TWI828451B - 3d均溫板 - Google Patents
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Abstract
本發明一種3D均溫板，包括一均溫板及至少一管體，該均溫板具有一上板蓋合一下板，該上板設有至少一貫穿該上板之開孔，該上板與下板相蓋合共同界定一板狀腔室連通開孔，該板狀腔室內設有一工作流體及一毛細結構係設在該上板及下板的內側，該管體其兩端分別各具有一封閉端及一開口端，該開口端向外擴展形成有一呈喇叭狀之唇部與該上板的內側相接，該封閉端貫穿該上板內側的開孔並向外伸出，並該封閉端與該開口端共同界定一管狀腔室係連通該開口端及該板狀腔室，且在該管狀腔室及該唇部的內側設置有複數溝槽，該唇部的溝槽與該上板內側的毛細結構相接觸連接，藉以增加工作流體回流速度及提升散熱效能者。
Description
本發明有關於一種3D均溫板，尤指一種可增加工作流體回流速度及提升散熱效能的3D均溫板。
隨著客戶對電子設備(如電腦或伺服器)的散熱要求的提高，開發出一種3D均溫板(3D VC)，此3D均溫板相比於一般傳統的二維均溫板具有集成度更高、蒸汽擴散效率更高、熱阻更小及散熱上限更高的功效。可是隨著晶片等電子器件的集成度提高，散熱需求隨著增加，大功率CPU的發熱功率可以達到至少300W以上，以致於常規的熱管及/或均溫板已經無法滿足如此高熱通量的散熱需求，進而3D均溫板逐漸取代單一的熱管及/或均溫板，並在電子散熱領域得到廣泛應用。
請參閱第1圖，現有3D均溫板1是由複數熱管11與一由上板121及下板122相蓋合構成的均溫板12相組裝一起，其中該均溫板12具有一均溫板腔室123，該均溫板腔室123內設有一工作流體及一毛細結構124設在該均溫板腔室123內壁，且在該上板121設有複數開孔1211係貫穿該上板121，該等開孔1211係連通該均溫板腔室123，並該上板121外側凸伸有複數凸體1213，每一凸體1213係沿上板121的每一開孔1211周緣處向上凸伸。每一熱管11具有一封閉端111及一呈直立狀的開口端112，該開口端112與該封閉端111共同界定一熱管腔室113，該熱管腔室113內
壁形成有一熱管毛細結構114，並該熱管11的開口端112係貫穿插入該上板121的開孔1211內，令該開口端112外側與該凸體1213之內側進行結合固定。
雖現有3D均溫板1可滿足高熱通量的需求，但卻延伸出另一問題，就是一般常用熱管11的熱管腔室113內設置的熱管毛細結構114不論是燒結粉末體或編織網的毛細結構的厚度會因過厚而壓縮掉該熱管腔室113內的空間(即蒸氣空間縮小)，導致在均溫板腔室123內的汽態工作流體流向至該熱管腔室113內的蒸氣流動阻力增加，造成減緩汽液循環效率。
另外，由於每一熱管11的開口端112插接結合在該上板121的開孔1211內時，主要是透過該上板121的凸體1213內側與對應熱管11外側相結合，但因每一熱管11與上板121的凸體1213兩者的結合面積很小且不足，導致熱管11與均溫板12的上板121之間結合強度不夠且不穩固，使得經常在製造組裝熱管11時容易受到碰撞造成熱管從均溫板上脫落損壞，進而造成3D均溫板整體散熱效能失效的問題。又者，在靠近開口端112的熱管毛細結構114因受到熱管11的自身管壁阻隔(阻擋)及該開口端112底面無設置任何毛細結構，使熱管毛細結構114與該上板121內側的毛細結構124之間是呈現斷開且彼此沒有相接觸連接，所以使在熱管腔室113內冷凝的工作流體無法流通擴散到該上板121整個內側的毛細結構124，導致在熱管11的開口端112凝聚的冷凝的工作流體16只能慢慢滴回，再回流至該均溫板12之蒸發區14，然而因工作流體的回流速度緩慢，易造成蒸發區的工作流體量不足產生乾燒及散熱效能不佳或失能等問題。
為改善上述之問題，本發明主要目的在提供一種可達到增加工作流體回流速度提升散熱效率與整體結構穩固的3D均溫板。
為達上述目的，本發明係提供一種3D均溫板，包括：一均溫板具有一上板及一下板，該上板設有至少一開孔係貫穿該上板，且該上板與該下板相蓋合共同界定一板狀腔室係連通該開孔，該板狀腔室內設有一工作流體及一毛細結構係設在該上板及該下板的內側；至少一管體其兩端分別各具有一封閉端及一開口端，該開口端向外擴展形成有一呈喇叭狀之唇部係與該上板的內側相接，該封閉端則貫穿該上板內側的該開孔並向外延伸出，並該封閉端與該開口端共同界定一管狀腔室係連通該開口端及該板狀腔室，且在該管狀腔室及該唇部的內側設置有複數溝槽，該唇部的溝槽與該上板內側的毛細結構係相接觸連接。
藉由本發明該管體的唇部的溝槽與該上板內側的毛細結構相接觸對接或疊合連接(搭接)，不僅可加速工作流體回流速度及增加管狀腔室的空間(蒸氣空間)，進而提升散熱效能者。此外，藉由該管體開口端的唇部呈喇叭狀(漏斗狀)之設計，使其具有較大結合面積能與該上板內側更緊密結合，藉此增強管體與均溫板之間的結合強度者。
2:3D均溫板
21:均溫板
211:上板
2111:開孔
2112:凹槽
2113:外凸體
2114:結合區域
212:下板
213:板狀腔室
214:毛細結構
2141:貫孔
22:管體
221:封閉端
222:開口端
223:唇部
224:管狀腔室
225:溝槽
24:蒸發區
25:冷凝區
第1圖為習知3D均溫板之組合剖面示意圖。
第2A圖為本發明之一實施例之3D均溫板之立體分解示意圖。
第2B圖為本發明之一實施例之3D均溫板之立體分解之另一視角示意圖。
第2C圖為本發明之一實施例之3D均溫板之組合剖面示意圖。
第2D圖為本發明之其他替代實施例之3D均溫板之組合剖面示意圖。
第2E圖為本發明之在另一可行實施例之3D均溫板之組合剖面示意圖。
本發明之上述目的及其結構與功能上的特性，將依據所附圖式之較佳實施例予以說明。
本發明提供一種3D均溫板2，請參閱第2A、2B、2C圖。該3D均溫板2包括一均溫板21及至少一管體22，該均溫板21具有一上板211及一下板212，該上板211設有至少一開孔2111，在本實施例該開孔2111為複數開孔2111間隔設置在該上板211，每一開孔2111從該上板211的外側貫穿至該上板211的內側，且在對應各開孔2111的上板211內側凹設有一凹槽2112位在開孔2111的外圍，在對應各開孔2111的上板211外側凸伸有一外凸體2113係從開孔2111周緣向上(一側)凸伸。該上板211與該下板212相互蓋合共同界定一板狀腔室213係連通該等開孔2111。
該板狀腔室213內設有一工作流體及一毛細結構214係設在該上板211及下板212的內側，且該上板211內側的毛細結構214對應開孔2111處開設有至少一貫孔2141係連通該上板211的開孔2111及板狀腔室213。並在該板狀腔室213的該上、下板211、212內側的毛細結構214為不相同毛細結構，即該上板211內側的毛細結構214為金屬編織網(如銅網)，該下板212內側的毛細結構214為粉末燒結體。但不限於此，該板狀腔室213的該上、下板211、212內側的毛細結構214也可選為相同毛細結構(如金屬編織網(如銅網)、溝槽、粉末燒結體、或前述任一組合)。
在本實施例管體22為複數個熱管，且配合對應上板211的開孔2111的數量設置。每一管體22具有一封閉端221及一開口端222係分別設在該管體22的兩端，該開口端222向外擴展形成有一呈喇叭狀(或漏斗狀)之唇部223，並該管體22的封閉端221與該開口端222共同界定一管狀腔室224係連通該開口端222，且在該管狀腔室224及該唇部223的內側設置有複數溝槽225，該管狀腔室224及唇部223的該
等溝槽225係設在非同一直線上且彼此相連接，即管狀腔室224內側軸向設置的該等溝槽225係接觸連接該唇部223內側徑向設置的該等溝槽225。
復參閱第2A、2B、2C圖，每一管體22的唇部223係與該均溫板21的上板211內側相接，即每一管體22的封閉端221貫穿該上板211內側的開孔2111並凸出延伸至該上板211外，使上板211的外凸體2113與管體22外側相連接及每一管體22的唇部223容置結合在對應的每一上板211內側的凹槽2112內，該唇部223的內側係平齊或高於該上板211的內側，且每一管體22的管狀腔室224經該開口端222連通該板狀腔室213。並該唇部223的該等溝槽225與該上板211內側的毛細結構214係相接觸連接(如對接或疊合連接)，在本實施例該唇部223的該等溝槽225係被該上板211內側的毛細結構214(即銅網)披覆且疊合連(對)接，即該管體22的唇部223的溝槽225搭接(疊合)在上板211的毛細結構214可透過高溫燒結方式連接一起形成毛細連接，此毛細連接係指唇部223的溝槽225連通該上板211內側的毛細結構214，使得毛細力能從該溝槽225傳遞或延伸到該上板211內側的毛細結構214。如此設置，使每一管體22的溝槽225因流動阻力小(冷凝熱阻低)令所吸附冷凝的工作流體可被快速流通擴散至該均溫板21的上板211整個內側的毛細結構214，以有效增快冷凝的工作流體回流至該均溫板21的下板212的毛細結構214上，藉以提升汽液循環效率及保持蒸發區24內的工作流體量充足避免產生乾燒。
此外，透過該等管體22的管狀腔室224及唇部223內側設置該等溝槽225設計，使得可增加管狀腔室224的空間(即蒸氣空間)，且讓流向管狀腔室224內的蒸氣流動阻力降低，藉此提升汽液循環效率。又者，由於該等管體22的開口端222僅靠近位在上板211內側處，但不伸入到該板狀腔室213內至下板212，使得能讓在板狀腔室213內的汽態的工作流體流動時暢通，以有效提升汽液循環效能。
再者，該均溫板21與管體22之間的結合除了藉由上板211的外凸體2113與對應管體22外側相連接外，還透過各管體22呈喇叭狀(漏斗狀)且較大面積的唇部223增加與該上板211之間的結合面積來達到更緊密結合穩固，進而更能增強各管體22與上板211兩者之間的結合強度的功效者。
續參閱第2A、2B、2C圖，該均溫板21的下板212外側係與一發熱元件(如中央處理器或圖形處理器；圖中未示)相貼設接觸處為一蒸發區24，而未接觸發熱元件處(即該均溫板21的上板211及該等管體22)均為一冷凝區25。所以當該均溫板21的蒸發區24(即下板212外側)接觸吸收到該發熱元件的熱量時，該蒸發區24內的工作流體受熱而轉變成汽態的工作流體，並分別朝冷凝區25(即該上板211及管體22)方向流動，直到汽態的工作流體在該上板211及管狀腔室224內受冷凝後轉變成冷凝的工作流體後，在該管狀腔室224的該等溝槽225會將所吸附冷凝的工作流體朝該開口端222方向流動，然後該唇部223的該等溝槽225的毛細力則將位在開口端222處凝聚的冷凝的工作流體快速吸附流至該上板211內側的毛細結構214上，最後冷凝的工作流體藉由重力/毛細力回流至蒸發區24上，一直重複不斷汽液循環散熱。
在其他替代實施例，請參閱第2D圖，每一管體22的唇部223的該等溝槽225與該上板211內側的毛細結構214相接觸對接。
在另一可行實施例，請參閱第2E圖，在該上板211的開孔2111外部鄰近區域形成有配合該唇部223形狀的一呈喇叭狀(或漏斗狀)的結合區域2114，透過該開孔2111的結合區域2114與該唇部223兩者為相互配合呈喇叭狀(或漏斗狀)的相連接，藉以有效增加該管體22與上板211之間的結合面積更大，進而更有效增加兩者彼此結合強度，且又有效增加板狀腔室213內的面積(空間)。
因此，藉由本發明該等管體22的唇部223的溝槽225與均溫板21的上板211的毛細結構214相互搭接(疊合)的設計，使得可有效增加管體22內的工作流體回流速度及提升汽液循環效率，進而更能提升散熱效能者。
2:3D均溫板
21:均溫板
211:上板
2111:開孔
2112:凹槽
212:下板
214:毛細結構
2141:貫孔
22:管體
221:封閉端
222:開口端
223:唇部
224:管狀腔室
225:溝槽
Claims (6)
- 一種3D均溫板，包括：一均溫板，具有一上板及一下板，該上板設有至少一貫穿之開孔，該上板與該下板相蓋合共同界定一板狀腔室，該板狀腔室係連通所述開孔，且該板狀腔室內設有一工作流體及一毛細結構；至少一管體，其兩端分別具有一封閉端及一開口端，該開口端向外形成有一呈喇叭狀的唇部係與該上板的內側相接，該封閉端係貫穿該上板的開孔並向外延伸出，該封閉端與該開口端共同界定一管狀腔室係連通該開口端及該板狀腔室，該管狀腔室及該唇部的內側設置有複數溝槽，該唇部的該等溝槽係與該上板內側的該毛細結構相接觸連接，藉以增加工作流體回流速度及提升散熱效能者。
- 如申請專利範圍第1項所述之3D均溫板，其中該管狀腔室及該唇部的該等溝槽係設在非同一直線上且彼此相接。
- 如申請專利範圍第1項所述之3D均溫板，其中該唇部的內側係平齊或高於該上板的內側。
- 如申請專利範圍第1項所述之3D均溫板，其中該毛細結構為粉末燒結體、金屬編織網、溝槽或前述任一組合。
- 如申請專利範圍第1項所述之3D均溫板，其中該板狀腔室的該上、下板內側的毛細結構為相同或不相同毛細結構。
- 如申請專利範圍第1項所述之3D均溫板，其中該唇部的該等溝槽被該上板內側的毛細結構披覆且疊合連接。
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20170227298A1 (en) * | 2016-02-05 | 2017-08-10 | Cooler Master Co., Ltd. | Three-dimensional heat transfer device |
| CN110213940A (zh) * | 2019-05-27 | 2019-09-06 | 深圳兴奇宏科技有限公司 | 具轴向毛细的散热单元 |
| US11202390B2 (en) * | 2018-05-07 | 2021-12-14 | Asia Vital Components Co., Ltd. | Heat dissipation unit connection reinforcement structure |
| TWM630488U (zh) * | 2022-05-05 | 2022-08-01 | 智惠創富股份有限公司 | 具有熱管之均溫板熱交換裝置 |
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20170227298A1 (en) * | 2016-02-05 | 2017-08-10 | Cooler Master Co., Ltd. | Three-dimensional heat transfer device |
| US11202390B2 (en) * | 2018-05-07 | 2021-12-14 | Asia Vital Components Co., Ltd. | Heat dissipation unit connection reinforcement structure |
| CN110213940A (zh) * | 2019-05-27 | 2019-09-06 | 深圳兴奇宏科技有限公司 | 具轴向毛细的散热单元 |
| TWM630488U (zh) * | 2022-05-05 | 2022-08-01 | 智惠創富股份有限公司 | 具有熱管之均溫板熱交換裝置 |
| TWM638398U (zh) * | 2022-11-30 | 2023-03-01 | 奇鋐科技股份有限公司 | 3d均溫板 |
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