TWI542277B - 散熱模組 - Google Patents

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    • H01L23/42—Fillings or auxiliary members in containers or encapsulations selected or arranged to facilitate heating or cooling
    • H01L23/427—Cooling by change of state, e.g. use of heat pipes
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    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
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Description

散熱模組
本發明是有關於一種散熱模組，且特別是有關於一種具有多重散熱路徑的散熱模組。
隨著電子科技的蓬勃發展，市場上不斷地出現新的電子產品，以滿足消費者的需求。目前的熱功率較高之電子元件，例如中央處理單元(CPU)、記憶體模組(memory module)、繪圖處理單元(GPU)及晶片組(chipset)等，通常都會額外地安裝一散熱模組來將多餘的熱能帶離電子元件，以預防運作中之電子元件的溫度超過其正常的運作溫度上限。
舉例來說，當發光二極體晶片發出高亮度的光線時，會產生大量的熱能。倘若熱能無法逸散而不斷地堆積在發光二極體內，發光二極體的溫度會持續地上升。如此一來，發光二極體可能會因為過熱而導致亮度衰減及使用壽命縮短，嚴重者甚至造成永久性的損壞。因此，現今採用發光二極體的光源裝置都會配置散熱片以對發光二極體進行散熱。
然而，當發光二極體所提供的亮度越高，光源裝置就必 須增加更多的散熱片來對發光二極體進行散熱。因此，此種光源裝置需具備足夠的空間以容納大量的散熱片，並且製作成本較高。
本發明提供一種散熱模組，其具有優異的散熱效率。
本發明的一種散熱模組，包括一中空殼體、多個散熱鰭片以及一散熱液體。中空殼體包括一腔室、一側表面、一上表面以及相對上表面的一下表面。側表面連接上表面以及下表面。散熱鰭片設置於側表面。散熱液體容置於腔室內，且散熱液體的比熱實質上大於或等於1cal/g℃。
在本發明的一實施例中，上述的腔室為一封閉腔室。
在本發明的一實施例中，上述的各散熱鰭片為一中空散熱鰭片，其具有一中空部。腔室連通中空部，且散熱液體容置於腔室以及中空部內。
在本發明的一實施例中，上述的中空殼體的一導熱係數大於或等於230W/mK。
在本發明的一實施例中，上述的散熱模組適於以下表面貼附於一發熱元件上。
在本發明的一實施例中，上述的各散熱鰭片更包括一彎折部。各散熱鰭片沿平行於下表面的方向延伸，並於彎折部轉向而朝接近下表面的方向延伸。
在本發明的一實施例中，上述的散熱模組更包括一散熱 鰭片組，設置於上表面，並與中空殼體熱耦接。
在本發明的一實施例中，上述的散熱鰭片組覆蓋腔室。
在本發明的一實施例中，上述的散熱模組更包括一均熱板，設置於散熱鰭片組以及中空殼體之間，並與其熱耦接。均熱板包括一真空腔體以及一相變化介質。真空腔體的一內壁具有多個微結構。相變化介質容置於真空腔體內，並適於在真空腔體內進行液氣相變化。
在本發明的一實施例中，上述的散熱模組，更包括一熱管，設置於散熱鰭片組以及中空殼體之間，並與其熱耦接。
基於上述，本發明的散熱模組具有高導熱的中空殼體，用以容置高比熱(比熱約大於或等於1cal/g℃)的散熱液體，並設置多個散熱鰭片於中空殼體的側表面。如此，將上述的散熱模組貼附於發熱元件上，散熱模組即可透過中空殼體的高導熱特性將發熱元件的熱能傳導至外界，並利用散熱鰭片增加熱交換的面積，而容置於中空殼體內的高比熱的散熱液體則可對中空殼體及發熱元件進行降溫。因此，本發明的散熱模組確實具有優異的散熱效果。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
10‧‧‧發熱元件
12‧‧‧接觸面
100、100a、200、300、400、500‧‧‧散熱模組
110、210、310、410、510‧‧‧中空殼體
112、212、312‧‧‧腔室
114、214‧‧‧側表面
114a‧‧‧側部元件
116、216、316、416、516‧‧‧上表面
116a‧‧‧上部元件
118、218、318、418、518‧‧‧下表面
118a‧‧‧下部元件
120、120a、220、320、420、520‧‧‧散熱鰭片
122‧‧‧彎折部
124、224‧‧‧中空部
130、230、330‧‧‧散熱液體
340、440‧‧‧散熱鰭片組
450‧‧‧均熱板
452‧‧‧真空腔體
454‧‧‧相變化介質
456‧‧‧微結構
560‧‧‧熱管
圖1是依照本發明的一實施例的一種散熱模組的示意圖。
圖2是依照本發明的另一實施例的一種散熱模組的示意圖。
圖3是依照本發明的另一實施例的一種散熱模組的示意圖。
圖4是依照本發明的另一實施例的一種散熱模組的示意圖。
圖5是依照本發明的另一實施例的一種散熱模組的示意圖。
圖6是依照本發明的另一實施例的一種散熱模組的示意圖。
有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之各實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。以下實施例中所提到的方向用語，例如：「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明，而並非用來限制本發明。並且，在下列各實施例中，相同或相似的元件將採用相同或相似的標號。
圖1是依照本發明的一實施例的一種散熱模組的示意圖。請參照圖1，本實施例的散熱模組100適於貼附於一發熱元件的例如一接觸面，以對其進行散熱，其包括一中空殼體110、多個散熱鰭片120以及一散熱液體130。中空殼體110包括一腔室112、一側表面114、一上表面116以及相對上表面116的一下表面118，其中，側表面114連接上表面116以及下表面118。詳細而言，中空殼體110可如圖1所示包括一上部元件116a、一下部元件118a以及一側部元件114a，以共同組成此中空殼體110，其中，上部 元件116a可例如為一頂板，而上表面112即可為上部元件116a的一外表面，下部元件118a可例如為一底板，而下表面118可為下部元件118a的外表面。同樣的，側部元件114a可為一側壁，而側表面114則可為側部元件114a的外表面。當然，本實施例僅用以舉例說明而非用以限制本發明。散熱鰭片120可例如環繞設置於側表面114，而散熱液體130則容置於腔室112內，且散熱液體130的比熱實質上大於或等於1cal/g℃。在本實施例中，中空殼體110的腔室112可為一封閉腔室，散熱液體130可為水，並容置於此封閉的腔室112內。當然，本實施例僅用以舉例說明，本發明並不限定散熱液體130的種類。
承上述，中空殼體110具有高導熱的特性，其導熱係數實質上可大於或等於230W/mK。在本實施例中，中空殼體110的材料可為銅、鋁或其他導熱係數大於或等於230W/mK的材料。如此，散熱模組100可例如以中空殼體110的下表面118貼附於發熱元件的接觸面，以透過中空殼體110的高導熱特性將發熱元件的熱能傳導至外界，並利用散熱鰭片120增加熱交換的面積，而容置於中空殼體110內的散熱液體130則可對中空殼體110及發熱元件進行降溫。須說明的是，本發明並不限定散熱液體130的種類以及中空殼體110的材料，只要散熱液體130的比熱實質上大於或等於1cal/g℃，而中空殼體110的導熱係數實質上大於或等於230W/mK即為本發明所欲保護的範圍。此外，本實施例的發熱元件可例如為一發光二極體晶片，當然，本實施例僅用以 舉例說明，本發明並不限定發熱元件的種類。
圖2是依照本發明的另一實施例的一種散熱模組的示意圖。在此必須說明的是，本實施例的散熱模組100a與圖1之散熱模組100相似，因此，本實施例沿用前述實施例的部分內容，其中採用相同或相似的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，本實施例不再重複贅述。以下將針對本實施例之散熱模組100a與圖1的散熱模組100的差異做說明。
請參照圖2，在本實施例中，散熱模組100a的各個散熱鰭片120a更可包括一彎折部122。詳細而言，各個散熱鰭片120a先是沿平行於中空殼體110的下表面118的方向延伸，並於彎折部122轉向而朝靠近下表面118的方向延伸。如此，若以中空殼體110的下表面118貼附於發熱元件10的一接觸面12，則發熱元件10所散發出的熱可如圖2的虛線箭頭所示，由中空殼體110的下方沿著散熱鰭片120a所形成的導流道與散熱鰭片120a進行熱傳導，以增加散熱鰭片120a與熱交換面積，增進散熱模組100a的散熱效率。在本實施例中，發熱元件10可為一發光二極體晶片，當然，本實施例僅用以舉例說明，本發明並不限定發熱元件10的種類。
圖3是依照本發明的另一實施例的一種散熱模組的示意圖。在此必須說明的是，本實施例的散熱模組200與圖1之散熱模組100相似，因此，本實施例沿用前述實施例的部分內容，其 中採用相同或相似的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，本實施例不再重複贅述。以下將針對本實施例之散熱模組200與圖1的散熱模組100的差異做說明。
請參照圖3，在本實施例中，散熱模組200的各個散熱鰭片220為一中空散熱鰭片，也就是說，散熱鰭片220各具有一中空部224。腔室212則連通中空部224，且散熱液體230容置於彼此連通的腔室212及中空部224內，以增加散熱液體230與中空殼體以及散熱鰭片220的接觸面積，增進散熱模組200的散熱效率。詳細來說，中空殼體210的側壁可具有對應散熱鰭片220的中空部224的多個通孔214a，以使中空殼體210的腔室212與散熱鰭片220的中空部224連通。在本實施例中，中空殼體210可與散熱鰭片220一體成型。當然，本發明並不以此為限。
圖4是依照本發明的另一實施例的一種散熱模組的示意圖。在此必須說明的是，本實施例的散熱模組300與圖3之散熱模組200相似，因此，本實施例沿用前述實施例的部分內容，其中採用相同或相似的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，本實施例不再重複贅述。以下將針對本實施例之散熱模組300與圖3的散熱模組200的差異做說明。
請參照圖4，在本實施例中，散熱模組300更可包括一散熱鰭片組340。若散熱模組300是以中空殼體310的下表面318 貼附於發熱元件10，則散熱鰭片組340可設置於中空殼體310的上表面316，並與中空殼體310熱耦接，使散熱模組300可再透過散熱鰭片組340將發熱元件10的熱傳導至外界。此外，在本實施例中，散熱鰭片組340覆蓋腔室312，也就是說，散熱鰭片組340可取代中空殼體310中用以覆蓋腔室312的一頂板。當然，本實施例僅用以舉例說明，在本發明的其他實施例中，中空殼體310亦可如圖1至圖3所示具有用以覆蓋腔室312的頂板，而散熱鰭片組340則疊設於此頂板上。本發明並不限制散熱鰭片組340的配置方式，且散熱鰭片組140可設置於圖1至圖3中的任一中空殼體310上。
圖5是依照本發明的另一實施例的一種散熱模組的示意圖。在此必須說明的是，本實施例的散熱模組400與圖4之散熱模組300相似，因此，本實施例沿用前述實施例的部分內容，其中採用相同或相似的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，本實施例不再重複贅述。以下將針對本實施例之散熱模組400與圖4的散熱模組300的差異做說明。
請參照圖5，在本實施例中，散熱模組400更可包括一均熱板450，其中，均熱板450可例如設置於散熱鰭片組440以及中空殼體410之間，並分別與散熱鰭片組440及中空殼體410熱耦接。具體而言，均熱板450包括一真空腔體452以及一相變化介質454。真空腔體452的一內壁具有多個微結構456。相變化介質 454容置於真空腔體452內，並適於在真空腔體452內進行液氣相變化。當然，本發明並不限制均熱板450的配置方式及配置位置，均熱板450可設置於圖1至圖4中的任一中空殼體410上。
詳細來說，均熱板450可包括靠近發熱元件10的一蒸發區，以及遠離發熱元件10的一凝結區。相變化介質454於初始狀態時呈液態，當發熱元件10所發出的熱傳導至均熱板450的蒸發區時，真空腔體452裡的相變化介質454在低真空度的環境會開始產生液相氣化的現象，此時，液態的相變化介質454吸收熱能而轉換為氣態的相變化介質454，並且體積迅速膨脹，氣態的相變化介質454很快充滿整個腔體452，當氣態的相變化介質454接觸到遠離發熱元件10且溫度較低的凝結區時，便會產生凝結的現象而變回液態的相變化介質454，凝結後的相變化介質454會藉由微結構456的毛細現象再回到蒸發區，此運作將在真空腔體452內週而復始進行，以維持均熱板450的均溫性，使散熱模組400可利用均熱板450增加其散熱效率。
圖6是依照本發明的另一實施例的一種散熱模組的示意圖。在此必須說明的是，本實施例的散熱模組500與圖4之散熱模組300相似，因此，本實施例沿用前述實施例的部分內容，其中採用相同或相似的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，本實施例不再重複贅述。以下將針對本實施例之散熱模組500與圖4的散熱模組300的差異做說明。
請參照圖6，在本實施例中，散熱模組500更可包括一熱管560，其中，熱管560可例如設置於散熱鰭片組540以及中空殼體510之間，並與散熱鰭片組540及中空殼體510熱耦接。詳細而言，熱管560可包括一中空的金屬管體，使其具有質輕的特點及優異的熱傳導效率。上述的中空金屬管體內可容置一流體，以藉由流體於中空金屬管體內持續循環的液汽二相變化，使熱管560的表面呈現快速均溫的特性而達到傳熱的目的，進而使散熱模組500可利用熱管560來增加其散熱效率。當然，本發明並不限制熱管160的配置方式及配置位置，熱管160可設置於圖1至圖5中的任一中空殼體510上。
綜上所述，本發明的散熱模組具有高導熱(導熱係數約大於或等於大於或等於230W/mK)的中空殼體，用以容置高比熱(比熱約大於或等於1cal/g℃)的散熱液體，並設置多個散熱鰭片於中空殼體的側表面。如此，將散熱模組貼附於發熱元件上，散熱模組即可透過中空殼體的高導熱特性將發熱元件的熱能傳導至外界，並利用散熱鰭片增加熱交換的面積，而容置於中空殼體內的高比熱的散熱液體則可對中空殼體及發熱元件進行降溫。因此，本發明的散熱模組確實具有優異的散熱效果。此外，本發明的散熱模組更可另配置有散熱鰭片組、均熱板及/或熱管等散熱元件，以進一步增加散熱模組的散熱效率。並且，任何所屬技術領域中具有通常知識者可依實際產品需求自行對上述的元件做排列組合，以達到預期的散熱效果。因此，本發明的散熱模組可符合 各種需求，確實增進了散熱模組的設計及使用彈性。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧散熱模組
110‧‧‧中空殼體
112‧‧‧腔室
114‧‧‧側表面
114a‧‧‧側部元件
116‧‧‧上表面
116a‧‧‧上部元件
118‧‧‧下表面
118a‧‧‧下部元件
120‧‧‧散熱鰭片
130‧‧‧散熱液體

Claims (9)

  1. 一種散熱模組，包括：一中空殼體，包括一腔室、一側表面、一上表面以及相對該上表面的一下表面，該側表面連接該上表面以及該下表面；多個散熱鰭片，設置於該側表面，其中各該散熱鰭片為一中空散熱鰭片，其具有一中空部，該腔室連通該些中空部；以及一散熱液體，容置於該腔室內，且該散熱液體的比熱實質上大於或等於1cal/g℃，其中該散熱液體容置於該腔室以及該些中空部內。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的散熱模組，其中該腔室為一封閉腔室。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的散熱模組，其中該中空殼體的一導熱係數大於或等於230W/mK。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的散熱模組，其中該散熱模組適於以該下表面貼附於一發熱元件上。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的散熱模組，其中各該散熱鰭片更包括一彎折部，各該散熱鰭片沿平行於該下表面的方向延伸，並於該彎折部轉向而朝靠近該下表面的方向延伸。
  6. 如申請專利範圍第4項所述的散熱模組，更包括一散熱鰭片組，設置於該上表面，並與該中空殼體熱耦接。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的散熱模組，其中該散熱鰭片組覆蓋該腔室。
  8. 如申請專利範圍第6項所述的散熱模組，更包括一均熱板，設置於該散熱鰭片組以及該中空殼體之間，並與其熱耦接，該均熱板包括一真空腔體以及一相變化介質，該真空腔體的一內壁具有多個微結構，該相變化介質容置於該真空腔體內，並適於在該真空腔體內進行液氣相變化。
  9. 如申請專利範圍第6項所述的散熱模組，更包括一熱管，設置於該散熱鰭片組以及該中空殼體之間，並與其熱耦接。
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