TWM627850U - 散熱模組結構 - Google Patents

Abstract

一種散熱模組結構，係包含：一鋁質基座、複數熱管及一銅質置入層，該鋁質基座一側具有一熱管容置槽；該散熱裝置由複數散熱鰭片組或散熱器構形而成，該散熱裝置具有一第一熱管容置部，該散熱裝置與前述鋁質基座呈水平方向並列設置；該銅質置入層設置於鋁質基座之熱管容置槽及散熱裝置之第一熱管容置部表面上；該等熱管係由銅材質製成，其一端具有一吸熱端，另端則沿水平方向延伸一冷凝段，該吸熱端設於前述熱管容置槽，該冷凝段穿設於前述第一熱管容置部；藉此令該鋁質基座與該等熱管及該散熱裝置可直接焊接固定結合者。

Description

散熱模組結構

一種散熱模組結構，尤指一種可改善散熱或導熱元件之間不易焊接結合的散熱模組結構。

銅具有熱傳導效率高之特性，故習知散熱模組結構常選用銅作為直接與發熱源接觸並吸收發熱源所產生之熱量的基座，並由銅基座再將所吸附之熱量傳遞給作為加速熱傳導的熱管及增加散熱面積且散熱效率較佳的鰭片，但以銅材質製成之基座及熱管或鰭片其整體重量較重且材料成本較為昂貴，近年來已逐漸被質輕且成本較低的鋁材質鰭片及鋁基座所取代使用。

雖選用鋁材質取代銅材質可改善了銅重量重及材料成本昂貴等問題，但鋁材質並非不具有缺點，如鋁表面易被氧化，在焊接過程中生成高熔點的氧化物，使焊縫金屬難以完全熔合，給施焊帶來困難。

若銅與鋁直接進行焊接時，兩材料直接對接的部位，在焊接後容易因為脆性大而產生裂紋，並且在銅與鋁進行熔焊時，靠近銅材料這一側的焊縫中很容易形成CuAl₂等共晶，而CuAl₂等共晶結構僅分布於材料的晶界附近，容易產生晶界間的疲勞或裂紋，又由於銅與鋁兩者的熔點溫度及共晶溫度相差甚大，在熔焊作業中，當鋁熔化時而銅卻保持固體狀態，當銅熔化時，鋁已熔化很多了，無法以共融或共晶狀態共存，增加焊接難度，再者，焊縫易產生氣孔，由於銅與鋁的導熱性都很好，焊接時熔池金屬結晶快，高溫時的治金反應氣體來不及逸出，故而 容易產生氣孔，故銅與鋁材質間無法直接進行焊接，則必須對該鋁材質表面進行表面改質後使得以進行後續與銅材質或其他材料焊接之作業，故為改善前述習知改用鋁材質取代銅材質無法直接與銅或其他異材質進行焊接的缺失，則熟悉該項技藝之人士使用了無電鍍鎳作為表面改質的技術工法，並無電鍍鎳有三種：低磷、中磷、高磷。且無電鍍沉積(Electroless dopostion)又可以稱做化學鍍(Chemical Deposition)或自催化鍍法(Autocatalytic Plating)，無電鍍鎳液可分為下列三種：(1)活化敏化+酸性鍍浴PH植在4~6之間的屬於酸性鍍液，其特色是蒸發量所引起成分量的損失較少，雖然操作溫度較高，但鍍液較安全且容易控制，含磷量高、鍍率高，常為工業界所使用。(2)活化敏化+鹼性鍍液鹼性鍍浴的PH植在8~10之間，因調整PH植的氨水容易揮發，在操作時須適時補充氨水來維持PH植的穩定，含磷量較少，鍍液較不穩，操作溫度較低。(3)HPM+鹼性鍍浴HPM是將矽晶片浸泡於DI-water：H2O2(aq)：HCl(aq)=4：1：1的混合液中利用矽晶表面形成的氧化層來取代敏化活化，在表面形成自我催化表面。

而無電鍍鎳製程中需使用大量的化學反應液體，並且在無電鍍鎳製程後將會產生大量含有重金屬或化學物質的工業廢液，而工業廢液中都會產生大量的含有黃磷等有毒物質的廢水，並且該廢水無法在重複使用，也必須透過專責單位將該廢水進行回收處理，不能將該廢水直接排放避免環境收到汙染。黃磷污水中含有50~390mg/L濃度的黃磷，黃磷是一種劇毒物質，進入人體對肝臟等器官危害極大。長期飲用含磷的水可使人的骨質疏鬆，發生下頜骨壞死等病變。故現行各國已開始禁用此項製程，並推廣無毒製程藉以保護環境。

故如何提供一種可降低散熱模組結構整體重量，以及取代化學鍍鎳作為改善鋁材質無法與其他異材質焊接的表面改質工法，同時可有利於焊接作業進行又不額外產生環境汙染物的方法，則為現階段首重之目標。

爰此，為有效解決上述之問題，本創作之主要目的，係提供一種取代化學鍍鎳作為改善鋁製散熱元件與其他相異材質散熱元件間無法直接進行焊接的散熱模組結構。

為達上述之目的，本創作係提供散熱模組結構，係包含：一鋁質基座、一散熱裝置、一銅質置入層、複數熱管；該鋁質基座一側具有一熱管容置槽；該散熱裝置係由複數散熱鰭片相互扣接組成的一散熱鰭片組，該散熱鰭片組一側具有一第一熱管容置部，該散熱裝置與前述鋁質基座係呈水平方向並列或水平對臥設置；該銅質置入層設置於該熱管容置槽及該第一熱管容置部的表面；該等熱管係為銅材質，該等熱管具有一吸熱端連接該熱管容置槽，該等熱管另端則沿水平方向延伸一冷凝段並遠端連接該散熱裝置之該第一熱管容置部；透過該銅質置入層之設置，令該鋁質基座及該散熱裝置與該等熱管可直接進行焊接結合。

藉由本創作以該銅質置入層取代化學鍍鎳，當有鋁製散熱元件欲與其他異材質之散熱元件進行焊接時，可透過於該鋁製散熱元件與其他元件結合之部位的表面設置該銅質置入層，改善鋁製導熱或散熱元件不易相互進行焊接之問題，由該銅質置入層取代傳統化學鍍鎳鍍層所衍生之缺失者。

1:鋁質基座

11:熱管容置槽

2:散熱裝置

2a:第一熱管容置部

2b:第一散熱鰭片組

2c:第二散熱鰭片組

2d:第三散熱鰭片組

2e:第四散熱鰭片組

2f:第二熱管容置部

2g:第一散熱器

2ga:第一基座

2gb:散熱鰭片

2h:第二散熱器

2i:第三散熱器

2j:第四散熱器

2ha:第二基座

2hb:散熱鰭片

21:散熱鰭片

211:摺邊

3:銅質置入層

31:植入面

32:接觸面

4:熱管

41:第一熱管

411:吸熱端

412:冷凝段

42:第二熱管

421:吸熱端

422:冷凝段

5:焊料層

第1圖係為本創作之散熱模組結構第一實施例分解圖； 第2a圖係為本創作之散熱模組結構第一實施例組合剖視圖；第2b圖係為本創作之散熱模組結構第一實施例組合剖視圖；第3圖係為本創作之散熱模組結構第二實施例之組合圖；第4圖係為本創作之散熱模組結構第三實施例之組合圖；第5圖係為本創作之散熱模組結構第四實施例之組合圖。

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。

請參閱第1、2a、2b圖，係為本創作之散熱模組結構第一實施例之分解及組合剖視圖，如圖所示，本創作散熱模組結構，係包含：一鋁質基座1、一散熱裝置2、一銅質置入層3、複數熱管4、一焊料層5；

該鋁質基座1一側具有一至少熱管容置槽11，該鋁質基座1設置該熱管容置槽11的一側係為與至少一發熱源(圖中未示)接觸的吸熱側，並該熱管容置槽11作為容設並結合該等熱管4使用，並該等熱管4置入該熱管容置槽11係可選擇與該吸熱側切齊。

所述散熱裝置2係由複數散熱鰭片相互扣接組成的一散熱鰭片組，並於其中央或下方處設置一第一熱管容置部2a，該散熱裝置2與前述鋁質基座1呈水平方向並列或水平對臥設置，另該鋁質基座1及該散熱裝置2可呈相同高度或不同高度平行並列設置。

並為了進一步增加製造便利，可將所述散熱裝置2由一第一散熱鰭片組2b及一第二散熱鰭片組2c相互組合而成，該等第一散熱鰭片組2b具有複數散熱鰭片21並且每一散熱鰭片21具有至少一對摺邊211，該等散熱鰭片21透過該等摺邊211相 互搭接組設，該等第二散熱鰭片組2c具有複數散熱鰭片21並且每一散熱鰭片21具有至少一對摺邊211，該等散熱鰭片21透過該等摺邊211相互搭接組設，並該第一散熱鰭片組2b疊設於該第二散熱鰭片組2c上方，並於該第一散熱鰭片組2b及該第二散熱鰭片組2c兩者之間形成可供該等熱管4組裝容設的該第一熱管容置部2a

該等熱管4具有一吸熱端411，該吸熱端411設於前述熱管容置槽11，該等熱管4另端沿水平方向延伸一冷凝段412並遠端連接該散熱裝置2之該第一熱管容置部第一熱管容置部2a。

該銅質置入層3(copper embedding layer)設置於該熱管容置槽11及該第一熱管容置部2a的表面，透過該銅質置入層3之設置令該鋁質基座1及該散熱裝置2與該等熱管4不經化鎳處理即可直接進行焊接結合。

於該銅質置入層3與該等熱管4間設置該焊料層5，可進一步增加該鋁質基座1與該等熱管4及該散熱裝置2結合性。

所述銅質置入層3的相反兩面分別具有一植入面31及一接觸面32(用以銲接結合之用)，該植入面31咬嵌深入該熱管容置槽11及該第一熱管容置部2a的表面滲入或深入基座本體內，該接觸面32作為該銅質置入層3的外露表面與該焊料層5或直接與另一同材質或異材質元件焊接結合。

該等熱管4之冷凝段412亦可透過串接之方式貫穿所述散熱裝置2之第一熱管容置部2a進行組合(鬆配或緊配)，當採用鬆配合時該散熱裝置2之第一熱管容置部2a與該等熱管4之冷凝段412結合處必須先設置該銅質置入層3，藉此令該等熱管4與該散熱裝置2得以直接焊接結合，當所述冷凝段412與前述第一熱管容置部2a呈緊配方式結合時，則該第一熱管容置部2a緊迫該冷凝段412。

所述銅質置入層3係為透過高速噴塗、印刷、電鍍、或機械加工等方式設置於該鋁質基座1與該等熱管4對應結合之部位，該銅質置入層3係為銅片或銅箔或銅粉粒或液態銅經過機械加工(例如高壓擠壓)或表面處理製程(噴塗、電鍍或印刷)附著在該熱管容置槽11及該第一熱管容置部2a的表面，且部分該銅質置入層3在附著形成的過程中會直接咬合或植入或嵌入該熱管容置槽11及該第一熱管容置部2a的表面。藉由這樣該置入該銅質置入層3不僅附著在該熱管容置槽11及該第一熱管容置部2a的表面，該植入面31更咬合或植入或嵌入該熱管容置槽11及該第一熱管容置部2a作為該銅質置入層3的根基，加強該銅質置入層3與該該熱管容置槽11及該第一熱管容置部2a的結合力，更能防止該銅質置入層3從該熱管容置槽11及該第一熱管容置部2a剝離脫落。

請參閱第3圖，係為本創作之散熱模組結構第二實施例之組合圖，如圖所示，本實施例與前述第一實施例部份結構相同故在此將不再贅述，惟本實施例與前述第一實施例之不同處在於本實施例更具有複數第二熱管42及一第三散熱鰭片組2d及一第四散熱鰭片組2e，本實施例該等第一熱管41之冷凝段412水平延伸後與該該第一、二散熱鰭片組2b、2c結合，而該等第二熱管42之冷凝段422略高於該第一、二散熱鰭片組2b、2c之高度後延伸與該第三散熱鰭片組2d及該第四散熱鰭片組2e進行組合，即該等第三、四散熱鰭片組2d、2e設置於高於該第一、二散熱鰭片組2b、2c，並該第四散熱鰭片組2e與該第一散熱鰭片組2b不相互接觸，一第二熱管容置部2f形成於該第三、四散熱鰭片組2d、2e之間相對應但未相互結合處的一凹槽空間，該等第二熱管42之該等吸熱端421設置於該鋁質基座1之熱管容置槽11中，該等冷凝段422設於前述第二熱管容置部2f中。

所述第三、四散熱鰭片組2d、2e也可設置於該第一、二散熱鰭片組2b、2c之左、右兩側並與其水平並列，再透過部分的第二熱管42的冷凝段422與其連接組設。

請參閱第4圖，係為本創作之散熱模組結構第三實施例之組合圖，如圖所示，本實施例與前述第一實施例部份結構相同故在此將不再贅述，惟本實施例與前述第一實施例之不同處在於本實施例之散熱裝置2係為至少一散熱器，並於其中央或下方處設置一第一熱管容置部2a。

並為了製造及組裝之方便將該散熱裝置2由一第一散熱器2g及一第二散熱器2h所組成，並該第一散熱器2g具有一第一基座2ga並一側延伸有複數散熱鰭片2gb，該第二散熱器2h具有一第二基座2ha並一側延伸有複數散熱鰭片2hb，並該第一散熱器2g透過該第一基座2ga與該第二散熱器2h之第二基座2ha相互貼設，該第一熱管容置部2a設於該第一、二基座2ga、2ha之間，所述熱管4具有複數第一熱管41，該等第一熱管41之該等吸熱端411設置於該鋁質基座1之熱管容置槽11中，該等冷凝段412設於前述第一熱管容置部2a中。

請參閱第5圖，所述第一、二散熱器2g、2h係為鋁材質，亦可如第二實施例相同將該第三、四散熱鰭片組2d、2e替換為一第三散熱器2i及一第四散熱器2j，再由第二熱管42之冷凝段422連結接合，並無論該等熱管4之冷凝段係與該第一、二、三、四散熱鰭片組2b、2c、2d、2e或第一、二、三、四散熱器2g、2h、2i、2j進行連接組設，又或者該第一、二、三、四散熱鰭片組2b、2c、2d、2e相互對應連結組合之部位及該第一、二、三、四散熱器2g、2h、2i、2j相互對應連接之部位，皆必須先透過設置該銅質置入層3後使得以透過焊接之焊料層5將該等第 一、二、三、四散熱鰭片2b、2c、2d、2e進行連結結合以及將該第一、二、三、四散熱器2g、2h、2i、2j相互間進行連結結合或與該等熱管4進行結合。

上述第4、5圖實施例中該鋁質基座1及該散熱裝置2呈相同高度或不同高度平行並列設置。

上述各實施例中，所述散熱裝置2與該第一、二熱管41、42結合之方式可為緊配或鬆配之方式組合，當若以鬆配方式結合時，則該第一、二熱管容置部2a、2f表面設有該銅質置入層3，令所述冷凝段與前述第一、二熱管容置部2a、2f可直接焊接，所述冷凝段與前述第一、二熱管容置部2a、2f緊配方式結合時，則該第一、二熱管容置部2a、2f緊迫該冷凝段。

傳統散熱模組結構製造時，使用了鋁質基座及熱管與鋁散熱鰭片組或鋁散熱器進行結合，熱管與該鋁散熱鰭片組及鋁散熱器或鋁散熱鰭片組與鋁散熱鰭片組接合時必須透過焊接之方式進行結合，但鋁材質無法直接進行焊接，必須先行於該鋁散熱鰭片組與另一鋁散熱鰭片組欲焊接處及該鋁散熱鰭片組與該等熱管欲焊接之部位先以化學鍍鎳之方式沉積一鎳鍍層，令該等熱管與該鋁質散熱鰭片組或鋁質基座得以順利進行焊接結合，又因該化學鍍鎳之工法所產生之環境汙染已漸漸被重視且被要求改善，故本創作提供一種取代傳統化學鍍鎳的結構方法，透過於該欲焊接結合之部位以設置銅質置入層之方式，令該等熱管及鋁散熱鰭片組與該鋁質基座得以順利焊接結合，故本創作透過銅質置入層改善了傳統散熱模組組合必須使用化學鍍鎳所衍伸之各種汙染及其他之缺失者。

1:鋁質基座

11:熱管容置槽

2:散熱裝置

2a:第一熱管容置部

2b:第一散熱鰭片組

2c:第二散熱鰭片組

3:銅質置入層

41:第一熱管

411:吸熱端

412:冷凝段

Claims (12)

1. 一種散熱模組結構，係包含：一鋁質基座，一側具有至少一熱管容置槽；一散熱裝置，係由複數散熱鰭片相互扣接組成的一散熱鰭片組，該散熱鰭片組一側具有一第一熱管容置部，該散熱裝置與前述鋁質基座水平方向並列設置；一銅質置入層，設置於該熱管容置槽表面；複數熱管，該等熱管係為銅材質，該等熱管具有一吸熱端連接該熱管容置槽，該等熱管另一端沿水平方向延伸一冷凝段並遠端連接該散熱裝置之該第一熱管容置部；透過該銅質置入層之設置令該鋁質基座及該散熱裝置與該等熱管可直接進行焊接結合。
2. 如申請專利範圍第1項所述之散熱模組結構，其中所述散熱裝置具有一第一散熱鰭片組及一第二散熱鰭片組，該第一、二散熱鰭片組係為鋁材質，並該等第一散熱鰭片組具有複數散熱鰭片並且每一散熱鰭片具有至少一對摺邊，該等散熱鰭片透過該等摺邊相互搭接組設，該等第二散熱鰭片組具有複數散熱鰭片並且每一散熱鰭片具有至少一對摺邊，該等散熱鰭片透過該等摺邊相互搭接組設，並該第一散熱鰭片組疊設於該第二散熱鰭片組上方，該第一熱管容置部形成於該第一、二散熱鰭片組之間相對應但未相互結合處的一凹槽空間，所述熱管具有複數第一熱管，該等第一熱管之該等吸熱端設置於該鋁質基座之熱管容置槽中，該等冷凝段設於前述第一熱管容置部 中呈鬆配合，該第一熱管容置部表面設有該銅質置入層，令所述冷凝段與前述第一熱管容置部可直接進行焊接結合。
3. 如申請專利範圍第1項所述之散熱模組結構，其中所述冷凝段與前述第一熱管容置部呈緊配方式結合，該第一熱管容置部緊迫該冷凝段中。
4. 如申請專利範圍第2項所述之散熱模組結構，其中所述散熱裝置更具有一第三散熱鰭片組及一第四散熱鰭片組，並該等第三散熱鰭片組具有複數散熱鰭片並且每一散熱鰭片具有至少一對摺邊，該等散熱鰭片透過該等摺邊相互搭接組設，該等第四散熱鰭片組具有複數散熱鰭片並且每一散熱鰭片具有至少一對摺邊，該等散熱鰭片透過該等摺邊相互搭接組設，並於該第三散熱鰭片組疊設於該第四散熱鰭片組上方，該第三、四散熱鰭片組設置於該第一、二散熱鰭片組上方，並該第四散熱鰭片組與該第一散熱鰭片組不相互接觸，一第二熱管容置部形成於該第三、四散熱鰭片組之間相對應但未相互結合處的一凹槽空間，該等熱管更具有一第二熱管，該等第二熱管之該等吸熱端設置於該鋁質基座之熱管容置槽中，該等冷凝段設於前述第二熱管容置部中，該第三、四散熱鰭片組係為鋁材質，所述冷凝段與前述第一、二熱管容置部鬆配方式結合，該第一、二熱管容置部表面設有該銅質置入層，令所述冷凝段與前述第一、二熱管容置部可直接焊接。
5. 如申請專利範圍第1項所述之散熱模組結構，其中所述銅質置入層具有一植入面及一接觸面在該銅質置入層的相反兩面，該植入面咬嵌入該熱管容置槽及該第一熱管容置部的表面，該接觸面作為該銅質置入層的外露表面與一焊料層結合。
6. 如申請專利範圍第1項所述之散熱模組結構，其中更具有一焊料層，設置於該銅質置入層與該等熱管之間，將該鋁質基座與該等熱管及該散熱裝置固定結合，並該鋁質基座及該散熱裝置呈相同高度或不同高度平行並列設置。
7. 一種散熱模組結構，係包含：一鋁質基座，一側具有一熱管容置槽；一散熱裝置，係具有至少一散熱器，該散熱器一側具有一第一熱管容置部，該散熱裝置與前述鋁質基座水平方向並列設置；一銅質置入層，設於該熱管容置槽表面；複數熱管，該等熱管係為銅材質，該等熱管具有一吸熱端連接該熱管容置槽，該等熱管另端沿水平方向延伸一冷凝段並遠端連接該散熱裝置之該第一熱管容置部；透過該銅質置入層之設置令該鋁質基座及該散熱裝置與該等熱管可直接進行焊接結合。
8. 如申請專利範圍第7項所述之散熱模組結構，其中所述散熱裝置具有一第一散熱器及一第二散熱器，所述第一、二散熱器係為鋁材質，並該第一散熱器具有一第一基座並一側延伸有複數散熱鰭片，該第二散熱器具有一第二基座並一側延伸有複數散熱鰭片，並該第一散熱器透過該第一基座與該第二散熱器之第二基座相互貼設，該第一熱管容置部設於該第一、二基座之間未相互貼設之處的一凹槽空間，所述熱管具有複數第一熱管，該等第一熱管之該等吸熱端設置於該鋁質基座之熱管容置槽中，該等冷凝段設於前述第一熱管容置部中呈鬆配合，該第一熱管容置部表面設有該銅質置入層，令所述冷凝段與前述第一熱管容置部可直接進行焊接結合。
9. 如申請專利範圍第7項所述之散熱模組結構，其中所述冷凝段與前述第一熱管容置部呈緊配方式結合，該第一熱管容置部緊迫該冷凝段。
10. 如申請專利範圍第7項所述之散熱模組結構，其中所述散熱裝置更具有一第三散熱器及一第四散熱器，並該第三散熱器具有一第三基座並一側延伸複數散熱鰭片，該第四散熱器具有一第四基座並一側延伸複數散熱鰭片，並該第三散熱器透過第三基座與該第四散熱器之第四基座相互貼設，該第三、四散熱器設置於該第一、二散熱器上方，並該第四散熱器與該第一散熱器不相互接觸，一第二熱管容置部設於該第三、四基座之間未相互貼設之處的一凹槽空間，該等熱管更具有一第二熱管，該等第二熱管之該等吸熱端設置於該鋁質基座之熱管容置槽中，該等冷凝段設於前述第二熱管容置部中，該第三、四散熱器係為鋁材質，所述冷凝段與前述第一、二熱管容置部鬆配方式結合，該第一、二熱管容置部表面設有該銅質置入層，令所述冷凝段與前述第一、二熱管容置部可直接焊接。
11. 如申請專利範圍第7項所述之散熱模組結構，其中所述銅質置入層具有一植入面及一接觸面在該銅質置入層的相反兩面，該植入面咬嵌入該熱管容置槽及該第一熱管容置部的表面，該接觸面作為該銅質置入層的外露表面與一焊料層結合。
12. 如申請專利範圍第7項所述之散熱模組結構，其中該鋁質基座及該散熱裝置呈相同高度或不同高度平行並列設置。

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