TWM484671U - 利用聲子傳熱之散熱裝置 - Google Patents

Description

利用聲子傳熱之散熱裝置

本創作係與一種散熱裝置有關，尤指一種以聲子傳遞熱能來進行散熱的散熱裝置。

按，散熱裝置是電腦產品或精密儀器中不可或缺的零件之一。由於多媒體技術不斷的進步性下，使得微處理器的運算速度提昇，相對所搭配的散熱裝置的散熱速度也要有足夠的快速散熱效果，才能確保微處理器的正常運作。

目前所使用的散熱裝置大多數是以熱管式的散熱裝置，將熱管的一端安裝於第一導熱塊上，另一端安裝於另一第二導熱塊上，該第二導熱塊上再安裝於散熱鰭片及風扇上。當此散熱裝置在使用時，將第一導熱塊貼合於發熱元件或微處理器的表面上，在發熱元件或微處理器運作時，所產生的熱將被第一導熱塊吸收後，再由熱管的吸熱端吸收後，經內部工作流體傳至冷卻端上，再由冷卻端傳遞至第二導熱塊上，經散熱鰭片及風扇將熱散去。

由於上述的散熱裝置的熱管必須具有一定的長度，導致體積大，在使用時占空間。而且，熱管的冷卻端所組裝的散熱鰭片本身的散熱速度慢，因此須要在散熱鰭片上安裝一主動式的風扇來散熱。

有鑑於此，本創作人係為改善並解決上述之缺失，乃特潛心研究並配合學理之運用，終於提出一種設計合理且有效改善上述缺失之本創作。

本創作之主要目的，在於可提供一種利用聲子傳熱之散熱裝置，其係以一種負參數(如壓力、溫度或時間等)係數的複合陶瓷材料將發熱元件包覆住，使發熱元件所產生的熱以擴散性傳遞給負參數係數的複合陶瓷材料，並在負參數係數的複合陶瓷材料吸收後，因晶格振動效應使陶瓷材料產生聲子，再以聲子將所帶的熱能藉共振區以多方向性的散射出去，以達到最佳的散熱效果。

為了達成上述之目的，本創作係提供一種利用聲子傳熱之散熱裝置，用以安裝於一發熱元件上；該散熱裝置包括一負參數係數元件、以及一聲子傳導元件；其中，負參數係數元件具有與發熱元件相貼的熱源接觸面、以及聲子傳導面，而聲子傳導元件表面為散熱面，另具有貼合面而與該負參數係數元件之傳導面接觸，且於所述散熱面上設置聲子共振區，以提供聲子傳熱的作用。

<本創作>

1‧‧‧負參數係數元件

10‧‧‧熱源接觸面

11‧‧‧聲子傳導面

2‧‧‧聲子傳導元件

20‧‧‧散熱面

21‧‧‧聲子共振區

23‧‧‧貼合面

3‧‧‧發熱元件

4‧‧‧燈具

40‧‧‧發光二極體

第一圖係本創作之分解示意圖。

第二圖係本創作之組合剖視示意圖。

第三圖係本創作的熱循環散熱曲線示意圖。

第四圖係本創作與發熱元件結合運用之示意圖。

第五圖係本創作實際安裝於燈具上使用之示意圖。

第六圖係本創作實際安裝於燈具上使用對另一實施例示意圖。

第七圖係為本創作實際安裝於燈具上之實品圖。

第八圖係為第七圖在發熱狀態下的熱感測顯示圖。

請參閱第一圖及第二圖所示，係分別為本創作之分解示意圖及組合剖視示意圖。如圖所示，本創作利用聲子傳熱之散熱裝置，包括一負參數係數元件1、以及一聲子傳導元件2，並用於一或多個發熱元件3安裝其上；其中：該負參數係數元件1，為陶瓷材料特性，所指的參數可以是壓力、溫度或時間等，其底部具有一熱源接觸面10，於熱源接觸面10的其餘外表部位皆可為聲子傳導面11，且所述熱源接觸面10係用以與上述發熱元件3接觸，俾可供熱以擴散方式熱傳導至其上者。

該聲子傳導元件2，為具有聲子傳遞特性之材料，如金屬等，其表面為一散熱面20，並於所述散熱面20上進一步設置至少一聲子共振區21，以提供散熱或/及聲子傳熱的作用，所述聲子共振區21可由鰭片所構成者。另，於該聲子傳導元件2底面具有一貼合面23，以透過該貼合面23而與負參數係數元件1的聲子傳導面11作接觸。

有如一般的熱電陶瓷基板(如負溫參數係數元件)係一種過熱及瞬態過電壓防禦裝置(Semiconducting ceramic board is one of a family of overheating & Transient overvoltage protective devices)；有關冷熱極化與熱冷卻，本創作是利 用帕耳帖效應(Peltier effect)，並結合熱機學上的卡諾效能(Carnot efficiency)的原理產生新一代的散熱裝置：帕耳帖效應(Peltier effect)：Z：Figure of Merit(驅熱功效)

s：Seebeck coefficient(席貝克係數)

σ：Electrical conductivity(電導率)

κ：Thermal conductivity(熱導率)；卡諾效能(Carnot efficiency)(冷、熱溫差大聲子散熱效果愈高)。即：熱電陶瓷基板自體內部參與作用的物質，依循如第三圖所示：等溫膨脹(A-B)吸收了電子元件或燈具的發光二極體(LED)所釋放出來的熱；絕熱膨脹(B-C)因對外界所做的功，須由熱電陶瓷基板自體供應熱，其結果使溫度下降；復尋等溫壓縮(C-D)放出熱能；再經絕熱壓縮(D-A)回復初始狀態。按此程序週而復始地將電子元件或燈具的發光二極體所釋放之熱能恆定於一最適操作的低溫範圍，尤如第七圖及第八圖所示。

因此，該負參數係數元件1除了具有上述之優點外，還可使發熱元件3所產生的熱以擴散方式傳遞至該負參數係數元件1上。

由於負參數係數元件1的材料特性，在吸熱後因晶格振動效應使負參數係數元件1產生聲子，並以聲子將所帶的熱能藉共振區以多方向性傳導至該聲子傳導元件2上，再由聲子共振區21將熱予以釋散，以達到最佳的散熱效果。

請參閱第四圖所示，係本創作與發熱元件結合運用之示意圖。如圖所示：本創作在運用時，將負參數係數元件1的熱源接觸面10貼在發熱元件3的表面上。當該發熱元件3運作時，所產生的熱將以擴散方式熱傳導至負參數係數元件1上。而在該負參數係數元件1在吸收熱後，因晶格振動效應使負參數係數元件1產生聲子，並以聲子的波長將所吸收的熱以多方向性傳導至聲子傳導元件2上，再由聲子傳導元件2的聲子共振區21快速將熱散去，以達到最佳及快速的散熱效果。在本圖式中，該發熱元件3為電子發熱零件或燈具中的發光二極體。

請參閱第五圖所示，係本創作實際安裝於燈具上使用之示意圖。如圖所示：在負參數係數元件1的熱源接觸面10貼合安裝於一燈具4，該燈具4具有複數發光二極體40，而該等發光二極體40即為前述發熱元件3的一種實施態樣；當發光二極體40點亮時，所產生的熱將被負參數係數元件1吸收以產生晶格振動後，負參數係數元件1會將熱以多方向性傳導至聲子傳導元件2上，再由聲子傳導元件2的聲子共振區21快速將熱散去，以達到最佳及快速的散熱效果，使熱不會影響到發光二極體40的正常運作。

請參閱第六圖所示，係本創作實際安裝於燈具上使用對另一實施例示意圖。如圖所示：本實施例的散熱裝置與上述的散熱裝置大致相同，所不同處係在聲子傳導元件2由複數片鰭片環列於負參數係數元件1的外圍所構成，俾透過各鰭片構成所述聲子傳導元件2、以及各鰭片間形成的聲子共振區21，以將該等發光二極體40所產生的熱快速散去。

綜上所述，本創作實為不可多得之創新產品，其確可達到預期之 使用目的，而解決習知之缺失，又因極具新穎性及進步性，完全符合新型專利申請要件，爰依專利法提出申請，敬請詳查並賜准本案專利，以保障創作人之權利。

惟以上所述僅為本創作之較佳可行實施例，非因此即拘限本創作之專利範圍，故舉凡運用本創作說明書及圖式內容所為之等效結構變化，均同理皆包含於本創作之範圍內，合予陳明。

1‧‧‧負參數係數元件

10‧‧‧熱源接觸面

11‧‧‧聲子傳導面

2‧‧‧聲子傳導元件

20‧‧‧散熱面

21‧‧‧聲子共振區

23‧‧‧貼合面

3‧‧‧發熱元件

Claims (5)

1. 一種利用聲子傳熱之散熱裝置，用於一或多個發熱元件安裝其上；該散熱裝置包括：一負參數係數元件，具有與上述發熱元件相貼的熱源接觸面、以及聲子傳導面；以及一聲子傳導元件，其表面為散熱面，另具有貼合面而與該負參數係數元件之聲子傳導面接觸，且於所述散熱面上設置聲子共振區，以提供聲子傳熱的作用。
2. 如申請專利範圍第1項所述之利用聲子傳熱之散熱裝置，其中該負參數係數元件所指的參數係為壓力、溫度或時間。
3. 如申請專利範圍第1項所述之利用聲子傳熱之散熱裝置，其中該聲子傳導元件底面具有一貼合面，並以該貼合面而與該負參數係數元件的聲子傳導面接觸。
4. 如申請專利範圍第1、2或3項所述之利用聲子傳熱之散熱裝置，其中該負參數係數元件係為陶瓷材料。
5. 如申請專利範圍第1、2或3項所述之利用聲子傳熱之散熱裝置，其中該聲子傳導元件係為金屬材料。