TWI400032B - 散熱模組及其支撐件 - Google Patents

Description

散熱模組及其支撐件

本發明係指一種散熱模組及其支撐件，尤其是指一種利用支撐件，來固定兩相式熱傳元件，避免在溫度與外力作用下產生變形，並可保持毛細結構一致性之散熱模組及其支撐件。

隨著電子產品效能的不斷提昇，散熱模組已成為現行電子產品中不可或缺的配備之一，因為電子產品所產生之熱能若不加以適當地散逸，輕則造成效能變差，重則會導致電子產品的燒毀。而散熱模組對於微電子元件，例如一積體電路(integrated circuits,IC)而言更是重要，因為隨著積集度的增加以及封裝技術的進步，使得積體電路的面積不斷地縮小，同時每單位面積所累積的熱能亦相對地會更高，故如何提高散熱效能一直是電子產業界所積極研發的對象。

由於熱管(heat pipe)可在很小的截面積與溫度差之下，將大量的熱傳送一段可觀的距離，且不需外加電源供應即可運作，在無須動力提供和空間利用經濟性的考量之下，各式熱管已是電子散熱產品中廣為應用的傳熱元件之一。平板式熱管屬於熱管的一種，其工作原理與傳統式熱管相同，因具有比傳統式熱管更大面積的傳導面，且符合『輕、薄、短、小』的高實用價值，故大量被應用在大型散熱面的電子產品上。平板式熱管已有多種形式被提出，但多是利用上下兩平板形成一密閉空間，且在兩平板的內壁上形成有毛細組織。

請參閱第1圖，第1圖為習知平板式熱管與散熱器並用之示意圖。習知常見將底部貼附有銅塊12之平板式熱管11直接放置於待散熱的熱源(如CPU，圖未繪示)上，並使銅塊12與CPU直接接觸，藉以直接將CPU所產生的熱直接導離CPU。而在平板式熱管11的上方則貼附有散熱器13，可增加散熱面積，並利用螺絲14穿過散熱器與平板式熱管11而將其鎖固於CPU附近的適當位置。

然而，由於平板式熱管11僅有上方有散熱器支撐，在平板式熱管11下方往往沒有與熱源表面完整貼合，故在溫度變化大的情況之下，常因熱脹冷縮作用而導致平板式熱管11膨脹或凹陷變形，不僅形成外觀不良，更破壞平板式熱管11內部的毛細結構，致使整體平板式熱管11的散熱效率受到影響。

再者，為了讓銅塊12能與底下熱源緊密的接觸，通常會施加外力方式結合促使其緊密貼合，此舉亦容易導致因平板式熱管11內部結構的上下支撐強度不足而形成外觀不良變形且破壞內部的毛細結構，造成散熱效能的不彰。

另外，隨著因應需散熱的環境與空間的不同，且發熱源的形狀並非同一，為此常需要為特定形狀之平板式熱管而另行設計模具以因應其所需。且常常因為需要與其他部件結合或固定，或為了在設置上閃避某些部件，故需要在平板式熱管上形成有缺口或凹槽。如此一來，不僅製程上的困難度提高，且每一平板式熱管均需量身訂做，無法共用同一模具生產，導致生產成本價格高昂。

為了解決上述問題，本發明係提出一種散熱模組及其支撐件，可以改善習知之散熱模組因外力與熱脹冷縮而導致的變形及毛細結構損壞的問題，並提高產品應用上的彈性。

為達到上述的目的，提出一種支撐件，用以容置一兩相式熱傳元件，該支撐件包括一本體，具有一底部與至少二側壁部；其中，該底部與該些側壁部係構成一容置空間，用以容置該兩相式熱傳元件，且該兩相式熱傳元件係貼附於該底部。

為達到上述的目的，再提出一種散熱模組，包括一散熱器、一兩相式熱傳元件，以及一支撐件。兩相式熱傳元件係位於支撐件與散熱器之間，而支撐件包括一本體，其具有一底部與至少二側壁部；其中，底部與該些側壁部係構成一容置空間，用以容置兩相式熱傳元件，且該兩相式熱傳元件係貼附於該底部。

如上述之散熱模組及其支撐件，其中於本體之底部與兩相式熱傳元件之間更塗佈有一銲料，而本體之底部更具有一開口，用以暴露部分之兩相式熱傳元件。再者，於開口處更外接有一導熱體，例如是一熱管、熱柱或一實心金屬塊。支撐件與散熱器係共同抵緊兩相式熱傳元件，而支撐件或導熱體係與一熱源接觸。另外，本體更包括至少二鎖固件，分別旁設於每該側壁部。鎖固件係為複數個開孔，可供一外加扣件穿設後將該支撐件固定於熱源上。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

請參閱第2圖，第2圖為依據本發明較佳實施例之一種散熱模組之示意圖。在此，需特別注意的是，為清楚顯示散熱模組與熱源組裝的結構，故將散熱模組倒置後顯示於，然在實際使用時，需先將第2圖中所示之結構再行倒置後再放置於熱源上。本發明之散熱模組2包括一支撐件20、一兩相式熱傳元件21與一散熱器23。兩相式熱傳元件21係位於支撐件20與散熱器23之間，且係以散熱器23與支撐件20共同上下抵緊兩相式熱傳元件21。

請同時參閱第2圖與第3圖，第3圖為第2圖之散熱模組之分解示意圖。支撐件20包括一本體201，其具有一底部202與至少二側壁部203。於本實施例中，本體201具有4個側壁部203，且係兩兩相對並設置於底部202之周圍。其中，底部202與多個側壁部203係共同構成一容置空間204，用以容置兩相式熱傳元件21。於實際組裝時，兩相式熱傳元件21係貼附於本體201之底部202，且於本體201之底部202與兩相式熱傳元件21之間更塗佈有一銲料，可使熱阻降低，增加導熱效果。

兩相式熱傳元件21可為一平板式熱管(vapor chamber)，其內部具有例如是水的工作流體，且在兩相式熱傳元件21的內表面係佈有如以塑膠、金屬、合金或一多孔性非金屬材料所組成之毛細結構。兩相式熱傳元件21內的工作流體在蒸發端吸收熱量後蒸發為氣相，並將熱帶離熱源處，再於冷凝端凝結為液相後，再藉由毛細結構的毛細力而流回蒸發端，如此循環不斷地將熱源的熱量快速傳導至他處。

再者，本體201之底部202更具有一開口25，用以暴露部分之兩相式熱傳元件21。再者，於開口25處更可外接有一導熱體206，例如是一熱管、熱柱或一實心金屬塊。支撐件20之底部202係與位於其底下之熱源(圖未示)直接接觸，或是藉由導熱體206與熱源接觸以進行熱交換。另外，本體201的側壁部203上更可旁設有至少二鎖固件207，例如是複數個開孔，可供一外加扣件(如螺絲等)穿設後將支撐件20固定於熱源上。熱源例如是一高發熱的電子元件，如中央處理器、電晶體、伺服器、高階繪圖卡、硬碟、電源供應器、行車控制系統、多媒體電子機構、無線通信基地台或高階遊戲機等。

本發明在熱源與兩相式熱傳元件21之間設置支撐件20。故當兩相式熱傳元件21容置於支撐件20內時，兩相式熱傳元件21可完全平整的貼附於支撐件20之底部202上，底部202的另一面則與熱源接觸。再者，由於兩相式熱傳元件21位在散熱器23與支撐件20之間而承受其上下共同抵緊的作用，且兩相式熱傳元件21的受熱面亦以焊接方式結合於支撐件20。故即使在受力不均或熱脹冷縮的狀況下，兩相式熱傳元件21得以有較大之承受力，故可改善習知平板式熱管結構變形、外觀不良與無法緊密貼合的問題，兩相式熱傳元件21內部之毛細結構也能夠保持完整性，維持散熱模組2優異的散熱能力。

另外，依據所應用的熱源的形狀不同，支撐件20底部202的開口205形狀可配合熱源形狀而作對應變化。相較於習知往往為了製造特定形狀之平板式熱管而另行設計模具，本發明不需改變兩相式熱傳元件，故在製程與模具生產的成本尚可大幅節省，更進一步增加市場的競爭力。

綜上所述，本發明之散熱模組2，改善了兩相式熱傳元件21因外力及溫度影響下容易變形而導致毛細結構不連續的問題，更有效節省因變更兩相式熱傳元件21所產生的模具成本。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。

11．．．平板式熱管

12．．．銅塊

13．．．散熱器

14．．．螺絲

2．．．散熱模組

20．．．支撐件

201．．．本體

202．．．底部

203．．．側壁部

204．．．容置空間

205．．．開口

206．．．導熱體

207．．．鎖固件

21．．．兩相式熱傳元件

23．．．散熱器

第1圖為習知平板式熱管與散熱器並用之示意圖。

第2圖為依據本發明較佳實施例之一種散熱模組之示意圖。

第3圖為第2圖之散熱模組之分解示意圖。

2．．．散熱模組

20．．．支撐件

202．．．底部

206．．．導熱體

207．．．鎖固件

21．．．兩相式熱傳元件

23．．．散熱器

Claims (27)

1. 一種支撐件，用以容置一兩相式熱傳元件，該支撐件包括：一本體，具有一底部與至少二側壁部；其中，該底部與該些側壁部係構成一容置空間，用以容置該兩相式熱傳元件，且該兩相式熱傳元件係貼附於該底部；該底部具有一開口，用以暴露部分該兩相式熱傳元件，該本體更包括至少二鎖固件，分別旁設於每該側壁部，該些鎖固件係為複數個開孔，可供一外加扣件穿設後將該支撐件固定於一熱源上。
2. 如申請專利範圍第1項所述之支撐件，其中於該本體之該底部與該兩相式熱傳元件之間更塗佈有一銲料。
3. 如申請專利範圍第1項所述之支撐件，其中於該開口處更外接一導熱體，且該導熱體係與該兩相式熱傳元件接觸。
4. 如申請專利範圍第3項所述之支撐件，其中該導熱體係為一熱管、熱柱或一實心金屬塊。
5. 如申請專利範圍第3項所述之支撐件，其中該支撐件或該導熱體係與該熱源接觸。
6. 如申請專利範圍第1或5項所述之支撐件，其中該熱源係為一發熱之電子元件。
7. 如申請專利範圍第6項所述之支撐件，其中該電子元件係為中央處理器、電晶體、伺服器、高階繪圖卡、硬碟、電源供應器、行車控制系統、多媒體電子機構、 無線通信基地台或高階遊戲機等。
8. 如申請專利範圍第1項所述之支撐件，其中該本體與該些鎖固件係為一體成型。
9. 如申請專利範圍第1項所述之支撐件，其中該外加扣件係為一螺絲。
10. 如申請專利範圍第1項所述之支撐件，其中該兩相式熱傳元件之內表面設置有一毛細結構。
11. 如申請專利範圍第10項所述之支撐件，其中該毛細結構之材質包括選自塑膠、金屬、合金、多孔性非金屬材料所組成之族群其中之一。
12. 如申請專利範圍第1項所述之支撐件，其中該兩相式熱傳元件係為一平板式熱管。
13. 如申請專利範圍第1項所述之支撐件，其係與一散熱器並用，且該兩相式熱傳元件係位於該支撐件與該散熱器之間。
14. 如申請專利範圍第13項所述之支撐件，其中該支撐件與該散熱器係共同抵緊該兩相式熱傳元件。
15. 一種散熱模組，包括：一散熱器；一兩相式熱傳元件；以及一支撐件，用以容置該兩相式熱傳元件，該支撐件包括一本體，其具有一底部與至少二側壁部；其中，該底部與該些側壁部係構成一容置空間，用以容置該兩相式熱傳元件，且該兩相式熱傳元件係貼附於該底部；其中，該兩相式熱傳元件係位於該支撐件與該散熱 器之間；該底部更具有一開口，用以暴露部分該兩相式熱傳元件，該本體更包括至少二鎖固件，分別旁設於每該側壁部，該些鎖固件係為複數個開孔，可供一外加扣件穿設後將該支撐件固定於一熱源上。
16. 如申請專利範圍第15項所述之散熱模組，其中於該本體之該底部與該兩相式熱傳元件之間更塗佈有一銲料。
17. 如申請專利範圍第15項所述之散熱模組，其中於該開口處更外接一導熱體，且該導熱體係與該兩相式熱傳元件接觸。
18. 如申請專利範圍第17項所述之散熱模組，其中該導熱體係為一熱管、熱柱或一實心金屬塊。
19. 如申請專利範圍第17項所述之散熱模組，其中該支撐件或該導熱體係與該熱源接觸。
20. 如申請專利範圍第15或19項所述之散熱模組，其中該熱源係為一發熱之電子元件。
21. 如申請專利範圍第20項所述之散熱模組，其中該電子元件係為中央處理器、電晶體、伺服器、高階繪圖卡、硬碟、電源供應器、行車控制系統、多媒體電子機構、無線通信基地台或高階遊戲機等。
22. 如申請專利範圍第15項所述之散熱模組，其中該本體與該些鎖固件係為一體成型。
23. 如申請專利範圍第15項所述之散熱模組，其中該外加扣件係為一螺絲。
24. 如申請專利範圍第15項所述之散熱模組，其中 該兩相式熱傳元件之內表面設置有一毛細結構。
25. 如申請專利範圍第24項所述之散熱模組，其中該毛細結構之材質包括選自塑膠、金屬、合金、多孔性非金屬材料所組成之族群其中之一。
26. 如申請專利範圍第15項所述之散熱模組，其中該兩相式熱傳元件係為一平板式熱管。
27. 如申請專利範圍第15項所述之散熱模組，其中該支撐件與該散熱器係共同抵緊該兩相式熱傳元件。