TWI532969B - 散熱裝置 - Google Patents

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TWI532969B
TWI532969B TW102112733A TW102112733A TWI532969B TW I532969 B TWI532969 B TW I532969B TW 102112733 A TW102112733 A TW 102112733A TW 102112733 A TW102112733 A TW 102112733A TW I532969 B TWI532969 B TW I532969B
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陳逸峰
江昇原
馮天成
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緯創資通股份有限公司
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Description

散熱裝置
本發明係關於一種散熱裝置，特別是一種避免產生電磁輻射溢散之散熱裝置。
電子裝置因內部IC晶片之供電運算，易產生大量熱能，因此需要配合散熱裝置之設置，將多餘熱能釋放到裝置外。一般常見固定式之散熱裝置大多採用複數散熱鰭片結構，放置於產生熱能之IC晶片上，配合風扇或流體管路等導熱元件，來達到有效散熱。
然而，金屬材料製成之散熱鰭片在與IC晶片接觸後，此時散熱鰭片等同於一種天線裝置。在IC晶片運作過程中，IC晶片會影響到散熱鰭片而使其產生之天線效應，進而造成電磁輻射之溢散問題。為了解決此問題，有些散熱裝置會增設接地件，藉由將散熱鰭片接地以使該鰭片端之電壓及電容降低，來改善電磁輻射之溢散發生。但是因為散熱鰭片與IC晶片十分接近，使得晶片內部之電流極為容易耦合至散熱鰭片，還是會造成明顯之電磁輻射 之溢散問題。此外一般散熱裝置所使用之接地件因設計限制，大多只能固定於某一設置位置，因此針對不同IC晶片或不同電路板設計時，勢必要搭配不同之散熱裝置，如此將增加製造成本。
因此，如何能針對散熱裝置進一步改良，以避免前述電磁輻射之溢散問題產生，實為一值得研究之課題。
本發明之主要目的係在提供一種避免產生電磁輻射溢散之散熱裝置。
為達到上述之目的，本發明之散熱裝置包括基座及複數鰭片組件。基座包括複數容置槽；各鰭片組件包括固定部及連接固定部之鰭片部，且固定部可對應插設於任一容置槽，以結合鰭片組件與基座；鰭片部包括複數鰭片，相鄰之二鰭片間形成一間距，且各鰭片之最大長度小於鰭片組件受發熱元件影響而可能產生之雜訊頻率之十分之一波長。
本發明之散熱裝置更包括接地件，接地件包括接地端及結合端，且基座更包括至少一對應結合部。接地件之結合端連接基座之任一對應結合部，並藉由接地端連接電子裝置之接地平面。
藉此，本發明在結構設計上限制了各鰭片之最大長度，使得各鰭片無法滿足產生雜訊頻率之條件，因此可避免各鰭片組件因天 線效應所可能產生之雜訊頻率；而配合接地件可任意設置之設計，更能加強抑止電磁輻射之溢散問題產生。
1、1a‧‧‧散熱裝置
10、10a‧‧‧基座
101、101a‧‧‧底面
102、102a‧‧‧頂面
103、103a、104a‧‧‧側面
11‧‧‧容置槽
111‧‧‧開放端
112‧‧‧開口部
113‧‧‧容置部
12、12a‧‧‧對應結合部
121a‧‧‧第一槽
122a‧‧‧第二槽
20、20’‧‧‧鰭片組件
21、21’‧‧‧固定部
22、22’‧‧‧鰭片部
22a、22a’‧‧‧鰭片
30、30a、30b‧‧‧接地件
31、31a、31b‧‧‧接地端
311、311a‧‧‧穿孔
32、32a、32b‧‧‧結合端
321a、321b‧‧‧第一部件
322a、322b‧‧‧第二部件
80‧‧‧電子裝置
81‧‧‧發熱元件
90‧‧‧導熱介質
91‧‧‧螺固件
L、L’‧‧‧鰭片長度
S、S’‧‧‧間距
w1、w2‧‧‧寬度
圖1係本發明之散熱裝置之結構爆炸圖。
圖2係本發明之散熱裝置設置於電子裝置之發熱元件上之側視圖。
圖3係本發明之散熱裝置之鰭片組件之不同實施例示意圖。
圖4A係本發明之散熱裝置之鰭片組件於各鰭片長度滿足產生之雜訊頻率之條件時對水平方向偏振之電場強度實測結果示意圖。
圖4B係本發明之散熱裝置之鰭片組件於各鰭片長度滿足產生之雜訊頻率之條件時對垂直方向偏振之電場強度實測結果示意圖。
圖5A係本發明之散熱裝置之鰭片組件於各鰭片長度未滿足產生之雜訊頻率之條件時對水平方向偏振之電場強度實測結果示意圖。
圖5B係本發明之散熱裝置之鰭片組件於各鰭片長度未滿足產生之雜訊頻率之條件 時對垂直方向偏振之電場強度實測結果示意圖。
圖6A係本發明之散熱裝置之接地件第二實施例之示意圖。
圖6B係本發明之散熱裝置之接地件第三實施例之示意圖。
圖7係應用本發明之散熱裝置之接地件第二實施例結合對應基座之示意圖。
為能讓 貴審查委員能更瞭解本發明之技術內容，特舉出各項實施例說明如下。
本發明之散熱裝置可應用於具散熱需求之電子裝置，將本發明之散熱裝置設置於電子裝置內之發熱元件上。此處電子裝置可為電腦裝置、可攜式裝置或其他內部具有類似發熱元件之電子裝置等，但本發明不以此為限。
請一併參考圖1及圖2。圖1係本發明之散熱裝置1之結構爆炸圖；圖2係本發明之散熱裝置1設置於電子裝置80之發熱元件81上之側視圖。
如圖1及圖2所示，本發明之散熱裝置1用以設置於電子裝置80之發熱元件81上，提供散熱效果。本發明之散熱裝置1包括基座10及複數鰭片組件20，且基座10及複數鰭片組件20均以金屬材料製成。基座10之底面101與發熱元件81接觸以便進行導熱，其中 於基座10之底面101與發熱元件81之間可夾設導熱介質90，以加強基座10與發熱元件81間之導熱效果。而基座10相對於與發熱元件81接觸面之頂面102則包括複數容置槽11，供結合複數鰭片組件20。複數容置槽11沿一平面實質上彼此平行設置，且複數容置槽11採用等距方式排列，但本發明不以此為限，亦可視需求調整其設置或排列方式。
各容置槽11包括至少一開放端111，即各容置槽11至少會貫通至基座10之一側面103，以方便各鰭片組件20自開放端111沿實質上水平之一設置方向插入對應之各容置槽11。在本發明之一實施例中，各容置槽11自基座10之一側面103貫通至另一相對側面，使得各容置槽11形成二開放端111。因此，在結合鰭片組件20與基座10，可將鰭片組件20自任一開放端111插入容置槽11。
在本發明之一實施例中，各容置槽11包括開口部112及容置部113，開口部112自基座10之頂面102朝底面101延伸，以連通至容置部113。其中開口部112沿實質上垂直該設置方向之一第一截面之寬度w1小於容置部113沿垂直該設置方向之一第二截面之寬度w2。此處開口部112配合容置部113之設計用於輔助固定已插入容置槽11之鰭片組件20，但其結構形式不以本實施例為限。
各鰭片組件20包括固定部21及鰭片部22，而鰭片部22連接固定部21，且鰭片 部22之結構形式因應容置槽11之開口部112來設計，即令容置槽11之開口部112沿垂直該設置方向之截面寬度w1對應鰭片組件20之鰭片部22沿垂直該設置方向之截面寬度。固定部21可對應插設於基座10之任一容置槽11，以供結合鰭片組件20與基座10；固定部21之結構形式因應容置槽11之容置部113來設計，即令容置槽11之容置部113沿垂直該設置方向之截面寬度w2對應鰭片組件20之固定部21沿垂直該設置方向之截面寬度。藉此設計，使得各鰭片組件20與基座10結合時能達到緊配固定效果，並且防止各鰭片組件20沿垂直該設置方向脫離基座10。
此外，本發明之散熱裝置1更包括接地件30，藉由接地件30使得基座10與電子裝置80之接地平面彼此連接，產生接地效果，以減少電磁輻射溢散問題之產生。此處接地平面可為電子裝置80之電路板上之接地區域或電子裝置80之殼體。接地件30包括接地端31及結合端32，接地端31用以連接電子裝置80之接地平面，此接地端31可藉由螺固或插設方式固定於接地平面；在本實施例中，接地端31包括穿孔311，接地件30可藉由螺固件91穿過穿孔311以固定於接地平面。此外，接地端31及結合端32間之距離可隨著所搭配之基座10及發熱元件81之高度而調整設計，以因應不同需求。
接地件30之結合端32則用以連接 基座10。基座10更包括至少一對應結合部12，各對應結合部12之結構設計配合接地件30之結合端32。在本實施例中，接地件30之結合端32形成一卡勾結構，且至少一對應結合部12為設置於基座10周邊之複數結合孔。因此，配合電子裝置80之不同設計，接地件30可選擇位於不同位置之任一對應結合部12，藉由其結合端32之卡勾結構固定於選定之結合孔，使接地件30得以依需求靈活改變其設置位置，並達到其接地效果。
請參考圖3係本發明之散熱裝置之鰭片組件20、20’之不同實施例示意圖。
如圖3所示，各鰭片組件20或20’之鰭片部22或22’包括複數鰭片22a或22a’，而單一鰭片組件20或20’之鰭片22a或22a’數量依據設計不同而改變(例如鰭片組件20包括2個鰭片22a，另一鰭片組件20’包括3個鰭片22a’)。相鄰之二鰭片22a或22a’間形成一間距S或S’，使得各鰭片22a或22a’具有一鰭片長度L或L’。在本實施例中，同一鰭片組件20或20’之各鰭片22a或22a’之鰭片長度L或L’相同，但本發明不以此為限。
為了避免本發明之散熱裝置1而產生電磁輻射溢散，本發明特別針對各鰭片組件20或20’之各鰭片22a或22a’之鰭片長度L加以設計。由於散熱裝置1之電磁輻射溢散與其受發熱元件81影響而可能產生之雜訊頻率之波長極為相關，因此藉由下列計算式推導出 散熱裝置1可能產生之雜訊頻率之波長，進而推導出避免散熱裝置1滿足電磁輻射溢散條件之鰭片最大長度。所應用之該些計算式如下：
其中λ為鰭片組件20可能產生雜訊頻率之波長；C為光速；f為鰭片組件20可能產生之雜訊頻率；Xc為基座10與發熱元件81之接觸面所產生之容抗；ε為基座10與發熱元件81間所設置之導熱介質90之介電係數；A為基座10接觸發熱元件81之接觸面積；d為基座10至發熱元件81之接觸面間之距離。
藉由式(1)計算出本發明之散熱裝置1在設置於發熱元件81上時可能產生之雜訊頻率f，接著藉由式(2)計算出所產生之雜訊頻率f對應之波長λ。因此，綜合上述該些計算式，可推導出可能產生之雜訊頻率f對應之波長λ如下式：
最後針對式(3)將波長λ除以10，即可求出鰭片組件滿足產生之雜訊頻率f條件之鰭片長度L如下式：
由此可知，各鰭片22a滿足產生之雜訊頻率f條件之鰭片長度L為該雜訊頻率之波長之十分之一，因此在結構設計上，各鰭片22a之最大鰭片長度必須小於該雜訊頻率之波長之十分之一，以避免雜訊頻率之產生。
以下請一併參考圖4A至圖5B。圖4A係本發明之散熱裝置1之鰭片組件20於各鰭片長度L滿足產生之雜訊頻率f之條件時對水平方向偏振之電場強度實測結果示意圖；圖4B係本發明之散熱裝置1之鰭片組件20於各鰭片長度L滿足產生之雜訊頻率f之條件時對垂直方向偏振之電場強度實測結果示意圖；圖5A係本發明之散熱裝置1之鰭片組件20於各鰭片長度L未滿足產生之雜訊頻率f之條件時對水平方向偏振之電場強度實測結果示意圖；圖5B係本發明之散熱裝置1之鰭片組件20於各鰭片長度L未滿足產生之雜訊頻率f之條件時對垂直方向偏振之電場強度實測結果示意圖。
在本實施例中，假設發熱元件81(例如IC晶片)之工作頻率為822MHz，由於該IC晶片運作時會影響本發明之散熱裝置1產生共振，因此若以該工作頻率視為本發明之散熱裝置1可能產生之雜訊頻率，在經前述式(2)計算後，可得出該IC晶片之工作頻率之對應波長λ約為36.5cm；再透過式(4)即可得出本發明之散熱裝置1滿足產生之雜訊頻率f條件之鰭片長度L約為3.65cm。因此在本實施例之 設計上，各鰭片之鰭片長度L必須小於3.65cm。
如圖4A及圖4B所示，在本發明之散熱裝置1採用各鰭片長度L為4.5cm之鰭片之狀態下，其鰭片長度L已超過前述3.65cm而滿足產生之雜訊頻率f條件之鰭片長度。在IC晶片運作時，其於對應頻率處(即圖中點1所示之822MHz)之垂直與水平方向偏振之電場強度值(dBuV/m)已超過設定之限值，本實施例中之限值為40dBuV/m，故容易產生雜訊頻率，造成電磁輻射之溢散問題。
又如圖5A及圖5B所示，在本發明之散熱裝置1採用鰭片長度L為2.5cm之各鰭片之狀態下，其鰭片長度L小於3.65cm而未滿足產生之雜訊頻率f條件之鰭片長度。因此在IC晶片運作時，其於對應頻率處(即圖中點1所示之822MHz)之垂直與水平方向偏振之電場強度值明顯地降低至限值之內，本實施例中之限值為40dBuV/m，因此能有效避免雜訊頻率之產生，進而改善電磁輻射之溢散問題。
以下請一併參考圖6A至圖7。圖6A係本發明之散熱裝置之接地件30a第二實施例之示意圖；圖6B係本發明之散熱裝置之接地件30b第三實施例之示意圖；圖7係應用本發明之散熱裝置之接地件30a第二實施例結合對應基座10a之示意圖。
如圖6A所示，在本實施例中，本發明之散熱裝置1之接地件30a針對結合端32a加以變化。此結合端32a包括第一部件321a 及連接第一部件321a之第二部件322a，且第二部件322a與第一部件321a呈一角度以形成彎折結構；其中第一部件321a與第二部件322a之所呈角度介於0度至180度之間。在本實施例中，第一部件321a為沿實質上水平方向延伸之板狀件，而第二部件322a為沿實質上垂直方向延伸之板狀件，因此第一部件321a與第二部件322a間形成90度夾角之彎折結構。藉由此形成之彎折結構提供與對應基座間之固定效果。
如圖6A及圖7所示，為配合接地件30a之結合端32a設計，在本實施例中，對應之基座10a之對應結合部12a採用一滑槽結構，此滑槽設置於基座10a之一側邊104a並自側邊104a向內延伸，且其於相鄰側邊103a包括一開放端，以供前述接地件30a之結合端32a滑入並結合滑槽。其中滑槽包括第一槽121a及連通第一槽121a之第二槽122a，且第二槽122a與第一槽121a呈一角度以形成一彎折槽；滑槽之結構設計對應接地件30a之結合端32a，使結合端32a之第一部件321a對應及滑槽之第一槽121a，結合端32a之第二部件322a對應及滑槽之第二槽122a。藉此，接地件30a之結合端32a可供滑入基座10a之對應結合部12a，並可選擇地沿著對應結合部12a移動至任意位置，以配合不同電子裝置之配置需要。
又如圖6B所示，在本實施例中，本發明之散熱裝置之接地件30b以圖6A之接 地件30a設計為基礎，針對原本設有穿孔311a之接地端32b加以變化，將接地端32b改以插件結構取代，可直接插設於電子裝置之接地平面所設置之對應孔中，即可完成接地件30b之接地端32b固定，免除前述實施例需以螺固件鎖固之程序。
本發明之散熱裝置藉由鰭片之模組化設計，針對鰭片長度加以限制，使得各鰭片不會受發熱元件影響而產生雜訊頻率，因此可避免電磁輻射之溢散問題產生；同時本發明之散熱裝置提供了靈活設置接地件之設計，更能加強抑止電磁輻射之溢散之效果，讓本發明之散熱裝置得以適用於具有不同工作頻率、尺寸及高度之發熱元件之電子裝置。
綜上所陳，本發明無論就目的、手段及功效，在在均顯示其迥異於習知技術之特徵。惟須注意，上述實施例僅為例示性說明本發明之原理及其功效，而非用於限制本發明之範圍。任何熟於此項技藝之人士均可在不違背本發明之技術原理及精神下，對實施例作修改與變化。本發明之權利保護範圍應如後述之申請專利範圍所述。
1‧‧‧散熱裝置
10‧‧‧基座
101‧‧‧底面
102‧‧‧頂面
103‧‧‧側面
11‧‧‧容置槽
111‧‧‧開放端
112‧‧‧開口部
113‧‧‧容置部
12‧‧‧對應結合部
20‧‧‧鰭片組件
21‧‧‧固定部
22‧‧‧鰭片部
22a‧‧‧鰭片
30‧‧‧接地件
31‧‧‧接地端
31a‧‧‧穿孔
32‧‧‧結合端
80‧‧‧電子裝置
81‧‧‧發熱元件

Claims (10)

  1. 一種散熱裝置，設置於一發熱元件上，該散熱裝置包括：一基座，包括複數容置槽；以及複數鰭片組件，各該鰭片組件包括一固定部及一鰭片部，該鰭片部連接該固定部，且該固定部可對應插設於任一該容置槽，以結合該鰭片組件與該基座；該鰭片部包括複數鰭片，相鄰之該二鰭片間形成一間距，且各該鰭片之最大長度為小於該鰭片組件受該發熱元件影響而可能產生之一雜訊頻率之十分一波長。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之散熱裝置，其中該鰭片組件可能產生雜訊頻率之該波長係藉由下式計算所求得： 其中λ為該鰭片組件可能產生雜訊頻率之該波長；C為光速；Xc為該基座與該發熱元件之接觸面所產生之容抗；ε為該基座與該發熱元件間所設置之導熱材之介電係數；A為該基座接觸該發熱元件之接觸面積；d為該基座至該發熱元件之接觸面間之距離。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之散熱裝置，其中各該容置槽包括至少一開放端，以供該鰭片組件沿實質上水平之一設置方向自任一 該開放端插入該容置槽。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之散熱裝置，其中各該容置槽包括一開口部及一容置部，該開口部沿實質上垂直該設置方向之截面寬度小於該容置部之該固定部沿垂直該設置方向之截面寬度。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之散熱裝置，其中該鰭片組件之該固定部沿垂直該設置方向之截面寬度對應該容置部沿垂直該設置方向之截面寬度，而該鰭片組件之該鰭片部沿垂直該設置方向之截面寬度對應該開口部沿垂直該設置方向之一第二截面之寬度。
  6. 如申請專利範圍第1或5項所述之散熱裝置，更包括一接地件，該接地件包括一接地端及一結合端，且該基座更包括至少一對應結合部，該接地件之該結合端連接該基座之任一該對應結合部，並藉由該接地端連接一接地平面。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之散熱裝置，其中該至少一對應結合部為至少一滑槽，各該滑槽設置於該基座之一側邊且包括至少一開放端以供該接地件之該結合端結合任一該滑槽，該接地件之該結合端可選擇地沿該滑槽移動至任意位置。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之散熱裝置，其中各該滑槽包括一第一槽及連通該第一槽之一第二槽，且該第二槽與該第一槽呈一角度；該接地件之該結合端包括對應該第一槽之一第一部件及對應該第二槽之一第二部件，該第二部件連接該第一部件且該第二部件與該第一部件呈該角度。
  9. 如申請專利範圍第6項所述之散熱裝置，其中該接地件之該接地端藉由螺固或插設方式固定於該接地平面。
  10. 如申請專利範圍第6項所述之散熱裝置，其中該結合端形成一卡勾，且該至少一對應結合部為設置於該基座周邊之複數結合孔；該接地件之該結合端可選擇地結合任一該結合孔，以改變該接地件之設置位置。
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