TWI620497B - 折疊型散熱裝置及其製法 - Google Patents

Abstract

本案提供一種折疊型散熱裝置，其包括基部及彎折部。基部具有一接合表面。彎折部自基部之一側彎折延伸，且包括一對接表面、複數個窗口及複數個散熱片，其中對接表面至少部份與接合表面重疊貼合。每一個散熱片係對應於複數個窗口之一，且連接於對應之窗口之一側緣並從該側緣向外彎折延伸。

Description

折疊型散熱裝置及其製法

本案係關於一種散熱裝置，尤指一種折疊型散熱裝置及其製法。

隨著科技的進步，各種電子元件係朝向積密化及高功率之方向發展，因此電子元件如處理器晶片於運作時產生的熱量愈來愈多，為保障電子元件可於適當溫度條件下正常運行，業界通常會在發熱電子元件上設置一散熱器以進行散熱。

習知的散熱器通常包括一基板以及複數散熱鰭片設置於基板上。其中，鋁擠型散熱器(Aluminum extrusion heat sink)係利用鋁擠壓成型的散熱器加裝於處理器晶片上方，中間更設置有一熱介面材料作為熱傳導途徑，透過熱傳導及對流將處理器晶片產生之熱量向外傳出。然而鋁擠型散熱器之整體重量較重，體積較大，製程繁瑣費時，成本較高，且使用時易受環境限制。

另外，堆疊鰭片型散熱器(Stacked fin heat sink)則係利用一C型結構卡扣堆疊成散熱鰭片，並將依次排列的散熱鰭片通過焊接方式固定於金屬基板上。爾後，再將堆疊鰭片型散熱器置於處理器晶片上方，透過熱介面材料作為熱傳導途徑，將熱量以熱傳導及對流方式帶離處理器晶片。然而在焊接過程中，需要添加焊料以及助焊劑，尤其在不同材料的焊接過程中，如鋁與銅焊接，還需進行鍍鎳或其他特殊處理，因此於焊錫處易有接觸熱阻產生的問題，熱傳導效果較差，製作工序較為繁瑣費時，且成本高。

為降低繁瑣的製作工序，中華民國專利證號第M461301號則揭露一種具折疊式散熱片之散熱器，如第1圖所示。該散熱片1包括一基部10與複數散熱部11。散熱部11係一體形成於上述基部10上，且各散熱部11具有一連接於基部10之外緣的骨架110、以及連接於該骨架110上的鰭片111，各散熱部11之骨架110由基部10外緣延伸而出呈擴散狀排列，鰭片111則由骨架110一側延伸而出。各鰭片111上剖設有橫向的複數溝槽112，以供作散熱流道者。然而，該散熱片1折疊後之散熱部11高度較高，使散熱片1之整體體積趨大，且基部10上表面未能妥善應用，無法有效提昇散熱效率。

有鑒於此，實有必要提供一種折疊型散熱裝置及其製法，以解決習知技藝無法解決之問題。

本案之目的在於提供一種折疊型散熱裝置及其製法，其可由高傳導係數的金屬材料所一體成型製得，藉由單一金屬板件以沖壓及彎折製程直接形成散熱片以及與熱源接觸之基部，可簡化散熱器之製作工序及時間，節省材料，降低成本，且可依據實際應用需求製作具多樣化散熱片排列與型態之散熱器，俾提升散熱效能。

本案的另一目的在於提供一種折疊型散熱裝置及其製法，折疊型散熱裝置之散熱片係直接彎折形成，藉此散熱片之樣式、排列及彎折角度等可依據環境空間、主被動散熱需求、環境流場及目標熱源而相對應改變，俾使散熱器之應用更為廣泛，且提升散熱效能。 為達前述目的，本案提供一種折疊型散熱裝置，其包括基部及彎折部。基部具有一接合表面。彎折部自基部之一側彎折延伸，且包括一對接表面、複數個窗口及複數個散熱片，其中對接表面至少部份與接合表面重疊貼合。每一個散熱片係對應於複數個窗口之一，且連接於對應之窗口之一側緣並從該側緣向外彎折延伸。

為達前述目的，本案更提供一種折疊型散熱裝置之製法，其步驟包括：(a)提供一金屬板件，且於金屬板件區分為一第一區域及一第二區域；(b)於第一區域形成複數個窗口以及複數個散熱片，其中每一個散熱片係對應於複數個窗口之一，且連接於對應之窗口之一側緣並從該側緣向外彎折延伸；以及(c)彎折金屬板件，使金屬板件之第一區域與第二區域至少部份疊合，並曝露複數個散熱片，其中金屬板件之第一區域及第二區域分別架構為一彎折部及一基部。

體現本案特徵與優點的一些典型實施例將在後段的說明中詳細敘述。應理解的是本案能夠在不同的態樣上具有各種的變化，其皆不脫離本案的範圍，且其中的說明及圖示在本質上係當作說明之用，而非用於限制本案。

第2圖係揭示本案第一較佳實施例之折疊型散熱裝置結構示意圖。第3圖係揭示第2圖中折疊型散熱裝置於折疊前之結構示意圖。如第2及3圖所示，折疊型散熱裝置2包括一基部21及一彎折部22。基部21具有一接合表面21a以及一熱源接觸面21b，兩者為彼此相對的兩表面。彎折部22自該基部21之一側邊彎折延伸，亦即彎折部22係平行延伸於基部21。彎折部22包括一對接表面22a、複數個窗口221及複數個散熱片222，其中對接表面22a至少部份與基部21之接合表面21a重疊貼合。於本實施例中，每一個散熱片222係對應於複數個窗口221之一者，且連接於對應之窗口221之一側緣221a並從該側緣221a向外彎折延伸。於本實施例中，每一個散熱片222包括一連接端222a連接於對應之窗口221之側緣221a，以及一自由端222b遠離於對應之窗口221及基部21。

另外，於本實施例中，基部21及彎折部22可由單一金屬板件20藉由沖壓及折疊製程而製成，其中金屬板件20可由銅或鋁等金屬材料所製得，且不以此為限。金屬板件20區分為第一區域A及第二區域B，其中第一區域A係架構為彎折部22，而第二區域B係架構為基部21。彎折部22的複數個散熱片222及其對應的複數個窗口221可先藉由例如但不受限於機械沖壓方式一併形成於一金屬板件20上。經沖壓及彎折方式形成之每一個散熱片222，其外形輪廓小於或等於其對應之窗口221之外形輪廓。於本實施例中，每一個散熱片222之連接端222a連接於對應之窗口221之側緣221a，且每一個散熱片222之自由端222b朝同一方向遠離於其對應之窗口221。基部21之接合表面21a與彎折部22之對接表面22a為金屬板件20之同一表面，藉由折疊金屬板件20之方式即可使基部21之接合表面21a與彎折部22之對接表面22a至少部份重疊貼合，即沿第3圖中所示虛線部份彎折金屬板件20即可構成如第2圖所示之折疊式散熱片2。其中基部21之接合表面21a透過窗口221而部分曝露。於本實施例中，複數個散熱片222呈一規則陣列排列，且垂直於彎折部22。值得注意的是，複數個窗口221之數量，以及複數個散熱片222之數量、排列方式、輪廓樣式以及與彎折部22之間的彎折角度不以本實施例為限，且可依據環境空間、主被動散熱要求、環境流場及目標熱源等實際應用需求而相對應改變。於本實施例中，折疊型散熱裝置2之複數個散熱片222可為柱狀式(pin type)鰭片，利於自然對流(natural or free convection)散熱環境中形成良好的熱對流，有效避免溫度邊界層(thermal boundary layer)效應。

第4圖係揭示第2圖之折疊型散熱裝置應用於一散熱組件之截面示意圖。於本實施例中，散熱組件6包括折疊型散熱裝置2、熱介面材料層3、電路板4及電子元件5。熱介面材料層3設置於折疊型散熱裝置2之基部21與待散熱之電子元件5之間，且貼合於折疊型散熱裝置2之基部21之熱源接觸面21b與電子元件5之熱源表面5a。電子元件5係設置於電路板4上。於本實施例中，待散熱之電子元件5可為例如但不限於處理器或晶片。熱介面材料層3可為例如但不限於導熱膏、導熱膠或導熱片。折疊型散熱裝置2透過熱介面材料層3與電路基板4上之電子元件5相連接，藉此形成一熱傳導路徑，俾利散熱。於一些實施例中，基部21與彎折部22之間亦可依據應用需求設置熱介面材料層。

第5圖係揭示本案第二較佳實施例之折疊型散熱裝置結構示意圖。於本實施例中，該折疊型散熱裝置2a與第2圖所示的折疊型散熱裝置2相似，且相同的元件標號代表相同的元件、結構與功能，於此不再贅述。不同於第2圖所示的折疊型散熱裝置2，於本實施例中，折疊型散熱裝置2a之彎折部22包括複數個散熱片222及複數個窗口221。複數個散熱片222係分為複數組散熱片群組，其中每一組散熱片群組分別對應於複數個窗口221之一者。每一組散熱片群組之一部份散熱片222係相間隔地連接於對應之窗口221之第一側緣221a，其餘部分之散熱片222係相間隔地連接於對應之窗口221之第二側緣221b，其中第一側緣221a與第二側緣221b相對，其中連接於第一側緣221a之散熱片222與連接於第二側緣221b之散熱片222係交錯設置。於一些實施例中，複數個散熱片222同樣呈一規則陣列排列，彼此間相互平行，且每一個散熱片222均垂直於彎折部22。於一些實施例中，基部21更包括一扣合元件211，設置於基部21之一側緣，其中基座21之該側緣係相對於基部21與彎折部22連接之一側。於基部21與彎折部22貼合時，扣合元件211可夾扣彎折部22，使基部21與彎折部22相互固定且可緊密貼合，俾降低熱阻。應強調的是，扣合元件211之結構、設置位置及數量並不以本實施例為限，且可依據實際應用需求而變化置。

第6圖係揭示本案第三較佳實施例之折疊型散熱裝置結構示意圖。於本實施例中，該折疊型散熱裝置2b與第2圖所示的折疊型散熱裝置2相似，且相同的元件標號代表相同的元件、結構與功能，於此不再贅述。不同於第2圖所示的折疊型散熱裝置2，於本實施例中，折疊型散熱裝置2b之基部21係為多層折疊結構。舉例而言，基部21至少包括第一基部212及第二基部213，其中第一基部212與彎折部22連接，且從彎折部22一側邊彎折延伸。第二基部212自相對於第一基部212與彎折部22連接側邊之另一側邊彎折延伸且與第一基部212彼此貼合。第一基部212夾合於彎折部22與第二基部213之間，第二基部213則曝露有一熱源接觸面21b。於一些實施例中，折疊型散熱裝置2b之彎折部22包括複數個散熱片222及複數個窗口221，其中複數個散熱片222及其對應之複數個窗口221係呈扇形排列，每一個散熱片222均正交於至少一弧線AR，且垂直於彎折部22，藉此可依據環境流場而形成複數氣流流道，俾利散熱。於前述實施例中，折疊型散熱裝置2、2a及2b之複數個散熱片222均屬柱狀式(pin type)鰭片，皆利於自然對流(natural or free convection)散熱環境中形成良好的熱對流，有效避免溫度邊界層(thermal boundary layer)效應。

第7圖係揭示本案第四較佳實施例之折疊型散熱裝置結構示意圖。於本實施例中，該折疊型散熱裝置2c與第2圖所示的折疊型散熱裝置2相似，且相同的元件標號代表相同的元件、結構與功能，於此不再贅述。不同於第2圖所示的折疊型散熱裝置2，於本實施例中，折疊型散熱裝置2c之複數個散熱片222呈一規則陣列排列，且散熱片222為葉片式(fan type)鰭片，可依據環境流場而形成複數氣流流道，可於主動散熱環境中形成良好的熱對流，俾利散熱。同樣地，第8圖係揭示本案第五較佳實施例之折疊型散熱裝置結構示意圖。第9圖係揭示本案第六較佳實施例之折疊型散熱裝置結構示意圖。於此實施例中，折疊型散熱裝置2d及2e之複數個散熱片222分別為葉片式鰭片，且均呈一規則陣列排列，並且複數個散熱片222彼此相互平行，藉此可依據環境流場而形成複數氣流流道，可於主動散熱環境中形成良好的熱對流，俾利散熱。第10圖係揭示本案第七較佳實施例之折疊型散熱裝置結構示意圖。於此實施例中，折疊型散熱裝置2f之複數個散熱片222係分別為葉片式鰭片，且可視實際應用需求而以扇形排列，其中每一個散熱片222與彎折部22上之一弧線AR正交，且垂直於彎折部22。

第11圖係揭示本案第八較佳實施例之折疊型散熱裝置結構示意圖。於本實施例中，該折疊型散熱裝置2g與第7圖所示的折疊型散熱裝置2c相似，且相同的元件標號代表相同的元件、結構與功能，於此不再贅述。不同於第7圖所示的折疊型散熱裝置2c，於本實施例中，折疊型散熱裝置2g之複數個散熱片222係分別為葉片式鰭片，且分別垂直於彎折部22。複數個散熱片222係呈一放射狀排列，且每一個散熱片222均自彎折部22之一中央區域223向外延伸。於沿著中央區域223朝向外部之一方向，每一個散熱片222之高度漸增。第12圖所揭示本案第九較佳實施例之折疊型散熱裝置結構示意圖。於本實施例中，折疊型散熱裝置2g之複數個散熱片222更可相對於彎折部22或基部21呈一特定角度θ而傾斜，其中該特定角度小於90度。

第13圖係揭示本案較佳實施例之折疊型散熱裝置之製作流程圖。參考第2圖、第3圖及第13圖，本案之折疊型散熱裝置2之製作方法如下。首先，如步驟S1中所示，提供一金屬板件20，且將金屬板件20區分為一第一區域A及一第二區域B。其中，金屬板件20可由銅或鋁等金屬材料所製得，且不以此為限。接著，利用例如但不受限於機械沖壓之方式，於金屬板件20之第一區域A形成複數個窗口221以及複數個散熱片222，如步驟S2所示。其中，每一個散熱片222係對應於複數個窗口221之一者，且連接於對應之窗口221之一側緣221a並從該側緣221a向外彎折延伸。於本實施例中，每一個散熱片222包括一連接端222a連接於對應之窗口221之側緣221a，以及一自由端222b遠離於對應之窗口221及基部21。最後，如步驟S3所示，彎折該金屬板件20，使金屬板件20之第一區域A與第二區域B至少部分疊合，並曝露出複數個散熱片222，其中金屬板件20之第一區域A及第二區域B係架構為基部21及彎折部22。

綜上所述，本案提供一種折疊型散熱裝置及其製法，其可由高傳導係數的金屬材料所一體成型製得，藉由單一金屬板件以沖壓及彎折製程直接形成散熱片以及與熱源接觸之基部，可簡化散熱器之製作工序及時間，節省材料，降低成本，且可依據實際應用需求製作具多樣化散熱片排列與型態之散熱器，俾提升散熱效能。另外，折疊型散熱裝置之散熱片係直接彎折形成，藉此散熱片之樣式、排列及彎折角度等可依據環境空間、主被動散熱需求、環境流場及目標熱源而相對應改變，俾使散熱器之應用更為廣泛，且提升散熱效能。

本案得由熟習此技術之人士任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如附申請專利範圍所欲保護者。

1‧‧‧散熱片
10‧‧‧基部
11‧‧‧散熱部
110‧‧‧骨架
111‧‧‧鰭片
112‧‧‧溝槽
2、2a、2b、2c、2d、2e、2f、2g‧‧‧折疊型散熱裝置
20‧‧‧金屬板件
21‧‧‧基部
21a‧‧‧接合表面
21b‧‧‧熱源接觸面
211‧‧‧扣合元件
212‧‧‧第一基部
213‧‧‧第二基部
22‧‧‧彎折部
22a‧‧‧對接表面
221‧‧‧窗口
221a‧‧‧側緣、第一側緣
221b‧‧‧第二側緣
222‧‧‧散熱片
222a‧‧‧連接端
222b‧‧‧自由端
223‧‧‧中央區域
3‧‧‧熱介面材料層
4‧‧‧電路板
5‧‧‧電子元件
5a‧‧‧熱源表面
6‧‧‧散熱組件
A‧‧‧第一區域
B‧‧‧第二區域
AR‧‧‧弧線
θ‧‧‧角度

第1圖係揭示習知技藝之折疊式散熱片之結構示意圖。

第2圖係揭示本案第一較佳實施例之折疊型散熱裝置結構示意圖。

第3圖係揭示第2圖中折疊型散熱裝置於折疊前之結構示意圖。

第4圖係揭示第2圖之折疊型散熱裝置應用於一散熱組件之截面示意圖。

第5圖係揭示本案第二較佳實施例之折疊型散熱裝置結構示意圖。

第6圖係揭示本案第三較佳實施例之折疊型散熱裝置結構示意圖。

第7圖係揭示本案第四較佳實施例之折疊型散熱裝置結構示意圖。

第8圖係揭示本案第五較佳實施例之折疊型散熱裝置結構示意圖。

第9圖係揭示本案第六較佳實施例之折疊型散熱裝置結構示意圖。

第10圖係揭示本案第七較佳實施例之折疊型散熱裝置結構示意圖。

第11圖係揭示本案第八較佳實施例之折疊型散熱裝置結構示意圖。

第12圖所揭示本案第九較佳實施例之折疊型散熱裝置結構示意圖。

第13圖係揭示本案較佳實施例之折疊型散熱裝置之製作流程圖。

Claims (13)

1. 一種折疊型散熱裝置，包括：一基部，具有一接合表面，其中該基部為一多層折疊結構；以及一彎折部，自該基部之一側彎折延伸，且包括一對接表面、複數個窗口及複數個散熱片，該對接表面係至少部份與該接合表面重疊貼合，其中每一個該散熱片係對應於該複數個窗口之一，且連接於對應之該窗口之一側緣並從該側緣向外彎折延伸。
2. 如申請專利範圍第1項所述之折疊型散熱裝置，其中每一個該散熱片包括一連接端連接於對應之該窗口之該側緣，以及一自由端遠離對應之該窗口及該基部。
3. 如申請專利範圍第1項所述之折疊型散熱裝置，其中複數個散熱片係分為複數組散熱片群組，每一組散熱片群組分別對應於複數個窗口之一者，且每一組散熱片群組之一部份散熱片係相間隔地連接於對應之窗口之第一側緣，其餘部分之散熱片係相間隔地連接於對應之窗口之第二側緣，其中第一側緣與第二側緣相對，且連接於第一側緣之散熱片與連接於第二側緣之散熱片係交錯設置。
4. 如申請專利範圍第1項所述之折疊型散熱裝置，其中該基部及該彎折部係由單一金屬板件沖壓及折疊製成。
5. 如申請專利範圍第4項所述之折疊型散熱裝置，其中該接合表面與該對接表面為該金屬板件之同一表面。
6. 如申請專利範圍第1項所述之折疊型散熱裝置，其中每一該散熱片之外形輪廓小於或等於該散熱片所對應之該窗口之外形輪廓。
7. 如申請專利範圍第1項所述之折疊型散熱裝置，其中每一個該散熱片係為一葉片式鰭片或一柱狀式鰭片。
8. 如申請專利範圍第1項所述之折疊型散熱裝置，其中該複數個散熱片係呈一規則陣列排列，且該複數個散熱片彼此平行。
9. 如申請專利範圍第1項所述之折疊型散熱裝置，其中該複數個散熱片係呈一扇形排列，且每一個該散熱片均正交於該彎折部之一弧線。
10. 如申請專利範圍第1項所述之折疊型散熱裝置，其中該複數個散熱片係呈一放射狀排列，且每一個該散熱片均自該彎折部之一中央區域向外延伸。
11. 如申請專利範圍第1項所述之折疊型散熱裝置，其中複數個散熱片相對於與該彎折部或基部呈一特定角度傾斜。
12. 如申請專利範圍第1項所述之折疊型散熱裝置，其中該基部包括至少一扣合元件，設置於該基部之一側緣，該扣合元件係夾扣該彎折部，以使該基部與該彎折部相互固定且貼合。
13. 一種折疊型散熱裝置之製法，其步驟包括：(a)提供一金屬板件，且將該金屬板件區分為一第一區域及一第二區域；(b)於該第一區域形成複數個窗口以及複數個散熱片，其中每一個該散熱片係對應於該複數個窗口之一，且連接於對應之該窗口之一側緣並從該側緣向外彎折延伸；以及(c)彎折該金屬板件，使該金屬板件之該第一區域與該第二區域至少部份疊合，並曝露該複數個散熱片，其中該金屬板件之該第一區域及該第二區域分別架構為一彎折部及一基部。