TWM598967U - 柔性毛細結構及具彈性變形的散熱單元 - Google Patents

Abstract

本創作提供一種柔性毛細結構及具彈性變形的散熱單元 ，該散熱單元包括一散熱本體及一柔性毛細結構，該散熱本體具有一上板、一腔室及一下板，該柔性毛細結構設於該腔室內，其包含一毛細主體及複數可受壓彈性變形的延伸部係從該毛細主體的一側向外延伸構成，以撐起該毛細主體，且該複數延伸部與該毛細主體共同界定一軸向位移空間，該毛細主體及該複數延伸部其中一者係接觸該上板或該下板內側。

Description

柔性毛細結構及具彈性變形的散熱單元

本創作有關於一種柔性毛細結構及具彈性變形的散熱單元，尤指一種具有可受壓變形之功能的柔性毛細結構及具彈性變形的散熱單元。

現有均溫板是由上、下兩片金屬板件直接焊接（結合）組成一真空腔體，該腔體(即腔室)內壁設有毛細結構(如燒結粉末體、網格體、纖維體或溝槽等)與工作流體等，使均溫板可將熱源之熱量快速傳導到大面積均溫進行冷卻，以讓均溫板成為一種高性能散熱裝置。 然，現有均溫板的整體結構是固定並沒有辦法依需求做變化，例如該均溫板的腔室內的高度是被固定的無法軸向位移變化，以及毛細結構係同樣水平直接形成固定在腔室之內壁上，無法產生軸向位移變形。當均溫板被固定貼設在一電子裝置(如電腦、筆記型電腦、3C電子產品或通訊裝置)內的一電路板(如主機板)上的一發熱元件(如處理器、圖形處理器)時，因該電路板的發熱元件周圍還佈設有複數其他電子元件(包含被動電子元件)，使該均溫板組裝貼在該發熱元件上的一安裝空間範圍大小會受到限制，且該發熱元件與周圍其他電子元件有一定高度差，所以在組裝上常常發生該均溫板的整體體積大於該發熱元件的安裝空間而無法組裝使用，或是受到周圍其他電子元件阻礙而造成均溫板無法組裝使用的問題，以及無法提供一具彈性之高度變化差的均溫板以應付各種需求者。

本創作之一目的在提供一種具有受壓變形功能的柔性毛細結構。 本創作之另一目的在提供一種可達到增加結構彈性度的柔性毛細結構。 本創作之另一目的在提供一種具有受壓變形功能的具彈性變形的散熱單元。 本創作之另一目的在提供一種可達到增加結構彈性度的具彈性變形的散熱單元。 為達上述目的，本創作係提供一種柔性毛細結構，係應用於一散熱單元，該柔性毛細結構包括一毛細主體及複數可受壓彈性變形的延伸部，該複數延伸部從該毛細主體的一側向外延伸構成，以撐起該毛細主體，且該複數延伸部與該毛細主體共同界定一軸向位移空間。 本創作另一提供一種具彈性變形的散熱單元，包括一散熱本體及一柔性毛細結構體，該散熱本體具有一上板、一腔室及一與該上板相蓋合的下板，該腔室內填充有一工作流體，該柔性毛細結構設於該腔室內，該柔性毛細結構包含一毛細主體及複數可受壓彈性變形的延伸部，該複數延伸部從該毛細主體的一側向外延伸構成，以撐起該毛細主體，且該複數延伸部與該毛細主體共同界定一軸向位移空間，該毛細主體及該複數延伸部其中一者係接觸該上板或下板內側。 所以透過上述本創作的設計，使得可達到兼具有可受壓變形及毛細力的功能，且還有效達到增加結構彈性度的效果。

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。 本創作提供一種柔性毛細結構，請參閱第1A圖係本創作之第一實施例之柔性毛細結構立體示意圖；第1B圖係本創作之圖1之柔性毛細結構俯視示意圖。該柔性毛細結構11係應用於一散熱單元(如均溫板或熱板，圖中未示)內，該柔性毛細結構11可係為燒結粉末或網格體或編織體或纖維體，其材質可為金屬、非金屬或塑料材質，本實施例中係選擇編織體來做說明，其藉由複數金屬絲線編織構成一多孔吸液毛細結構，該金屬絲線為銅絲線、不銹鋼絲線、鋁絲線、鎳絲線、鈦絲線、合金線或及其組合；或塑膠成型的多孔毛細結構體，且於本實施例的柔性毛細結構11的外觀形狀為呈一花朵狀體，且從圖1A俯視可看出如同仿菊花狀，但並不侷限於此，於具體實施時，該柔性毛細結構11的形狀也可為一爪狀體或一拱狀體或為其他形狀。並該柔性毛細結構11具有一毛細主體111及複數可受壓彈性變形的延伸部112，該毛細主體111與該延伸部112於本實施例分別表示為呈一圓形花心盤狀(如仿菊花的花心狀)與一花瓣狀(如仿菊花的花瓣狀)。其中該毛細主體111與複數延伸部112係一體成形。當然在其他實施例，該毛細主體111與延伸部112可為兩個獨立分開的元件，且透過連接方式(如黏接、焊接或嵌接)將毛細主體111與延伸部112結合為一體構成前述柔性毛細結構11，此外該毛細主體111及該複數延伸部112因非一體成形故其材質（金屬、非金屬、塑料）及毛細種類（燒結粉末或網格體或編織體或纖維體）可選為相同及或不相同任意搭配。 又在另一實施例，該毛細主體111與該延伸部112分別為呈一多邊形狀(如三角形、五角形或矩形狀或不規則形狀)。 該複數延伸部112從該毛細主體111的一側向外往下方向延伸構成，亦即該複數延伸部112呈等距或不等距間隔環設形成在該毛細主體111的一底側上，以撐起該毛細主體111，且該複數延伸部112設有一固定端1121及一自由端1123，該複數延伸部112的該固定端1121連接對應的毛細主體111的底側，該自由端1123向外水平延伸有一抵接部11231，該抵接部11231具有增加接觸面積（包括毛細力的增加）和增加穩固性的功效。並該複數延伸部112與該毛細主體111共同界定一軸向位移空間（高度）114，該軸向位移空間114係用以供該毛細主體111與該複數延伸部112跟毛細主體111連接的部分於該軸向位移空間114內軸向位移(如向上位移或向下位移或往復位移)。 所以當該柔性毛細結構11的毛細主體111的一頂側上受到一軸向外力(如向下外力)施力時，該毛細主體111受到向下外力施力(如碰撞或與一散熱器組接的緊密力)而於該軸向位移空間114內向下位移，同時該複數延伸部112也會接收到該毛細主體111上傳來的軸向外力，使該複數延伸部112的自由端1123因受壓彈性變形而向外位移(即朝遠離該軸向位移空間114方向位移)，此時該柔性毛細結構11呈受壓變形狀態，待該毛細主體111的頂側上沒有受到軸向外力施力時，該複數延伸部112藉由其本身的彈性回復力朝該軸向位移空間114內方向位移，同時該複數延伸部112帶動其上該毛細主體111朝該軸向位移空間114向上位移，使該柔性毛細結構11恢復到原先狀態(即柔性毛細結構11呈未被受壓變形狀態)，所以透過本創作該柔性毛細結構11具有可受壓變形的功能可在受壓變形或未受壓變形時，皆可藉由該柔性毛細結構11的毛細主體111及延伸部112的毛細力將該散熱單元的一冷凝部(圖中未示)內冷凝後的工作液體快速回流到該散熱單元的一蒸發部(圖中未示)。 因此，透過本創作此柔性毛細結構11的設計，使得可達到兼具有可受壓變形及毛細力的功能，且還有效達到增加結構彈性度的效果。 請參閱第2圖係本創作之第二實施例之散熱單元之分解立體示意圖；第3圖係本創作之第二實施例之散熱單元之組合立體示意圖；第4A圖係本創作之第二實施例之散熱單元呈恢復原先(未受壓變形)狀態示意圖；第4B圖係本創作之第二實施例之散熱單元呈受壓變形狀態示意圖；第4C圖係本創作之第二實施例之在另一替代實施例之散熱單元組合剖面示意圖；第5A圖係本創作之第二實施例之在另一替代實施例之散熱單元組合剖面示意圖；第5B圖係本創作之圖5A之散熱單元之分解立體示意圖；第6A圖係本創作之第二實施例之在另一替代實施例之散熱單元之分解立體示意圖；第6B圖係本創作之第二實施例之在另一替代實施例之散熱單元呈恢復原先(未受壓變形)狀態示意圖；第6C圖係本創作之第二實施例之在另一替代實施例之散熱單元呈受壓變形狀態示意圖。如圖2、3、4A、4B所示中，並輔以參閱第1A、1B圖，該本實施例主要是將上述各實施例的柔性毛細結構11設於一具彈性變形的散熱單元2內，該散熱單元2於本實施例表示為一可受壓變形的均溫板，但不侷限於此，於具體實施時，該散熱單元2為一可受壓變形的熱板。並該散熱單元2包括一散熱本體20及一柔性毛細結構11，並於本實施例的柔性毛細結構11的結構及其功效與上述第一實施例的柔性毛細結構11的結構及其功效相同，故不再重新贅述。 該散熱本體20具有一上板21、一腔室23、一與該上板21相蓋合的下板22、一蒸發部201及一冷凝部202，其中該上板21與下板22為一金屬材質或陶瓷其中任一所構成，該金屬材質為金、銀、銅、鐵、鋁、不銹鋼、鈦或合金，並該散熱本體20的蒸發部201與冷凝部202分別位於該下板22與上板21，該蒸發部201(即下板22)係與一發熱元件(如中央處理器、圖形處理器或南北橋晶片或其他發熱源；圖中未示)相貼設，並該發熱元件是接觸貼設在對應該柔性毛細結構11的毛細主體111的該蒸發部201外側上。該上板21設有一基部211及一可受壓彈性變形的側部212，前述帶有彈性的側部212係從該基部211一側向外延伸構成，用以可被軸向受壓或彈性恢復，且於本實施例的該側部212從該基部211外周側向外且往下方傾斜延伸構成，該側部212的底端係與對應該下板22的一內側相貼設密合，使該散熱本體20的腔室23形成真空狀態。 該腔室23內填充有一工作流體(如純水或甲醇或冷媒)，且於本實施例位於該蒸發部201與冷凝部202的腔室23之內壁(即該上、下板22的內側面)是沒有設置毛細結構(如金屬燒結粉末體或編織網)。該柔性毛細結構11設於該腔室23內，該柔性毛細結構11的毛細主體111與該複數延伸部112其中一者接觸該上板21或下板22內側，於本實施例的毛細主體111的一頂側直接接觸連接該下板22內側，該複數延伸部112的自由端1123與該抵接部11231直接接觸該上板21的基部211內側，透過具有大接觸面的抵接部11231接觸該上板21內側可有效增加兩者接觸面積且進而增加毛細力及增加兩者接觸的穩固性。所以藉由該柔性毛細結構11的毛細主體111來作為該散熱本體20的蒸發部201內的毛細結構，使該蒸發部201內的該毛細主體111上的工作液體吸收到該發熱元件上的熱量而轉變成蒸發的工作液體(或汽態的工作液體)後，直到該冷凝部202上經冷凝後的工作液體(或液態的工作液體)則藉由該複數延伸部112與其上抵接部11231的毛細力將冷凝後的工作液體快速回流到下方的該蒸發部201內的毛細主體111上，且在冷凝部202上的些許部分的工作液體可以利用重力方式滴回流到該蒸發部201上，故藉由多重回流路徑供冷凝後的工作液體迅速回流，以有效避免蒸發部201乾燒及達到提升散熱循環的效果。此外，本創作藉由該上、下板22的內側面上沒有設置毛細結構可有效增加腔室內蒸氣空間，以有效提升汽液循環的效果。在一實施例，該柔性毛細結構11的毛細主體111的頂側直接接觸連接該上板22內側，該複數延伸部112的自由端1123直接連接接觸該下板22內側。 當該散熱本體20的上板21的基部211外側表面受到一軸向外力(如向下外力)施力時，該上板21的基部211受到向下外力施力(如碰撞或與散熱器組接的緊密力)而於該腔室23內朝下板22方向向下位移，此時帶有彈性的側部212也會接收到該基部211傳來的軸向外力，使該側部212隨著該基部211於該腔室23內向下彈性變形位移， 同時於該腔室23內的該複數延伸部112的自由端1123會接收到該基部211上傳來的向下外力，使該複數延伸部112的自由端1123與該抵接部11231因受壓彈性變形而由該基部211內側朝該側部212方向位移，且該複數延伸部112的自由端1123與該抵接部11231接觸該側部212內側，此時該散熱本體20從該軸向位移空間114的一第一高度H1下降至一第二高度H2而呈受壓變形狀態(如第4B圖)，待該上板21的基部211沒有受到軸向外力施力時，藉由該側部212的彈性回復力將該散熱本體20恢復到原先狀態(即該散熱本體20的上板21呈未被受壓變形狀態(如第4A圖)，且腔室23的該柔性毛細結構11則透過該複數延伸部112返回到未被受壓變形狀態(如第4A圖)，也就是該散熱本體20從該軸向位移空間114的該第二高度H2上升恢復至該第一高度H1。 在一替代實施例，該柔性毛細結構11的毛細主體111的周側具有一水平延伸毛細部(圖中未示)，該水平延伸毛細部從該毛細主體11相鄰該固定端1121的周側向外水平延伸至該蒸發部201內側(即下板22內側)上，透過該毛細主體111與該水平延伸毛細部佔滿整個該腔室23的蒸發部201內側，以藉由該水平延伸毛細部的毛細力能將冷凝後的工作液體快速回流到蒸發部201上。 在另一替代實施例，該腔室23內設有一毛細結構24，該毛細結構24為一金屬燒結粉末體、編織網、纖維體、溝槽或前述任一複數組合，且該毛細結構24設於該腔室23的該上板21內側或該下板22內側上或該上、下板21、22內側(即佈置整個腔室23內側)上，該毛細結構24接觸連接該複數延伸部112或該毛細主體111，例如該毛細結構24設於該腔室23的該上板21內側，且該複數延伸部112的自由端1123與其上該抵接部11231接觸連接該上板21的該毛細結構24，或是該毛細結構24設於該腔室23的該上、下板21、22內側(如參閱第4C圖)，該毛細主體111的頂側直接接觸連接該下板22的該毛細結構24，以及該複數延伸部112的自由端1123與其上該抵接部11231直接接觸連接該上板21的該毛細結構24，以有效供冷凝後的工作液體迅速回流，使得能避免蒸發部201乾燒及達到快速散熱循環的效果。 在另一替代實施例，參閱5A、5B圖，該散熱單元2更包含另一柔性毛細結構13，該另一柔性毛細結構13與該柔性毛細結構11呈相互或交錯或對應或間隔設置，且該另一柔性毛細結構13的結構(包含另一毛細主體131，及複數另一延伸部132具有的固定端1321、自由端1323和抵接部13231)、外觀形狀及功效與前述柔性毛細結構11的結構(即包含有毛細主體111與延伸部132)、外觀形狀及功效相同，在此不重新贅述，主要是該另一毛細主體131接觸該冷凝部內側(即上板22內側)，該複數另一延伸部132接觸該蒸發部201內側(即下板22內側)，且該另一柔性毛細結構13與該柔性毛細結構11共同界定並使用該軸向位移空間114，所以透過兩柔性毛細結構11、13來作為該散熱本體20的蒸發部201與冷凝部202內的毛細結構，讓冷凝後的工作液體能迅速回流，以有效達到提升散熱循環的效果。 在另一替代實施例，參閱第6A、6B、6C圖，該具彈性變形的散熱單元2更包含一彈性支撐件25，該彈性支撐件25設於該軸向位移空間114內，用以支撐該柔性毛細結構11與該基部211，且該彈性支撐件25設有一支撐頂部251與一支撐底部252，該支撐頂部251與面對該基部211內側相貼設接觸，該支撐底部252抵接在該毛細主體111的底側上，透過該彈性支撐件25可增加該散熱本體20的結構彈性度及緩衝的效果，且還可藉由該彈性支撐件25的彈性回復力輔助該柔性毛細結構11與該上板21的基部211向上位移而快速恢復到原先狀態(即該散熱本體20的上板21與該柔性毛細結構11皆呈未被受壓變形狀態，如第6B圖)。 因此，透過本創作此具彈性變形的散熱單元2內設有柔性毛細結構11的設計，使得可達到兼具有可受壓變形及毛細力的功能，且還有效達到增加該散熱本體20整體的結構彈性度的效果外，該散熱單元2於組裝時只要在第一、二高度H1、H 2之間的高度差範圍內都可使用，以能應付多種需求。此外，該散熱單元2可適用於一電子裝置(如智慧型手機或電腦)、伺服器或通訊設備或工業設備上，且在該散熱單元2的上板21之基部211與一具有複數鰭片的散熱器組裝時，會透過一扣具(圖中未示)扣設在該散熱器(圖中未示)上，以對該散熱器上施一向下緊密力，此時該散熱單元2透過該基部211會接收前述向下緊密力而於該腔室23內向下受壓位移，及該側部212也會接收到該基部211上傳來的前向下緊密力而於該腔室23內向下彈性變形位移，直到該扣具固定在散熱器上後，使該散熱器的底面與該散熱單元2的上板21之基部211外側表面相緊密平貼設，故使得本創作該具彈性變形的散熱單元2可達到承壓、抗壓的效果。 請參閱第7圖係本創作之第三實施例之散熱單元之分解立體示意圖；第8圖係本創作之第三實施例之散熱單元之剖面示意圖，並輔以參閱第1、2圖。該本實施例的散熱單元2(包含散熱本體20與柔性毛細結構11)的結構、連結關係、未受壓變形(或受壓變形)狀態及其功效大致與前述第二實施例的具彈性變形的散熱單元2 (包含散熱本體20與柔性毛細結構11)的結構、連結關係、未受壓變形(或受壓變形)狀態及其功效相同，在此不重新贅述。該本實施例主要是將前述第二實施例的圖2中該柔性毛細結構11設置方向改變為如圖7中該柔性毛細結構11的毛細主體111接觸該冷凝部202內側(即上板22內側)，該複數延伸部112接觸該蒸發部201內側(即下板22內側) 的毛細結構24。所以透過該毛細主體111和該複數延伸部112與其上水平延伸的抵接部11231的毛細力將冷凝後的工作液體快速回流到下方的該蒸發部201內的毛細結構24上，一直不斷汽液循環散熱。 因此，透過本創作此具彈性變形的散熱單元2內設有柔性毛細結構11的設計，使得可達到兼具有可受壓變形及毛細力的功能，且還有效達到增加該散熱本體20整體的結構彈性度的效果。

11、13:柔性毛細結構

111、131:毛細主體

112、132:延伸部

1121、1321:固定端

1123、1323:自由端

11231、13231:抵接部

114:軸向位移空間

H1、H2:第一、二高度

2:散熱單元

20:散熱本體

201:蒸發部

202:冷凝部

21:上板

211:基部

212:側部

22:下板

23:腔室

24:毛細結構

25:彈性支撐件

251:支撐頂部

252:支撐底部

第1A圖係本創作之第一實施例之柔性毛細結構立體示意圖。 第1B圖係本創作之圖1A之柔性毛細結構俯視示意圖。 第2圖係本創作之第二實施例之散熱單元之分解立體示意圖。 第3圖係本創作之第二實施例之彈性變形的散熱單元之組合立體示意圖。 第4A圖係本創作之第二實施例之散熱單元呈恢復原先(未受壓變形)狀態示意圖。 第4B圖係本創作之第二實施例之散熱單元呈受壓變形狀態示意圖。 第4C圖係本創作之第二實施例之在另一替代實施例之散熱單元組合剖面示意圖。 第5A圖係本創作之第二實施例之在另一替代實施例之散熱單元組合剖面示意圖。 第5B圖係本創作之圖5A之散熱單元之分解立體示意圖。 第6A圖係本創作之第二實施例之在另一替代實施例之散熱單元之分解立體示意圖。 第6B圖係本創作之第二實施例之在另一替代實施例之散熱單元呈恢復原先(未受壓變形)狀態示意圖。 第6C圖係本創作之第二實施例之在另一替代實施例之散熱單元呈受壓變形狀態示意圖。 第7圖係本創作之第三實施例之散熱單元之分解立體示意圖。 第8圖係本創作之第三實施例之散熱單元之剖面示意圖。

11:柔性毛細結構

111:毛細主體

112:延伸部

1123:自由端

11231:抵接部

2:散熱單元

20:散熱本體

201:蒸發部

202:冷凝部

21:上板

211:基部

212:側部

22:下板

Claims (13)

1. 一種柔性毛細結構，係應用於一散熱單元，該柔性毛細結構包括一毛細主體及複數可受壓彈性變形的延伸部，該複數延伸部從該毛細主體的一側向外延伸構成，以撐起該毛細主體，且該複數延伸部與該毛細主體共同界定一軸向位移空間。
2. 如申請專利範圍第1項所述之柔性毛細結構，其中該複數延伸部係環設形成在該毛細主體的一底側上，且該複數延伸部設有一固定端及一自由端，該複數延伸部的該固定端連接對應的該毛細主體的該底側，該自由端向外水平延伸有一抵接部。
3. 如申請專利範圍第1項所述之柔性毛細結構，其中該柔性毛細結構由複數金屬或非金屬或塑料材質之絲線編織構成一多孔吸液毛細結構。
4. 如申請專利範圍第3項所述之柔性毛細結構，其中該金屬絲線為銅絲線、不銹鋼絲線、鋁絲線、鎳絲線、鈦絲線、合金線或及其組合。
5. 如申請專利範圍第1項所述之柔性毛細結構，其中該柔性毛細結構的形狀為呈一花朵狀體或一爪狀體或一拱狀體。
6. 一種具彈性變形的散熱單元，包括：一散熱本體，具有一上板、一腔室及一與該上板相蓋合的下板，該腔室內填充有一工作流體；及一柔性毛細結構，設於該腔室內，該柔性毛細結構包含一毛細主體及複數可受壓彈性變形的延伸部，該複數延伸部從該毛細主體的一側向外延伸構成，以撐起該毛細主體，且該複數延伸部與該毛細主體共同界定一 軸向位移空間，該毛細主體及該複數延伸部其中一者係接觸該上板或該下板內側。
7. 如申請專利範圍第6項所述之具彈性變形的散熱單元，其中該上板設有一基部及一可受壓彈性變形的側部，該側部係從該基部一側向外延伸構成。
8. 如申請專利範圍第6項所述之具彈性變形的散熱單元，其中該複數延伸部係環設形成在該毛細主體的一底側上，且該複數延伸部設有一固定端及一自由端，該複數延伸部的該固定端連接對應的該毛細主體的該底側，該自由端向外水平延伸的一抵接部，並該自由端與該抵接部係接觸該上板或下板內側，該毛細主體則相對接觸該下板或上板內側。
9. 如申請專利範圍第6項所述之具彈性變形的散熱單元，更包含另一柔性毛細結構，該另一柔性毛細結構與該柔性毛細結構呈相互或交錯或對應或間隔設置，該另一柔性毛細結構與該柔性毛細結構共同界定並使用該軸向位移空間。
10. 如申請專利範圍第7項所述之具彈性變形的散熱單元，其中更包含一彈性支撐件，該彈性支撐件設於該軸向位移空間內，且該彈性支撐件設有一支撐頂部與一支撐底部，該支撐頂部與面對該基部內側相貼設接觸，該支撐底部抵接在該毛細主體的一底側上。
11. 如申請專利範圍第6項所述之具彈性變形的散熱單元，其中該柔性毛細結構由複數金屬或非金屬或塑料材質之絲線編織構成一多孔吸液毛細結構，其中該金屬絲線為銅絲線、不銹鋼絲線、鋁絲線、鎳絲線、鈦絲線、合金線或及其組合。
12. 如申請專利範圍第6項所述之具彈性變形的散熱單元，其中該散熱本體為一均溫板或一熱板。
13. 如申請專利範圍第6項所述之具彈性變形的散熱單元，其中該腔室內設有一毛細結構，該毛細結構設於該腔室該上板或下板之其一內側上或佈置整個腔室內側。

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