TWM595784U

TWM595784U - 均溫板裝置

Info

Publication number: TWM595784U
Application number: TW109200281U
Authority: TW
Inventors: 王訓忠; 高奕桓; 林昭仁
Original assignee: 國立清華大學; 劍麟股份有限公司
Priority date: 2020-01-08
Filing date: 2020-01-08
Publication date: 2020-05-21

Abstract

一種均溫板裝置，適於熱耦合於熱源，均溫板裝置包括第一殼體及第二殼體。第一殼體包括第一板部、至少一連接柱及凸出內表面且環繞連接柱的第一側牆，其中熱源適於接觸第一板部的外表面。第二殼體疊置於第一殼體，且包括第二板部、凸出於第二板部的多個支撐柱及凸出第二板部且環繞這些支撐柱的一第二側牆，且第一側牆接合於第二側牆。第一毛細結構配置於第一板部及第二殼體的這些支撐柱之間。第一殼體的至少一連接柱穿過第一毛細結構而連接於這些支撐柱的至少一者。

Description

均溫板裝置

本新型創作是有關於一種均溫板裝置，且特別是有關於一種不易變形的均溫板裝置。

均溫板是一種常見的散熱裝置。均溫板主要包括一扁平封閉殼體、成型於扁平封閉殼體內的一毛細組織及填注在扁平封閉殼體內的一工作流體。扁平密閉殼體接觸一熱源，例如中央處理器(CPU)等，藉由均溫板內的工作流體的汽液相變化而對熱源散熱。當熱源運作時，均溫板內的工作流體受熱升溫膨脹，可能使得扁平封閉殼體內的壓力大於一大氣壓，而可能導致均溫板的殼體變形。

本新型創作提供一種均溫板裝置，其具有良好的結構強度，不易變形。

本新型創作的一種均溫板裝置，適於熱耦合於一熱源，均溫板裝置包括一第一殼體、一第二殼體。第一殼體包括一第一板部、位於第一板部的一內表面的至少一連接柱及凸出內表面且環繞連接柱的一第一側牆，其中熱源適於接觸第一板部的一外表面。第二殼體疊置於第一殼體，且包括一第二板部、凸出於第二板部的多個支撐柱及凸出第二板部且環繞這些支撐柱的一第二側牆，其中多條蒸汽通道形成於這些支撐柱之間，且第一側牆接合於第二側牆。第一毛細結構配置於第一板部及第二殼體的這些支撐柱之間，其中第一殼體的至少一連接柱穿過第一毛細結構而連接於這些支撐柱的至少一者。

在本新型創作的一實施例中，上述的第一殼體的至少一連接柱為多個連接柱，這些連接柱對第一板部的內表面的投影位於熱源對內表面的投影的周圍。

在本新型創作的一實施例中，上述的第一殼體的至少一連接柱為多個連接柱，這些連接柱的至少一部分對第一板部的內表面的投影位於熱源對內表面的投影之外。

在本新型創作的一實施例中，上述的第一殼體的至少一連接柱為多個連接柱，這些連接柱的至少一部分對第一板部的內表面的投影位於熱源對內表面的投影之內。

第一殼體包括位於第一板部的內表面的一第二毛細結構，第二毛細結構作為液體通道，第一毛細結構配置於第二毛細結構及第二殼體的這些支撐柱之間。

在本新型創作的一實施例中，上述的第二毛細結構包括形成於多道凸條之間的多條溝槽。

在本新型創作的一實施例中，上述的第一毛細結構為由多條線材所編織的網狀結構、非編織的網狀結構或發泡金屬層，第一毛細結構包括多個孔洞。

在本新型創作的一實施例中，上述的這些支撐柱均勻地分布於第二板部。

在本新型創作的一實施例中，上述的這些支撐柱包括多個第一支撐柱及多個第二支撐柱，這些第一支撐柱的形狀不同於這些第二支撐柱的形狀，這些第一支撐柱配置在對應熱源的部位，這些第二支撐柱位於這些第一支撐柱旁且沿著一軸向延伸。

在本新型創作的一實施例中，上述的這些支撐柱的一部分配置在對應熱源的部位，這些支撐柱的另一部分以部分為中心呈放射狀地排列。

在本新型創作的一實施例中，上述的這些支撐柱包括多個矩形柱、多個錐型柱、多個梯形柱、多個圓柱或多個不規則形柱。

在本新型創作的一實施例中，上述的第二毛細結構包括多條溝槽，這些溝槽的至少一部分呈放射狀地排列。

基於上述，本新型創作的均溫板裝置除了透過第一殼體的第一側牆接合於第二殼體的第二側牆之外，還在第一殼體上設計至少一連接柱，第一殼體的此至少一連接柱穿過第一毛細結構而連接於第二殼體的這些支撐柱的至少一者，以增加第一殼體與第二殼體的結構強度，避免因內部壓力改變而變形。

圖1A是依照本新型的一實施例的一種均溫板裝置的外觀示意圖，但外觀形狀不拘為方板形，可為任意形狀。圖1B是圖1A的均溫板裝置沿A-A線段的剖面示意圖。圖1C是圖1A的均溫板裝置沿B-B線段的剖面示意圖。

請參閱圖1A至圖1C，本實施例的均溫板裝置100適於熱耦合於一熱源10(圖1B)。熱源10例如是主機板的中央處理器，但熱源10也可以是其他晶片，熱源10的種類與數量不以此為限制。均溫板裝置100包括一第一殼體110及一第二殼體120。由圖1B可見，第一殼體110包括一第一板部111、位於第一板部111的一內表面1112的一第二毛細結構113、至少一連接柱117a及凸出內表面1112且環繞第二毛細結構113與至少一連接柱117a的一第一側牆117。熱源10適於接觸第一板部111的一第一殼體外表面1114，而將熱源10所產生的熱能傳遞至均溫板裝置100。

由圖1B及圖1C可見，第二毛細結構113包括形成於多道凸條112之間的多條溝槽114。更具體地說，這些凸條112凸出於第一板體的內表面1112，而使得兩相鄰的凸條112之間界定出溝槽114。第二毛細結構113採用溝槽114的設計可提供較小的流阻。在本實施例中，溝槽114的寬度例如是在50微米至200微米之間，且溝槽114的深度例如是在50微米至200微米之間，但溝槽114的寬度與深度不以此為限制。

由於單純開放式溝槽的毛細力不足，不適用非水平放置的均溫板裝置，若覆蓋一層網狀第一毛細結構130，不僅維持溝槽的低流阻優點，更可顯著提升毛細力，使均溫板適於非水平放置。因此，如圖1B所示，本實施例的均溫板裝置100還包括一第一毛細結構130。第一毛細結構130配置於第二毛細結構113及這些支撐柱122之間，以覆蓋第二毛細結構113，以加強第二毛細結構113的毛細與通道功能。

也就是說，由於第一毛細結構130配置於第二毛細結構113的溝槽114上，第二毛細結構113的溝槽114的上方被第一毛細結構130覆蓋，而在溝槽114的延伸方向(射出或是射入圖面的方向)上形成類似毛細管結構，此結構可使溝槽114內的工作流體能夠抵抗重力，讓均溫板裝置100能在非水平狀況下良好地完成熱循環。

此外，在本實施例中，第一板部111、這些凸條112與至少一連接柱117a為一體成型，這樣的設計可具有較簡單的構造。並且，由於第一板部111與這些凸條112之間(也就是第一板部111與溝槽114之間)沒有接觸熱阻，因此熱傳效果較佳。

第二殼體120疊置於第一殼體110，且包括一第二板部121、凸出於第二板部121的多個支撐柱122及凸出第二板部121且環繞這些支撐柱122的一第二側牆128。在本實施例中，支撐柱122跟第二側牆128等高而齊平，但支撐柱122跟第二側牆128的關係不以此為限制。

在本實施例中，這些支撐柱122朝向第二毛細結構113與第一殼體110。圖1D是圖1A的均溫板裝置的第二殼體的內表面示意圖。請參閱圖1D，在本實施例中，這些支撐柱122的形狀一致且均勻地分布於第二板部121的內表面，多個蒸汽通道124形成於這些支撐柱122之間。支撐柱122例如是正方柱，但在其他實施例中，支撐柱122也可以是長方柱、圓柱、橢圓柱、多角形柱、錐形柱、不規則形柱或/且上述之組合。支撐柱122的形狀與分布的形式不以此為限制。支撐柱122與第二板部121一體成型，但也可以透過焊接、黏合等其他方式接合。

圖1E是依照本新型的另一實施例的一種均溫板裝置的剖面示意圖。均溫板裝置100’的支撐柱122’的截面形狀為倒置的梯形，因此建構出的蒸汽通道124’截面形狀為梯形。其他實施例中，這些支撐柱122’可包括多個矩形柱、多個錐型柱、多個梯形柱、多個圓柱或多個不規則形柱，因此，支撐柱122’的截面形狀可為三角形、弧形、或其他形狀。同樣地，蒸汽通道124’截面形狀可為三角形、弧形、或其他形狀。

請回到圖1B，在本實施例中，第一殼體110與第二殼體120例如是兩金屬殼體，第一側牆117接合於第二側牆128。為了增加均溫板裝置100的結構強度，本實施例的均溫板裝置100特意在第一殼體110的第一側牆117以內的區域設置至少一連接柱117a。在本實施例中，連接柱117a實質上齊平於第一側牆117，而使第一側牆117與第二側牆128接合時，連接柱117a能夠與對應的支撐柱122連接。當然，連接柱117a與第一側牆117的相對關係不以此為限制，在其他實施例中，連接柱117a也可以是不齊平於第一側牆117。

如圖1B所示，第一殼體110的至少一連接柱117a穿過第一毛細結構130而連接於這些支撐柱122的至少一者，而有助於使第一板部111與第二板部121之間的距離固定，而避免均溫板裝置100因內部壓力變化而變形，而可有效增加均溫板裝置100的使用壽命。

在本實施例中，第一側牆117與第二側牆128、第一殼體110的連接柱117a與第二殼體120的部分支撐柱122的接合的方式例如是擴散接合或焊接，但不以此為限制。

此外，在本實施例中，連接柱117a的數量為多個，例如是四個。這些連接柱117a的至少一部分對第一板部111的內表面1112的投影位於熱源10對內表面1112的投影之外。更具體地說，這些連接柱117a對第一板部111的內表面1112的投影位於熱源10對內表面1112的投影的周圍。均溫板裝置100在對應於熱源10的區域稱為蒸發區。舉例來說，這些連接柱117a位在對應於蒸發區的四角處，但連接柱117a的數量與配置位置不以此為限制。

另外，在本實施例中，第二毛細結構113略低於第一側牆117，第一毛細結構130配置在第二毛細結構113上時約齊平於第一側牆117，而使第一側牆117與第二側牆128接合時，支撐柱122能夠抵壓到第一毛細結構130。當然，在其他實施例中，上述的高度關係不以此為限制。

要提到的是，在本實施例中，第一殼體110與第二殼體120所圍繞出的內部空間中會被填入適量工作流體，例如是水，但工作流體的種類不以此為限制。工作流體例如是以液體的形式在第一殼體110的第二毛細結構113的溝槽114內流動。工作流體在貼近熱源10的區域吸收熱量而蒸發成蒸汽，第二殼體120的蒸汽通道124可被抽真空而使此處的壓力小於1大氣壓(例如接近真空)，以避免後續工作流體相變化時，此處的氣壓過大，而使第一殼體110與第二殼體120分離。

因此，在本實施例中，支撐柱122抵接於第一毛細結構130，且連接柱117a能夠與對應的支撐柱122連接，而可使第一板部111與第二板部121之間的距離固定，有效避免抽真空時，第一殼體110與第二殼體120與蒸汽通道124發生塌陷的狀況。此外，連接柱117a能夠與對應的支撐柱122連接，可使第一板部111與第二板部121之間的壓力大於1大氣壓時(例如第二殼體120的蒸汽通道124未被抽真空時)，第一板部111與第二板部121之間的距離能維持固定，而避免均溫板裝置100膨脹變形。

另外，當工作流體由氣體凝結為液體時，工作流體還可沿著支撐柱122的側壁流下。也就是說，支撐柱122也可作為導引工作流體(液體)流下的結構。

在本實施例中，第一毛細結構130為由多條線材132所編織的網狀結構，例如是銅網。當然，在其他實施例中，第一毛細結構130也可以是非編織網、或多孔性發泡金屬式毛細結構，第一毛細結構130的形式不以此為限制。由圖1C可見，第一毛細結構130包括多個孔洞134，可供工作流體通過。

要說明的是，在圖1C的剖面正好沿著第二毛細結構113的其中一個溝槽114剖開，而在此斷面上未能看到凸條112。圖1C並未剖到第二殼體120的支撐柱122，只顯示出蒸汽通道124。

由圖1C可見，均溫板裝置100的第一殼體110的第一殼體外表面1114(標示於圖1B)接觸熱源10，熱源10所發出的熱量會被傳遞至第一殼體110。在蒸發區中，位在溝槽114內的液體吸熱而汽化成蒸汽。此工作流體(氣體)會向上流至第二殼體120的蒸汽通道124並擴散於第二殼體120的內部蒸汽腔體，進而在均溫板冷凝區域(例如均溫板裝置100的第二殼體外表面129(標示於圖1B)，或未與熱源10接觸的第一殼體外表面1114之選定區域)凝結成液體，並將熱量排出均溫板裝置100。凝結成液體。凝結之工作流體(液體)向下流至第一殼體110的溝槽114，並於溝槽114內受到毛細力流往第二毛細結構113，而完成循環。

由上可知，在本實施例中，工作流體在靠近熱源10的第二毛細結構113中蒸發，形成的蒸汽通過第二板部121上的多個支撐柱122間形成的交叉狀的蒸汽流道124，擴散至整個均溫板裝置100內部的蒸汽腔體，進而在均溫板冷凝區域(例如均溫板裝置100之第二殼體外表面129或第一殼體110未接觸熱源10的表面)凝結成液體，並將熱量排出均溫板裝置100。凝結的液體經下方的第二毛細結構113中回流至熱源10附近的區域蒸發，完成熱循環。

在此過程中，均溫板裝置100內部的蒸汽腔體無論是大於一大氣壓或是小於一大氣壓，由於第一側牆117與第二側牆128接合且第一殼體110的連接柱117a能夠與第二殼體120的部分支撐柱122連接，而可使第一板部111與第二板部121之間的距離固定，而避免均溫板裝置100膨脹變形或是收縮塌陷，而可有效增加均溫板裝置100的使用壽命。

下面將介紹其他實施態樣的均溫板裝置或其第二殼體，與前一實施例相同或相似的元件以相同或相似的符號表示，不再多加贅述，僅說明主要差異之處。

圖2A與圖2B是依照本新型的其他實施例的多種均溫板裝置的第二殼體的示意圖。請先參閱圖2A，圖2A的第二殼體120a與圖1D的第二殼體120的主要差異在，在本實施例中，這些支撐柱包括多個支撐柱122、多個第一支撐柱122a及多個第二支撐柱123，這些第一支撐柱122用來與圖1B的連接柱117a連接。第一支撐柱122a及第二支撐柱123用來抵壓第一毛細結構130(圖1B)。

第一支撐柱122a的形狀不同於第二支撐柱123的形狀。支撐柱122形狀不同於第一支撐柱122a與第二支撐柱123的形狀。這些第一支撐柱122a配置在對應熱源10的部位，這些第二支撐柱123位於這些第一支撐柱122a旁且沿著一軸向A1延伸。在本實施例中，第二殼體120a在對應熱源10的部位設有高密度的第一支撐柱122a，而提供良好的結構強度。這些第二支撐柱123設置在這些第一支撐柱122a的兩側且沿著軸向A1延伸，而可導引工作流體g(氣體)的流動方向。

此外，支撐柱122配置在這些第一支撐柱122a所分布的範圍的四角，以強化蒸發區的結構強度。當然，在其他實施例中，支撐柱122也可以配置在這些第一支撐柱122a所分布的範圍的四邊，不以圖式為限制。

請參閱圖2B，圖2B的第二殼體120b與圖2A的第二殼體120a的主要差異在，在本實施例中，第二支撐柱123、125、127以第一支撐柱122a為中心呈放射狀地排列。這樣的設計同樣地也可以良好地導引工作流體g(氣體)的流動方向。同樣地，在圖2B中，第二殼體120b具有支撐柱122，而可與第一殼體110(標示於圖1B)的連接柱117a連接，而提升整體結構強度。

圖2C是依照本新型的其他實施例的一種均溫板裝置的第一殼體的內表面示意圖。請參閱圖2C，在本實施例中，第一殼體110”具有多種方向不同的溝槽114、112”、115、118、119，這些溝槽採用輻射狀，以降低流阻，讓冷凝的液體迅速回流。第一殼體的內表面的溝槽排列型式不限於輻射狀，可用任何足以導引工作流體g(液體)的排列型式。同樣地，在圖2C中，第一殼體110”具有連接柱117a，而可與第二殼體120(標示於圖1B)的支撐柱122連接，而增加整體的結構強度。

圖3是依照本新型的另一實施例的一種均溫板裝置的示意圖。請參閱圖3，圖3的均溫板裝置100c與圖1B的均溫板裝置100的主要差異在，在本實施例中，全部的連接柱117a對第一板部111的內表面1112的投影均位於熱源10對內表面1112的投影之外。這些連接柱117a除了位在蒸發區旁，還位在蒸發區之外的區域，且與支撐柱122連接，而更顯著地增加均溫板裝置100c的結構強度。

值得一提的是，這些連接柱117a可以是均勻地分布在蒸發區以外的區域，也可以是非均勻地分布在蒸發區以外的區域，並不以圖式為限制。

圖4是依照本新型的另一實施例的一種均溫板裝置的示意圖。請參閱圖4，圖4的均溫板裝置100d與圖1B的均溫板裝置100的主要差異在，這些連接柱117a的至少一部分對第一板部111的內表面1112的投影位於熱源10對內表面1112的投影之內。更具體地說，在本實施例中，這些連接柱117a的一部分位在蒸發區旁，這些連接柱117a的其他部分均對第一板部111的內表面1112的投影均位於熱源10對內表面1112的投影之內。這樣的設計同樣地可以增加均溫板裝置100c的結構強度。

此外，在其他實施例中，這些連接柱117a對第一板部111的內表面1112的投影可以既位於熱源10對內表面1112的投影之內，又位於熱源10對內表面1112的投影之外，不以上述為限制。

圖5是依照本新型的另一實施例的一種均溫板裝置的示意圖。請參閱圖5，圖5的均溫板裝置100e與圖1B的均溫板裝置100的主要差異在，在圖5中，第一殼體110不具有第二毛細結構113(標示於圖1B)。這樣的設計可使得第一殼體110較容易被製作。同樣地，第一板部111上的這些連接柱117e能夠與對應的支撐柱122連接，而可使第一板部111與第二板部121之間的距離固定，有效避免變形。

綜上所述，本新型創作的均溫板裝置除了透過第一殼體的第一側牆接合於第二殼體的第二側牆之外，還在第一殼體上設計至少一連接柱，第一殼體的此至少一連接柱穿過第一毛細結構而連接於第二殼體的這些支撐柱的至少一者，以增加第一殼體與第二殼體的結構強度，避免因內部壓力改變而變形。

A1:軸向 g:工作流體 10:熱源 100、100’、100c、100d、100e:均溫板裝置 110、110”:第一殼體 111:第一板部 1112:內表面 1114:第一殼體外表面 112:凸條 113:第二毛細結構 112”、114、115、118、119:溝槽 116:凹腔 117:第一側牆 117a、117e:連接柱 120、120a、120b:第二殼體 121:第二板部 122、122’:支撐柱 122a:第一支撐柱 123、125、127:第二支撐柱 124、124’:蒸汽通道 126:壁面 128:第二側牆 129:第二殼體外表面 130:第一毛細結構 132:線材 134:孔洞

圖1A是依照本新型的一實施例的一種均溫板裝置的外觀示意圖。圖1B是圖1A的均溫板裝置沿A-A線段的剖面示意圖。圖1C是圖1A的均溫板裝置沿B-B線段的剖面示意圖。圖1D是圖1A的均溫板裝置的第二殼體的內表面示意圖。圖1E是依照本新型的另一實施例的一種均溫板裝置的剖面示意圖。圖2A與圖2B是依照本新型的其他實施例的多種均溫板裝置的第二殼體的示意圖。圖2C是依照本新型的其他實施例的一種均溫板裝置的第一殼體的內表面示意圖。圖3是依照本新型的另一實施例的一種均溫板裝置的示意圖。圖4是依照本新型的另一實施例的一種均溫板裝置的示意圖。圖5是依照本新型的另一實施例的一種均溫板裝置的示意圖。

10:熱源

100:均溫板裝置

110:第一殼體

111:第一板部

1112:內表面

1114:第一殼體外表面

112:凸條

113:第二毛細結構

114:溝槽

117:第一側牆

117a:連接柱

120:第二殼體

121:第二板部

122:支撐柱

124:蒸汽流道

126:壁面

128:第二側牆

129:第二殼體外表面

130:第一毛細結構

132:線材

134:孔洞

Claims

一種均溫板裝置，適於熱耦合於一熱源，該均溫板裝置包括：一第一殼體，包括一第一板部、位於該第一板部的一內表面的至少一連接柱及凸出該內表面且環繞該至少一連接柱的一第一側牆，其中該熱源適於接觸該第一板部的一外表面；一第二殼體，疊置於該第一殼體，且包括一第二板部、凸出於該第二板部的多個支撐柱及凸出該第二板部且環繞該些支撐柱的一第二側牆，其中多條蒸汽通道形成於該些支撐柱之間，且該第一側牆接合於該第二側牆；以及一第一毛細結構，配置於該第一板部及該第二殼體的該些支撐柱之間，其中該第一殼體的該至少一連接柱穿過該第一毛細結構而連接於該些支撐柱的至少一者。
如申請專利範圍第1項所述的均溫板裝置，其中該第一殼體的該至少一連接柱為多個連接柱，該些連接柱對該第一板部的該內表面的投影位於該熱源對該內表面的投影的周圍。
如申請專利範圍第1項所述的均溫板裝置，其中該第一殼體的該至少一連接柱為多個連接柱，該些連接柱的至少一部分對該第一板部的該內表面的投影位於該熱源對該內表面的投影之外。
如申請專利範圍第1項所述的均溫板裝置，其中該第一殼體的該至少一連接柱為多個連接柱，該些連接柱的至少一部分對該第一板部的該內表面的投影位於該熱源對該內表面的投影之內。
如申請專利範圍第1項所述的均溫板裝置，其中該第一殼體包括位於該第一板部的該內表面的一第二毛細結構，該第二毛細結構作為液體通道，該第一毛細結構配置於該第二毛細結構及該第二殼體的該些支撐柱之間。
如申請專利範圍第5項所述的均溫板裝置，其中該第二毛細結構包括形成於多道凸條之間的多條溝槽。
如申請專利範圍第5項所述的均溫板裝置，其中該第二毛細結構包括多條溝槽，該些溝槽的至少一部分呈放射狀地排列。如申請專利範圍第1項所述的均溫板裝置，其中該第一毛細結構為由多條線材所編織的網狀結構、非編織的網狀結構或發泡金屬層，該第一毛細結構包括多個孔洞。
如申請專利範圍第1項所述的均溫板裝置，其中該些支撐柱均勻地分布於該第二板部。
如申請專利範圍第1項所述的均溫板裝置，其中該些支撐柱包括多個第一支撐柱及多個第二支撐柱，該些第一支撐柱的形狀不同於該些第二支撐柱的形狀，該些第一支撐柱配置在對應該熱源的部位，該些第二支撐柱位於該些第一支撐柱旁且沿著一軸向延伸。
如申請專利範圍第1項所述的均溫板裝置，其中該些支撐柱的一部分配置在對應該熱源的部位，該些支撐柱的另一部分以該部分為中心呈放射狀地排列。
如申請專利範圍第1項所述的均溫板裝置，其中該些支撐柱包括多個矩形柱、多個錐型柱、多個梯形柱、多個圓柱或多個不規則形柱。