TWM636776U - 立體傳熱裝置 - Google Patents

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TWM636776U
TWM636776U TW111208478U TW111208478U TWM636776U TW M636776 U TWM636776 U TW M636776U TW 111208478 U TW111208478 U TW 111208478U TW 111208478 U TW111208478 U TW 111208478U TW M636776 U TWM636776 U TW M636776U
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Taiwan
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heat
heat conduction
capillary structure
conduction shell
shell
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TW111208478U
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王學梅
張小敏
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大陸商亞浩電子五金塑膠（惠州）有限公司
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Abstract

一種立體傳熱裝置包含一第一導熱殼、一第二導熱殼、至少一第一毛細結構、至少一第二毛細結構及至少一第一熱管。第一導熱殼具有一蒸發面。蒸發面用以熱接觸一熱源。第二導熱殼具有至少一第一穿孔，且第二導熱殼裝設於第一導熱殼，以令第一導熱殼與第二導熱殼共同形成一液密腔室。第一毛細結構設置於第一導熱殼。第二毛細結構設置於第一導熱殼。至少一第一毛細結構與至少一第二毛細結構於蒸發面及其延伸面之投影落於蒸發面的範圍內，且至少一第二毛細結構較至少一第二毛細結構靠近第二導熱殼。第一熱管穿設於至少一第一穿孔，並抵靠於至少一第二毛細結構。

Description

立體傳熱裝置
本新型係關於一種傳熱裝置，特別是一種立體傳熱裝置。
均溫板的技術原理類似於熱管，但在傳導方式上有所區別。熱管為一維線性熱傳導，而真空腔均熱板中的熱量則是在一個二維的面上傳導，因此效率更高。具體來說，均溫板主要包括一腔體及一毛細結構。腔體內部具有一中空腔室，且中空腔室用以供一工作流體填注。毛細組織佈設在中空腔室內。腔體受熱部分稱為蒸發區。腔體散熱的部分稱為冷凝區。工作流體在蒸發區吸收熱量汽化並迅速擴張至整個腔體。在冷凝區放出熱量冷凝成液態。接著，液態工質通過毛細結構返回蒸發區，而形成一冷卻循環。
然而，目前的均溫板和熱管皆個別獨立運作，導致個別就均溫板或個別就熱管而言，皆僅是平面式或直線式的個別傳熱，而非整體式的立體傳熱。
本新型在於提供一種立體傳熱裝置，藉以提升立體傳熱裝置的散熱效率。
本新型之一實施例所揭露之立體傳熱裝置包含一第一導熱殼、一第二導熱殼、至少一第一毛細結構、至少一第二毛細結構及至少一第一熱管。第一導熱殼具有一蒸發面。蒸發面用以熱接觸一熱源。第二導熱殼具有至少一第一穿孔，且第二導熱殼裝設於第一導熱殼，以令第一導熱殼與第二導熱殼共同形成一液密腔室。第一毛細結構設置於第一導熱殼。第二毛細結構設置於第一導熱殼。至少一第一毛細結構與至少一第二毛細結構於蒸發面及其延伸面之投影落於蒸發面的範圍內，且至少一第二毛細結構較至少一第二毛細結構靠近第二導熱殼。第一熱管穿設於至少一第一穿孔，並抵靠於至少一第二毛細結構。
本新型之一實施例所揭露之立體傳熱裝置包含一第一導熱殼、一第二導熱殼、至少一導熱凸塊、至少一第一毛細結構、至少一第二毛細結構及至少一第一熱管。第二導熱殼具有至少一第一穿孔，且第二導熱殼裝設於第一導熱殼，以令第一導熱殼與第二導熱殼共同形成一液密腔室。至少一導熱凸塊凸出於第一導熱殼。至少一第一毛細結構疊設於第一導熱殼。至少一第二毛細結構疊設於至少一導熱凸塊，並熱耦合於至少一第一毛細結構。至少一第一熱管穿設於至少一第一穿孔，並抵靠於至少一第二毛細結構。
根據上述實施例之立體傳熱裝置，透過第一熱管抵靠於疊設於較靠近第二導熱殼的第二毛細結構之設計，一方面可增加毛細結構之面積，另一方面又能夠縮短熱管的回水距離，以增加立體傳熱裝置的散熱效能。
以上關於本新型內容的說明及以下實施方式的說明係用以示範與解釋本新型的原理，並且提供本新型的專利申請範圍更進一步的解釋。
10:立體傳熱裝置
100:第一導熱殼
110:底板
111:內表面
120:環形側板
121:內表面
130:第一凸包結構
131:內表面
140:第二凸包結構
141:內表面
142:蒸發面
200:第二導熱殼
210:第一穿孔
220:第二穿孔
300:導熱凸塊
310:第一表面
320:第二表面
400:第一毛細結構
500:第二毛細結構
510:頂面
550:第三毛細結構
600:第一熱管
610:第一熱管腔室
620:缺口
700:第二熱管
710:第二熱管腔室
800:支撐結構
C:周圍
D1:第一距離
D2:第二距離
L1、L2:回水長度
S:液密腔室
圖1為根據本新型第一實施例所述之立體傳熱裝置的立體示意圖。
圖2為圖1之分解示意圖。
圖3為圖1之另一視角的分解示意圖。
圖4為圖1之剖面示意圖。
請參閱圖1至圖4。圖1為根據本新型第一實施例所述之立體傳熱裝置的立體示意圖。圖2為圖1之分解示意圖。圖3為圖1之另一視角的分解示意圖。圖4為圖1之剖面示意圖。
本實施例之立體傳熱裝置10包含一第一導熱殼100、一第二導熱殼200、多個導熱凸塊300、一第一毛細結構400、多個第二毛細結構500、多個第三毛細結構550、多個第一熱管600及多個第二熱管700。
第一導熱殼100與第二導熱殼200的材質例如為金屬，並例如由鈑金沖壓製成。第二導熱殼200裝設於第一導熱殼100，以令第一導熱殼100與第二導熱殼200共同形成一液密腔室S。
第一導熱殼100包含一底板110、一環形側板120、一第一凸包結構130及一第二凸包結構140。環形側板120連接於底板110之周圍。第一凸包結構130自底板110朝遠離第二導熱殼200的方向凸起。第二凸包結構140自第一凸包結構130朝遠離第二導熱殼200的方向凸起。第二凸包結構140具有一內表面141及一蒸發面142。蒸發面142背對內表面141並用以接觸一熱源(未繪示)。熱源例如為中央處理器或影像處理器。第二導熱殼200具有多個第一穿孔210及多個第二穿孔220。
這些導熱凸塊300的材質例如為金屬。這些導熱凸塊300凸出於第一導熱殼100之第二凸包結構140之內表面141。此外，這些導熱凸塊300具有一第一表面310及一第二表面320。第一表面310背向第二凸包結構140之蒸發面142。第二表面320銜接第一表面310與第二凸包結構140之內表面141。
在本實施例中，這些導熱凸塊300例如為具有不同長度的矩形體，但並不以此為限。在其他實施例中，導熱凸塊也可為非矩形體，只要在液密腔室S中能提供所需的蒸氣壓降及減少因粉燒結毛細結構的毛細作用引起的高液體壓降即可。
在本實施例中，這些導熱凸塊300彼此平行，但並不以此為限。在其他實施例中，這些導熱凸塊也可以呈放射狀排列。
第一毛細結構400與這些第二毛細結構500係選自於由金屬網、粉末燒結體及陶瓷燒結體所構成之群組。第一毛細結構400疊設於第一導熱殼100之底板110之至少部分內表面111、環形側板120之至少部分內表面121、第一凸包結構130之至少部分內表面131及第二凸包 結構140之至少部分內表面141。第二毛細結構500疊設於導熱凸塊300之第一表面310。第三毛細結構550疊設於導熱凸塊300之第二表面320，並銜接第一毛細結構400與第二毛細結構500。
在本實施例中，將第二毛細結構500設置於導熱凸塊300之第一表面310而讓第二毛細結構500較位於第二凸包結構之第一毛細結構400靠近第二導熱殼200，而非直接將第二毛細結構500的厚度增加，係因為毛細越薄，蒸發熱阻越低，故透過導熱凸塊300墊高第二毛細結構500能夠薄化第二毛細結構500的厚度，以降低第二毛細結構500的熱阻值。經計算，當第二毛細結構500的厚度由0.6毫米薄化成0.4毫米時，熱阻值也由0.0333℃/W變為0.0222℃/W。
在本實施例中，第二毛細結構500具有背向第二凸包結構140之一頂面510。頂面510與第二凸包結構140之內表面141保持有一第一距離D1。第二凸包結構140之內表面141與第二導熱殼200間形成有一蒸氣通道，且第二凸包結構140之內表面141與第二導熱殼200間保持有一第二距離D2。第一距離D1與第二距離D2的比例例如介於60%~65%：35%~40%。
第一熱管600與第二熱管700例如用設置位置來區分。第一熱管600於第二凸包結構140之蒸發面142及其延伸面之投影係位於蒸發面142之內。所謂之投影係位於蒸發面142之內係指投影位於蒸發面142之輪廓C所圍繞之區域之內。第二熱管700於第二凸包結構140之蒸發面142及其延伸面之投影係位於蒸發面142之外。所謂之投影係位於蒸發面142之外係指投影位於蒸發面142之輪廓C所圍繞之區域之外。
這些第一熱管600分別穿設於這些第一穿孔210，且這些第一熱管600分別抵靠於疊設於導熱凸塊300之第一表面310之第二毛細結構500，以讓第一熱管600與疊設於第二凸包結構140之內表面141之第一毛細結構400相分離。
此外，第一熱管600具有一第一熱管腔室610及一缺口620。第一熱管腔室610透過缺口620與液密腔室S相連通。缺口620用以供工作流體流過。工作流體例如為蒸氣。
在本實施例中，第一熱管腔室610透過缺口620與液密腔室S相連通，但由於第一熱管600抵靠於第二毛細結構500，且第二毛細結構500曝露出部分的第一熱管腔室610，故在其他實施例中，第一熱管亦可以不具有缺口620。也就是說，在其他實施例中，第一熱管腔室610可直接透過未被第二毛細結構500遮住之空隙與液密腔室S相連通。
在本實施例中，這些第一熱管600之毛細結構(未繪示)分別例如以金屬鍵鍵結的方式連接於這些第二毛細結構500，但並不以此為限。在其他實施例中，這些第一熱管之毛細結構亦可單純抵靠於這些第二毛細結構。所謂之二毛細結構以金屬鍵鍵結的方式連接係指例如透過燒結製程讓二毛細結構相連接，以提升二毛細結構傳遞流體的速度，進而提升立體傳熱裝置10的散熱效率。
這些第二熱管700分別穿設於這些第二穿孔220，且這些第二熱管700分別與第一毛細結構400相分離。此外，第二熱管700例如具有密閉的一第二熱管腔室710，且第二熱管腔室710與液密腔室S不相連通。
這些支撐結構800之一端連接於第一導熱殼100，以及這些支撐結構800之另一端連接於第二導熱殼200，以提升立體傳熱裝置10的結構強度。在本實施例中，支撐結構800及導熱凸塊300例如藉由沖壓成型、電腦銑床或其他方式而為一體成型之結構，但並不以此為限。在其他實施例中。支撐結構及導熱凸塊亦可利用如熔接(welding)、擴散接合(diffusion bonding)、熱壓(thermal pressing)、軟焊(soldering)、硬焊(brazing)、黏著劑等接合技術耦接於第一導熱殼。
在本實施例中，這些導熱凸塊300連接於這些支撐結構800之至少部分，但並不以此為限。在其他實施例中，導熱凸塊300也可以與這些支撐結構800分離。
在本實施例中，導熱凸塊300、第二毛細結構500、第一熱管600及第二熱管700的數量為多個，但並不以此為限。在其他實施例中，熱凸塊、第二毛細結構、第一熱管及第二熱管的數量也可以改為單個。
在本實施例中，立體傳熱裝置10同時設有第一熱管600與第二熱管700，但並不以此為限。在其他實施中，立體傳熱裝置也可以僅設有第一熱管。
本實施例之第一熱管600係抵靠於疊設於導熱凸塊300之第一表面之第二毛細結構500而非疊設於第一導熱殼100之第二凸包結構140之第一毛細結構400，使得一方面無需在導熱凸塊300開設供第一熱管600穿過的讓位結構，意即能夠進一步加大導熱凸塊300的體積，並 連帶增加第二毛細結構500的面積。另一方面又能夠縮短熱管600的回水距離，從L2縮短至L1，以增加立體傳熱裝置10的散熱效能。
根據上述實施例之立體傳熱裝置，透過第一熱管抵靠於疊設於較靠近第二導熱殼的第二毛細結構之設計，一方面可增加毛細結構之面積，另一方面又能夠縮短熱管的回水距離，以增加立體傳熱裝置的散熱效能。
此外，在部分實施例中，相較於單純抵靠的二毛細結構，透過金屬鍵鍵結的二毛細結構可提升自第二毛細結構傳遞流體至第一毛細結構的速度，進而進一步提升立體傳熱裝置的散熱效率。
雖然本新型以前述之諸項實施例揭露如上，然其並非用以限定本新型，任何熟習相像技藝者，在不脫離本新型之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本新型之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。
100:第一導熱殼
110:底板
111:內表面
120:環形側板
121:內表面
130:第一凸包結構
131:內表面
140:第二凸包結構
141:內表面
142:蒸發面
200:第二導熱殼
210:第一穿孔
220:第二穿孔
300:導熱凸塊
310:第一表面
320:第二表面
400:第一毛細結構
500:第二毛細結構
510:頂面
550:第三毛細結構
600:第一熱管
610:第一熱管腔室
620:缺口
700:第二熱管
710:第二熱管腔室
800:支撐結構
C:周圍
D1:第一距離
D2:第二距離
L1、L2:回水長度
S:液密腔室

Claims (15)

  1. 一種立體傳熱裝置，包含：一第一導熱殼，具有一蒸發面，該蒸發面用以熱接觸一熱源；一第二導熱殼，具有至少一第一穿孔，且該第二導熱殼裝設於該第一導熱殼，以令該第一導熱殼與該第二導熱殼共同形成一液密腔室；至少一第一毛細結構，設置於該第一導熱殼；至少一第二毛細結構，設置於該第一導熱殼，該至少一第一毛細結構與該至少一第二毛細結構於該蒸發面及其延伸面之投影落於該蒸發面的範圍內，且該至少一第二毛細結構較該至少一第二毛細結構靠近該第二導熱殼；以及至少一第一熱管，穿設於該至少一第一穿孔，並抵靠於該至少一第二毛細結構。
  2. 如請求項1所述之立體傳熱裝置，更包含至少一導熱凸塊，該第一導熱殼包含一底板、一環形側板、一第一凸包結構及一第二凸包結構，該環形側板連接於該底板之周圍，該第一凸包結構自該底板朝遠離該第二導熱殼的方向凸起，該第二凸包結構自該第一凸包結構朝遠離該第二導熱殼的方向凸起，該至少一導熱凸塊凸出於該第二凸包結構之內表面，該至少一第一毛細結構疊設於該底板之內表面、該環形側板之內表面、該第一凸包結構之內表面、該第二凸包結構之內表面，該至少一第二毛細結構疊設於該至少一導熱凸塊。
  3. 如請求項2所述之立體傳熱裝置，更包含至少一第三毛細結構，該導熱凸塊具有一第一表面及一第二表面，該第一表面背向該第二 凸包結構之蒸發面，且該第二表面銜接該第一表面與該第二凸包結構之內表面，該至少一第二毛細結構疊設於該至少一導熱凸塊的該第一表面，該至少一第三毛細結構疊設於該至少一導熱凸塊的該第二表面，並銜接該至少一第一毛細結構與該至少一第二毛細結構。
  4. 如請求項2所述之立體傳熱裝置，其中該至少一第二毛細結構具有背向該第二凸包結構之一頂面，該頂面與該第二凸包結構之內表面保持有一第一距離，該第二凸包結構之內表面與該第二導熱殼間形成有一蒸汽通道，且該第二凸包結構之內表面與該第二導熱殼間保持有一第二距離，該第一距離與該第二距離的比例介於60%~65%：35%~40%。
  5. 如請求項2所述之立體傳熱裝置，更包含多個支撐結構，該些支撐結構之一端連接於該第一導熱殼，該些支撐結構之另一端連接於該第二導熱殼。
  6. 如請求項5所述之立體傳熱裝置，其中該至少一導熱凸塊連接於該些支撐結構之至少部分。
  7. 如請求項2所述之立體傳熱裝置，其中該至少一導熱凸塊的數量為多個，該些導熱凸塊彼此平行。
  8. 如請求項2所述之立體傳熱裝置，其中該至少一導熱凸塊與該第二導熱殼相分離。
  9. 如請求項1所述之立體傳熱裝置，更包含至少一第二熱管，該第二導熱殼具有至少一第二穿孔，該至少一第二熱管裝設於該至少一第二穿孔，且該至少一第二熱管與該第一導熱殼相分離。
  10. 如請求項9所述之立體傳熱裝置，其中該第一熱管具有一第一熱管腔室，該第一熱管腔室與該液密腔室相連通。
  11. 如請求項10所述之立體傳熱裝置，其中該第二熱管具有一第二熱管腔室，該第二熱管腔室與該液密腔室不相連通。
  12. 如請求項1所述之立體傳熱裝置，其中該至少一第一毛細結構與該至少一第二毛細結構係選自於由金屬網、粉末燒結體及陶瓷燒結體所構成之群組。
  13. 如請求項1所述之立體傳熱裝置，其中該第一熱管之毛細結構與該至少一第二毛細結構相連接。
  14. 如請求項1所述之立體傳熱裝置，其中該第一熱管之毛細結構以金屬鍵鍵結的方式連接於該至少一第二毛細結構。
  15. 一種立體傳熱裝置，包含：一第一導熱殼；一第二導熱殼，具有至少一第一穿孔，且該第二導熱殼裝設於該第一導熱殼，以令該第一導熱殼與該第二導熱殼共同形成一液密腔室；至少一導熱凸塊，凸出於該第一導熱殼；至少一第一毛細結構，疊設於該第一導熱殼；至少一第二毛細結構，疊設於該至少一導熱凸塊，並熱耦合於該至少一第一毛細結構；以及至少一第一熱管，穿設於該至少一第一穿孔，並抵靠於該至少一第二毛細結構。
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