拉回瘵赉裔區域中，加速導致 美國專利字號US3 赢包括··（1)本發明上巴3,778之貫她例與本發明不同之 f，且較佳的方式是二，溝槽組結構體採用非多孔性材 作，而該發明之上區ίΐ組與密封容器上壁101採一體製 且其無法與密封容哭=一片具溝槽的多孔性毛細結構， 孔性毛細結構僅採;释Ϊ 一體製作；（2)本發明下區的多 該發明之下區乃採 間早的毛細結構層，不具結構性，而 朱用一片具溝槽的多孔性毛細結構；（3 )

1285251 五、發明說明（4) :- 本發明之工作蒸汽通道為上區的溝槽内空間，蒸汽的橫向 -通路為溝槽壁上的缺口，而該發明之蒸汽通道為上下兩區 的溝槽内的合併空間，蒸汽的橫向通路藉上下溝槽相互垂 直的配置達成；（4 )本發明之工作液體通道在上區胃為溝槽 角與溝槽壁’在下區為多孔性毛細結構，而該發明之液體 通道在上下兩區皆為多孔性毛細結構的内部孔隙。本發明 較優之處包括··（ 1 )本發明之溝槽組與密封容器上壁得採 一體製作，此時構造較簡單，且溝槽與容器上壁間沒有接 觸熱組（contact thermal resistance)，因此蒸汽與外界 _熱傳效果較佳；（2 )本發明之液體通道在上區為溝槽角 與溝槽壁，流阻遠小於該發明上區的多孔性毛細結構S的内 部孔隙的流阻；（3 )本發明上區之非多孔性金屬的溝槽結 構體及下區的普通多孔性毛細結構層均比該發明具溝槽的 多孔性毛細結構容易製作。 曰 美國專利字號US6, 6 79, 31 8之實施例與本發明不同之 處包括·（ 1 )本發明上區的溝槽組結構體採用非多孔性材 料’且較佳的方式是溝槽組與密封容器上壁1 0 1採一體製 作’而該發明之上區採用多孔性的金屬網層或泡棉層，且 $無法與密封容器上壁一體製作；（2)本發明之工作蒸汽 、道為上區的溝槽内空間，蒸汽的橫向通路為溝槽壁上的 缺口’而該發明之蒸汽通道為上區多孔性的金屬網層或泡 棉層的非平滑性空隙；（3 )本發明之工作液體通道在上區 為平滑的溝槽角與溝槽壁，而該發明之液體通道在上區則 為多孔性金屬網層或泡棉層的非平滑性壁面。本發明較優

第10頁 1285251 五、發明說明（5) 之處包括：（1 )本發明$、、婆4枝/ t -製作，此時構造較簡單且V；與/Λ容器上壁得採一體 .組’因此蒸汽與外界的妖‘二☆上壁間沒有接觸熱 構物，不論是齡餅形狀的= t s而該發明的上區結 是多孔性的金屬網層或泡“末毛細結構’或 體製作，並且存在額夕==句無;=封容器上壁- 區為平&的溝槽，流阻遠小於該發明上區的多孔性 =金屬網層或泡棉層的非平滑性空，造成的流卩且；（3)本 ^月之液體通道在_L區為〉冓槽角與平滑的溝槽壁，流阻遠 着於該發明上區的多孔性的金屬網層或泡棉層的非平滑性 壁面造成的流阻。料’多孔性的金屬網層或泡棉層的非 平滑性壁面上，在各金屬絲或金屬面相交接的地方，存在 大置具有強大吸水力了的角落，將會儲存相當份量的凝結 水，不利於凝結水的回流。 【發明内容】 本發明即是為了克服圖4之先前技藝之毛細結構容易 拱起之缺點’同時，增加複數個擴散缺口，提高熱氣流之 擴散效果’加速冷卻效果，且簡化散熱結構者。

的一個代表性實施例。本設計乃是將 圖4中上區的滲透性分隔層2 0 5及保留空間3 0 0刪除，使平 行流道組201與毛細結構203相接，然而在平行流道組2 01 的金屬流道壁20 2上製作出複數個擴散缺口 204，且各擴散 缺口分佈的範圍涵蓋蒸發器上方的區域，允許蒸汽作橫向

1285251 五、發明說明（6) 擴散流動的通道，使蒸發器產生的蒸汽得以遍佈上區的各 -平行流道内，進而凝結於流道壁2 0 2上。此凝結液體可直 .接被下區的毛細結構2 0 3收集並進而被帶回列療舍裔中。 各缺口之間的流道壁可將部分流道壁面202上的凝結水直 接導引入毛細結構2 〇 3，亦同時壓迫下區的也細結構2 〇 3， 防止其拱起，並可抵抗金屬容器内部空間被抽真空時的内 向壓力。平行流道之流道壁202所構成的流道截面除了圖 示之V型以外，形狀亦可以為 弧形等。 _ 流道壁上之擴散缺口 2 0 4除了圖示之矩形以外，也可 以為其他形狀，平行流道2 〇 1或流道壁擴散缺口 2 〇 4可採用 機械製造與加工、化學蝕刻或其他方法做成。流道壁2 〇2 表面可額外作物理性（如喷砂、刮、刻、磨等）或化學性 (如酸洗、氧化、鐘膜等）的親水或疏水處理，以增強集 水或熱傳效果。毛細結構2〇3可由金屬粉末燒結而成，或 由單層或多層的金屬網或金屬布構成。毛細結構2〇3下方 7金屬容器100的内壁面亦可製作出平行、輻射狀、分枝 叉狀、不規則狀或上述所組合等式樣 未 1不），以進一步減低工作液體回流的摩擦阻再 圖6顯示本技藝之平行流道組之結構， 道合Μ辟9 η 9 达咖人β 上區的平4亍/瓜 、屬土202 了為與金屬容器的上 頂部結構。 蹬製作成的 圖7顯示本技藝之伞a、☆、癸4 「了由刀離的刀壁結構物2 〇 2與 ,.十仃流逗組之另一結構。H巾顯示 本技藝之平行流道組，亦 a中，、属

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金屬谷器上壁面1 〇 1組合而成。分隔壁結構物可採用非金 屬材料製作。圖7亦揭露流道壁擴散/缺口 2 0 4可為後退式缺 口（recessWiHa，或是壁上的孔洞（hole)204b。圖7雖同 日可採用後退式缺口 2〇4a與孔洞式缺口 204b，但亦可僅採用 其中之一者。 圖8顯示本技藝之非平行流道組2 〇 1與金屬容器的上壁 面1 0 1 —體製作成的一頂部結構，流道組2 Ο 1採取分枝狀式 樣’部分流道壁面202上製作了擴散缺口 204a，利於蒸汽 擴散。本實施例中工作流體的循環路徑與前述採取平行流 暴組20 1者相同。流道組201不必限於平行或分枝狀，亦可 為轄射狀、交叉狀、不規則狀或上述所組合等式樣，不再 〆--贅述。 以上之實施例可作水平或垂直安置，並可在任意區域 遂擇複數個位置作為蒸發器，以涵蓋複數個中央處理器或 其他發熱裝置。平板式的密封金屬容器1 0 0的外型不限於 方形，可依需要製作成其他外型。 本發明意欲涵蓋對於熟悉此相關技術人士而言係顯而 易知的設計，因此，申請專利範圍應根據最廣的詮釋，以 g含所有此類相似的設計、配置、與應用領域。

第13頁 1285251 圖式簡單說明 圖1. 先前技術。 -圖2. 先前技術。 圖3. 先前技術。 圖4. 先前技術。 •圖5. 本發明的實施例。 -圖6. 圖5之平行流道組結構以底面朝上示意圖。 圖7. 本技藝之平行流道組另一實施例 圖8. 本技藝之分枝狀流道組結構底面朝上之示意圖。

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元件符 號 說 明 ] 6a 多 孔 性 材 料 之 結 構 性 毛 細 結構 9 溝 槽 結 構 10 毛 細 結 構層 11 密 封 金 屬 容 器 12 上 層 多 孔 之 結 構 性 毛 細 結 構 13 下 層 多 孔 之 結 構 性 毛 細 結 構 14 溝槽 100 密 封 金 屬 容 器 101 密 封 金 屬 容 器 上 壁 面 ▲ 流 道 組 202 流 道 壁 203 毛 細 結 構 204 流 道 壁 上 之 擴 散 缺 α 204a 後 退 式 擴 散 缺 U 1285251

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Claims (1)

1285251 六、申請專利範圍 1 · 一種散熱裝置，包括 二岔閉金屬容器，與一發熱裝置相接觸； y種二相可蒸發工作流體，在上述金屬容器内部 以移除上述發熱裝置產生的熱量； ％， 作飢體路徑’包括上區與下區，上區與下區相 使述工作流體可自上區流入下區，上述的上區包括 流道，作為蒸汽通道，其流道壁與上述金屬容哭^一級 面連接，以供蒸汽凝結以及散出熱量之用；上述壁 為/旋結工作液體之循環通道的一部份； 區作 _毛細結構，位於上述工作流體路徑的下區，上 ，的複數個部份作$蒸發器，#餘部分則作I夜體^結 藉毛細力收集上述工作流體路徑之下區的凝結液^， 述的凝結液體等待吸收上述發熱裝置產生的熱量^蒗發上 及 前述之流道組之分隔壁上具有複數個擴散缺口，跨 前述之流道，提供工作流體蒸汽沿前述流道溝槽^向= 擴散，使其得以遍佈上區的各流道内，進而凝έ士 六 道組之分隔壁上及流道角中，得以沿著流道方:自由^机 動，並進而被上述毛細結構收集。 μ #如申請專利範圍第1頊所述之散熱裝置，其中 道的截面形狀，係選自於下述族群中的一種·· V型7二= 衫、方形、梯形、和圓孤形等所組成的族群。 3·如申請專利範圍第1頊所述之散熱裝置'，其中 、土 道組具有平行狀式樣之溝槽。 之/瓜 1285251 六、申請專利範圍 4. @ t。月專利範圍第丨碩戶斤述之散熱裝置 .道組具有分枝狀式樣二。 -5.如申請專利範圍第1項所述之散熱裝置 道璧為金屬材料製成。、 .6.如申請專利範圍第1項所述之散熱裝置，其中所述 遘璧為非金屬材料製成。 ’、 7·如申請專利範圍第5項所述之散熱裝置 屬流道壁與上述金屬容器的上内壁面為- # 其中 所 述之 流 其中戶斤 述之 流 流 其中所述 I成型。 金 #