TWI622342B - 散熱裝置 - Google Patents

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Abstract

一種散熱裝置具有一基底、一散熱器與複數個散熱鰭片陣列。基底具有設置在此基底中的至少一水平部分，且具有從此基底延伸的至少一垂直部分。複數個散熱鰭片陣列的至少一者耦合到散熱器的至少一水平部分，且複數個散熱鰭片的至少一者耦合到散熱器的至少一垂直部分。

Description

散熱裝置
本揭露係關於一種散熱裝置，特別係關於一種散熱元件，其具有從基底延伸出去的一部分。
散熱件或散熱裝置一般用於改善電子元件的散熱及/或排熱，因此增加所耦合之電子元件的表現。為了從電子元件排出熱到環境中，散熱件利用散熱鰭片陣列及/或經過散熱鰭片陣列的氣流來增加暴露的表面積。散熱裝置可包含在此基底內的熱導管及/或氣室來抵接電子元件以從電子元件取出熱並將熱轉移到散熱鰭片陣列。然而在此元件中的基底通常僅提供有限的表面積去配置熱導管或氣室。
本揭露提供一種散熱裝置，散熱裝置具有一基底、一散熱器與複數個散熱鰭片陣列。散熱器具有設置在基底中的至少一水平部分，且具有從散熱器延伸的至少一部分。複數個散熱鰭片陣列的至少一者耦合到散熱器的至少一水平部分，且複數個散熱鰭片的至少一者耦合從散熱器的基底延伸的至少一部分。
從散熱器延伸的至少一部分可為兩個垂直延伸的部分。兩個垂直延伸的部分可沿著基底均勻地被隔開且形成一實質上成對的「T」形狀。從散熱器延伸的至少一部分可為三個垂直延伸的部分。
散熱器可為一氣室，或者散熱器可為與一個或多個熱導管耦合的一基板。基板可形成基底的一底面。一個或多個熱導管可為複數個熱導管，至少一熱導管設置在從基底延伸的至少一部分中，且至少一熱導管設置在此至少一水平部分中。在一些示例中，基板可為氣室與一個或多個熱導管，其中氣室形成基底之底面而熱導管形成從氣室延伸出去的一個或多個部分。
耦合到此至少一水平部分的至少一散熱鰭片陣列可實質上垂直延伸到此水平部分，且耦合到從此基底延伸的至少一部分的至少一散熱鰭片陣列可實質上垂直延伸到此延伸部分。
耦合到此至少一水平部分的至少一散熱鰭片陣列可相對此水平部分徑向延伸，且耦合到此至少一延伸部分的至少一散熱鰭片陣列可相對垂直部分徑向延伸。
在一些示例中，基底可具有至少一水平部分與至少一部分，其中此水平部分具有一上表面且設置在此基底中，而此至少一部分從此上表面延伸出去。複數個散熱鰭片陣列的至少一者耦合到散熱器的此至少一水平部分，且複數個散熱鰭片的至少一者耦合到從此上表面延伸出去的此至少一部分。
100‧‧‧散熱裝置
102‧‧‧基底
104‧‧‧散熱器
106‧‧‧散熱鰭片陣列
108‧‧‧底面
110‧‧‧水平部分
112‧‧‧上表面
114‧‧‧垂直部分
116‧‧‧外表面
118‧‧‧垂直延伸散熱鰭片陣列
120‧‧‧水平延伸散熱鰭片陣列
200‧‧‧散熱裝置
202‧‧‧基底
204‧‧‧散熱器
208‧‧‧熱導管
210‧‧‧熱導管
212‧‧‧熱導管
214‧‧‧內部分
300‧‧‧散熱裝置
302‧‧‧基底
304‧‧‧散熱器
308‧‧‧氣室
310‧‧‧水平氣室
312‧‧‧氣室
314‧‧‧內腔
316‧‧‧疊板
318‧‧‧疊板
下文將藉由示例並參照附圖介紹本技術之實施，其中：第1圖為根據本揭露散熱裝置的一示例性實施例的等角視圖；第2圖為根據本揭露熱導管散熱裝置的一示例性實施例的等角視圖；第3圖為根據本揭露氣室散熱裝置的一示例性實施例的等角視圖；第4圖根據本揭露氣室散熱裝置的一示例性實施例的分解圖；以及第5圖為根據本揭露散熱裝置的一示例性實施例的側面圖。
可以理解為了說明的簡單與清楚，在適當的地方，在不同的附圖之間重複附圖標記以指示對應或類似的元件。另外，闡述了許多具體細節以便提供對本文所描述的實施例的透徹理解。然而，本領域之通常知識者將理解，可以在沒有這些具體細節的情況下實踐本文所描述的實施例。在其他實例中，沒有詳細描述方法，過程和組件，以免模糊所描述的相關特徵。附圖不一定按比例繪製，並且某些部分的比例可能被放大以更好地示出細節和特徵。本文之描述不被 認為限制本文所描述的實施例之範圍。
現在將呈現應用於本揭露內的若干定義。
「耦合」定義為直接連接或通過中間組件間接地連接，並且不一定限於實體連接。連接可以是使得對像被永久地連接或可拆卸性地連接。「實質上」定義為基本上符合特定尺寸、形狀或文字，這些特定尺寸、形狀或文字是可被實質上修改的，使得元件不必要為精確的。例如，實質上圓柱形意味著物體類似於圓柱體，但是相對真實圓柱體可以具有的一個或多個偏差。「包含」是指「包含但不必限於」；它特別係指所描述的組合、群組或系列等中的開放式包含或組成。
本揭露涉及一種具有基底，散熱器和複數個散熱鰭片陣列的散熱裝置。散熱器具有至少一水平部分，此水平部分具有設置在基底中的一上表面以及從上表面延伸出去的至少一部分。複數個散熱鰭片陣列中的至少一者與散熱器的至少一水平部分耦合，並且複數個散熱鰭片陣列中的至少一者與從上表面延伸出去的至少一部分耦合。
第1圖繪示出散熱裝置100。散熱裝置100可以具有基底102、散熱器104與複數個散熱鰭片陣列106。散熱裝置100可以具有基底102，其基底102被配置來接收至少一部分散熱器104。基底102可具有底面108，底面108被配置來抵接熱源(未圖示)。熱源可以是電子設備，諸如計算機處理單元(computer processing unit；CPU)、微控制器、圖形處理單元(graphic processing unit；GPU) 或其他發熱設備。底面108可以將散熱器104的至少一部分暴露於熱源並且在散熱器104的至少一部分和熱源之間提供接觸。基底102可以由諸如銅或鋁的導熱材料形成，以增加從熱源到散熱器104的熱傳導。
散熱器104可以具有至少一水平部分110，水平部分110具有上表面112和從其延伸的至少一垂直部分114。上表面112可以與複數個散熱鰭片陣列106中的一個或多個耦合。至少一垂直部分114可以具有外表面116，外表面116可以與複數個散熱鰭片陣列中的一者或多者耦合。至少一水平部分110設置在基底102中，且經由基底102的底面108將至少一水平部分110至少部分地暴露於熱源中。散熱器104可以由任何導熱材料形成，而不限於銅、鋁或其組合。
複數個散熱鰭片陣列106與散熱器104耦合，並且增加從熱源到環境所排出的熱能。複數個散熱鰭片陣列106中的至少一者可以與基底102、散熱器104的至少一水平部分110及/或至少一垂直部分114耦合。具有水平部分110和垂直部分114的散熱器104可以減小散熱鰭片陣列106內的每個散熱鰭片的總長度，從而提高複數個散熱鰭片陣列106的效率，同時保持複數個散熱鰭片陣列106的表面積。
複數個散熱鰭片陣列106可以增加散熱器104的暴露表面積，從而改善從熱源傳遞到散熱器104所排出的熱能。
散熱裝置100可以用風扇來產生穿過複數個散熱鰭片陣列106的氣流(未圖示)，從而增加從複數個散熱鰭片陣列106到環境的熱傳遞。所需之風扇功率可以通過散熱裝置100的佈置和與穿過散熱裝置100的氣流相關聯的壓降(pressure drop；△p)來確定。複數個散熱鰭片陣列106的散熱鰭片厚度以及複數個散熱鰭片的佈置和排列方向可以改變相關聯的壓降，從而改變散熱裝置所需之風扇功率。
第2圖繪示出散熱裝置200的示例性實施方式。散熱裝置200包含基底202和散熱器204。基底202可以具有設置在基底202中的散熱器204的至少一部分。散熱器204是一個或多個熱導管208。散熱器204可以包含設置在基底中的至少一水平熱導管210和從基底延伸的至少一熱導管212。雖然所繪示的實施例示出至少一熱導管212以實質上垂直的排列方式從基底202延伸出去，但是在本揭露的範圍內可改變至少一熱導管212從基底延伸出去的角度。在一些實例中，至少一熱導管212可以從15度到75度之間的角度從基底延伸出去。
熱導管208可以是具有相對端的實質上圓柱體。熱導管208是其中設置有工作流體的真空密封管。當工作流體吸收熱能時，其沸騰成蒸汽並從一端行進到相對端，在那裡它冷凝回到液體，因此將熱量從一端傳遞到相對端。熱導管208還可以包含芯吸材料，芯吸材料係配置以允許冷凝的工作流體轉移回到熱導管208的一端。熱導管208的一 端與熱源相鄰及/或接合，並且熱導管208的另一相對端遠離熱源設置。熱導管208的熱傳遞沿著熱導管208的長度從一端到另一端，因此是單向的。熱導管208可以由任何高導熱材料製成，包含但不限於銅、鋁或其合金。在一些實例中，基底202的至少一部分由類似的高導熱材料所構成。
如在第2圖中可以理解到，基底202具有設置在基底202中的兩個水平熱導管210和從基底202延伸的三個實質上垂直的熱導管212。從基底延伸的三個熱導管212在基底202上間隔開。與三個實質上垂直的熱導管212連接的水平熱導管210形成實質上「三T」的佈置。在其它情況下，可以實施多於或少於三個實質上垂直的熱導管212以形成其他佈置，例如形成實質上「雙T」佈置的兩個垂直熱導管212。
兩個水平熱導管210和三個垂直熱導管212中的每一者可以具有彎曲的或實質上U形的形狀，使熱導管208的總長度最大化。兩個水平熱導管可以設置在基底內，使得一個水平熱導管210具有一端在由另一個水平熱導管210所形成實質上U形的內部分214內。
如上文參照第1圖所討論，下文參照第5圖更詳細地介紹，散熱器204可具有耦合到一個或多個熱導管208的複數個散熱鰭片陣列。複數個散熱鰭片陣列允許一個或多個熱導管208有效地逸散由一個或多個熱導管208所吸收的熱能到環境中。
第3圖和第4圖繪示出了散熱裝置300的示例性 實施例。散熱裝置300包含基底302與散熱器304。基底302可以具有佈置在基底302中的散熱器304的至少一部分。散熱器304可以是一個或多個氣室308。在一些實例中，一個或多個氣室308可以與基底302一體成形。散熱器304可以包含設置在基底302中的至少一水平氣室310，以及從基底302延伸的至少一氣室312。在一些實例中，至少一水平氣室310與至少一氣室312可以為單一大的氣室，其具有實質上水平的部分以及從水平部分延伸出來的部分在單一氣室308內。在其他實例中，至少一水平氣室310和至少一氣室312可以是彼此連接的不同氣室308。
雖然所繪示的實施例示出至少一氣室312以實質上垂直的佈置從基底302延伸出去，但是在本揭露的範圍內可改變至少一氣室312從基底延伸出去的角度。在一些實例中，至少一氣室312可以從15度到75度之間的角度從基底延伸出去。
如在第3與4圖中可以理解到，一個或多個氣室308可以是真空密封的，實質上平坦的內腔314內設置有工作流體與芯吸材料。氣室308可以抵接熱源，則可蒸發工作流體並且使得氣體在內室內移動到較低溫度，使得工作流體在芯吸材料內冷凝並且回向著熱源移動。氣室308允許熱在氣室308內傳遞往任何方向，而不是從一端到相對端的方向。氣室308可以由任何高導熱材料製成，包含但不限於銅、鋁或其合金。在一些實例中，基底302的至少一部分由類似的高導熱材料構成。
如可進一步理解的，如第3圖和第4圖所示，基底302具有設置在基底302中的一個水平氣室310和從基底302延伸的兩個實質上垂直的氣室312。在基底302上延伸的兩個氣室312在基底202上間隔開，形成實質上雙T形的佈置。在其他實例中，可以實施多於兩個實質上垂直的氣室312以形成其他佈置，例如形成實質上三T佈置的三個垂直氣室312。
如在第4圖中可以理解到，散熱器304可以由兩個疊板316與318所形成，其中疊板316與318藉由焊接或擴散接合(diffusion bonding)耦合彼此。在一些實例中，兩個疊板316與318由銅所形成並形成單一的三維氣室308。
如上文關於第1圖所討論，且下文參照第5圖更詳細地介紹到，散熱器304可具有耦合到一個或多個氣室308的複數個散熱鰭片陣列。複數個散熱鰭片陣列允許一個或多個氣室308有效地消散由一個或多個氣室308所吸收的熱能到環境。
第5圖繪示出一散熱裝置100，其具有耦合到散熱裝置100的複數個散熱鰭片陣列106。複數個散熱鰭片陣列106可以與基底102、散熱器104、水平部分110、垂直部分114或其任何組合耦合。
如在第5圖中可以理解到，複數個散熱鰭片陣列106可包含與水平部分110耦合的三個垂直延伸散熱鰭片陣列118以及與垂直部分114耦合的三個水平延伸散熱鰭片陣列120。垂直延伸散熱鰭片陣列118可將熱從水平部分轉移 走並將熱轉移到環境中，並且水平延伸的散熱鰭片陣列120可以將熱從垂直部分114轉移走並將熱轉移到環境中。複數個散熱鰭片陣列106可以由與散熱器104之導熱材料相似的導熱材料所製成，例如銅或鋁。
儘管所繪示的實施方式詳細地示出了三個垂直延伸的散熱鰭片陣列118和三個水平延伸的散熱鰭片陣列120，但是在不偏離本揭露的範圍的情況下，可以以垂直或水平佈置實現任何數量的散熱鰭片陣列106。例如，散熱裝置100可以具有兩個、四個、五個、六個或任意數量的垂直延伸的散熱鰭片陣列118，結合兩個、四個、五個、六個或任意數量的水平延伸的散熱鰭片陣列120。
此外，雖然複數個散熱鰭片陣列106被詳細描述為垂直或水平佈置，但是對於對應的散熱器104複數個散熱鰭片陣列106可以以任何角度被設置。例如，複數個散熱鰭片陣列106可以徑向地從散熱器延伸出去。在其他實例中，可以根據散熱器104的構造一起實現水平，垂直和徑向延伸的散熱鰭片陣列106。
相信根據上述的描述將能瞭解示例性實施例及其優點，並且可以瞭解到，在不脫離本揭露的精神和範圍或者犧牲其所有優點的情況下，可以對本揭露之實施方式進行各種改變，以上描述的示例僅僅是本揭露的示例性實施方式。

Claims (10)

  1. 一種散熱裝置，包含：一基底；一散熱器，具有至少一水平部分與至少一垂直部分，該水平部分設置在該基底中，該垂直部分從該基底延伸；以及複數個散熱鰭片陣列，包含至少一垂直延伸散熱鰭片陣列以及至少一水平延伸散熱鰭片陣列，該至少一垂直延伸散熱鰭片陣列疊合於該至少一水平延伸散熱鰭片陣列及該至少一水平部分之間，其中該至少一垂直延伸散熱鰭片陣列與該散熱器的該至少一水平部分耦合，且該至少一水平延伸散熱鰭片陣列與散熱器的該至少一垂直部分耦合。
  2. 如請求項1所述之散熱裝置，其中該散熱器具有一基板，該基板耦合一個或多個熱導管，且該基板形成該基底的底面。
  3. 如請求項1所述之散熱裝置，其中耦合該散熱器的該至少一水平部分的該至少一垂直延伸散熱鰭片陣列實質上垂直於該水平部分，且耦合該散熱器的該至少一垂直部分的該至少一水平延伸散熱鰭片陣列實質上垂直該垂直部分。
  4. 如請求項1所述之散熱裝置，其中耦合該散熱器的該至少一水平部分的該至少一垂直延伸散熱鰭片陣列相對該水平部分徑向延伸，且耦合該散熱器的該至少一垂直部分的該至少一水平延伸散熱鰭片陣列相對該垂直部分徑向延伸。
  5. 一種散熱裝置，包含：一基底；一散熱器，具有至少一水平部分與至少兩個垂直部分，該至少一水平部分設置在該基底中，該至少兩個垂直部分從該基底延伸，該至少兩個垂直部分沿著該基底均勻地被隔開以形成成對的「T」形狀；以及複數個散熱鰭片陣列，包含至少一垂直延伸散熱鰭片陣列以及至少一水平延伸散熱鰭片陣列，該至少一垂直延伸散熱鰭片陣列疊合於該至少一水平延伸散熱鰭片陣列及該至少一水平部分之間，其中該至少一垂直延伸散熱鰭片陣列耦合該散熱器的該至少一水平部分，且該至少一水平延伸散熱鰭片陣列耦合該散熱器的該至少兩個垂直部分。
  6. 如請求項5所述之散熱裝置，其中該散熱器具有一基板，該基板耦合一個或多個熱導管，且該基板形成該基底的底面。
  7. 如請求項5所述之散熱裝置，其中耦合該散熱器的該至少一水平部分的該至少一垂直延伸散熱鰭片陣列實質上垂直於該水平部分，且耦合該散熱器的該至少兩個垂直部分的該至少一水平延伸散熱鰭片陣列實質上垂直於該至少兩個垂直部分。
  8. 如請求項5所述之散熱裝置，其中耦合該散熱器的該至少一水平部分的該至少一垂直延伸散熱鰭片陣列相對該水平部分徑向延伸，且耦合該散熱器的該至少兩個垂直部分的該至少一散熱鰭片陣列相對該至少兩個垂直部分徑向延伸。
  9. 一種散熱裝置，包含：一基底；一散熱器，具有至少一水平部分與至少一部分，該至少一水平部分具有一上表面且該水平部分設置在該基底中，該至少一部分從該上表面延伸出去；以及複數個散熱鰭片陣列，包含至少一垂直延伸散熱鰭片陣列以及至少一水平延伸散熱鰭片陣列，該至少一垂直延伸散熱鰭片陣列疊合於該至少一水平延伸散熱鰭片陣列及該至少一水平部分之間，其中該至少一垂直延伸散熱鰭片陣列耦合該散熱器的該至少一水平部分，且至少一水平延伸散熱鰭片陣列耦合從該上表面延伸出去的該至少一部分。
  10. 如請求項9所述之散熱裝置，其中從該上表面延伸出去的該至少一部分為從該上表面延伸出去的兩個部分。
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