TWM598936U

TWM598936U - 散熱裝置

Info

Publication number: TWM598936U
Application number: TW109202778U
Authority: TW
Inventors: 陳建宇
Original assignee: 汎海科技股份有限公司
Priority date: 2020-03-11
Filing date: 2020-03-11
Publication date: 2020-07-21
Also published as: US11832420B2; US20210289663A1; CN215582331U

Abstract

一種散熱裝置，可應用於電子裝置的散熱，其中，散熱裝置係接觸於電子裝置之熱源，使散熱裝置可以吸收電子裝置所產生之熱能，並透過散熱裝置內部所充填之工作流體形成之相變化反應，對電子裝置進行快速散熱，其中，所述的工作流體可因在吸收熱源後產生相變化反應，進而循環流動於散熱裝置內部，加快散熱裝置對電子裝置之散熱作用，本創作散熱裝置成型為薄型化結構，可以有限的散熱面積達到極佳的散熱效果。

Description

散熱裝置

本創作涉及一種散熱裝置，特別是指一種利用工作流體產生相變化反應以產生散熱功效之散熱裝置。

隨著電子產品的效能不斷地提升，且電子產品亦朝著短、小、輕、薄等趨勢發展，例如，AI運算裝置、5G運算裝置等皆是如此，然而，這樣子的發展使得電子產品內部電子元件的熱流密度亦不斷增加，造成電子產品散熱不易之問題，目前市場上常見的散熱手段可分為熱對流、熱傳導兩種，其中，熱對流大多以散熱風扇帶動氣體流動達成散熱目的，然而，若電子產品要求體積小、厚度薄的嚴苛條件，電子產品無法將散熱風扇列入考量，據此，這些散熱條件嚴苛的電子產品通常使用熱傳導手段達成散熱目的，目前應用熱傳導技術的散熱手段多以散熱片為主，其中散熱片之材質直接影響了整體散熱效率，現況中，散熱片所使用之材質多使用石墨烯，惟目前石墨烯價格仍然昂貴，若電子產品使用石墨烯散熱片，將造成成本大幅上升，現在另有一種散熱裝置利用工作流體之相變化反應，使工作流體達到散熱作用，然而，此散熱裝置在製造過程中，需要在負壓環境下進行操作，使得整體製程具有較高的難度，且在負壓環境下亦伴隨著一定的危險度，據此，鑑於上述各種散熱手段缺點及優點，如何改良散熱裝置以克服嚴苛的散熱環境，此乃待需解決之問題。

有鑑於上述的問題，本創作人係依據多年來從事相關行業的經驗，針對散熱裝置進行研究及改進；緣此，本創作之主要目的在於提供一種可於常壓環境下運作且符合薄型化要求的散熱裝置。

為達上述的目的，本創作之一種散熱裝置，可供以對一電子裝置進行散熱，其中，所述的散熱裝置內部係儲存有一工作流體，當散熱裝置接觸電子裝置之一熱源後，工作流體可以受熱產生液體轉蒸氣之相變化反應，並循環流動於散熱裝置內部，其中，工作流體循環流動的過程中，散熱裝置會形成有一第二溫度區域和一第一溫度區域，工作流體在第一溫度區域吸收熱源之熱能後轉變為蒸氣狀態，另於相對低溫的第二溫度區域經由散熱冷凝還原成液體狀態，而冷凝後溫度較低的液體再流回第一溫度區域，依此不斷循環以降低熱源之溫度，達到對電子裝置散熱之目的，其中，本創作製成之散熱裝置具有體積小、輕薄化之優點，可符合輕薄型電子裝置之結構需求，並且透過相變化反應進行散熱，其散熱效果優越於一般散熱片，另外，散熱裝置於製造過程中，可以在常壓環境下進行製造，不需要在負壓環境下製造、且不需要對散熱裝置進行負壓處理，於封口前可將半成品進行獨立的移動作業，然而依照產品參數需求，亦可以於正壓或是負壓的環境下進行製造，使本創作之製造極為便利且安全。

為使貴審查委員得以清楚了解本創作之目的、技術特徵及其實施後之功效，茲以下列說明搭配圖示進行說明，敬請參閱。

請參閱「第1圖」，圖中所示為本創作之散熱裝置，如圖，本創作之散熱裝置10，其包含有一第一片體101和一第二片體102，其中，第一片體101和第二片體102相對組設後，使第一片體101與第二片體102可組設為薄型的片體，據此，散熱裝置10係可以設置於薄型化的電子裝置之中，供以對電子裝置進行散熱，又，所述的第一片體101和第二片體102係可以熱傳導率良好的材質製成，其可例如為金屬材質(金、銀、銅、鐵、鋁合金等)、非金屬材質(陶瓷、玻璃、石墨烯等)，但不以此為限，再者，散熱裝置10製成之態樣係可例如為矩形、圓形、多邊形或不規則形狀，散熱裝置10所製成之厚度、形狀可以依據產品規格需求設定，並不以此為限，特先陳明。

請參閱「第2圖」，圖中所示本創作之組成示意圖(一)，如圖，本創作之散熱裝置10，其中，第一片體101係成型有一透孔1011，組裝時，第一片體101與第二片體102之相對面的邊緣塗佈有一接合件1012，使第一片體101可以相對黏合於第二片體102，且接合件1012固化後，第一片體101與第二片體102之邊緣可以受到接合件1012黏合及封堵，所述的接合件1012可以為有機矽樹脂、環氧樹脂或聚氨酯、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）等黏合材料，請再搭配參閱「第3圖」，圖中所示為本創作之組成示意圖(二)，如圖，當第一片體101和第二片體102完成接合後，接合件1012經過固化後，第一片體101和第二片體102之間係進一步受到接合件1012支撐，使第一片體101和第二片體102存在的間距形成為一工作空間103，所述的工作空間103係受接合件1012之厚度影響，即增加接合件1012之厚度，即可擴增工作空間103之厚度，其中，第一片體101與第二片體102接合後之厚度介於0.2~0.5mm；請再參閱「第2圖」，本創作之散熱裝置10更包含有一封口件104，所述的封口件104係組設於透孔1011，其中，封口件104係蓋覆於透孔1011後，以超音波焊接技術將封口件104封堵住透孔1011，以維持工作空間103內部壓力狀態。

請參閱「第4圖」，圖中所示為本創作之實施示意圖(一)，如圖，當第一片體101與第二片體102完成接合固定後，一注液設備20係可以將一工作流體F，透過透孔1011注入於工作空間103之中，其中，所述的工作流體F佔工作空間103容積比例50%~95%，較佳容積比例為50%，工作流體F係可以一種以上之液體混合而成，較佳實施例為水、醇類和氟素液體混合之溶液，且工作流體F受熱後，會形成液體轉變為氣體之相變化反應，但凡可達到液體和氣體之間的相變化反應之液體者皆可實施，並不以此為限，又，散熱裝置10進行注液作業時，散熱裝置10係可以於常壓環境或真空環境下進行注液作業。

請參閱「第5圖」，圖中所示為本創作之實施示意圖(二)，如圖，當散熱裝置10完成注液作業後，一封口件104係可以覆蓋於第一片體101之透孔1011之上，其中，所述的封口件104係可以為聚苯乙烯(Polystyrene)、苯乙烯丙烯腈(Styrene acrylonitrile resin)、丙烯腈丁二烯苯乙烯(Acrylonitrile Butadiene Styrene)、聚碳酸脂(Polycarbonate)、尼龍(Nylon)、聚硫酸基(Polysulfone)或聚氨酯（PU）等材質製成，且封口件104之面積係大於透孔1011，使封口件104可以蓋覆透孔1011及其周圍，進而使工作空間103形成封閉狀，阻止工作流體F由透孔1011流出。

請再參閱「第6圖」~「第7圖」，圖中所示為本創作之實施示意圖(三)~(四)，如圖，當封口件104覆蓋住透孔1011後，一封口設備30係可以於透孔1011周圍進行超音波焊接，當封口設備30對透孔1011周圍進行超音波焊接時，第一片體101之透孔1011，其周圍部分會略為產生型變，使透孔1011之周圍貼合且熔接至第二片體102，使得透孔1011周圍之區域經熔接後將透孔1011封堵住，以防止工作流體F由透孔1011流出，並進一步維持工作空間103內部壓力；其中，本創作可依據產品參數需求，亦可以於正壓或是負壓的環境下進行注液及封口作業。

請參閱「第8圖」，圖中所示為本創作之實施示意圖(五)，如圖，本創作實施時，散熱裝置10係可設置於一電子裝置40，並且將散熱裝置10係接觸於電子裝置40的一熱源H，其中，散熱裝置10之設置位置及大小，可依據電子裝置40實際結構進行設置，本實施例非用以限制其設置位置及大小。

請再搭配參閱「第9圖」，圖中所示為本創作之實施示意圖(六)，如圖中所示，當電子裝置40因運行而產生熱能於熱源H時，散熱裝置10會透過第一片體101或第二片體102傳導熱源H之熱能，其中，熱能可以加熱工作空間103內的工作流體F，使工作流體F產生相變化反應後，於工作空間103循環而形成一第一溫度區域1031和一第二溫度區域1032，其中，第一溫度區域1031之溫度係大於第二溫度區域1032所量測之溫度，所述的第一溫度區域1031係接觸於熱源H，經熱傳導作用後，工作流體F可吸收熱源H之熱能，並且進行相變化反應，使工作流體F從液體轉變成蒸氣傳導至第二溫度區域1032，所述的第二溫度區域1032之溫度相對低於第一溫度區域1031，工作流體F於第二溫度區域1032，因溫度變化產生相變化反應，從蒸汽再次凝結成液體，再者，凝結成液體的工作流體F會再次回到第一溫度區域1031，並且再次吸收熱能，以此循環不息，又，工作流體F循環流動的過程中，工作流體F係不斷將熱能散熱於散熱裝置10外部，進而降低熱源H之溫度；據此，本創作之散熱裝置10可製作成薄型化，以因應薄型化的電子裝置。

綜上可知，本創作之一種散熱裝置，可供以對一電子裝置進行散熱，所述的散熱裝置係由一第一片體和一第二片體組成，其中，第一片體與第二片體之間形成有封閉狀的一工作空間，且工作空間內係儲存有一工作流體，所述的工作流體可於受熱後產生液體和蒸氣之相變化反應，當散熱裝置接觸於電子裝置的一熱源後，工作流體受熱源加熱，使得工作流體基於相變化反應，循環流動於工作空間，進而於工作空間形成有一第一溫度區域和一第二溫度區域，其中，第一溫度區域為熱源產生之區域，蒸氣狀態的工作液體可於相對低溫的第二溫度區域，進行降溫冷凝後還原至液體狀態，並且降溫後的工作液體係進一步流回第一溫度區域，經熱傳導作用後，可使第一溫度區域之熱源達到散熱之目的，再者，散熱裝置於製造過程中，可以在常壓環境下進行製造，不需要在負壓環境下製造、且不需要進行真空處理；依此，本創作其據以實施後，確實可達到提供一種可於常壓環境下運作且薄型化的散熱裝置之目的。

以上所述者，僅為創作之較佳之實施例而已，並非用以限定本創作實施之範圍；任何熟習此技藝者，在不脫離本創作之精神與範圍下所作之均等變化與修飾，皆應涵蓋於本創作之專利範圍內。

綜上所述，本創作係具有「產業利用性」、「新穎性」與「進步性」等專利要件；申請人爰依專利法之規定，向　鈞局提起新型專利之申請。

10:散熱裝置 101:第一片體 102:第二片體 1011:透孔 1012:接合件 103:工作空間 104:封口件 1031:第一溫度區域 1032:第二溫度區域 20:注液設備 30:封口設備 40:電子裝置 F:工作流體 H:熱源

第1圖，本創作之散熱裝置。第2圖，本創作之組成示意圖(一)。第3圖，本創作之組成示意圖(二)。第4圖，本創作之實施示意圖(一)。第5圖，本創作之實施示意圖(二)。第6圖，本創作之實施示意圖(三)。第7圖，本創作之實施示意圖(四)。第8圖，本創作之實施示意圖(五)。第9圖，本創作之實施示意圖(六)。

10:散熱裝置

101:第一片體

1011:透孔

1012:接合件

102:第二片體

104:封口件

Claims

一種散熱裝置，其包含：一第一片體，成型有一透孔；一第二片體；一接合件，塗佈於該第一片體和該第二片體之相對面的邊緣，使該第一片體相對黏合於該第二片體，該第一片體與該第二片體黏合後形成有一工作空間，一工作流體充填於該工作空間；一封口件，組設於該透孔，使該工作空間形成封閉狀；以及該第一片體的該透孔周圍以超音波焊接後，該透孔周圍貼合及熔接於該第二片體以封堵住該透孔。
如請求項1所述的散熱裝置，其中，該工作流體吸收一熱源產生相變化反應後，於該工作空間形成一第二溫度區域與一第一溫度區域。
如請求項2所述的散熱裝置，其中，該第一溫度區域之溫度大於該第二溫度區域。
如請求項1所述的散熱裝置，其中，該接合件支撐該第一片體與該第二片體之間距，形成該工作空間之厚度。
如請求項1所述的散熱裝置，其中，該封口件以超音波焊接該封口件，使該封口件熔接於該透孔。
如請求項1所述的散熱裝置，其中，該封口件之面積大於該透孔。
如請求項1所述的散熱裝置，其中，該工作流體佔該工作空間容積比例50%~95%。
如請求項7所述的散熱裝置，其中，該工作流體佔該工作空間容積比例50%。
如請求項1所述的散熱裝置，其中，該工作流體以一種以上之液體混合而成。
如請求項9所述的散熱裝置，其中，該工作流體為水、醇類和氟素液體混合而成。
如請求項1所述的散熱裝置，其中，該第一片體與該第二片體接合後之厚度介於0.2mm~0.5mm。