TWI602496B - 散熱組件 - Google Patents

Description

散熱組件

本發明是有關於一種散熱組件，且特別是有關於一種電子裝置的散熱組件。

隨著科技進步，例如中央處理單元（CPU，Central Processing Unit）、繪圖處理單元（GPU，Graphics Processing Unit）、北橋晶片（North Bridge Chip）或隨機存取記憶體（RAM，Random Access Memory）等電子元件的運算速度也更加快速，使得電子元件的散熱問題也更加嚴重。

傳統環路式熱虹吸裝置作為熱傳元件使用，而可對上述電子元件達到熱傳與散熱效果，但由於其主要應用毛細及重力作為驅動氣、液循環的動力，因此易受到重力之限制，尤其在此環路式熱虹吸裝置是隨著電子裝置而呈水平配置時，一旦缺少位能（重力）差異，便容易產生循環不良的情形。據此，如何加強環路式熱虹吸裝置的循環效能，以克服即使隨著電子裝置而呈水平放置時仍能讓其工作流體具備足夠的循環動能，實為相關人員所需詳加思考的。

本發明提供一種散熱組件，其藉由塊體在殼體內區隔出不同的空間，以分別作為提供工作流體相變與提供或補充工作流體之用，以維持工作流體在散熱組件中的驅動動能。

本發明的散熱組件，包括殼體、管體以及塊體。管體連接殼體而形成迴路，工作流體適於填充於迴路。塊體配置於殼體內而將殼體內的空間區分為第一區與第二區。塊體具有第一通道，連通第一區與第二區。電子裝置的熱源適於熱接觸殼體並對應第一區。液態工作流體從管體流入殼體的第二區，且在第一區接受由熱源傳送的熱量而相變形成氣態工作流體以從第一區流至管體。

基於上述，散熱組件藉由殼體與管體形成封閉迴路，而讓工作流體填充於封閉迴路中以藉由其相變化達到吸熱與散熱的效果。再者，塊體將殼體的內部空間一分為二，且讓熱源接觸殼體時僅對應於其中一空間，因此位於該空間的工作流體能因此吸熱而產生相變化，而另一空間則否，故而另一空間仍能維持工作流體於液態的狀態。據此，一旦受熱的空間，其工作流體因吸熱產生相變化而減少時，另一空間的液態工作流體便能持續地朝向受熱的該空間傳送，同時據以提供工作流體在殼體與管體內流動的動力，而讓散熱組件無須受限於重力的影響。

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。

圖1是依據本發明一實施例的一種電子裝置的局部俯視圖。圖2是圖1的電子裝置的局部側視圖。請同時參考圖1與圖2，在本實施例中，散熱組件100適於裝設在電子裝置200中，以利於對電子裝置200的熱源230進行散熱。如圖1所示，在此以筆記型電腦的主機部分為例，但本實施例並不以此為限。散熱組件100例如是虹吸式散熱裝置，其包括殼體110、管體120與工作流體（未繪示），管體120的兩端與殼體110連接而形成封閉迴路，並讓工作流體填充於迴路，以藉由工作流體因吸熱或散熱而產生相變化以完成熱量的傳輸動作，在此僅在各圖式中以箭號代表工作流體的流向。

在本實施例中，管體120環繞地配置在電子裝置200的鍵盤模組210旁，更進一步說，鍵盤模組210具有部件220，其例如是鍵盤模組210的支撐件，且為熱導體的金屬材質，藉由讓管體120熱接觸於部件220，而能將管體120的熱量傳送至部件220並經由部件220而散逸出電子裝置200，據以讓管體120與部件220抵接的部分作為散熱組件100的冷凝段，即氣態工作流體經由此處因散熱而相變化成液態工作流體。

如圖2所示，殼體110實際上與電子裝置200的熱源230（例如是配置在電路板240上的處理器）相互熱接觸，據以將熱量順利地從熱源230（處理器）傳送至殼體110，以讓殼體110內的工作流體因此吸熱而產生相變化形成氣態工作流體，並從殼體110的出口E2流至管體120，由於管體120是抵接在鍵盤模組210之部件220的周緣，因而藉此吸收管體120內工作流體的熱量，並讓其相變化成液態工作流體，而再次從殼體110的入口E1流進殼體110，形成如圖1所示之迴路循環。

圖3與圖4分別以不同視角繪示圖1之殼體的爆炸圖。圖5繪示圖1之殼體的立體圖。圖6繪示圖1之殼體的剖視圖。其中，圖5將殼體110的部分予以透視以能清楚辨識其組裝後的情形。請同時參考圖3至圖6，在本實施例中，殼體110包括彼此以焊接或熔接方式而結合的上殼體112與下殼體114，其中下殼體114為平板狀結構，上殼體112具有前述的入口E1、出口E2以及第一凹陷112a、第二凹陷112b與第三凹陷112c，其中從入口E1朝向出口E2的方向（亦為工作流體的流動方向）上，上殼體112依序配置有第二凹陷112b、第三凹陷112c與第一凹陷112a。當上殼體112與下殼體114相互結合後，前述凹陷便會與下殼體114形成腔室，以供容置或流通供作流體之用。

再者，更重要的是，散熱組件100還包括塊體130，其夾持在上殼體112與下殼體114之間，且塊體130的頂側抵接在上殼體112的第三凹陷112c內。前述上殼體112與下殼體114結合所形成的腔室因此被塊體130分隔為第一區P1與第二區P2（標示於圖6），其中入口E1連接在第二區P2與管體120之間，出口E2則連接在第一區P1與管體120之間，第一凹陷112a對應第一區P1，第二凹陷112b對應第二區P2。電子裝置100的熱源230實質上與殼體110接觸並對應於第一區P1。如此一來，位於第一區P1內的液態工作流體便能因此吸收熱量而產生相變化，進而形成氣態工作流體而從出口E2流至管體120。

此外，塊體130具有第一通道F1，其鄰接於下殼體114而連通第一區P1與第二區P2，據以讓液態工作流體得以從第二區P2流向第一區P1，以作為前述第一區P1進行相變化之工作流體的補充之用。

詳細而言，散熱組件100還包括毛細介質140（標示於圖6），其中部分毛細介質140配置在第一區P1與第二區P2且穿過第一通道F1，而另一部分毛細介質140延伸地配置在第二區P2與管體120。在本實施例中，毛細介質140可選自：多孔性材質，粉末冶金，多孔性燒結體，多孔性發泡體（foam），多孔性碳化（carbonized）體…等，本發明並未加以限制，其中粉末冶金或多孔性燒結體則可選自：銀、銅、鋁合金，及其他適當金屬、合金材料者。

據此，電子裝置200的熱源230將熱量傳至第一區P1以加熱該區的液態工作流體形成氣態工作流體後，藉由毛細介質140的存在，便能讓位於第二區P2的液態工作流體據以經過第一通道F1而傳送至第一區P1，而讓第一區P1的工作流體能持續地吸熱並進行相變化。再者，位於管體120處的液態工作流體也能藉由毛細介質140而持續地傳送至殼體110的第二區P2。如此一來，液態工作流體便能源源不絕地從管體120、殼體110的第二區P2而傳送至殼體110的第一區P1。因此，殼體110的第二區P2便能被視為第一區P1之工作流體的補充區，同時也因此達到讓工作流體在管體120、殼體110的第一區P1與第二區P2、管體120進行流動的動力來源。

另，如圖6所示，入口E1相對於下殼體114之底部BL的高度小於出口E2相對於下殼體114之底部BL的高度，因此液態工作流體能順利地從管體120經由入口E1流入殼體110的第二區P2，同時讓氣態工作流體能順利地從殼體110的第一區P1流出殼體110以經由出口E2流至管體120。換句話說，藉由入口E1與出口E2的高、低配置（相對於底部BL而言），便能有效地控制工作流體在殼體110內的流動方向，即，讓液態工作流體經由較低的入口E1流入殼體110，而讓氣態工作流體經由較高的出口E2流出殼體110，以符合工作流體在封閉迴路中的單一循環特性，同時也能防止氣態工作流體回流（逆流）的情形發生。再者，在本實施例的殼體110中，入口E1的孔徑小於出口E2的孔徑，此舉也能造成殼體110內部空間的壓力差異，進而提高、促進工作流體在迴路中的循環動力。

請再參考圖3至圖5，在本實施例中，殼體110的第一區P1（即上殼體112之第一凹陷112a與下殼體114結合後所形成的空間）是從塊體130朝向出口E2處呈現漸縮的外形輪廓，以讓在第一區P1的氣態工作流體得以因此被匯集並導向出口E2處。此外，塊體130還具有第二通道F2，鄰接於上殼體112且連通第一區P1與第二區P2，即，第二通道F2位於第一通道F1的上方。與第一區P1類似地，第二通道F2也具有從第二區P2朝向第一區P1而呈現漸縮的外形輪廓，因此能將第二區P2的氣態工作流體匯集導引流向第一區P1，同時還能阻絕第一區P1的氣態工作流體回流至第二區P2。

請再參考圖6，在本實施例中，上殼體112的第一凹陷112a具有面對下殼體114的第一表面S1，第二凹陷112b則具有面對下殼體114的第二表面S2，且第一表面S1與第二表面S2從入口E1處朝向出口E2處均相對於下殼體114的底部BL而呈傾斜狀，即如圖6所示，靠近入口E1處的第二表面S2的一側較低，而靠近出口E2處的第一表面S1的一側較高，因而呈現對應於入口E1、出口E2之高、低配置（即圖式中呈現右低左高的狀態）。此舉即代表位於第一區P1的空間實質上較第二區P2的空間為大，以讓第一區P1能容納較多的氣態工作流體，同時因第一表面S1、第二表面S2的傾斜配置，而能增加將氣態工作流體從入口E1處導引流向出口E2處的運動方式。

另一方面，散熱組件100還包括多個凸柱116，配置在下殼體114的表面且位於第一區P1，這些凸柱116依據其在下殼體114的位置而分為第三區A1與第四區A2，其中第三區A1的多個凸柱116所形成的輪廓與熱源230（繪示於圖2）在下殼體114的正投影輪廓相符，而第四區A2的凸柱116位於塊體130與第三區A1的凸柱116之間。換句話說，本實施例中分區的凸柱116可視為直接對應熱源230的主加熱區（即第三區A1）與未與熱源230對應的次加熱區（即第四區A2），其中凸柱116之結構正用以從熱源230吸收熱量並據以加熱第一區P1的工作流體。

據此，位於第一區P1之大部分的氣態工作流體便能由第三區A1的凸柱116對液態工作流體加熱而產生，而由於第四區A2的凸柱116未直接對應熱源230，故對液態工作流體加熱所產生的氣態工作流體則較第三區A1為少，如此，主加熱區的氣態工作流體會順著傾斜的第一表面S1而流向出口E2，並因此造成主加熱區上方壓力變低，進而導引來自次加熱區上方的氣態工作流體朝向主加熱區的上方移動。同時，因為次加熱區產生的氣態工作流體並不會像主加熱區多且旺盛，所以次加熱區的氣態工作流體便不容易灌入具有第二通道F2塊體130，而能順利地因主加熱區的低壓給引流至出口E2，以讓殼體110內的氣態工作流體能有較佳的單向循環效果。

另需提及的是，本實施例的塊體130為不良導熱體，因此熱源230所產生的熱量得以被殼體110的第一區P1所吸收，也因此避免造成位於第二區P2的液態工作流體過度氣化的情形產生。

綜上所述，在本發明的上述實施例中，散熱組件藉由殼體與管體形成封閉迴路，而讓工作流體填充於封閉迴路中以藉由其相變化達到吸熱與散熱的效果，其中管體行經電子裝置上具被導熱特性佳的部件，以讓管體的熱量能藉此被散逸出電子裝置而能被視為散熱組件的冷凝段。

再者，塊體將殼體的內部空間一分為二，且讓熱源接觸殼體時僅對應於其中一空間，因此位於該空間的工作流體能因此吸熱而產生相變化，而另一空間則否，而另一空間仍能維持工作流體於液態的狀態。

同時，藉由配置在殼體內與管體之冷凝段的毛細介質，而讓工作流體因吸熱產生相變化而減少時，能從另一空間與管體的冷凝段持續提供液態工作流體至吸熱的該空間，因而造成工作流體能順利地在殼體與管體內持續流動的動力來源，即使散熱組件隨著電子裝置而呈水平配置時，仍能因此而不受重力影響地繼續其散熱循環。

此外，殼體內部空間藉由上殼體之表面呈傾斜，因而讓氣態工作流體得以被匯集並導引至出口，同時藉由塊體及其通道的輪廓與配置方式，並搭配在吸熱空間不同位置的凸柱，而讓產生的氣態工作流體避免回流至前述提供液態工作流體的空間。

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‧‧‧散熱組件
110‧‧‧殼體
112‧‧‧上殼體
112a‧‧‧第一凹陷
112b‧‧‧第二凹陷
112c‧‧‧第三凹陷
114‧‧‧下殼體
116‧‧‧凸柱
120‧‧‧管體
130‧‧‧塊體
140‧‧‧毛細介質
200‧‧‧電子裝置
210‧‧‧鍵盤模組
220‧‧‧部件
230‧‧‧熱源
240‧‧‧電路板
A1‧‧‧第三區
A2‧‧‧第四區
BL‧‧‧底部
E1‧‧‧入口
E2‧‧‧出口
F1‧‧‧第一通道
F2‧‧‧第二通道
P1‧‧‧第一區
P2‧‧‧第二區
S1‧‧‧第一表面
S2‧‧‧第二表面

圖1是依據本發明一實施例的一種電子裝置的局部俯視圖。 圖2是圖1的電子裝置的局部側視圖。 圖3與圖4分別以不同視角繪示圖1之殼體的爆炸圖。 圖5繪示圖1之殼體的立體圖。 圖6繪示圖1之殼體的剖視圖。

100‧‧‧散熱組件

110‧‧‧殼體

120‧‧‧管體

200‧‧‧電子裝置

210‧‧‧鍵盤模組

E1‧‧‧入口

E2‧‧‧出口

Claims (13)

1. 一種散熱組件，適用於一電子裝置，該散熱組件包括：一殼體；一管體，連接該殼體而形成一迴路，一工作流體適於填充於該迴路；以及一塊體，配置於該殼體內而將該殼體內的空間區分為一第一區與一第二區，該塊體具有一第一通道，連通該第一區與該第二區，該電子裝置的一熱源適於熱接觸該殼體並對應該第一區，液態工作流體從該管體流入該殼體的該第二區，且在該第一區接受由該熱源傳送的熱量而相變形成氣態工作流體以從該第一區流至該管體，其中該殼體具有一入口與一出口，該入口連接在該第二區與該管體之間，該出口連接該第一區與該管體之間，而該第一區具有從該塊體朝向該出口漸縮的外形輪廓。
2. 如申請專利範圍第1項所述的散熱組件，還包括：一毛細介質，至少部分該毛細介質配置在該第一區與該第二區且穿過該第一通道，液態工作流體適於藉由該毛細介質而從該第二區經由該第一通道而傳送至該第一區。
3. 如申請專利範圍第2項所述的散熱組件，另一部分該毛細介質從該第二區延伸地配置至該管體，以將液態工作流體從該管體傳送至該第二區。
4. 如申請專利範圍第1項所述的散熱組件，其中該殼體包括：一上殼體，具有該入口與該出口；以及一下殼體，組裝至該上殼體，該塊體夾持在該上殼體與該下殼體之間，該第一通道鄰接於該下殼體，該熱源熱接觸該下殼體。
5. 如申請專利範圍第4項所述的散熱組件，其中該塊體還具有一第二通道，鄰接於該上殼體且連通該第一區與該第二區，該第二通道從該第二區朝向該第一區而呈漸縮的外形輪廓，以導引位於該第二區的氣態工作流體傳送至該第一區，且阻絕該第一區的氣態工作流體回流至該第二區。
6. 如申請專利範圍第4項所述的散熱組件，其中該入口相對於該下殼體的高度小於該出口相對於該下殼體的高度。
7. 如申請專利範圍第6項所述的散熱組件，其中該上殼體在從該入口朝向該出口的方向上依次具有一第二凹陷、一第三凹陷與一第一凹陷，該塊體抵接於該第三凹陷，該第一凹陷對應該第一空間，該第二凹陷對應該第二空間。
8. 如申請專利範圍第7項所述的散熱組件，其中該第一凹陷具有面對該下殼體的一第一表面，該第二凹陷具有面對該下殼體的一第二表面，且該第一表面與該第二表面從該入口處朝向該出口處均相對於該下殼體而呈傾斜狀。
9. 如申請專利範圍第4項所述的散熱組件，還包括：多個凸柱，配置於該下殼體且位於該第一區。
10. 如申請專利範圍第9項所述的散熱組件，其中該些凸柱依據在該下殼體上的位置而分為一第三區與一第四區，該第三區的輪廓與該熱源在該下殼體的正投影輪廓相符，該第四區的該些凸柱位於該第三區的該些凸柱與該塊體之間。
11. 如申請專利範圍第1項所述的散熱組件，其中該入口的孔徑小於該出口的孔徑。
12. 如申請專利範圍第1項所述的散熱組件，其中該電子裝置還具有一部件，為熱導體，該管體熱接觸於該部件，以將熱量傳送至該部件。
13. 如申請專利範圍第12項所述的散熱組件，其中該電子裝置具有一鍵盤模組，該鍵盤模組具有該部件，該管體環繞該鍵盤模組並抵接於該部件的周緣。