TWI830483B - 散熱裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種散熱裝置，包括：均溫板，用以接觸發熱源；至少一熱管，具有連通該均溫板之第一端及第二端；至少一分隔件，設於該熱管內部，以將該熱管內部分隔成相互隔離之第一通道及第二通道；以及散熱鰭片組，設於該均溫板上並部分包覆該熱管；其中，該均溫板內填充有液態的工作介質，該液態的工作介質吸收該發熱源之熱量後氣化為氣態的工作介質，該氣態的工作介質係移動至該第一通道及該第二通道中，以藉由該散熱鰭片組進行冷凝，使該氣態的工作介質液化為該液態的工作介質，該液態的工作介質再流回該均溫板內。本發明之散熱裝置整體散熱效率高。
Description
本發明涉及散熱領域，尤指一種使用均溫板之散熱裝置。
因應現代化需求，電腦與各種電子裝置發展快速且效能不斷地提昇，但在此過程中，高效能之硬體所帶來之散熱問題亦隨之而來。一般而言，電腦與各種電子裝置通常會使用散熱元件來進行散熱，例如使用散熱膏或散熱片來貼附於欲散熱之電子元件上，以將熱吸出並逸散。然而，此種散熱方式效果有限，因而發展出使用工作流體的相變化來促進熱傳導之散熱元件。
上述之散熱元件係藉由工作流體的相變化及流動方向來達到傳輸熱量的目的，但這樣的散熱元件在面對高功率處理器所產生之大量熱能時，仍有無法維持有效且一致性之散熱量，導致整體散熱效率不佳。
是以，如何提供一種可解決上述問題之散熱裝置，是目前業界所亟待克服之課題之一。
本發明主要提供一種散熱裝置，包括：均溫板，用以接觸發熱源，且其內部形成有腔室；至少一熱管，具有第一端及第二端，且該第一端及該第二
端連通該均溫板；至少一分隔件，設於該熱管內部，以將該熱管內部分隔成相互隔離之第一通道及第二通道；以及散熱鰭片組，設於該均溫板上並部分包覆該熱管；其中，該腔室內填充有液態的工作介質，且該液態的工作介質吸收該發熱源之熱量後氣化為氣態的工作介質，該氣態的工作介質係移動至該第一通道及該第二通道中，以藉由該散熱鰭片組進行冷凝，使該氣態的工作介質液化為該液態的工作介質，該液態的工作介質再流回該腔室內。
如前述之散熱裝置中，該第一通道位於該第一端的空間大於該第二通道位於該第一端的空間，且該第一通道位於該第二端的空間小於該第二通道位於該第二端的空間。
如前述之散熱裝置中，該腔室內之該氣態的工作介質係從位於該第一端之該第一通道及位於該第二端之該第二通道進入該熱管，且該熱管內之該液態的工作介質係從位於該第一端之該第二通道及位於該第二端之該第一通道進入該腔室。
如前述之散熱裝置中，該第一通道的徑向截面積從該第一端往該第二端逐漸變小，且該第二通道的徑向截面積從該第二端往該第一端逐漸變小。
如前述之散熱裝置中，該熱管包括二彎折部及一中間部，該二彎折部分別立設於該均溫板上且其末端呈彎折狀，且該中間部之二端分別連接該二彎折部的末端，以使該中間部設於該二彎折部之間。
如前述之散熱裝置中，該散熱鰭片組包括一第一鰭片組與二第二鰭片組，該二第二鰭片組分別設於該均溫板之二端且分別具有容設該二彎折部之至少一凹部，且該第一鰭片組係對應於該中間部之位置而設於該二第二鰭片組之間。
如前述之散熱裝置中，該二第二鰭片組之鰭片高度高於該第一鰭片組之鰭片高度。
如前述之散熱裝置中，該中間部設於該第一鰭片組上方並浮貼於該第一鰭片組之頂部。
如前述之散熱裝置中，該分隔件位於該中間部的部分較鄰近於該第一鰭片組之頂部，並與該中間部相互平行，藉此使該第一通道位於該中間部的空間小於該第二通道位於該中間部的空間。
如前述之散熱裝置中，該第一鰭片組與該二第二鰭片組之鰭片延伸方向係垂直於該中間部之延伸方向。
如前述之散熱裝置中，該熱管之數量為二個且彼此相互平行，該分隔件之數量為二個，且各該二第二鰭片組所具有之該凹部之數量為二個。
如前述之散熱裝置中，該中間部的截面形狀包括長方形、矩形、三角形、梯形、圓形或半圓形。
如前述之散熱裝置中，更包括供該均溫板設於其上之底座，其具有開口，且該均溫板更包括凸出於該開口並直接接觸該發熱源之吸熱部。
如前述之散熱裝置中，該發熱源為處理器，且該底座及該均溫板係透過複數個鎖固件與二扣件而設於該處理器周圍之電路板上，以使該處理器直接接觸該吸熱部。
如前述之散熱裝置中，該分隔件為扁平板狀。
如前述之散熱裝置中，該熱管與該分隔件之材質為相同且為一體成形。
藉由本發明散熱裝置中均溫板、熱管、分隔件以及散熱鰭片組之間的設計，在面對高功率處理器所產生之大量熱能時，分隔件可將熱管同時分隔出兩個通道，並透過兩個通道的徑向截面積分別往相反方向逐漸變小的配置方式，使通道中工作介質從氣態轉換成液態的過程中往單一方向(即通道的徑向截面積變小的方向)進行，而不會受到其他干擾產生回流。因此，本發明散熱裝置整體上能提供較高的散熱效率，而可維持有效且一致性之散熱量。
1:散熱裝置
10:底座
101:開口
102:通孔
11:均溫板
111:腔室
112:吸熱部
113:貫孔
12:熱管
121:第一端
122:第二端
123:彎折部
124:中間部
125:分隔件
126:第一通道
127:第二通道
13:散熱鰭片組
131:第一鰭片組
132:第二鰭片組
133:凹部
14:鎖固件
141:螺紋件
142:墊圈
143:O型環
15:扣件
151:鎖孔
2:處理器
3:電路板
A,B:虛線框
圖1為本發明散熱裝置之整體示意圖。
圖2為本發明散熱裝置中將散熱鰭片組分解之分解示意圖。
圖3為本發明散熱裝置中將底座、均溫板、鎖固件及扣件分解之分解示意圖。
圖4為圖1沿A-A剖線之剖面示意圖。
圖5A及圖5B分別為圖4中虛線框A、B之部分放大示意圖。
圖6A為圖2沿B-B剖線之剖面示意圖。
圖6B為圖2沿C-C剖線之剖面示意圖。
圖6C為圖2沿D-D剖線之剖面示意圖。
圖6D為圖2沿E-E剖線之剖面示意圖。
圖7A至圖7D分別為圖6A至圖6D之不同實施例之剖面示意圖。
以下藉由特定之具體實施例加以說明本發明之實施方式，而熟悉此技術之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本發明之其他優點和功效，亦可藉由其他不同的具體實施例加以施行或應用。
請同時參閱圖1、圖2、圖3及圖4，本發明之散熱裝置1包括均溫板11、至少一熱管12及散熱鰭片組13。均溫板11用以接觸發熱源(例如處理器2)，且均溫板11內部形成有腔室111並填充有工作介質，工作介質例如為水、酒精、甲醇或丙酮等等。
熱管12之數量可以是一個或複數個，但本發明並不以此為限，自可根據需求加以增減。在本實施例中，熱管12之數量是以二個為例來進行說明。每一熱管12分別對應具有第一端121及第二端122，第一端121及第二端122可連通均溫板11及其腔室111，具體來說，均溫板11之同一表面上可開設有四開孔(未圖示)以分別供二熱管12之第一端121及第二端122連接，且此二熱管12是以彼此相互平行之方式設置於均溫板11之同一表面上，但本發明並不以此為限。另外，散熱鰭片組13可設於均溫板11上並部分包覆熱管12。
在本實施例中，每一熱管12更包括二彎折部123及一中間部124，二彎折部123為圓管狀，分別立設(例如垂直立設)於均溫板11(如前述開孔)上且其末端呈彎折狀，而中間部124為寬度大於高度之長方形管狀體，其兩端分別連接二彎折部123之末端，以使中間部124設於二彎折部123之間。
在本實施例中，每一熱管12內部更分別對應設有分隔件125，以將熱管12內部分隔成相互隔離之第一通道126及第二通道127，即分隔件125之數量是相同於熱管12之數量也是二個。分隔件125為扁平板狀，且材質可與熱管12相同(例如皆為銅)，並以黏貼或焊接方式固定於熱管12內部，但在其
他實施例中，分隔件125也可以與熱管12為一體成形，本發明並不以此為限。第一通道126、第二通道127及腔室111內具有由顆粒燒結體、金屬網體、纖維(fiber)、溝槽或其組合所形成之毛細結構。
分隔件125在不同的彎折部123及中間部124內的設計方式是有所不同的，造成第一通道126及第二通道127彼此的空間大小是有差異的。具體而言，請再同時參閱圖5A、圖5B、圖6A、圖6B、圖6C及圖6D，由於分隔件125的設置位置，位於第一端121的彎折部123中，第一通道126的空間是大於第二通道127的空間，也可以說位於第一端121的彎折部123中第一通道126的徑向截面積是大於位於第一端121的彎折部123中第二通道127的徑向截面積(如圖6A所示)。而位於第二端122的另一彎折部123中，第一通道126的空間是小於第二通道127的空間，也可以說位於第二端122的另一彎折部123中第一通道126的徑向截面積是小於位於第二端122的另一彎折部123中第二通道127的徑向截面積(如圖6D所示)。在中間部124中，由於分隔件125會設置在較鄰近於散熱鰭片組13並與中間部124相互平行，故第一通道126位於中間部124的空間是小於第二通道127位於中間部124的空間，也可以說在中間部124中第一通道126的徑向截面積是小於在中間部124中第二通道127的徑向截面積(如圖6B、圖6C所示)。
在上述實施例中，中間部124是以寬度大於高度之長方形管狀體為例進行說明，但本發明並不以此為限，中間部124也可以呈矩形管狀體、三角形管狀體、梯形管狀體、圓形管狀體或半圓形管狀體，亦即，中間部124的截面形狀也可以是矩形、三角形、梯形、圓形或半圓形。
另外，上述實施例雖分別以位於第一端121、第二端122、中間部124之第一通道126的空間與第二通道127的空間之間的大小來說明，但本發明並不以此為限，本發明可配合中間部124的各種不同的截面形狀來設計分隔件125的位置，如圖7A至圖7D所示，只要第一通道126的徑向截面積從第一端121往第二端122的方向逐漸變小(依序從圖7A、圖7B、圖7C至圖7D)，且第二通道127的徑向截面積從第二端122往第一端121的方向逐漸變小即可(依序從圖7D、圖7C、圖7B至圖7A)。
在本實施例中，散熱鰭片組13包括一第一鰭片組131與二第二鰭片組132，其皆由複數個鰭片所構成。二第二鰭片組132分別設於均溫板11之二端，而第一鰭片組131則對應於中間部124之位置而設於二第二鰭片組132之間。另外，每一第二鰭片組132具有二凹部133，以供各彎折部123容設於其內。凹部133的數量實際上可對應於所需之熱管12的數量，本發明並不以二個為限。
於一實施例中，由於第二鰭片組132之鰭片高度高於第一鰭片組131之鰭片高度，故每一彎折部123在完全容設於各第二鰭片組132之每一凹部133內時，位於第一鰭片組131上方之中間部124可浮貼接觸於第一鰭片組131之頂部。換言之，中間部124之自身高度可等於或小於第一鰭片組131與第二鰭片組132之間的高度差，並可根據中間部124的形狀來設計第一鰭片組131之頂部的形狀，使中間部124容納並浮貼接觸於第一鰭片組131之頂部，藉此避免中間部124與第一鰭片組131之頂部之間產生過大間隙而導致散熱效率降低的情形，但本發明並不以此為限。
於一實施例中，為增進散熱效率，第一鰭片組131與第二鰭片組132之鰭片延伸方向可垂直於中間部124之延伸方向，但本發明並不以此為限。
在本實施例中，散熱裝置1更包括底座10，可供均溫板11設置於其上。均溫板11在與底座10接觸之表面上更包括有凸出於其表面之吸熱部112，而底座10在對應該吸熱部112之位置上具有用以外露吸熱部112之開口101，以在均溫板11設置於底座10上時，吸熱部112可穿過開口101而直接接觸發熱源。
本發明在應用時，可將散熱裝置1應用在發熱源為處理器2之情況上，此時底座10可透過複數個鎖固件14及二扣件15而設在處理器2周圍之電路板3上，以使處理器2直接接觸吸熱部112。具體而言，底座10可具有複數通孔102，均溫板11可具有分別對應複數通孔102的複數貫孔113，而每一扣件15可具有二鎖孔151。在組裝時，鎖固件14可依序穿設鎖孔151、貫孔113及通孔102，進而鎖固在電路板3上對應的螺孔(未圖示)。於一實施例中，鎖固件14可包括螺紋件141以及依序穿設於螺紋件141中之墊圈142與O型環143。鎖固件14可為四個且分別設於處理器2之四個角落處，通孔102、貫孔113及鎖孔151的數量亦為四個，但本發明並不限制通孔102、貫孔113、鎖孔151、鎖固件14之數量及位置。
本發明之散熱裝置1在運作時，腔室111內之液態的工作介質可吸收發熱源之熱量後氣化為氣態的工作介質，氣態的工作介質可從位於第一端121之第一通道126以及位於第二端122之第二通道127進入熱管12中，並逐漸充滿整個熱管12。此時散熱鰭片組13可對熱管12內氣態的工作介質進行冷凝，使氣態的工作介質液化為液態的工作介質，而熱管12內液態的工作介質可
從位於第一端121之第二通道127及第二端122之第一通道126再流回至腔室111中，以進行下一次散熱循環。由於第一通道126的徑向截面積從第一端121往第二端122的方向逐漸變小，且第二通道127的徑向截面積從第二端122往第一端121的方向逐漸變小，此意謂著腔室111中氣態的工作介質是經由第一通道126及第二通道127中之徑向截面積較大的一端來進入熱管12，而熱管12中液態的工作介質是經由第一通道126及第二通道127中之徑向截面積較小的一端來流回腔室111，這種設計將有效地讓腔室111內氣態的工作介質更容易進入熱管12，且液態的工作介質在流回腔室111時，因第一通道126及第二通道127之徑向截面積越來越小而可加壓噴入腔室111，進而不會產生回流的效果，同時可避免腔室111中氣態的工作介質流入第一端121之第二通道127及第二端122之第一通道126。
藉由本發明散熱裝置中均溫板、熱管、分隔件以及散熱鰭片組之間的設計，在面對高功率處理器所產生之大量熱能時，本發明之散熱裝置中均溫板可有效率地吸收熱能，並可讓氣態的工作介質能更容易進入熱管，使熱管及散熱鰭片組能夠有效率地散熱。另外，本發明分隔件可將熱管同時分隔出兩個通道，並透過兩個通道的徑向截面積分別往相反方向逐漸變小的配置方式，使通道中工作介質從氣態轉換成液態的過程中往單一方向(即通道的徑向截面積變小的方向)進行，而不會受到其他干擾產生回流。因此，本發明散熱裝置整體上能提供較高的散熱效率，而可維持有效且一致性之散熱量。
上述實施形態僅為例示性說明本發明之技術原理、特點及其功效，並非用以限制本發明之可實施範疇，任何熟習此技術之人士均可在不違背本發明之精神與範疇下，對上述實施形態進行修飾與改變。然任何運用本發明所教
示內容而完成之等效修飾及改變，均仍應為下述之申請專利範圍所涵蓋。而本發明之權利保護範圍，應如下述之申請專利範圍所列。
10:底座
11:均溫板
111:腔室
112:吸熱部
121:第一端
122:第二端
123:彎折部
124:中間部
125:分隔件
126:第一通道
127:第二通道
2:處理器
3:電路板
A,B:虛線框
Claims (15)
- 一種散熱裝置，包括：均溫板，用以接觸發熱源，且其內部形成有腔室；至少一熱管，具有第一端及第二端，且該第一端及該第二端連通該均溫板；至少一分隔件，設於該熱管內部，以將該熱管內部分隔成相互隔離之第一通道及第二通道；以及散熱鰭片組，設於該均溫板上並部分包覆該熱管；其中，該腔室內填充有液態的工作介質，且該液態的工作介質吸收該發熱源之熱量後氣化為氣態的工作介質，該氣態的工作介質係移動至該第一通道及該第二通道中，以藉由該散熱鰭片組進行冷凝，使該氣態的工作介質液化為該液態的工作介質，該液態的工作介質再流回該腔室內；其中，該第一通道位於該第一端的空間大於該第二通道位於該第一端的空間，且該第一通道位於該第二端的空間小於該第二通道位於該第二端的空間。
- 如請求項1所述之散熱裝置，其中，該腔室內之該氣態的工作介質係從位於該第一端之該第一通道及位於該第二端之該第二通道進入該熱管，且該熱管內之該液態的工作介質係從位於該第一端之該第二通道及位於該第二端之該第一通道進入該腔室。
- 如請求項1所述之散熱裝置，其中，該第一通道的徑向截面積從該第一端往該第二端逐漸變小，且該第二通道的徑向截面積從該第二端往該第一端逐漸變小。
- 如請求項1所述之散熱裝置，其中，該熱管包括二彎折部及一中間部，該二彎折部分別立設於該均溫板上且其末端呈彎折狀，且該中間部之二端分別連接該二彎折部的末端，以使該中間部設於該二彎折部之間。
- 如請求項4所述之散熱裝置，其中，該散熱鰭片組包括一第一鰭片組與二第二鰭片組，該二第二鰭片組分別設於該均溫板之二端且分別具有容設該二彎折部之至少一凹部，且該第一鰭片組係對應於該中間部之位置而設於該二第二鰭片組之間。
- 如請求項5所述之散熱裝置，其中，該二第二鰭片組之鰭片高度高於該第一鰭片組之鰭片高度。
- 如請求項5所述之散熱裝置，其中，該中間部設於該第一鰭片組上方並浮貼於該第一鰭片組之頂部。
- 如請求項5所述之散熱裝置，其中，該分隔件位於該中間部的部分較鄰近於該第一鰭片組之頂部，並與該中間部相互平行，藉此使該第一通道位於該中間部的空間小於該第二通道位於該中間部的空間。
- 如請求項5所述之散熱裝置，其中，該第一鰭片組與該二第二鰭片組之鰭片延伸方向係垂直於該中間部之延伸方向。
- 如請求項5所述之散熱裝置，其中，該熱管之數量為二個且彼此相互平行，該分隔件之數量為二個，且各該二第二鰭片組所具有之該凹部之數量為二個。
- 如請求項4所述之散熱裝置，其中，該中間部的截面形狀包括長方形、矩形、三角形、梯形、圓形或半圓形。
- 如請求項1所述之散熱裝置，更包括供該均溫板設於其上之底座，其具有開口，且該均溫板更包括凸出於該開口並直接接觸該發熱源之吸熱部。
- 如請求項12所述之散熱裝置，其中，該發熱源為處理器，且該底座及該均溫板係透過複數個鎖固件與二扣件而設於該處理器周圍之電路板上，以使該處理器直接接觸該吸熱部。
- 如請求項1所述之散熱裝置，其中，該分隔件為扁平板狀。
- 如請求項1所述之散熱裝置，其中，該熱管與該分隔件之材質為相同且為一體成形。
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