TWI578671B - 熱管式散熱器及其製造方法 - Google Patents

Description

熱管式散熱器及其製造方法

本發明係關於一種熱管式散熱器，特別是一種具有鏟削式鰭片的熱管式散熱器。

現今社會隨著高科技的蓬勃發展，電子產品中之電子元件的體積愈趨於微小化，且單位面積上需容置電子元件的密集度也愈來愈高，整體效能更是不斷的增強，而在這些因素下，為了要讓電子裝置各元件的工作溫度保持在合理的範圍內，必須於會產熱的電子元件上加設一散熱器，以促進其與環境之熱交換。倘若沒有良好的散熱器有效地排除電子元件所產生的廢熱，這些廢熱的過高溫度將導致電子元件產生電子游離與熱應力等現象，並造成系統穩定性降低，以及縮短電子元件本身使用壽命。因此要如何排除這些廢熱以避免電子元件過熱，一直是產品設計上不容忽視的問題。

習用的散熱器以鋁擠型的最為普遍，目前業界普遍的作法，係將具有散熱鰭片的鋁擠型散熱器抵貼於電路板上之發熱元件(例如中央處理器、影像處理器或晶片)，並透過風扇進行冷空氣吹送，藉此以達到熱對流散熱效果。但因鋁擠製程的限制，只能成型簡單的形狀，無法製作鰭片密度高的散熱器，各鰭片之間仍存在著相對大的間距，使得散熱面積不足，以致散熱效果差，無法使高效能的電子元件達到快速散熱的效果，進而影響電子元件的使用效能。

因上述習用散熱器的散熱面積不足，若為提升習知散熱器結構之散熱率，必須增加其散熱鰭片之數量來提高散熱總面積，然而，若是以二個鋁擠型散熱器的鰭片相互扣合的方式來增加散熱面積，則相對的熱阻就會變高，導致熱量無法快速地傳遞至各個鰭片，使整體的熱傳導效能降低，不利於散熱。

因此，若散熱器可增加鰭片數量，並且縮小各個鰭片之間的間距，達到熱總面積倍增以及降低熱阻的功效，同時還可搭配熱管來提高熱傳遞的速度，則相較於習知技術便可具有更快的熱傳導效率以及更好的散熱功效。

鑒於以上的問題，本發明提供一種熱管式散熱器，藉以解決習用散熱器無法製作鰭片密度高的散熱器，使得散熱面積不足，或是以二個散熱器的鰭片相互扣合，但有會導致熱阻變高及熱傳導效能降低，也不利於散熱的問題。

為此，本發明提供一種熱管式散熱器之製造方法，包括下列步驟：提供一本體，且本體形成至少一溝槽；對本體的一第一側面沿著一第一方向施以鏟削製程，形成複數個第一鰭片於第一側面；朝向一第二方向遠離本體彎折複數個第一鰭片，其中第一方向與第二方向為互相垂直關係，且第一方向、第二方向與本體的一底面為互相平行關係；對本體的一第二側面沿著第一方向施以一鏟削製程，形成複數個第二鰭片於第二側面；朝向第二方向遠離本體彎折複數個第二鰭片；提供至少一熱管，沿著第一方向嵌設於溝槽內，使熱管與本體相互結合。

本發明熱管式散熱器之製造方法的一實施例中，其中在形成複數個第一鰭片於第一側面的步驟時，相鄰的各二個第一鰭片之間形成的間距介於0.1mm至0.6mm的範 圍。

本發明熱管式散熱器之製造方法的一實施例中，其中在形成複數個第二鰭片於第二側面的步驟時，相鄰的各二個第二鰭片之間形成的間距介於0.1mm至0.6mm的範圍。

本發明熱管式散熱器之製造方法的一實施例中，其中在結合熱管與本體的步驟時，熱管形成與溝槽相配合的形狀，使熱管緊密貼合於溝槽之內壁。

本發明熱管式散熱器之製造方法的一實施例中，其中形成溝槽於本體之底面，且複數個第一鰭片與複數個第二鰭片分別形成於溝槽的二側。

另外，本發明亦提供一種熱管式散熱器，係由上述之製造方法所製造而成，其中本體具有溝槽、底面、相對應的第一側面及第二側面，複數個第一鰭片間隔設置於第一側面，複數個第二鰭片間隔設置於第二側面，且熱管嵌設於溝槽內，並使熱管與本體相互結合，而本體則以底面接觸於一發熱元件。

本發明熱管式散熱器一實施例中，其中各二個第一鰭片，以及各二個第二鰭片之間的間距介於0.1mm至0.6mm的範圍。

本發明熱管式散熱器的一實施例中，其中熱管之管徑形狀匹配於溝槽之結構形狀。

本發明熱管式散熱器的一實施例中，其中溝槽設置於本體之底面，且複數個第一鰭片與複數個第二鰭片分別設置於溝槽的二側。

本發明熱管式散熱器的一實施例中，更包括複數個本體及複數個熱管，各個熱管與各個本體相互結合，並且分別沿第二方向並排設置於發熱元件上。

本發明熱管式散熱器的一實施例中，更包括一散熱件，複數個熱管之一端分別結合於複數個本體，散熱件設置於複數個熱管之另一端。

本發明熱管式散熱器的一實施例中，更包括複數個風扇，分別設置於複數個本體、複數個熱管及散熱件上。

本發明之功效在於，熱管式散熱器不僅以鏟削製程來製作高密度且熱阻低的鰭片，可大幅的增加散熱面積，更可提升整體的熱傳導效能，同時搭配設置於本體內的熱管來提高熱傳遞的速度，使熱源能平均且快速地分散，達到快速散熱的功效。另外，還可選擇性的設置散熱件或是風扇，使熱管式散熱器能更進一步地提升散熱效能，因此相較於習知技術便更具有良好的熱傳導力與高散熱性。

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。

10‧‧‧熱管式散熱器

100‧‧‧本體

110‧‧‧第一側面

111‧‧‧第一鰭片

120‧‧‧第二側面

121‧‧‧第二鰭片

130‧‧‧溝槽

140‧‧‧底面

150‧‧‧間距

200‧‧‧熱管

300‧‧‧散熱件

400‧‧‧風扇

500‧‧‧發熱元件

600‧‧‧鏟削工具

P₁‧‧‧第一方向

P₂‧‧‧第二方向

第1圖為本發明第一實施例之熱管式散熱器沿第一方向施以產削製程的立體示意圖。

第2圖為本發明第一實施例之熱管式散熱器之鰭片沿第二方向彎折的的立體示意圖。

第3圖為本發明第一實施例之熱管式散熱器與熱管的立體示意圖。

第4圖為本發明第一實施例之熱管式散熱器的組合示意圖。

第5圖為本發明第一實施例之熱管式散熱器的局部放大圖。

第6圖為本發明第一實施例之熱管式散熱器與發熱元件的分解示意圖。

第7圖為本發明第一實施例之熱管式散熱器與發熱元件的組合示意圖。

第8圖為本發明第一實施例之熱管式散熱器的製作流程圖。

第9圖為本發明第二實施例之熱管式散熱器的立體組合圖。

第10圖為本發明第二實施例之熱管式散熱器的製作流程圖。

本發明以下所揭露二實施例之熱管式散熱器10係以具有鏟削式鰭片的熱管式散熱器做為實施例的說明，但並不以本實施例所揭露的型態為限，熟悉此項技術者，可根據實際設計需求或是使用需求而對應改變本發明的熱管式散熱器10的外觀型態。

請參照第1圖至第7圖所示之第一實施例之熱管式散熱器的立體示意圖與組合示意圖。

本實施例之熱管式散熱器10係以鏟削製程所製造產生，且熱管式散熱器10係包括有一本體100、複數個第一鰭片111、複數個第二鰭片121以及至少一熱管200，例如此圖式中所示之兩支熱管200。其中本體100的材質可以為鋁(Aluminum)或鋁合金(Aluminum Alloy)材料，其有利於施以鏟削製程以及具有良好散熱性。同時參照第8圖所示之第一實施例之熱管式散熱器的步驟流程圖。步驟S101，提供一本體100，並且於本體100之中央區域形成至少一溝槽130，如圖1所示之二個溝槽130。

其中，本體110具有一底面140、相對應的一第一側面110及一第二側面120，二側面110、120可垂直於底面140，或者是相對於底面140傾斜一角度設置於本體100 上，用以配合鏟削製程中所使用之鏟削工具600的設置角度。複數個第一鰭片111係間隔設置於本體100之第一側面110，而複數個第二鰭片121係間隔設置於本體100之第二側面120。本發明所揭露之熱管式散熱器10所使用的材質並不侷限於鋁或鋁合金材料，熟悉此項技術的人員可以根據實際需求而採用適當的材質製作熱管式散熱器10。

進一步地說明熱管式散熱器10的詳細結構與製造方法：對本體100的相對兩側面110、120執行一整削製程，使兩側面110、120的平坦度更為提升，且本體100的表面粗糙度也得以精確的維持其一致性，使其施以鏟削製程時，每一鏟削鰭片的形狀與薄度皆完全一致，以達到均勻散熱的功效。當然，整削製程這個工序，並非是本發明所揭露之熱管式散熱器10的製造方法中所必要的步驟，製造者可以根據實際製造情形選擇性的執行此一工序製程。

步驟S102，鏟削工具600係沿著一第一方向P₁對本體100的第一側面110施以鏟削製程，以形成第一鰭片111於本體100之第一側面110上，如第1圖所示。

步驟S103，以鏟削工具600削製出的第一鰭片111朝著第二方向P₂向本體100的外側彎折，如第2圖所示。其中，第一方向P₁與第二方向P₂為相互垂直的關係，藉由重複上述之鏟削步驟S102與S103，以形成複數個第一鰭片111，將鏟削製程中鏟削出相鄰的另一第一鰭片111彎折後，第一鰭片111與另一第一鰭片111之間相互保持著一間距150，且間距150的寬度係介於0.1mm至0.6mm的範圍內，如第5圖所示。

相對的，於步驟S104中，鏟削工具600係沿著第二方向P₁對本體100的第二側面120施以鏟削製程，以形成第二鰭片121於本體100之第二側面120上，請參閱第1 圖所示的相同製程。

步驟S105，以鏟削工具600削製出的第一鰭片111朝著第二方向P₂向本體100的外側彎折，請參閱第2圖所示的相同製程。藉由重複上述之鏟削步驟S104與S105，以形成複數個第二鰭片121，將鏟削製程中鏟削出相鄰的另一第二鰭片121彎折後，第二鰭片121與另一第二鰭片121之間相互保持著一間距150，且間距150的寬度係介於0.1mm至0.6mm的範圍內。其中上述mm指的是公制單位：公厘(Millimeter)。

此外，本實施例之本體100的底面140係與第一方向P₁、第二方向P₂為相互平行的關係，且第一鰭片111與第二鰭片121係連接於本體100上，並且垂直於本體100的底面140，複數個第一鰭片111與複數個第二鰭片121係沿第一方向P₁相鄰並排，並分別豎立於本體100的相對兩側面110、120。值得一提的是，本發明以鏟削製成之鰭片可較一般鋁擠薄型化，且密度高，可大幅的增加其散熱面積，且鰭片與本體100為一體成形的，使其熱阻低且導熱快，可達到良好的散熱效果。

步驟S106，提供二熱管200，沿著第一方向P₁分別嵌設於本體100的二溝槽130內，使熱管200與本體100能夠相互結合，如第3圖所示。其中，二溝槽130係分別設置於本體100之底面與頂面，且複數個第一鰭片111與複數個第二鰭片121分別設置於溝槽130的二側，而熱管200之管徑形狀係與溝槽130之結構形狀相互匹配，使熱管200能緊密地貼合於溝槽130之內壁，並且使熱管200與本體100結合為一整體，如第4圖所示。

進一步地說明散熱路徑，如第6圖至第7圖所示，本實施例之熱管式散熱器10係以本體100之底面140接 觸於一發熱元件500上，例如中央處理器(central processing unit，CPU)或圖形處理器(graphic processing unit，GPU)等運作時會產生大量熱量的電子元件，使熱管式散熱器10與發熱元件500相互貼合。當發熱元件500進行運算且產生廢熱時，藉由本體100的底面140及底面的熱管200將廢熱傳導至本體100以及頂面的熱管200，使廢熱可透過二熱管200沿著第一方向P₁快速傳遞，進而沿著第二方向P₂平均分散至本體100的兩側，再經由本體100的第一側面110及第二側面120，分別傳導至兩側的各個第一鰭片111與各個第二鰭片121，而所述廢熱再由二相鄰的第一鰭片111鰭片或第二鰭片121之間的間距150散逸，以使發熱元件500整體的溫度降低，達到平均分散熱源及快速散熱的功效，同時搭配以鏟削製成之高密度且熱阻低的鰭片，使熱傳導效能更好，藉此更進一步提升熱管式散熱器10的散熱效果。

請參照第9圖及第10圖之第二實施例之熱管式散熱器10的立體組合圖與步驟流程圖。在本發明所揭露的第二實施例中，其熱管式散熱器10與製造方法與第一實施例所揭露者大致相同，惟本實施例之熱管式散熱器10的不同之處在於：步驟S107，本實施例更包括複數個本體100及複數個熱管200。其中，複數個本體100及複數個熱管200，重複上述之步驟S106，將各個熱管200之一端沿著第一方向P₁嵌設於各個本體100的溝槽130內，並且沿第二方向P₂相互並排設置於發熱元件500上。

步驟S108，更包括有一散熱件300，設置於熱管200之另一端上，使發熱元件500產生的廢熱可透過各個本體100以及結合於各個本體100上的熱管200進行散熱，同時亦可透過熱管200將廢熱分散至熱管200之另一端的散熱件300，使發熱元件500的整體溫度能迅速降低，以大幅的提升 熱管式散熱器10的散熱效能。

步驟S109，可選擇性的裝設至少一風扇400，例如此實施例圖式中所示之三個風扇400，以輔助熱管式散熱器10進行散熱。複數個風扇400以鎖附或可拆卸式安裝於本體100、熱管200及散熱件300的頂面，並朝著本體100、第一鰭片111鰭片、第二鰭片121、熱管200及散熱件300產生一吹送氣流，藉此可更快速的將廢熱移除，以提高熱管式散熱器10整體的散熱效果，使發熱元件500能發揮其最大的效能。

由上述本發明之各實施例說明可清楚得知本發明的熱管式散熱器透過以鏟削製程來形成散熱鰭片，並且結合熱管之技術手段，不僅可解決習用散熱器無法製作鰭片密度高的散熱器，使得散熱面積不足，或是以二個散熱器的鰭片相互扣合的方式來增加散熱面積，導致熱阻變高，熱傳導效能降低，不利於散熱的問題。

與現有技術相較之下，本發明之熱管式散熱器不僅以鏟削製程來製作高密度且熱阻低的鰭片，可大幅的增加散熱面積，更可提升整體的熱傳導效能，同時搭配設置於本體內的熱管來提高熱傳遞的速度，使熱源能平均且快速地分散，達到快速散熱的功效。另外，還可選擇性的設置散熱件或是風扇，使熱管式散熱器能更進一步地提升散熱效能，因此相較於習知技術便更具有良好的熱傳導力與高散熱性。

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。

10‧‧‧熱管式散熱器

100‧‧‧本體

111‧‧‧第一鰭片

121‧‧‧第二鰭片

200‧‧‧熱管

Claims (12)

1. 一種熱管式散熱器之製造方法，包括下列步驟：提供一本體，且該本體之底面形成至少一溝槽；對該本體的一第一側面沿著一第一方向施以鏟削製程，形成複數個第一鰭片於該第一側面；朝向一第二方向遠離本體彎折該第一鰭片，其中該第一方向與該第二方向為互相垂直關係，且該第一方向、第二方向與該本體的一底面為互相平行關係；對該本體的一第二側面沿著該第一方向施以一鏟削製程，形成複數個第二鰭片於該第二側面；朝向該第二方向遠離本體彎折該第二鰭片；以及提供至少一熱管，沿著該第一方向嵌設於該溝槽內，使該熱管之底面與該本體相互結合，其中該至少一溝槽位在該些第一鰭片與該些第二鰭片以外的位置，該熱管在位於該溝槽內的部分完全被該本體包覆。
2. 如請求項第1項所述之製造方法，其中形成該第一鰭片於該第一側面的步驟中，相鄰的第一鰭片之間形成的間距介於0.1mm至0.6mm的範圍。
3. 如請求項第1項所述之製造方法，其中形成該第二鰭片於該第二側面的步驟中，相鄰的第二鰭片之間形成的間距介於0.1mm至0.6mm的範圍。
4. 如請求項第1項所述之製造方法，其中在結合該熱管與該本體的步驟中，該熱管形成與該溝槽相配合的形狀，使該熱管緊密貼合於該溝槽之內壁。
5. 如請求項第1項所述之製造方法，其中形成該溝槽於該本體之底面，且該第一鰭片與該第二鰭片分別形成於該溝槽的二側。
6. 一種如請求項第1項所述製造方法所製造而成的熱管式散 熱器，其中該本體具有該溝槽、該底面、相對應的該第一側面及該第二側面，該第一鰭片間隔設置於該第一側面，該第二鰭片間隔設置於該第二側面，且該熱管嵌設於該溝槽內，並使該熱管與該本體之底面相互結合，而該本體則以該底面接觸於一發熱元件。
7. 如請求項第6項所述之熱管式散熱器，其中第一鰭片，以及第二鰭片之間的間距介於0.1mm至0.6mm的範圍。
8. 如請求項第6項所述之熱管式散熱器，其中該熱管之管徑形狀匹配於該溝槽之結構形狀。
9. 如請求項第6項所述之熱管式散熱器，其中該溝槽設置於該本體之底面，且該第一鰭片與該第二鰭片分別設置於該溝槽的二側。
10. 如請求項第6項所述之熱管式散熱器，更包括複數個該本體及複數個該熱管，各該熱管與各該本體相互結合，並且分別沿該第二方向並排設置於該發熱元件上。
11. 如請求項第10項所述之熱管式散熱器，更包括一散熱件，該熱管之一端分別結合於該本體，該散熱件設置於該熱管之另一端。
12. 如請求項第11項所述之熱管式散熱器，更包括至少一個風扇，分別設置於該等本體、該等熱管及該散熱件上。