TWI758095B - 適用於一電子元件的散熱結構及散熱模組 - Google Patents

Abstract

本發明揭露一種散熱結構及散熱模組，該散熱結構包含一散熱本體及至少一凹杯結構。該散熱本體具有一第一及一第二表面，該第一表面用以耦接於電子元件，而該凹杯結構係形成於該散熱本體之第二表面，並包含一底部及一弧形結構，該弧形結構係連接該底部及該第二表面，並與該第二表面交界處形成一封閉輪廓；該散熱模組係包括該散熱結構及一導熱板，該導熱板兩側係分別貼附該第一表面及電子元件。

Description

適用於一電子元件的散熱結構及散熱模組

本發明係提供一種散熱結構及散熱模組，尤指一種適用於一電子元件的散熱結構及散熱模組。

近年來，由於各種科技產業的快速發展，各種電子產品例如智慧型手機、筆記型電腦、平板電腦等皆已被廣泛的應用於生活中，而各種電子產品中所配置的中央處理單元(Central Processing Unit,CPU)、圖形處理器(Graphics Processing Unit,GPU)等，皆會於電子產品運行時產生熱能；一般常見的散熱結構係於一散熱本體上凸設複數散熱鰭片，並將散熱本體與電子產品耦接，進而達到電子產品之散熱。

然而，市面上各大廠牌之電子產品設計開發趨勢愈趨輕薄短小，凸設鰭片之散熱結構具有體積較大之缺點，進而影響電子產品之外觀體積設計。

因此，本發明提供一種適用於一電子元件的散熱結構及散熱模組，以解決上述問題。

為解決上述問題，本發明之一實施例提供一種適用於一電子元件的散熱結構，該散熱結構包含一散熱本體及至少一凹杯結構，該散熱本體具有一第一表面及相反於該第一表面的一第二表面，該第一表面用以耦接於該電子元件；而該至少一凹杯結構形成在該散熱本體的該第二表面，並包含一底部及一弧形結構，該弧形結構連接該底部與該散熱本體的該第二表面，該弧形結構與該第二表面交界處形成一輪廓，且該輪廓為封閉。

本發明另一實施例提供一種適用於一電子元件的散熱結構，該散熱結構包含一散熱本體及至少一凹杯結構，該散熱結構包含一散熱本體及至少一凹杯結構，該散熱本體具有一第一表面及相反於該第一表面的一第二表面，該第一表面用以耦接於該電子元件；而該至少一凹杯結構形成在該散熱本體的該第二表面，且該至少一凹杯結構實質上為一半球形結構。

本發明另一實施例提供一種散熱模組，包含上述的散熱結構及一導熱板，該導熱板具有一第一側及相反於該第一側的一第二側，該導熱板的該第一側貼附於該散熱本體的該第一表面，該導熱板的該第二側貼附於該電子元件。

綜上所述，本發明散熱結構包含有散熱本體及凹杯結構，凹杯結構形成於散熱本體的第二表面而可增加散熱表面積，進而提升散熱結構之散熱效果。有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。

3000:散熱模組

2000:電子元件

1000,1000’,1000”:散熱結構

1:散熱本體

S1:第一表面

S2:第二表面

2:凹杯結構

20:底部

21:弧形結構

22:輪廓

3:凹杯結構

30:底部

31:弧形結構

32:輪廓

4:凹杯結構

41:弧形結構

42:輪廓

5:導熱板

F1:第一側

F2:第二側

6':第一散熱膠

6:第二散熱膠

D:深度

T:厚度

d:底部直徑

r:弧形結構半徑

第1圖為本發明實施例散熱模組的示意圖。

第2圖為本發明實施例散熱結構的示意圖。

第3圖為本發明實施例散熱結構的局部示意圖。

第4圖為本發明另一實施例散熱結構的局部示意圖。

第5圖為本發明又一實施例散熱結構的局部示意圖。

第6圖為本發明又一實施例散熱結構的局部剖面示意圖。

為使本領域技術人員能更進一步瞭解本發明，以下特列舉本發明的優選實施例，並配合附圖詳細說明本發明的構成內容及所欲達成的功效。須注意的是，附圖均為簡化的示意圖，因此，僅顯示與本發明有關的元件與組合關係，以對本發明的基本架構或實施方法提供更清楚的描述，而實際的元件與佈局可能更為複雜。另外，為了方便說明，本發明的各附圖中所示的組件並非以實際實施的數目、形狀、尺寸做等比例繪製，其詳細的比例可依照設計的需求進行調整。

以下實施例中所提到的方向用語，例如：上、下、左、右、前或後等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明並非用來限制本發明。

雖然用語第一、第二、第三…可用以描述多種元件，但元件並不以此用語為限。此用語僅用於區別說明書內單一元件與其他元件。請求項中可不使用相同用語，而依照請求項中元件宣告的順序以第一、第二、第三…取代。因此，在下文說明書中，第一元件在請求項中可能為第二元件。

請參閱第1圖，第1圖為本發明第一實施例一散熱模組3000的示意圖。散熱模組3000適用於一電子元件2000且包含一散熱結構1000及一導熱板5，導熱板5具有一第一側F1及相反於第一側F1的一第二側F2。請一併參閱第2圖及第3圖，第2圖為本發明第一實施例散熱結構1000的示意圖，第3圖為本發明第一實施例散熱結構1000的局部示意圖。散熱結構1000包含一散熱本體1及至少一凹杯結構2，散熱本體1具有一第一表面S1及相反於第一表面S1的一第二表面S2；導熱板5的第一側F1貼附於散熱本體1的第一表面S1，導熱板5的第二側F2貼附於電子元件2000。在此實施例中，電 子元件2000可為一電子裝置(例如：智慧型手機、筆記型電腦、平板電腦等)的一中央處理單元(Central Processing Unit,CPU)、一圖形處理器(Graphics Processing Unit,GPU)等，但本發明不受此限，即本發明散熱模組3000或散熱結構1000也可適用於一桌上型電腦的散熱，端視實際需求而定。

實務上，散熱模組3000可另包含一第一散熱膠6'及一第二散熱膠6，導熱板5的第一側F1經由第一散熱膠6'貼附於散熱本體1的第一表面S1，導熱板5的第二側F2經由第二散熱膠6貼附於電子元件2000。

在本實施例中，散熱結構1000之凹杯結構2係凹設形成在散熱本體1的第二表面S2，且凹杯結構2包含一底部20及一弧形結構21(如第1圖所示，深度D之凹杯結構2係凹設於厚度T之散熱本體1的第二表面S2)；弧形結構21係分別連接底部20及散熱本體1之第二表面S2，而使弧形結構21與第二表面S2之交界處形成一輪廓22，且輪廓22係為封閉之狀態。

值得一提的是，本實施例中弧形結構21為一四分之一圓弧結構，而底部20係為一平坦表面且外形實質上為一圓；弧形結構21係連接底部20周緣，而弧形結構21與第二表面S2交界處所產生之輪廓22係為封閉之曲線，且曲線係為一圓，但本發明不受此限，曲線亦可為其它形狀之幾何圖形，端視實際需求而定。

更詳細的說，本發明利用各凹杯結構2凹設於第二表面S2的設計，係可增加散熱本體1之第二表面S2的表面積，進而提升散熱本體1之散熱效果，同時可減少散熱本體1之體積及重量；請參閱第1圖，本發明每一凹杯結構2所增加之表面積應為：凹杯結構2之表面積減去因凹杯結構2所形成之第二表面S2的表面積損失(即輪廓22所涵蓋範圍之面積)，其計算方式如下：每一凹杯結構2所增加之表面積為底部20之表面積與弧形結構21之表面積的和減去輪廓22所涵蓋範圍之面積，以底部20的直徑為d，弧形結構21的半徑為r，其滿足下列關係式：

其中，底部20之表面積為：(d/2)²* π；弧形結構21之表面積為：[πdr+r ²π]* π/2；輪廓22所涵蓋範圍之面積為：(d/2+r)²* π。

值得一提的是，式1之計算結果為：

以π為3.14為例而言，式2的

dr係大於dr，且

r ²係大於r ²，因此式2結果為一正值，即本發明利用各凹杯結構2凹設於第二表面S2的設計，相較散熱本體1不凹設凹杯結構2而言，確可增加散熱本體1之第二表面S2的表面積，且每一凹杯結構2所增加之表面積如式2所示。

由式2可知，當d值越大(即當底部20之尺寸越大)時，凹杯結構2所增加之表面積越大，其散熱效果越佳；當r值越大(即當弧形結構21的半徑越大)時，凹杯結構2所增加之表面積越大，其散熱效果越佳，而以本實施例而言，弧形結構21的半徑r等於凹杯結構2之深度D，其中凹杯結構2之深度D受限於散熱本體1之厚度T，因此在不超過散熱本體1之厚度T且滿足加工極限之情況下，凹杯結構2之深度D(即弧形結構21的半徑r)越大，其散熱效果越佳。

進一步，若散熱本體1凹設有M個凹杯結構2，則M個凹杯結構2所增加之表面積滿足下列關係式：

由式3可知，當M值越大(即當散熱本體1凹設的凹杯結構2的數量越多)時，凹杯結構2所增加之表面積越大，其散熱效果越佳。實務上，M值(即散熱本體1凹設的凹杯結構2的數量)的極限值係由加工極限而定。

請參閱第4圖，第4圖為本發明第二實施例散熱結構的局部示意圖；散熱結構1000’包含一散熱本體1及至少一凹杯結構3，散熱本體1具有一第一表面S1及相反於第一表面S1的一第二表面S2，而凹杯結構3係凹設形成在散熱本體1的第二表面S2；凹杯結構3包含一底部30及一弧形結構31，弧形結構31係分別連接底部30及散熱本體1之第二表面S2，而使弧形結構31與第二表面S2之交界處形成一輪廓32，且輪廓32係為封閉之狀態。

設計上，該輪廓32係由N個弧與N個直線所構成，各直線的二端分別連接該N個弧的其中之一，其中N為大於等於3的自然數；在本實施例中，該輪廓包含4個弧與4條直線，各直線的二端分別連接該4個弧的其中之一，而底部30係為一平坦表面，且外形實質上為一矩形，但本發明不受此限，曲線亦可為其它形狀之幾何圖形，例如當N等於3時，凹杯結構3的輪廓32的外形實質上為一三角形；當N等於5時，凹杯結構3的輪廓32的外形實質上為一五角形，以此類推。

請參閱第5及第6圖，第5圖為本發明第三實施例散熱結構的局部示意圖，第6圖係本發明第三實施例散熱結構的局部剖視示意圖。散熱結構1000”包含一散熱本體1及至少一凹杯結構4，散熱本體1具有一第一表面S1及相反於第一表面S1的一第二表面S2，凹杯結構4係凹設形成在散熱本體1的第二表面S2；凹杯結構4包含一弧形結構41，使弧形結構41與散熱本體1的第二表面S2交界處形成一輪廓42，且輪廓為封閉之狀態。

設計上，本實施例中凹杯結構4實質上為一半球形結構，而弧形結構21與第二表面S2交界處所產生之輪廓22係為封閉之曲線，且曲線係為一圓。另外，本實施例與前述實施例的差異在於：本實施例之凹杯結構4僅包含弧形結構41，而無平坦表面之底部設計。

另外，凹杯結構4(即該半球形結構)的半徑為r，凹杯結構4所增加之表面積為弧形結構41的表面積減去弧形結構21與第二表面S2交界處所產生之輪廓22所涵蓋的面積，其值為：2πr ²-πr ²---(式4)

由式4可知，其結果等於πr ²。因此，由式4進一步可知，當r值(即凹杯結構4的半徑)越大時，其散熱效果越佳。實務上，r值(即凹杯結構4的半徑)的極限值係由加工極限而定，也就是說，r值(即凹杯結構4的半徑)在不超過散熱本體1的厚度T的前提且滿足加工極限下之最大值，為本實施例中凹杯結構4之最佳參數值。

需要說明的是，本發明除了上述以散熱模組3000結合於電子元件之實施例變化外，其中，散熱結構1000、1000’、1000”亦可單獨使用於電子元件2000，也就是無需結合導熱板5，而以散熱本體1之第一表面S1直接耦接於電子元件2000，同樣可藉由凹杯結構2、3、4之設計而達到提升散熱之效果。

縱上所述，本發明之散熱結構1000、1000’、1000”可選擇以散熱本體1結合導熱板5而耦接於電子元件2000，或僅以散熱本體1耦接於電子元件2000，並藉由上述實施例之各種凹杯結構2、3、4設計，使散熱結構1000、1000’、1000”在不增加體積的情況下，有效提升其散熱效果。

相較先前技術，本發明之散熱結構1000、1000’、1000”包含散熱本體1及凹杯結構2、3、4，凹杯結構2、3、4係凹設形成在散熱本體1的第二表面S2，在設計上不但未增加散熱本體1之體積，且可減少體積及重量。如此一來，本發明便可藉由凹杯結構2、3、4而增加第二表面S2之散熱表面積，以提升散熱本體1之散熱效果，同時藉此降低散熱本體1之體積及重量，使本發明之散熱結構1000、1000’、1000”可應用於愈趨輕薄短小之各種電子產品上，有效解決習知散熱結構因凸設鰭片之體積問題而影響電子產品外觀設 計之缺點。以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

1000:散熱結構

1:散熱本體

S1:第一表面

S2:第二表面

2:凹杯結構

20:底部

21:弧形結構

Claims (9)

1. 一種適用於一電子元件的散熱結構，包含：一散熱本體，具有一第一表面及相反於該第一表面的一第二表面，該第一表面用以耦接於該電子元件；及至少一凹杯結構，形成在該散熱本體的該第二表面，該至少一凹杯結構包含：一底部，其中該底部係為一平坦表面；一弧形結構，連接該底部與該散熱本體的該第二表面，該弧形結構與該第二表面交界處形成一輪廓，且該輪廓為封閉。
2. 如請求項1所述的散熱結構，其中該輪廓為一曲線。
3. 如請求項2所述的散熱結構，其中該曲線為一圓。
4. 如請求項3所述的散熱結構，其中該弧形結構實質上為一四分之一圓弧結構。
5. 如請求項4所述的散熱結構，其中該底部的外形實質上為一圓。
6. 如請求項1所述的散熱結構，其中該輪廓包含N個弧與N條直線，各直線的二端分別連接該N個弧的其中之一，其中N為大於等於3的自然數。
7. 一種散熱模組，包含：一如請求項1所述的散熱結構；及 一導熱板，具有一第一側及相反於該第一側的一第二側，該導熱板的該第一側貼附於該散熱本體的該第一表面，該導熱板的該第二側貼附於該電子元件。
8. 如請求項7所述的散熱模組，另包含：一第一散熱膠，該導熱板的該第一側經由該第一散熱膠貼附於該散熱本體的該第一表面。
9. 如請求項7所述的散熱模組，另包含：一第二散熱膠，該導熱板的該第二側經由該第二散熱膠貼附於該電子元件。

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