TWI499898B - 散熱器 - Google Patents

Description

散熱器

本發明係關於一種散熱裝置，特別是一種散熱器。

隨著電子產業的快速發展，使電子裝置內部所使用的中央處理器(central processing unit，CPU)或圖形處理器(graphic processing unit，GPU)等電子元件的功率大幅提升，但也相對地造成這些電子元件在運作時所產生的熱量大幅增加，往往造成電子元件本身及其配置的系統內部的溫度升高。同時，隨著熱量的迅速累積，導致電子元件的運行性能下降，並容易造成系統當機的情形發生。

為確保電子元件能維持在其正常的溫度範圍內運作，通常會在電子元件上安裝一散熱裝置，藉以排出其所產生的熱量。一般常見的散熱裝置可以是使用單一散熱器或者是散熱器與風扇的搭配組合，其中散熱器包括用以接觸電子元件的一矩形底座以及從矩形底座表面延伸形成的複數個直立式的散熱鰭片，風扇即設置於複數個散熱鰭片上，用以產生氣流將累積於散熱鰭片上的熱量帶走。然而，這種散熱器由於矩形底座的熱傳導面積以及散熱鰭片數量以及表面積有限，因此使散熱器的散熱效能受到極大的限制。

有鑑於此，目前發展出一種圓形的散熱器，其主要包含一圓柱形的本體以及複數個散熱鰭片，且複數個散熱鰭片呈放射狀平行排列於本體表面，藉以增加散熱器整體的表面積，並且透過圓柱體將來自於電子元件的熱量傳導至散熱鰭片上，使散熱效能獲 得提升。

但是這種採用放射狀的傳熱與散熱方式，隨著散熱鰭片的長度相對本體的距離愈遠，其傳熱效率的衰減幅度愈大。並且，當風扇產生的氣流吹向散熱器時，由於散熱器周邊的風壓較低，氣流將會趨向風壓較低的散熱鰭片尾端(即遠離圓柱體的一端)流走，因此造成氣流與散熱鰭片的有效接觸率大幅降低，進而使散熱器的散熱效能受到限制。

鑒於以上的問題，本發明在於提供一種散熱器，藉以解決習用散熱器的散熱鰭片距離本體愈遠傳熱效率愈差以及散熱鰭片尾端與氣流的有效接觸率低，因此影響整體散熱效能的問題。

本發明之散熱器包括一本體、複數個散熱鰭片、至少一擋牆以及至少一導熱板。複數個散熱鰭片設置於本體上，且相鄰的二散熱鰭片之間形成有一通道。擋牆連接於這些散熱鰭片之間，並且阻隔通道。導熱板設置於複數個散熱鰭片之間，並且連接本體與擋牆，且導熱板的厚度大於各個散熱鰭片的厚度。

本發明之功效在於，透過擋牆連接複數個散熱鰭片，並且將相鄰的散熱鰭片之間的通道阻隔成複數個獨立空間，使擋牆除了可以將熱能在複數個散熱鰭片之間傳遞外，還可以導引風扇產生的氣流在每一獨立空間內流動，使散熱鰭片無論在靠近本體的一端或者是遠離本體的一端與氣流的接觸率趨於一致，進而提升散熱效率。此外，透過導熱板的截面積大於散熱鰭片的截面積的特性，使本體上的熱能可經由導熱板快速的傳遞至擋牆，再經由擋 牆傳遞至各個散熱鰭片。由於熱能是以放射狀(或樹枝狀)的方式傳遞，因此可大幅提升散熱器的傳熱與散熱效能。

有關本發明的特徵、實作與功效，茲配合圖式作最佳實施例詳細說明如下。

請參閱第1圖和第2圖，分別為本發明所揭露的第一實施例的立體示意圖與俯視示意圖。本發明第一實施例所揭露的散熱器100包括一本體110、複數個散熱鰭片120、二擋牆130、140以及複數個導熱板150。本體110可以是但並不侷限於圓柱體結構或者是立方體結構，複數個散熱鰭片120沿本體110的外周緣環繞排列於本體110的表面，其中每一散熱鰭片120的一端連接於本體110，另一端朝向本體110外延伸，使複數個散熱鰭片120在本體110上呈放射狀排列，並且在相鄰的二散熱鰭片120之間形成一通道122，用以供空氣流通。

二擋牆130、140環繞於本體110外，並且分別在擋牆130與本體110之間以及擋牆130與擋牆140之間相隔一間距。二擋牆130、140分別連接於複數個散熱鰭片120之間，並且阻隔於通道122內，使每一通道122被分隔成複數個導流區1222、1224以及一對流區1226，其中導流區1222介於本體110與其中一擋牆130之間，另一導流區1224介於二擋牆130、140之間，對流區1226則對應於每一散熱鰭片120的尾端，也就是散熱鰭片120朝本體110外延伸的一端。

複數個導熱板150間隔設置於本體110上，並且連接於二擋 牆130、140，其中每一導熱板150位於複數個散熱鰭片120中相鄰的二散熱鰭片120之間的通道122內，且導熱板150的厚度大於散熱鰭片120的厚度，因此導熱板150的相對二側面可以與二散熱鰭片的表面相隔一間隙；或者是部分或完全的連接於二散熱鰭片120的表面。在本實施例中，是以導熱板150的相對二側面在通道122的導流區1222、1224內完全的連接於二散熱鰭片120的表面，也就是說導熱板150在相鄰的二散熱鰭片120的通道122內完全的填滿導流區1222、1224，使導熱板150與二散熱鰭片120融合為一整體作為舉例說明，但並不以此為限。

基於上述結構，本發明第一實施例所揭露的散熱器100在本體110與二擋牆130、140之間連接有具有一定厚度的導熱片150，使本體110可透過導熱片150將其吸收的熱能依序傳遞至二擋牆130、140，再經由二擋牆130、140分別傳遞至每一散熱鰭片120上。因此，當散熱器100設置於電子裝置(未圖示)中，用以對中央處理器(central processing unit，CPU)或圖形處理器(graphic processing unit，GPU)等發熱元件進行散熱時，散熱器100主要是以本體110的一側面接觸於發熱元件上，用以吸收發熱元件產生的熱能。之後，再經由本體110將熱能傳遞至散熱鰭片120以及導熱板150。在此過程中，由於導熱板150的厚度較散熱鰭片120為厚，因此具有較大的截面積可供熱能傳遞，使熱能快速的經由導熱板150傳遞至二擋牆130、140，然後，再經由二擋牆130、140往導能板150的相對二側傳遞至各個散熱鰭片120上，以藉由複數個散熱鰭片120的高總表面積與外界空氣進行熱交換作 用，使熱能發散至外界環境。並且，由於熱能可經由導熱板150及擋牆130、140快速地傳遞至各個散熱鰭片120相對遠離本體110的一端，因此可有效解決散熱鰭片120離本體110愈遠其傳熱效率衰減愈大的問題，進而提升了散熱器100的傳熱與散熱效能。

此外，請參閱第1圖至第3圖，當本發明的散熱器100搭配風扇200使用時，由於相鄰的二散熱鰭片120之間的通道122被二擋牆130、140分隔成導流區1222、1224以及對流區1226，因此風扇200產生的氣流將被強制的導引至這些導流區1222、1224與對流區1226中，如此可避免氣流在吹向散熱器100後直接的逸散至外界環境，並且可確保氣流在導流區1222、1224以及對流區1226內充分的或儘可能的與本體110、散熱鰭片120、擋牆130、140以及導熱板150產生接觸，以提高熱交換效率，使散熱器100的整體散熱效能獲得提升。

請參閱第4圖，為本發明所揭露的第二實施例的立體示意圖。本發明所揭露的第二實施例與第一實施例在結構上大致相同，兩者間的差異在於散熱器100上僅配置一導熱板150，並且在本體110的一側面上形成有一凹槽112，且複數個散熱鰭片120於本體110表面環繞凹槽112排列。在本實施例中，散熱器100除了可以作為CPU或GPU等發熱元件的散熱裝置外，還可以供發光二極體(light emitting diode，LED)設置於本體110的凹槽112內，用以作為照明裝置的組成元件之一，其同樣可透過擋牆130、140以及導熱板150的熱傳導作用，使發光二極體產生的熱能被快速的傳導至各個散熱鰭片120上，再透過散熱鰭片120與外界 空氣進行熱交換作用，以達到使發光二極體降溫的目的。

請參閱第5圖，為本發明所揭露的第三實施例的俯視示意圖。本發明第三實施例所揭露的散熱器100包括一本體110、複數個散熱鰭片120、二擋牆130、140以及複數個導熱板150。本體110為一圓柱體結構，複數個散熱鰭片120沿本體110的外周緣環繞排列於本體110的表面，且每一散熱鰭片120的一端連接於本體110，另一端朝向本體110外延伸，使複數個散熱鰭片120在本體110上呈放射狀排列，並且在相鄰的二散熱鰭片120之間形成一通道122。

二擋牆130、140環繞於本體110外，並且分別連接於複數個散熱鰭片120之間。同時，二擋牆130、140阻隔於每一通道122內，並且將通道122分隔成複數個導流區1222、1224以及一對流區1226，其中導流區1222介於本體110與其中一擋牆130之間，另一導流區1224介於二擋牆130、140之間，對流區1226則對應於每一散熱鰭片120遠離本體110的一端。

複數個導熱板150間隔設置於本體110上，並且連接於二擋牆130、140，其中每一導熱板150位於複數個散熱鰭片120中相鄰的二散熱鰭片120之間的通道122內，且導熱板150的厚度朝向本體110的方向漸增，使導熱板150的相對二側面在導流區1222、1224內部分或完全的連接於二散熱鰭片120的表面。在本實施例中，導熱板150的相對二側面主要是在本體110與擋牆130之間的導流區1222內與二散熱鰭片120的表面相互連接，使導熱板150連接於本體110的一端與二散熱鰭片120融合為一整體。

因此，在本發明的第三實施例中，透過導熱板150的厚度朝向本體110漸增的設置方式，除了讓導熱板150在二導流區1222、1224內具有較大的截面積，用以供熱能傳遞外，同時讓導熱板150在導流區1224以及對流區1226內具有較大的表面積，用以供熱能與外界空氣進行熱交換作用。因此，導熱板150在二擋牆130、140與本體110之間具有較佳的熱傳效率，並且在遠離本體110的一端亦能具有良好的散熱效率。

請參閱第6圖，為本發明所揭露的第四實施例的俯視示意圖。第四實施例所揭露的散熱器100包括一本體110、複數個散熱鰭片120、一擋牆130以及複數個導熱板150。本體110可以是但並不侷限於圓柱體或立方體，複數個導熱板150以對稱形式間隔設置於本體110上。複數個散熱鰭片120沿本體110的外周緣環繞排列於本體110的表面，且散熱鰭片120的一端連接於本體110，另一端朝向本體110外延伸，使複數個散熱鰭片120在本體110上呈放射狀排列，並且在相鄰的二散熱鰭片120之間形成一通道122，其中複數個散熱鰭片120分別分佈於每一導熱板150的相對二側，並且有部分散熱鰭片120連接於導熱板150的相對二側面上。此外，每一導熱板150的厚度大於各個散熱鰭片120的厚度，例如導熱板150的厚度可以是但並不侷限於等於或大於相鄰的二散熱鰭片120之間的距離加上二散熱鰭片120的厚度的總和；或者是一定數量的散熱鰭片120的厚度的總和，例如三片、五片或十片散熱鰭片120的厚度總和等。

擋牆130環繞於本體110外，並且分別連接於複數個散熱鰭 片120以及複數個導熱板150之間。同時，擋牆130阻隔於每一通道122內以及導熱板150與相鄰的散熱鰭片120之間，使導熱板150透過擋牆130連接於散熱鰭片120，並且使擋牆130與本體110之間除了藉由散熱鰭片120連接外，更可透過導熱板150的連接而具有較佳的熱傳導路徑。

因此，在應用上，當散熱器100以本體110接觸於發熱元件(未圖示)時，發熱元件所產生的熱能可經由本體110傳遞至複數個散熱鰭片120以及複數個導熱板150，並且透過導熱板150的熱傳速率大於散熱鰭片120的熱傳速率的特性，使熱能快速的被傳導至擋環130。然後，再經由擋環130傳遞至各個散熱鰭片120遠離本體110的一端，因此可加快熱能在散熱器100的傳導速率，進而使散熱器100的整體散熱效能獲得提升，並且達到使發熱元件快速降溫的目的。

此外，在本實施例中，擋牆130亦將大部分的通道122分隔成一導流區1222與一對流區1226，其中導流區1222介於本體110與擋牆130之間，對流區1226對應於每一散熱鰭片120遠離本體110的一端。因此，當散熱器100與風扇搭配使用時，風扇產生的氣流可以被限制從導流區1222與對流區1226流通至外界環境，藉以增加氣流與本體110、散熱鰭片120、擋牆130與導熱板150之間的接觸機率，如此，可進一步的提升散熱器100的散熱效率。

上述本發明之散熱器，可以是但並不侷限於一體成型的鋁擠型散熱器，並且透過導熱板與擋牆的配置，讓導熱板與擋牆的連 接處在散熱器上形成提供熱能傳遞或擴散的結點，並且使導熱板、擋牆以及散熱鰭片之間形成樹枝狀的熱傳路徑，使熱能可以快速的從本體分散至散熱鰭片上，以加快散熱效率。此外，本發明的散熱器還可藉由擋牆將通道分隔成導流區與對流區的設置方式，增加風扇所產生的氣流與散熱器之間的接觸率，以進一步提升散熱效能。因此，本發明的散熱器不僅可大幅提升熱傳效率外，亦同時促進了散熱效能的提升。

雖然本發明之實施例揭露如上所述，然並非用以限定本發明，任何熟習相關技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，舉凡依本發明申請範圍所述之形狀、構造、特徵及數量當可做些許之變更，因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧散熱器

110‧‧‧本體

112‧‧‧凹槽

120‧‧‧散熱鰭片

122‧‧‧通道

1222‧‧‧導流區

1224‧‧‧導流區

1226‧‧‧對流區

130‧‧‧擋牆

140‧‧‧擋牆

150‧‧‧導熱板

200‧‧‧風扇

第1圖為本發明之第一實施例的立體示意圖。

第2圖為本發明之第一實施例的俯視示意圖。

第3圖為本發明之第一實施例的使用狀態示意圖。

第4圖為本發明之第二實施例的俯視示意圖。

第5圖為本發明之第三實施例的俯視示意圖。

第6圖為本發明之第四實施例的俯視示意圖。

100‧‧‧散熱器

110‧‧‧本體

120‧‧‧散熱鰭片

122‧‧‧通道

130‧‧‧擋牆

140‧‧‧擋牆

150‧‧‧導熱板

Claims (10)

1. 一種散熱器，其應用於風冷散熱上，包括有：一本體，其一側面接觸有一發熱元件上；複數個散熱鰭片，設置於該本體上，且相鄰的二該散熱鰭片之間形成有一通道；至少一擋牆，連接於該等散熱鰭片之間，並且阻隔該通道；以及至少一導熱板，設置於該等散熱鰭片之間，該本體透過該導熱板連接該檔牆，該本體、該導熱板與該擋牆係為一體成形之構件，且該導熱板的厚度大於各該散熱鰭片的厚度。
2. 如請求項1所述之散熱器，其中該導熱板設置於其中一該通道內，且該導熱板的相對二側面分別連接於相鄰的二該散熱鰭片的表面。
3. 如請求項2所述之散熱器，其中該通道於該本體與該擋牆之間形成有一導流區，該導熱板的相對二側面係於該導流區內連接於二該散熱鰭片的表面。
4. 如請求項3所述之散熱器，其中該導熱板的相對二側面係於該導熱板連接該本體的一端連接於二該散熱鰭片的表面，並且與二該散熱鰭片結合為一整體。
5. 如請求項3所述之散熱器，其中該導熱板的相對二側面與二該 散熱鰭片的表面結合為一整體。
6. 如請求項3所述之散熱器，包括二該擋牆，二該擋牆間隔排列，並且阻隔該通道形成二該導流區。
7. 如請求項1所述之散熱器，其中該等散熱鰭片環繞於該本體，各該散熱鰭片的一端連接於該本體，另一端朝向該本體外延伸。
8. 如請求項7所述之散熱器，其中該本體上更形成有一凹槽，且該等散熱鰭片環繞該凹槽。
9. 如請求項1所述之散熱器，包括複數個該導熱板，該等導熱板間隔設置於該本體上。
10. 如請求項1所述之散熱器，其中該導熱板的厚度朝該本體的方向漸增。