TWI646886B - 熱轉移模組 - Google Patents

Abstract

一種熱轉移模組，適於接觸一發熱元件。熱轉移模組包括一第一板、一第二板以及一工作流體。第二板連接於第一板以共同形成一腔體，腔體沿一參考平面的延伸方向延伸。工作流體位於腔體內，其中腔體為一第一區，且第一板或第二板延伸超出腔體的一部分為一第二區。第一區以熱對流方式轉移熱，且第二區以熱傳導方式轉移熱。

Description

熱轉移模組

本發明是有關於一種熱轉移裝置，且特別是有關於一種熱轉移模組。

近年來，隨著科技產業日益發達，資訊產品例如筆記型電腦（notebook computer）、平板電腦（tablet computer）與行動電話（mobile phone）等電子裝置已廣泛地被使用於日常生活中。電子裝置的型態與功能越來越多元，且便利性與實用性讓這些電子裝置更為普及。

電子裝置中會配置有中央處理器（central processing unit，CPU）、處理晶片或其他電子元件，而這些電子元件在運行時會產生熱。然而，隨著電子裝置的體積越來越小，電子元件的設置越來越密集，因此電子裝置內的積熱問題越來越難以處理，常會引起電子裝置的熱當機。因此，散熱的改良越來越重要。

本發明提供一種熱轉移模組，可提高電子裝置的散熱效果及減少占用空間。

本發明的熱轉移模組適於接觸一發熱元件。熱轉移模組包括一第一板、一第二板以及一工作流體。第二板連接於第一板以共同形成一腔體，腔體沿一參考平面的延伸方向延伸。工作流體位於腔體內，其中腔體為一第一區，且第一板或第二板延伸超出腔體的一部分為一第二區。第一區以熱對流方式轉移熱，且第二區以熱傳導方式轉移熱。

在本發明的一實施例中，上述的第一區包括一第一子區及一第二子區，第一子區的轉移熱的方向為一維度，第二子區的轉移熱的方向為二維度，且發熱元件接觸於第一子區。

在本發明的一實施例中，上述的第二子區分佈於第一子區的至少三側。

在本發明的一實施例中，上述的第一子區在參考平面上的正投影在發熱元件在參考平面上的正投影的一側邊延伸突出。

在本發明的一實施例中，上述的熱轉移模組更包括多個支撐結構。這些支撐結構配置於腔體內，其中這些支撐結構位於第一板與第二板之間並在腔體內形成多個流道（Channel）。

在本發明的一實施例中，上述的腔體包括一第一空間及一第二空間。這些支撐結構位於第二空間內，且發熱元件接觸於第一空間。

在本發明的一實施例中，上述的第一子區由第一板一體成型，且第二板在參考平面上的正投影與發熱元件在參考平面上彼此不重疊。

在本發明的一實施例中，上述的第二空間配置於發熱元件的側邊。

在本發明的一實施例中，上述的第二區圍繞於第一區的周圍。

在本發明的一實施例中，上述的熱轉移模組更包括一熱管，配置於腔體與發熱元件之間，其中熱管具有一第三空間，第三空間為一第三區，且第三區的轉移熱的方向為一維度。

在本發明的一實施例中，上述的第一板沿第二板的邊緣處的一側面連接固定至相對的另一側面上。

在本發明的一實施例中，上述的第一板及第二板分別延伸超出腔體的相對兩側以形成第二區。

基於上述，本發明的熱轉移模組具有第一區以及第二區，其在水平方向上相互連接。此外，在垂直方向上，發熱元件與第一區部分重疊，而發熱元件與第二區彼此不重疊。因此，發熱元件所發出的熱可先藉由第一區的熱對流轉移至第二區，再藉由第二區的熱傳導轉移至散熱元件或外界，以達到散熱的效果，同時可以減少熱轉移模組的佔用空間。

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為本發明的一實施例的熱轉移模組的俯視示意圖。圖2為圖1的熱轉移模組沿A-A線的剖面示意圖。圖3為圖1的熱轉移模組沿B-B線的剖面示意圖。圖4為圖1的熱轉移模組沿C-C線的剖面示意圖。請參考圖1至圖4，在本實施例中，熱轉移模組100適於接觸一發熱元件50，並以熱傳導的方式將發熱元件50所發出的熱轉移至風扇或是散熱鰭片等散熱元件或外界，以達到散熱的效果。發熱元件50例如是可攜式電子裝置（例如智慧型手機等）的中央處理器、處理晶片或其他會產生熱的電子元件。熱轉移模組100具有一第一區A1以及一第二區A2，其中第一區A1以熱對流方式轉移熱，且第二區A2以熱傳導方式轉移熱。因此，發熱元件50所發出的熱可藉由第一區A1的熱對流以及藉由第二區A2的熱傳導被轉移至風扇或是散熱鰭片等散熱元件或外界，以達到散熱的效果。

詳細而言，在水平方向上，第一區A1用以接觸發熱元件50，且第二區A2沿一參考平面E的延伸方向連接於第一區A1。在本實施例中，在垂直方向上，發熱元件50在參考平面E上的正投影位於第一區A1在參考平面E上的正投影內。然而，在其他實施例中，發熱元件50在參考平面E上的正投影與第一區A1在參考平面E上的正投影也可以是部分重疊。在本實施例中，第二區A2在參考平面E上的正投影與發熱元件50在參考平面E上的正投影彼此不重疊，如圖2所繪示。然而，在其他實施例中，第二區A2在參考平面E上的正投影與發熱元件50在參考平面E上的正投影也可以是部分重疊。

在本實施例中，第一區A1與第二區A2為水平方向配置，且第一區A1位於第二區A2與發熱元件50之間。因此，發熱元件50所發出的熱先以流體導熱的方式沿著圖1中第一區A1所繪示的箭號方向傳導，再以固體導熱的方式沿著圖1中第二區A2所繪示的箭號方向傳導，進而達到散熱。

在本實施例中，熱轉移模組100可以是一均溫板（Vapor chamber）。此熱轉移模組100包括一第一板110、一第二板120以及一工作流體130。第一板110與第二板120連接，且第二板120在參考平面E的延伸方向上延伸超出第一板110的一部分，其中第二板120的一部分與第一板110共同形成一腔體CA，工作流體130位於腔體CA內，如圖3所繪示。第二板120與第一板110共形的部分及第二板120延伸超出第一板110的部分可為一體成形，但本發明並不限於此。

請參考圖3，第一板110的邊緣以及第二板120相對於第二區A2的邊緣大致切齊。請參考圖4，第一板110以及第二板120的兩側邊緣大致切齊。

也就是說，在本實施例中，第二板120延伸超出第一板110的一部分作為第二區A2，且第一板與第二板的另一部分共同形成作為第一區A1。在其他實施例中，亦可以是第一板110延伸超出第二板120的一部分作為第二區A2，但本發明不限於此。因此，發熱元件50所發出的熱可藉由第一區A1中的工作流體130轉移以及藉由第二區A2中的第二板120傳導至風扇或是散熱鰭片等散熱元件或外界，進而達到散熱效果。在本實施例中，第一板110與第二板120的材質為金屬，例如是銅，且第一板110與第二板120彼此連接的方式例如是焊接，但本發明並不限於此。

除此之外，在本實施例中，熱轉移模組100更包括配置於腔體CA內的多個支撐結構140。這些支撐結構140位於第一板110與第二板120之間並在腔體CA內形成多個流道。因此，在散熱過程中，發熱元件50的熱轉移至第一區A1，而較接近發熱元件50的工作流體130則受熱蒸發成氣體而向上流動且充滿整個腔體CA。當蒸發的工作流體130流動至相對遠離發熱元件50處時，由於此處的溫度相對較低，因此工作流體130與其他介質（如毛細結構、第一板110、第二板120或冷空氣等）進行熱交換並冷凝成液體之後，藉由第一板110或第二板120的毛細現象回流。這種蒸發及冷凝的運作會在腔體CA內周而復始地進行，因此，第一區A1可以將發熱元件50發出的熱散逸至其他介質。如此一來，可進一步提高第一區A1的結構強度以及散熱效果。此外，腔體CA內的第一板110上也可以形成微結構（Microstructure）或是毛細結構（Wick Structure），以利於工作流體130由氣體冷凝成液體。

詳細而言，在本實施例中，第一區A1更包括一第一子區A11及一第二子區A12，第一子區A11與第二子區A12相互連通，且發熱元件50在參考平面E上的正投影位於第一子區A11在參考平面E上的正投影內。換句話說，在本實施例中，發熱元件50與第一子區A11重疊並接觸，因此發熱元件50所發出的熱藉由第一子區A11以一維度的方向轉移至第二子區A12，第二子區A12再將熱以二維度的方向轉移出去。在本實施例中，第二子區A12分佈於第一子區A11的至少三側，此外，第一子區A11在參考平面E上的正投影在發熱元件50在參考平面E上的正投影的一側邊延伸突出，意即第一子區A11在水平方向上延伸超出發熱元件50，但本發明不限於此。

在本實施例中，腔體CA包括一第一空間C1及一第二空間C2，而這些支撐結構140位於第二空間C2內，且發熱元件50在參考平面E上的正投影位於第一空間C1在參考平面E上的正投影內。也就是說，在本實施例中，以第一板110與第二板120所形成的第一空間C1作為熱轉移模組100的第一子區A11，且以第一板110與第二板120所形成的第二空間C2作為熱轉移模組100的第二子區A12，並且支撐結構140僅配置於第二空間C2中。如此一來，可進一步減少熱轉移模組100在發熱元件50垂直方向上的佔用空間，進而達到電子裝置的薄型化。更詳細而言，位於第一子區A11的結構類似於熱管（Heat Pipe）、位於第二子區A12的結構類似均溫板（Vapor chamber）以及位於第二區A2的結構類似散熱板（Thermal plate）。這三個區域的整體結構的厚度均不相同，因此本實施例的熱轉移模組100更能應用於內部空間有限的電子裝置中。

本實施例的熱轉移模組100將第二板120的延伸並超出第一板110一部分，而此部分可以做為散熱板，以提升散熱效率。因此，本實施例熱轉移模組100能夠將作為均溫板的第二子區A12的結構與作為散熱板的第二區A2的結構整合在一起。此外，本實施例的熱轉移模組100更整合作為熱管的第一子區A11的結構。簡單而言，本實施例的熱轉移模組100具有作為均溫板的第二子區A12的結構、作為散熱板的第二區A2的結構以及作為熱管的第一子區A11的結構，以便於在內部空間有限的電子裝置中提供最大的散熱效率。

在本實施例中，第一子區A11（即第一空間C1）是由第一板110一體成型，且第二板120在參考平面E上的正投影與發熱元件50在參考平面E上的正投影彼此不重疊。換句話說，第一空間C1可直接由第一板110的一部分所拉伸成型，以使第二空間C2配置於發熱元件50的側邊，進而減少熱轉移模組100在發熱元件50垂直方向上的佔用空間以達到電子裝置薄型化。然而，在其他實施例中，也可額外配置具有第一空間C1的導熱結構，例如是熱管，以使第一空間C1可與第二空間C2相互連通，但本發明並不限於此。此外，在其他實施例中，第二板120在參考平面E上的正投影與發熱元件50在參考平面E上的正投影也可以是部分重疊。

圖5為本發明的另一實施例的熱轉移模組的俯視示意圖。圖6為圖5的熱轉移模組沿D-D線的剖面示意圖。請參考圖5及圖6，本實施例的熱轉移模組100A類似於圖1的熱轉移模組100，其中兩者的不同之處在於，在本實施例中，第二區A2圍繞於第一區A1的周圍，而位於第二區A2的結構類似散熱板。換句話說，第二板120可在水平方向上於任何一側延伸超出第一板110。延伸出去的第二板120更可與風扇或是散熱鰭片散熱元件、殼體或框體等連接，進而增加散熱效果。如同上述實施例，位於第一區A1的結構類似均溫板以及位於第二區A2的結構類似散熱板。此外，位於第一區A1的結構的整體厚度以及位於第二區A2的結構的整體厚度不相同，因此可以減少熱轉移模組100A在電子裝置中的佔用空間。

圖7為本發明的另一實施例的一種熱轉移模組的俯視示意圖。圖8為圖7的熱轉移模組沿F-F線的剖面示意圖。圖9為圖7的熱轉移模組沿G-G線的剖面示意圖。圖10為圖7的熱轉移模組沿H-H線的剖面示意圖。請參考圖7至圖10，本實施例的熱轉移模組100B類似於圖1的熱轉移模組100，其中兩者的不同之處在於，在本實施例中，熱轉移模組100B更包括一熱管150，配置於腔體CA與發熱元件50之間，其中熱管150具有一第三空間C3，第三空間C3為一第三區A3，且第三區A3的轉移熱的方向為一維度。換句話說，本實施例的腔體CA與熱管150的第三空間C3並不連通，而在本實施例中，第三空間C3內填充相同於腔體CA內的工作流體130，但在其他實施例中，亦可以不填充，本發明並不限於此。

因此，熱管150以相同於圖1的第一子區A11轉移熱的方式，將熱沿一維度的方向由發熱元件50轉移至第一區A1，再藉由第一區A1的腔體CA，將熱沿二維度的方向由第三區A3轉移至第二區A2。除此之外，在本實施例中，第一板110沿第二板120的邊緣處P的一側面連接固定至相對的另一側面上。如此一來，可進一步提升第一板110與第二板120的連接處的結構強度，以降低工作流體130流到外界的可能性。

圖11為本發明的另一實施例的一種熱轉移模組的剖面示意圖。請參考圖11，本實施例的熱轉移模組100C類似於圖3的熱轉移模組100，其中兩者的不同之處在於，在本實施例中，第一板110及第二板120分別延伸超出腔體CA的相對兩側以形成第二區A2。如此一來，可適用於其他具有高低差的框架種類，且有較佳的散熱效果。換句話說，第二區A2是由第一板110或第二板120的其中之一所形成。因此，在一些實施例中，熱轉移模組100B可藉由改變第二區A2的延伸方向或形狀以適用於不同種類的電子裝置，但本發明並不限於此。

綜上所述，本發明的熱轉移模組具有第一區以及第二區，且彼此在水平方向上相互連接。此外，在垂直方向上，發熱元件與第一區部分重疊，而發熱元件與第二區彼此不重疊。因此，發熱元件所發出的熱可先藉由第一區的熱對流轉移至第二區，再藉由第二區的熱傳導轉移至散熱元件或外界，以達到散熱的效果，同時可以減少熱轉移模組的佔用空間。更詳細而言，本發明的熱轉移模組將第一板與第二板結合成一均溫板，並將第二板延伸超出第一板的部分作為散熱板。此外，本發明的熱轉移模組在不同的區域具有不同的厚度。因此，本發明的熱轉移模組不僅能夠應用於內部空間有限的電子裝置，更能提供足夠的散熱效率。

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。

50‧‧‧發熱元件

100、100A‧‧‧熱轉移模組

110‧‧‧第一板

120‧‧‧第二板

130‧‧‧工作流體

140‧‧‧支撐結構

A1‧‧‧第一區

A11‧‧‧第一子區

A12‧‧‧第二子區

A2‧‧‧第二區

CA‧‧‧腔體

C1‧‧‧第一空間

C2‧‧‧第二空間

E‧‧‧參考平面

圖1為本發明的一實施例的一種熱轉移模組的俯視示意圖。 圖2為圖1的熱轉移模組沿A-A線的剖面示意圖。 圖3為圖1的熱轉移模組沿B-B線的剖面示意圖。 圖4為圖1的熱轉移模組沿C-C線的剖面示意圖。 圖5為本發明的另一實施例的一種熱轉移模組的俯視示意圖。 圖6為圖5的熱轉移模組沿D-D線的剖面示意圖。 圖7為本發明的另一實施例的一種熱轉移模組的俯視示意圖。 圖8為圖7的熱轉移模組沿F-F線的剖面示意圖。 圖9為圖7的熱轉移模組沿G-G線的剖面示意圖。 圖10為圖7的熱轉移模組沿H-H線的剖面示意圖。 圖11為本發明的另一實施例的一種熱轉移模組的剖面示意圖。

Claims (12)

1. 一種熱轉移模組，適於接觸一發熱元件，包括：一第一板；一第二板，連接於該第一板以共同形成一腔體，該腔體沿一參考平面的延伸方向延伸；以及一工作流體，位於該腔體內，其中該腔體為一第一區，且該第一板或該第二板延伸超出該腔體的一部分為一第二區，該第一區的至少一部分適於接觸該發熱元件並以熱對流方式轉移熱，且該第二區以熱傳導方式轉移熱。
2. 如申請專利範圍第1項所述的熱轉移模組，其中該第一區包括一第一子區及一第二子區，該第一子區的轉移熱的方向為一維度，該第二子區的轉移熱的方向為二維度，且該發熱元件接觸於該第一子區。
3. 如申請專利範圍第2項所述的熱轉移模組，其中該第二子區分佈於該第一子區的至少三側。
4. 如申請專利範圍第2項所述的熱轉移模組，其中該第一子區在該參考平面上的正投影從在該發熱元件在該參考平面上的正投影的一側邊延伸突出。
5. 如申請專利範圍第1項所述的熱轉移模組，更包括：多個支撐結構，配置於該腔體內，其中該些支撐結構位於該第一板與該第二板之間並在該腔體內形成多個流道。
6. 如申請專利範圍第5項所述的熱轉移模組，其中該腔體包括一第一空間及一第二空間，該些支撐結構位於該第二空間內，且該發熱元件在該參考平面上的正投影與該第一空間在該參考平面上的正投影至少有部分重疊。
7. 如申請專利範圍第6項所述的熱轉移模組，其中該第一空間由該第一板一體成型。
8. 如申請專利範圍第6項所述的熱轉移模組，其中該第二空間配置於該發熱元件的側邊。
9. 如申請專利範圍第2項所述的熱轉移模組，其中該第二區圍繞於該第一區的周圍。
10. 如申請專利範圍第1項所述的熱轉移模組，更包括：一熱管，配置於該腔體與該發熱元件之間，其中該熱管具有一第三空間，該第三空間為一第三區，且該第三區的轉移熱的方向為一維度。
11. 如申請專利範圍第1項所述的熱轉移模組，其中該第一板沿該第二板的邊緣處的一側面連接固定至相對的另一側面上。
12. 如申請專利範圍第1項所述的熱轉移模組，其中該第一板及該第二板分別延伸超出該腔體的相對兩側以形成該第二區。