TWM472875U

TWM472875U - 相變化散熱裝置

Info

Publication number: TWM472875U
Application number: TW102207242U
Authority: TW
Inventors: Hsien-Chun Meng; Chih-Chiang Ku; Che-Wei Liao; Wen-Kai Tsai
Original assignee: Microthermal Technology Corp
Priority date: 2013-04-19
Filing date: 2013-04-19
Publication date: 2014-02-21

Description

相變化散熱裝置

本創作係有關於一種散熱裝置，尤指一種相變化散熱裝置。

一般主動式電子元件散熱系統如風扇搭配鰭片，或者風扇搭配鰭片與熱管，均面臨單位面積熱通量(W/cm 2)不足以達到未來高功率電子元件散熱的需求。

為因應高功率電子元件散熱需求，近年來發展出利用相變化原理對電子元件進行冷卻的技術，例如美國第U.S.Pat.No.7,082,778 B2號專利案揭露一種噴霧散熱模組，使用類似噴墨頭噴墨的原理，以加熱的電極片搭配工作液體的表面張力產生氣泡，迫使工作液體被擠壓而在噴霧腔室中產生噴霧，噴霧與發熱電子元件熱接觸而汽化蒸發；在汽化過程中大量吸收電子元件所產生之熱能，達到冷卻之效果。然而，噴墨噴頭技術不但結構複雜，且噴頭的電極片需進行加熱，致使工作液體經噴頭部位時溫度提高，降低散熱效率。因此，有必要發展另一種具有高散熱效率的冷卻系統。

本創作提供一種能有效使工作流體霧化而有助於蒸發的相變化散熱裝置，具有結構簡化、高散熱效率等優點。

本創作之一種相變化散熱裝置，連接冷凝器使用，冷凝器包含流體傳輸管與蒸汽傳輸管，相變化散熱裝置包括：基部、蓋部、霧化件。基部包含複數傳導件；蓋部嵌合於基部而與基部形成容置腔室，複數傳導件位於容置腔室內並朝向蓋部之方向延伸，蓋部包含入口連接部與出口連接部；霧化件位於入口連接部；其中，流體傳輸管連接入口連接部，蒸汽傳輸管連接出口連接部，流體傳輸管內之工作流體經由霧化件而進入容置腔室，於容置腔室之內壁面與複數傳導件之外壁面形成薄液層，薄液層於吸熱後蒸發並經由蒸汽傳輸管流至冷凝器。

本創作於蓋部的入口連接部設有霧化件，使工作流體進入容置腔室形成薄液層，並且，薄液層位於於容置腔室之內壁面與複數傳導件之外壁面而用以吸熱，其中，容置腔室內設有複數傳導件而可增加其與薄液層之接觸面積，藉以增進散熱效率。

以下在實施方式中詳細敘述本創作之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者瞭解本創作之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本創作相關之目的及優點。

1‧‧‧相變化散熱裝置

10‧‧‧容置腔室

11‧‧‧基部

111‧‧‧基部本體

112‧‧‧傳導件

113‧‧‧嵌合部

12‧‧‧蓋部

121‧‧‧蓋部本體

122‧‧‧支撐壁

123‧‧‧結合部

124‧‧‧入口連接部

1241‧‧‧入口螺合部

125‧‧‧出口連接部

1251‧‧‧出口螺合部

127‧‧‧套接部

1271‧‧‧上套接件

1272‧‧‧下套接件

1273‧‧‧固定件

15‧‧‧霧化件

151‧‧‧本體

152‧‧‧微孔

5‧‧‧冷凝器

51‧‧‧冷凝器本體

53‧‧‧流體傳輸管

54‧‧‧蒸汽傳輸管

6‧‧‧工作流體

8‧‧‧熱源

第1圖係本創作之第一實施例之架構示意圖。

第2圖係本創作之第一實施例之外觀示意圖。

第3圖係本創作之第一實施例之局部分解示意圖。

第4圖係本創作之第一實施例之局部側視示意圖。

第5圖係本創作之第一實施例之局部放大示意圖。

請參閱第1圖、第2圖、第3圖、第4圖及第5圖，係本創作相變化散熱裝置的第一實施例。第1圖為架構示意圖，第2圖為外觀示意圖，第3圖為局部分解示意圖，第4圖為局部側視示意圖，第5圖為局部放大示意圖。

於本創作之實例中，相變化散熱裝置1連接冷凝器5使用，冷凝器5包含冷凝器本體51、流體傳輸管53及蒸汽傳輸管54，其中，流體傳輸管53與蒸汽傳輸管54之一端連接於冷凝器本體51。

本創作之相變化散熱裝置1包含：基部11、蓋部12、霧化件15。

基部11具有概呈多邊形板體狀之基部本體111，於基部本體111之一面接觸熱源8(例如LED晶片、中央處理器)，另一面之中央處佈設有複數傳導件112，基部本體111之周緣設有階梯狀之嵌合部113。在此，多邊形板體狀之基部本體111與階梯狀之嵌合部113僅為舉例，本創作非以此為限。此外，在本實施例中，傳導件112為柱狀結構，但本創作非以此為限，或可為凹槽狀或其他非平面而可增加基部11之表面積的結構，增加熱交換面積，提高冷凝效果。

蓋部12具有概呈多邊形板體狀之蓋部本體121，於蓋部本體121之周緣延伸形成支撐壁122，支撐壁122之末端具有結合部123，結合部123對應嵌合部113之形狀設置，以嵌合於嵌合部113而結合基部11與蓋部12而形成容置腔室10。在本實施例中，基部11與蓋部12之結構僅為舉例，本創作非以此為限，基部11與蓋部12只要能結合成中空體即可，並且，當傳導件112為柱狀結構時，傳導件112位於容置腔室10內並朝向蓋部12之方向延伸。

在此，蓋部12具有入口連接部124與出口連接部125，其中，流體傳輸管53連接入口連接部124，蒸汽傳輸管54連接入口連接部125，使得流體傳輸管53內之工作流體6可流入容置腔室10內，容置腔室10內可經由蒸汽傳輸管54流出。並且，入口連接部124設有入口螺合部1241，螺合流體傳輸管53，入口連接部125設有出口螺合部1251，螺合蒸汽傳輸管54。在本實施例中，容置腔室10具有傾斜狀之頂面，其可由靠入口連接部124之一端朝靠出口連接部125之一端呈漸擴狀。

此外，複數傳導件112為對應於蓋部本體121設置，而不直接朝向入口連接部124與出口連接部125設置，換言之，複數傳導件112的對應位置在於入口連接部124與出口連接部125之間的區域。

霧化件15為薄型之板體結構，設置於入口連接部124，其具有本體151與複數微孔152，複數微孔152佈設於本體151上，使得流體傳輸管53內之工作流體6可經由霧化件15達到霧化效果而提升散熱效果。在此，微孔152的孔徑尺寸為介於5至1000微米之間，較佳地可介於20至300微米之間。並且，複數微孔152之間的距離在5至2000微米之間。

在本實施例中，入口連接部124設有套接部127，用以套接霧化件15。其中，套接部127可進一步設有上套接件1271與下套接件1272，且有上套接件1271與下套接件1272為呈中空狀，霧化件15位於上套接件1271與下套接件1272之間。在此，上套接件1271抵貼於蓋部本體121，下套接件1242將霧化件15夾持於上套接件1271與下套接件1272之間，並且，下套接件1242經由固定件1273固定於蓋部本體121。

在一些實施態樣中，霧化件15位於入口連接部124內並抵貼於流體傳輸管53之一端，使得流體傳輸管53內之工作流體6可經由霧化件15進行霧化。

在本實施例中，霧化件15的製作方法包含以下步驟：一開始，於一例如玻璃或矽等基材本體之表面利用物理氣相沉積(PVD)或化學氣相沉積(CVD)等技術形成一沉積金屬層，接著利用旋轉塗佈法(spin coating)或浸漬法形成一光阻層；接著以黃光微影技術透過光罩對光阻層進行曝光後，顯影去除未透光區域底下的光阻層，以露出待移除之沉積金屬層；接著以蝕刻方式移除未受光阻保護而露出之沉積金屬層，並隨後去除所有光阻，此時在基材本體之表面形成一具有複數個穿孔之沉積金屬層，該等穿孔即霧化件15之微孔152預定孔，且孔徑大於微孔120。接著，利用電鑄製程在沉積金屬層表面形成一電鑄金屬層。最後，進行脫模而使電鑄金屬層與沉積金屬層及基材本體分離而形成霧化件15。

本創作於使用時，流體傳輸管53內之工作流體6經由霧化件15而形成多數極細的液柱或微小液滴噴霧，進入容置腔室10後，於容置腔室10之內壁面與複數傳導件112之外壁面形成薄液層，薄液層因吸收熱源8產生之熱能而蒸發成為蒸氣，經由蒸汽傳輸管54流至冷凝器本體51。之後再由冷凝器本體51冷凝形成工作流體6，經由流體傳輸管53流至霧化件15並進入容置腔室10，如此形成一個循環系統，無需使用幫浦等驅動裝置。由於容置腔室10為由靠入口連接部124之一端朝靠出口連接部125之一端呈漸擴狀，可增進霧化之工作流體6的流動效率，使霧化之工作流體6朝向出口連接部125之方向移動，同時更易於使因吸收熱源8而蒸發之蒸氣朝向出口連接部125之方向移動。

本創作於蓋部的入口連接部設有霧化件，使工作流體進入容置腔室形成薄液層，並且，薄液層位於於容置腔室之內壁面與複數傳導件之外壁面而用以吸熱，其中，容置腔室內設有複數傳導件而可增加其與薄液層之接觸面積，藉以增進散熱效率。並且，本創作可形成自動循環的冷凝系統，無需使用幫浦等驅動裝置，具有結構簡化、高散熱效率等優點。

雖然本創作的技術內容已經以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本創作，任何熟習此技藝者，在不脫離本創作之精神所作些許之更動與潤飾，皆應涵蓋於本創作的範疇內，因此本創作之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。