TWM568349U - 散熱裝置之中間件及其散熱裝置 - Google Patents

Abstract

一種散熱裝置之中間件及其散熱裝置，所述中間件係包含：一中間件本體具有一第一側面及一第二側面及複數穿孔及一槽結構組，所述槽結構組設置於該第一、二側面其中任一，該等穿孔貫穿該中間件本體連通該第一、二側面，所述槽結構與該等穿孔交錯或非交錯其中任一方式設置，並搭配與一第一板體及一第二板體相互疊合後構成該散熱裝置，並透過該中間件本體之第一、二側所設置之複合結構達到穩定之汽液循環之效果者。

Description

散熱裝置之中間件及其散熱裝置

一種散熱裝置之中間件及其散熱裝置，尤指一種透過一單片中間件本體之上、下側至少一側或雙側設置相同或不同之表面結構，藉以增加毛細力的散熱裝置之中間件及其散熱裝置。

現行散熱裝置中透過使用汽液循環之方式進行熱傳導的散熱裝置主要具有如熱管、均溫板等，並隨著應用之處空間狹窄如行動裝置或智慧手錶等，則熱管與均溫板不得不將整體結構改以輕薄化之設計藉以符合應用之處之設置空間。

均溫板及熱管主要透過內部之真空腔室中設置毛細結構及工作液體，並藉由內部的真空腔室的工作液體受熱後產生蒸發及冷凝兩相變化之方式進行熱傳導，故提供作為蒸發汽化擴散使用的蒸氣通道以及冷凝回水使用的毛細結構則隨著薄型化設計成為一改良之重點，但薄型化之設計勢必將縮減真空腔室之空間，以及毛細結構與外部板體薄型化後之結構強度等都成為待解決之首重之要點。

均溫板及熱管最常以銅材質作為製造之材質使用，銅具有熱傳導快速及高延展性等特性，故薄型化後之銅板或銅管容易產生變形，變形後之均溫板及熱管之真空腔室則受到壓縮縮小或坍塌，令內部填充之工作液體無法進行汽液循環熱傳導之工作。

又，因薄型化之設計後所產生之真空腔室空間縮減，故設置於真空腔室的毛細結構之選用亦成為另一待改善之問題，因燒結粉末較難設置於狹窄的空間中， 故有業者選擇薄型網格體作為取代燒結粉末作為替代的毛細結構使用，但薄型網格體仍必須與外部之板體或管體之管壁進行燒結結合，使網格體於該腔室中不產生翹曲或滑動之現象發生，但又因真空腔室狹窄令毛細結構與腔室間的燒結固定工作增加困難進行燒結後又產生蒸氣通道消失之情事發生。

再者，習知的燒結或網格體編織等毛細結構，設置於空間狹窄之處受到擠壓變形後並無法有效控制液體在毛細結構的三維方向(軸向及徑向)的流量分布，也無法使氣體在毛細結構中脫離，進而無法降低氣體或液體間的阻力，將會中斷汽液循環工作令所接觸進行熱傳導或散熱之熱源無法順利解熱產生熱當或晶片燒毀等情事發生。並，習知的燒結或網格體編織等毛細結構，無法建構出液氣分離之熱流架構，然而在均溫板中，因蒸氣與液體的流相相反，因此容易導致液氣間產生飛濺現象，增加液氣間之阻力。

上述之各項缺失則為薄型化後之散熱裝置現行最需改善之缺失者。

爰此，為解決上述習知技術之缺點，本創作之主要目的，係提供一種具有較佳毛細力的薄型化毛細結構。

為達上述之目的，本創作係提供一種散熱裝置之中間件，係包含：一中間件本體，具有一第一側面及一第二側面及複數穿孔及一槽結構組，所述槽結構組設置於該第一、二側面其中任一，該等穿孔貫穿該中間件本體連通該第一、二側面，所述槽結構組與該等穿孔交錯或非交錯其中任一方式設置。

爰此，為解決上述習知技術之缺點，本創作之主要目的，係提供一種散熱裝置，係包含：一中間件本體、一第一板體、一第二板體；所述中間件本體，係包含：一中間件本體具有一第一側面及一第二側面及複數穿孔及一槽結構組，所述槽結構組設置於該第一、二側面其中任一，該等穿 孔貫穿該中間件本體連通該第一、二側面，所述槽結構組與該等穿孔交錯或非交錯其中任一方式設置；所述第一板體具有第一表面及一第二表面；所述第二板體具有一第三表面及一第四表面，所述第一、三表面對應蓋合並共同界定一密閉腔室，該中間件本體設於該密閉腔室內，並該密閉腔室內填充有工作流體。

本創作主要提供單一薄片狀之中間件本體於上、下兩側其中一側或兩側分別透過穿孔或槽結構組彼此交錯或非交錯其中任一方式設置，令該中間件本體同時提供汽態與液態工作流體汽液循環之複合式毛細結構，並且提供一種將毛細結構與支撐結構整合一體使用的散熱裝置。

1‧‧‧中間件本體

11‧‧‧第一側面

12‧‧‧第二側面

13‧‧‧穿孔

131‧‧‧連接通道

14‧‧‧槽結構組

141‧‧‧凹槽

141a‧‧‧連接道

142‧‧‧凸體

143‧‧‧槽道

1a‧‧‧第一區域

1b‧‧‧第二區域

1c‧‧‧第三區域

2‧‧‧第一板體

21‧‧‧第一表面

21a‧‧‧冷凝區

211‧‧‧凸部

22‧‧‧第二表面

23‧‧‧蒸發區

24‧‧‧冷凝端

25‧‧‧冷凝端

3‧‧‧第二板體

31‧‧‧第三表面

31a‧‧‧蒸發區

32‧‧‧第四表面

33‧‧‧密閉腔室

4‧‧‧工作流體

第1圖係為本創作散熱裝置之中間件之第一實施例之立體圖；第2圖係為本創作散熱裝置之中間件之第一實施例之平面圖；第3圖係為本創作散熱裝置之中間件之第二實施例之立體圖；第4圖係為本創作散熱裝置之中間件之第二實施例之立體圖；第5圖係為本創作散熱裝置之中間件之第三實施例之立體圖；第6圖係為本創作散熱裝置之中間件之第三實施例之立體圖；第7圖係為本創作散熱裝置之中間件之第四實施例之立體圖；第8圖係為本創作散熱裝置之中間件之第四實施例之立體圖；第8a圖係為本創作散熱裝置之中間件之第四實施例之立體圖；第9圖係為本創作散熱裝置之第一實施例之剖視圖；第10a圖係為本創作散熱裝置之第二實施例之剖視圖；第10b圖係為本創作散熱裝置之第二實施例之另一剖視圖；第11a圖係為本創作散熱裝置之第二板體微結構示意圖；第11b圖係為本創作散熱裝置之第二板體微結構示意圖； 第11c圖係為本創作散熱裝置之第二板體微結構示意圖；第11d圖係為本創作散熱裝置之第二板體微結構示意圖；第12a圖係為本創作散熱裝置之中間件之第五實施例之示意圖；第12b圖係為本創作散熱裝置之中間件之第五實施例之示意圖。

本創作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，本創作之圖示各部比例大小係為完整清楚呈現各部位技術特徵，並不限制各技術特徵之實際比例大小。

請參閱第1、2圖，係為本創作散熱裝置之中間件之第一實施例之兩側立體圖，如圖所示，本創作散熱裝置之中間件，係包含：一中間件本體1；所述中間件本體1具有一第一側面11及一第二側面12及複數穿孔13及一槽結構組14，其中所述槽結構組14係可設置於該第一側面11及一第二側面12其中任一或兩側面都設置，本實施例中該槽結構組14係設置於該第一側面11，該等穿孔13係貫穿該中間件本體1連通該第一、二側面11、12，所述槽結構組14與該等穿孔13呈交錯或非交錯其中任一方式設置，本實施例係以相互交錯作為說明實施例並不引以為限。

所述槽結構組14具有複數凹槽141，該等凹槽141間隔排列由該第一側面11向該第二側面12凹設所形成，該等穿孔13與該等凹槽141可呈水平交錯排列或垂直重疊排列其中任一方式設置，本實施例係以水平交錯排列作為說明並不引以為限，前述穿孔13係開設於倆倆凹槽141之間的區域，該等凹槽141間具有至少一連接道141a，該等連接道141a兩端串聯該等凹槽141，並令該等凹槽141橫向及縱向相互連通。

請參閱第3、4圖，係為本創作散熱裝置之中間件之第二實施例之兩側立體圖，如圖所示，本實施例與前述第一實施例不同處在於所述槽結構組14係具有複 數凸體142，該等凸體142彼此間隔陣列設置，並該等凸體142間形成複數槽道143，該等穿孔13與該等凸體142水平交錯或非交錯其中任一方式排列設置(亦可呈垂直重疊排列)，本實施例係以交錯作為說明實施但並不引以為限，該等槽道143沿該中間件本體1縱向或橫向或縱向橫向同時交錯設置其中任一方式設置於該第一側面11。

請參閱第5、6圖，係為本創作散熱裝置之中間件之第三實施例之兩側立體圖，如圖所示，本實施例與前述第二實施例不同處在於所述中間件本體1定義一第一區域1a及一第二區域1b及一第三區域1c，所述第一區域1a兩端連接該第二、三區域1b、1c，所述第一區域1a之該等凸體142彼此間之槽道143間隔距離(呈現較為緊密排列)係小於所述第二、三區域1b、1c之該等凸體142彼此間之槽道143間隔距離(呈現較寬鬆排列)，所述第一區域1a所設置之該等穿孔13孔徑係小於所述第二、三區域1b、1c所設置之穿孔13之孔徑，所述第一區域1a係為蒸發區域，所述第二、三區域1b、1c係為冷凝區域，所述第一區域1a所設置之該等凸體142之體積小於該第二、三區域1b、1c所設置之凸體142之體積，令所述第一區域1a所設之槽道143寬度間隔距離(較為緊密排列)係小於所述第二、三區域1b、1c之所設之槽道143間隔距離(較為寬鬆排列)，所述第一區域1a所設置之該等穿孔13孔徑係小於所述第二、三區域1b、1c所設置之穿孔13之孔徑。

請參閱第7、8、8a圖，係為本創作散熱裝置之中間件之第四實施例之兩側立體圖，如圖所示，本實施例與前述第一實施例不同處在於所述中間件本體1之第一、二側面11、12皆設置有槽結構組14，所述槽結構組14係可為複數凹槽141或複數凸體142其中任一，或為凹槽141與凸體142混搭之組合，本實施例係以皆為凸體142作為說明實施例但並不引以為限，另一變化態樣係為所述凸體142與該等穿孔13之混合搭配，且無規則性之隨意排列之組合，該等凸體142及該等穿孔13及該等凸體142之形狀大小亦不特別限定(如第8a圖所示)。

前述各實施例中之該等凹槽141或凸體142之橫截面係呈圓形、橢圓形、方形、菱形、三角形等幾何圖形其中任一，並不引以為限，所述橫截面係指沿該中間件本體1的第一或第二側面11、12的水平方向延伸之截面形狀，所述中間件本體1係為純鈦或鈦合金或銅或鋁或不銹鋼或陶瓷其中任一。

請參閱第9圖，係為本創作散熱裝置之第一實施例之剖視圖，如圖所示，所述散熱裝置，係包含：一中間件本體1、一第一板體2、一第二板體3；所述中間件本體1具有一第一側面11及一第二側面12及複數穿孔13及一槽結構組14，所述槽結構組14設置於該第一、二側面11、12其中任一，該等穿孔13貫穿該中間件本體1連通該第一、二側面11、12，所述槽結構組14與該等穿孔13交錯或非交錯其中任一之方式設置或呈垂直重疊排列設置。

所述第一板體2具有第一表面21及一第二表面22；所述第二板體3具有一第三表面31及一第四表面32，所述第一、三表面21、31對應蓋合並共同界定一密閉腔室33，該中間件本體1設於該密閉腔室33內，並該密閉腔室33內填充有工作流體4。

本實施例中之中間件本體1之槽結構組14係選擇為複數凹槽141或複數凸體142其中任一態樣所組成，並且所述槽結構組14係可選擇設置於前述第一、二側面11、12其中任一，或第一、二側面11、12同時皆設置有所述槽結構組14，本實施例係僅於該第二側面12設置槽結構組14，並該槽結構組14係由複數凸體142所組成作為說明實施並不引以為限，所述第一板體2之第一表面21係具有複數凸部211，該等凸部211相對之第二表面22處係成凹陷狀，該等凸部211與該中間件本體1之第二側面12對應貼設，所述第二板體3之第三表面31對應與該中間件本體1之第一側面11對應貼設。

請參閱第10a、10b圖，係為本創作散熱裝置之第二實施例之剖視圖，如圖所示，本實施例與前述第一實施例之不同處在於具有複數凸部211之第一板體2之該 等凸部211與該中間件本體1之第一側面11對應貼設，所述第二板體3之第三表面31對應與該中間件本體1之第二側面12對應貼設。

前述散熱裝置之第一、二實施例中所述第一板體2之第二表面22係定義為一可提供冷凝功效的一冷凝面，所述第一表面21至少一區域定義為一冷凝區21a，所述第二板體3之第四表面32係定義為可提供吸熱的一吸熱面32a，所述第三表面31至少一區域定義一為蒸發區31a，本實施例中所述冷凝區21a與該蒸發區31a相互上、下對應設置，所述中間件本體1及該第一、二板體2、3係為純鈦或鈦合金或銅或鋁或不銹鋼或陶瓷其中任一或前述任二以上的搭配組合。

請參閱第10b圖本實施例中另一實施態樣係為所述中間件本體1之第一側面11設置有複數凸體142所組成之槽結構組14，並該槽結構組14表面具有一奈米結構層144，所述奈米結構層144係為奈米晶鬚層或奈米碳化層或奈米氧化層，所述奈米氧化層係為氧化銅或氧化鈦或氧化鋁其中任一，所述該槽結構組14與該第二板體3之第三表面31對應貼設，透過奈米結構層144係可提升整體毛細回水或吸水力者。

請覆參閱第11a、11b、11c、11d圖所示，上述散熱裝置第一及第二實施例中第二板體3的第三表面31係設置有一微結構34，所述微結構34係可為由複數溝槽所構成(如第11a圖)或由複數凹坑與凸出面所構成或粗糙面(如第11b圖)或燒結粉末層(如第11c圖)或鍍層(如第11d圖)其中任一或任二以上之複合式結構的組合，並不引以為限，所述微結構34係可增加含水量，藉此提升汽液循環之效率，所述鍍層為疏水性或親水性其中任一，當然亦可於該第一板體2之第一表面21設置如前述第二板體3說明的微結構。

本實施例係以微溝槽作為說明實施例，並本實施例將第二板體3之第三表面31中間定義為蒸發區23，而該第二板體3之第三表面31相對所述蒸發區23之左、右 兩端其中任一或同時定義為一冷凝端24、25，當然亦可將左端定義為蒸發區23而其另一端之右端定義為冷凝端24並不引以為限。

於本實施例中該等微溝槽341設置於該蒸發區23間距較小呈現較為密集排列之態樣，而設置於冷凝端24、25之微溝槽341呈現較為寬鬆排列之態樣。

如於該第二板體2設置鍍層時，設置於蒸發區23係採用親水特性之鍍層，冷凝端24、25則選擇設置疏水特性之鍍層。

上述微結構34(鍍層或微溝槽)主要可增加吸水力有助於蒸發區23之含水量避免產生乾燒，該等微溝槽341兩冷凝端24、25方向延伸時該等微溝槽341之間距較大，即較為寬鬆藉此可降低冷凝端24、25之壓力阻抗，增加冷凝擴散效率。

請參閱第12a、12b圖，係為本創作散熱裝置之中間件之第五實施例之示意圖，如圖所示，本實施例與前述第一實施例不同處在於該等穿孔13水平方向具有複數連接通道131，且該等連接通道131係呈直線或曲線或不規則其中任一方式水平方向延伸連接兩相鄰之穿孔13，該等連接通道131係選擇設置於前述第一、二側面11、12其中任一或前述第一、二側面11、12皆同時設置，本實施例係以設置於第二側面12作為說明但並不引以為限(如第12a圖所示)，或設置於該中間件本體1之第一、二側面11、12之間(如第12b圖所示)，所述連接通道131係可令該等穿孔13水平方向亦可相互連通，即工作流體4轉換為汽態時不僅垂直方向進行擴散，水平方向亦可同時擴散。

本創作主要透過於板狀之中間件本體1上之一側或兩側同時設置槽結構組14及貫穿該中間件本體1之穿孔13，該槽結構提供工作液體4回流使用，該等穿孔13則作為工作液體4蒸發汽化之蒸氣通道使用，板狀之中間件本體1不僅可解決，散熱裝置薄型化時，內部密閉腔室空間狹窄設置不易之問題，並且該中間件本體1為板狀不易捲曲，故該中間件本體1不需燒結固定即可使用，該中間件本體1之複合式結構於單一層基材上實現同時具有氣體循環通道以及液體回流之毛細吸力 結構之功效，不僅可克服選用不易加工之材料如鈦等金屬時，無法製成特殊毛細結構如編織網目之缺失，又可快速製成所需之毛細結構，不僅解決材料選用之問題外又可解省製造工時，大幅節省製造成本。

並且所述中間件本體1亦可作為支撐使用，令薄型化後之密閉腔室仍保有完整性，不受擠壓變形而失去汽液循環工作功效者。

再者，透過本創作之毛細結構設置可由單一板狀本體同時提供軸向及徑向三維之汽液循環通道，不侷限於空間狹窄之處，能可保有工作液體具有三維之流動空間，確保汽液循環工作可順利不間斷之循環者。並，採用本創作之毛細結構，液體可經由槽道143進行傳輸，而蒸氣於穿孔13表面之半月膜產生，並藉由密閉腔室33進行蒸氣擴散，形成液汽分離之熱傳架構。

Claims (24)

1. 一種散熱裝置之中間件，係包含：一中間件本體，具有一第一側面及一第二側面及複數穿孔及一槽結構組，所述槽結構組設置於該第一、二側面其中任一，該等穿孔貫穿該中間件本體連通該第一、二側面，所述槽結構組與該等穿孔交錯或非交錯其中任一方式設置。
2. 如申請專利範圍第1項所述之散熱裝置之中間件，其中所述槽結構組具有複數凹槽，該等凹槽間隔排列由該第一側面向該第二側面凹設所形成，該等穿孔與該等凹槽水平交錯排列設置，該等凹槽間具有至少一連接道，該等連接道兩端串聯該等凹槽。
3. 如申請專利範圍第1項所述之散熱裝置之中間件，其中所述槽結構組具有複數凸體，該等凸體彼此間隔陣列設置，並該等凸體間形成複數槽道，該等穿孔與該等凸體水平交錯或垂直對應排列設置。
4. 如申請專利範圍第3項所述之散熱裝置之中間件，其中該等槽道沿該中間件本體縱向或橫向或縱向橫向同時交錯其中任一方式設置於該第一側面。
5. 如申請專利範圍第3項所述之散熱裝置之中間件，其中該等槽道縱向或橫向或縱向橫向同時交錯其中任一方式設置於該第一側面。
6. 如申請專利範圍第2項所述之散熱裝置之中間件，其中該等凹槽之橫截面係呈圓形、橢圓形、方形、菱形、三角形等幾何圖形其中任一，所述橫截面係指沿該中間件本體的第一或第二側面的水平方向延伸之截面。
7. 如申請專利範圍第3項所述之散熱裝置之中間件，其中該等凸體之橫截面係呈圓形、橢圓形、方形、菱形、三角形等幾何圖形其中任一，所述橫截面係指沿該中間件本體的第一或第二側面的水平方向延伸之截面。
8. 如申請專利範圍第1項所述之散熱裝置之中間件，其中所述中間件本體係為純鈦或鈦合金或銅或鋁或不銹鋼或陶瓷或鋁合金或銅合金其中任一。
9. 如申請專利範圍第1項所述之散熱裝置之中間件，其中所述槽結構組具有複數凸體，該等凸體彼此間隔陣列設置，並該等凸體間形成複數槽道，所述中間件本體定義一第一區域及一第二區域及一第三區域，所述第一區域兩端連接該第二、三區域，所述第一區域之該等凸體彼此間之間隔距離係小於所述第二、三區域之該等凸體彼此間之間隔距離，所述第一區域所設置之該等穿孔孔徑係小於所述第二、三區域所設置之穿孔之孔徑，所述第一區域係為蒸發區域，所述第二、三區域係為冷凝區域。
10. 如申請專利範圍第9項所述之散熱裝置之中間件，其中所述第一區域所設置之該等凸體之體積小於該第二、三區域所設置之凸體之體積。
11. 如申請專利範圍第1項所述之散熱裝置之中間件，其中所述中間件本體之第一、二側面皆設置有槽結構組。
12. 如申請專利範圍第11項所述之散熱裝置之中間件，其中所述槽結構組係由複數凹槽或複數凸體或複數凹槽與複數凸體混搭其中任一結構間隔排列所組成。
13. 如申請專利範圍第1項所述之散熱裝置之中間件，其中該等穿孔水平方向具有複數連接通道，該等連接通道水平方向連接兩相鄰之穿孔，該等連接通道係選擇設置於前述第一、二側面其中任一或前述第一、二側面皆同時設置或設置於該中間件本體之第一、二側面之間。
14. 如申請專利範圍第1項所述之散熱裝置之中間件，其中所述槽結構組表面具有一奈米結構層，所述奈米結構層係為奈米晶鬚或奈米碳化層或奈米氧化層，所述奈米氧化層係為氧化銅或氧化鈦或氧化鋁其中任一。
15. 一種散熱裝置，係包含：一中間件本體，具有一第一側面及一第二側面及複數穿孔及一槽結構組，所述槽結構組設置於該第一、二側面其中任一，該等穿孔貫穿該中間件本體連通該第一、二側面，所述槽結構組與該等穿孔交錯或非交錯其中任一方式設置；一第一板體，具有第一表面及一第二表面；一第二板體，具有一第三表面及一第四表面，所述第一、三表面對應蓋合並共同界定一密閉腔室，該中間件本體設於該密閉腔室內，並該密閉腔室內填充有工作流體。
16. 如申請專利範圍第15項所述之散熱裝置，其中所述第一板體之第一表面係具有複數凸部，該等凸部相對之第二表面處係成凹陷狀，該等凸部與該中間件本體之第一側面對應貼設，所述第二板體之第三表面對應與該中間件本體之第二側面對應貼設。
17. 如申請專利範圍第15項所述之散熱裝置，其中所述第一板體之第一表面係具有複數凸部，該等凸部相對之第二表面處係成凹陷狀，該等凸部與該中間件本體之第二側面對應貼設，所述第二板體之第三表面對應與該中間件本體之第一側面對應貼設。
18. 如申請專利範圍第15項所述之散熱裝置，其中所述第一板體之第二表面係定義為一冷凝面，所述第一表面定義至少一冷凝區，所述第二板體之第四表面係定義為一吸熱面，所述第三表面定義至少一蒸發區，所述冷凝區與該蒸發區相互上、下對應設置。
19. 如申請專利範圍第15項所述之散熱裝置，其中所述中間件本體及該第一、二板體係為純鈦或鈦合金或銅或鋁或不銹鋼或陶瓷或銅合金或鋁合金其中任一。
20. 如申請專利範圍第15項所述之散熱裝置，其中所述第二板體的第三表面係設置有一微結構，所述微結構係為複數溝槽或複數凹坑與複數凸出面組成之粗糙面或燒結粉末層或鍍層其中任一，所述鍍層為疏水性或親水性其中任一。
21. 如申請專利範圍第15項所述之散熱裝置，其中所述中間件本體之第一、二側面皆設置有槽結構組。
22. 如申請專利範圍第15項所述之散熱裝置，其中所述第二板體之第三表面至少一區域定義為一蒸發區，相對該蒸發區之左、右側其中任一側或左、右兩側同時定義一冷凝端。
23. 如申請專利範圍第15項所述之散熱裝置，其中所述該槽結構組表面具有一奈米結構層，所述奈米結構層係為奈米晶鬚層或奈米碳化層或奈米氧化層，所述奈米氧化層係為氧化銅或氧化鈦或氧化鋁其中任一。
24. 如申請專利範圍第23項所述之散熱裝置，其中所述該槽結構組與該第二板體之第三表面對應貼設。