TWM637360U

TWM637360U - 散熱裝置

Info

Publication number: TWM637360U
Application number: TW111208554U
Authority: TW
Inventors: 林文賢; 李文樞; 吳宗勳; 潘駿豪
Original assignee: 廣達電腦股份有限公司
Priority date: 2022-08-08
Filing date: 2022-08-08
Publication date: 2023-02-11

Abstract

本揭露提供一種散熱裝置。散熱裝置用於一電路元件上的一發熱源。散熱裝置包括一第一導熱元件以及一殼體。第一導熱元件包括一下方部分、一中間部分、一上方部分，中間部分連接下方部分以及上方部分。殼體容納第一導熱元件。上方部分包括一撥動結構。

Description

散熱裝置

本揭露是有關於一種散熱裝置。

隨著科技的發展，對於電子設備之要求日益提高。例如，希望電子設備之顯示影像具有更高的解析度，或者，希望電子設備可達到連網功能等。這些要求可能造成晶片之運算負擔，並可能產生大量的熱能。常見的晶片包括系統單晶片（System on a Chip，SOC）、中央處理器（central processing unit，CPU）、圖形處理器（graphics processing unit，GPU）等。應注意的是，發熱源並不限於晶片。在本說明書中，將這些可能產生大量的熱能的元件稱為「發熱源」。為了避免整個電子設備或發熱源本身過熱以及為了避免熱能影響使用者體驗，需要將熱能自電子設備散出。

常見的一種散熱裝置包括上蓋、下蓋、散熱鰭片（fins）。散熱鰭片設置在發熱源上，且具有多個朝外的鰭狀結構，藉由鰭狀結構增加對流而達成散熱。然而，因為具有散熱鰭片，且不同元件之間（例如，上蓋與下蓋之間、上蓋與散熱鰭片之間）需要設置防水元件（例如，O型環（O-ring）），故這樣的散熱裝置包括相對多的元件數量，例如，其中可能需要多達四個或以上的防水元件。不僅增加組裝成本，亦不利於組裝便利性。

因此，如何有效達成電子設備之散熱並兼顧散熱裝置之組裝便利性相當重要。

本揭露之一些實施例提供一種散熱裝置。散熱裝置用於一電路元件上的一發熱源。散熱裝置包括一第一導熱元件以及一殼體。第一導熱元件包括一下方部分、一中間部分、一上方部分，中間部分連接下方部分以及上方部分。殼體容納第一導熱元件。上方部分包括一撥動結構。

在一些實施例中，上方部分更包括一卡合結構。在一些實施例中，撥動結構為一突出，且卡合結構為一卡勾，在散熱裝置之組裝過程中，卡合結構可與電路元件暫時地卡合，並藉由對撥動結構施力使得卡合結構脫離電路元件。在一些實施例中，殼體為一中空長方體，發熱源所產生的熱量依序經由下方部分、中間部分、上方部分傳遞至殼體。在一些實施例中，殼體由導熱係數大於100W/mK的材料製成。

在一些實施例中，殼體之內部之相對側各包括一導軌，且電路元件設置於導軌之間。在一些實施例中，散熱裝置更包括一第二導熱元件。第二導熱元件設置於殼體與上方部分之間以及下方部分與發熱源之間。在一些實施例中，第二導熱元件為可壓縮的。

在一些實施例中，散熱裝置更包括一前蓋、一前側連接元件、一後蓋、一後側連接元件，其中前蓋連接至殼體，前側連接元件連接至前蓋，後蓋連接至殼體，後側連接元件連接至後蓋，前蓋與前側連接元件一體成形，後蓋與後側連接元件一體成形。在一些實施例中，散熱裝置更包括一防水元件。防水元件設置於前蓋與殼體之間以及後蓋與殼體之間。

以下的揭露內容提供許多不同的實施例或範例，並可能使用相對性的空間相關用語敘述各個構件以及排列方式的特定範例，以實施本揭露之不同特徵。例如，若本說明書敘述了第一特徵形成於第二特徵「上」或「的上方」，即表示可包括第一特徵與第二特徵直接接觸的實施例，亦可包括有附加特徵形成於第一特徵與第二特徵之間，而使第一特徵與第二特徵未直接接觸的實施例。空間相關用語是為了便於描述圖式中元件或特徵與其他元件或特徵之間的關係。除了在圖式中繪示的方位之外，這些空間相關用語意欲包含使用中或操作中的裝置之不同方位。裝置可被轉向不同方位（旋轉90度或其他方位），則在此使用的相對性的空間相關用語亦可依此相同解釋。

又，在說明書以及申請專利範圍中的序數，例如「第一」、「第二」等，並沒有順序上的先後關係，其僅用於標示區分二個具有相同名字之不同元件。此外，用語「大約」表示在給定值的10%內、5%內、3%內、2%內、1%內、0.5%內的範圍。用語「在第一數值與第二數值之間」表示範圍包括第一數值、第二數值以及它們之間的其它數值。

請先參考第1圖以及第2圖。第1圖是一散熱裝置100之立體圖。第2圖是散熱裝置100之爆炸圖，並繪示出一發熱源10以及一電路元件20。散熱裝置100可用於發熱源10。發熱源10可設置於電路元件20上。在一些實施例中，發熱源10為晶片，例如，系統單晶片、中央處理器、圖形處理器等，但不限於此。在一些實施例中，電路元件20為電路板，例如，硬板、軟板（flex board）、軟硬複合板（rigid-flex board）等，但不限於此。電路元件20可具有二個固定部分21以及一容納部分22。

散熱裝置100包括一第一導熱元件110、二個第二導熱元件120、一殼體130、一前蓋140、一前側連接元件150、一後蓋160、一後側連接元件170、二個防水元件180、一或多個固定元件190、一或多個固定元件200、一或多個固定元件210。應理解的是，元件可依照需求增加或減少。

第一導熱元件110設置於殼體130之內部。第一導熱元件110包括一下方部分111、一中間部分112、一上方部分113。下方部分111設置於電路元件20上。下方部分111可包括一本體1111以及設置於本體1111之相對側的二固定孔1112。在一些實施例中，本體1111的中央區域為一凹陷，但不限於此。可透過諸如為螺絲、螺栓的固定元件190穿過固定孔1112並設置於固定部分21中，以將下方部分111固定於電路元件20。在一些實施例中，固定元件190與固定部分21之間形成有相互對應的形狀（例如，螺紋），以加強下方部分111與電路元件20之間的連接。

中間部分112連接下方部分111以及上方部分113。在一些實施例中，下方部分111與中間部分112之間的一夾角以及中間部分112與上方部分113之間的一夾角皆大於90度。即，下方部分111以及上方部分113位於中間部分112之相對側。上方部分113可包括一撥動結構1131以及一或多個卡合結構1132（撥動結構1131以及卡合結構1132可先參考第3A圖以及第3B圖）。在一些實施例中，撥動結構1131為一突出。在一些實施例中，卡合結構1132為一卡勾。

在一些實施例中，第一導熱元件110由一彈性材料製成，但不限於此。在一些實施例中，第一導熱元件110由金屬或金屬合金製成，例如，不鏽鋼，但不限於此。因為第一導熱元件110可具有彈性，使得中間部分112以及上方部分113在散熱裝置100之組裝過程可相對電路元件20改變位置，以增加組裝便利性。

二個第二導熱元件120可分別設置於下方部分111與發熱源10之間以及殼體130與上方部分113之間。在一些實施例中，第二導熱元件120為可壓縮的。在一些實施例中，俯視時，第二導熱元件120為多邊形，例如，長方形或正方形。在一些實施例中，第二導熱元件120之形狀可配合發熱源10之形狀。在一些實施例中，第二導熱元件120之形狀可配合上方部分113之形狀。在一些實施例中，第二導熱元件120可為一導熱片（thermal pad）。導熱片可包括矽、導熱材料、界面處理劑等材料，但不限於此。在一些實施例中，導熱材料可包括氧化鋁、氧化鋅、氧化鈦、氮化硼、氮化鋁、前述材料之組合等，但不限於此。

殼體130可容納並保護發熱源10、電路元件20、第一導熱元件110、第二導熱元件120等。在一些實施例中，殼體130為一中空長方體。因為殼體130為中空長方體，而不是由上蓋與下蓋組合而成，故可省略上蓋與下蓋之間的防水元件，可降低成本且可提高散熱裝置100之整體的防水防塵效果。

在一些實施例中，殼體130由導熱係數（thermal conductivity）大於100W/mK的一材料製成，例如，殼體130之導熱係數可為大約400W/mK、大約350W/mK、大約300W/mK、大約250W/mK、大約200W/mK、大約150W/mK、大約100W/mK，但不限於此。在一些實施例中，殼體130由金屬或金屬合金製成，例如，銅、鉻、鋁、前述金屬之組合等，但不限於此。在一些實施例中，殼體130之導熱係數大於第一導熱元件110之導熱係數以及第二導熱元件120之導熱係數，以降低發熱源10所產生的熱量累積在殼體130之內部的可能性。因為殼體130具有相對高的導熱係數，使得發熱源10所產生的熱量可快速地傳遞至殼體130。因此，散熱裝置100可具有快速且良好的散熱效果。

在一些實施例中，殼體130之內部之相對側可各包括一導軌131。在一些實施例中，導軌131之尺寸配合電路元件20之尺寸。在組裝散熱裝置100時，導軌131可具有導引作用，有助於將電路元件20滑動地安裝至殼體130中，以增加組裝便利性。在一些實施例中，導軌131上可設置有定位結構，以確保電路元件20之定位。

前蓋140連接至殼體130。前蓋140可包括一或多個固定孔141。可透過諸如為螺絲、螺栓的固定元件200穿過固定孔141，以將前蓋140固定於殼體130。在一些實施例中，前蓋140與前側連接元件150一體成形。例如，可透過埋入射出（insert molding）的方式使得前側連接元件150穿過前蓋140並達成一體成形。

後蓋160以及前蓋140可具有類似的形狀、結構、材料等。後蓋160連接至殼體130。後蓋160可包括一或多個固定孔161。可透過諸如為螺絲、螺栓的固定元件210穿過固定孔161，以將後蓋160固定於殼體130。在一些實施例中，後蓋160與後側連接元件170一體成形。例如，可透過埋入射出的方式使得後側連接元件170穿過後蓋160並達成一體成形。

因為前蓋140與前側連接元件150一體成形且後蓋160與後側連接元件170一體成形，可省略前蓋140與前側連接元件150之間以及後蓋160與後側連接元件170之間的防水元件，可降低成本且可提高散熱裝置100之整體的防水防塵效果。

在一些實施例中，前側連接元件150以及後側連接元件170為傳輸線，例如，HDMI傳輸線、USB傳輸線、Type C傳輸線，但不限於此。在一些實施例中，前側連接元件150以及後側連接元件170為不同類型的傳輸線，但不限於此。前側連接元件150以及後側連接元件170可分別包括一接插部分151以及一接插部分171。

二個防水元件180可分別設置於前蓋140與殼體130之間以及後蓋160與殼體130之間。在一些實施例中，防水元件180可為一O型環。防水元件180可提高散熱裝置100之整體的防水防塵效果。

接下來，將搭配第3A圖、第3B圖、第4A圖、第4B圖、第4C圖、第5A圖、第5B圖、第6A圖、第6B圖描述如何組裝散熱裝置100。

第3A圖以及第3B圖是用於表示如何將第一導熱元件110設置於電路元件20的示意圖。首先，可先將二個第二導熱元件120分別貼附於第一導熱元件110之下方部分111之底表面上以及第一導熱元件110之上方部分113之頂表面上。接下來，可藉由穿過固定孔1112並設置於固定部分21中的固定元件190將下方部分111固定於電路元件20，以緊密壓縮在下方部分111與發熱源10之間的第二導熱元件120。

此時，上方部分113可能懸空而未接觸電路元件20。若以這樣的狀態進行後續組裝，上方部分113可能會相對電路元件20移動，並產生不想要的晃動、震動等。因此，需要在散熱裝置100之組裝過程暫時固定上方部分113。

第4A圖、第4B圖、第4C圖是用於表示如何在散熱裝置100之組裝過程暫時固定上方部分113。可對上方部分113施力以使得卡合結構1132與電路元件20接觸。例如，卡合結構1132可與電路元件20的一邊緣卡合，且撥動結構1131可位於電路元件20之容納部分22中。藉由卡合結構1132，在散熱裝置100之組裝過程中，卡合結構1132可與電路元件20暫時地卡合，以抑制散熱裝置100之組裝過程中上方部分113與電路元件20之間的相對移動以及不想要的晃動、震動等，以進一步增加組裝便利性。

接下來，可將發熱源10、電路元件20、第一導熱元件110、第二導熱元件120安裝至殼體130內。詳細來說，可藉由導軌131將電路元件20滑動地安裝至殼體130中。此時，因為卡合結構1132與電路元件20仍處於卡合狀態，在殼體130與上方部分113之間的第二導熱元件120不會受到殼體130的碰撞或擠壓，可降低在殼體130與上方部分113之間的第二導熱元件120變形或移位的可能性。

接下來，可將在殼體130與前蓋140之間的防水元件180、前蓋140、前側連接元件150安裝至殼體130，並將前側連接元件150之接插部分151設置於電路元件20上。而且，可藉由固定元件200穿過前蓋140之固定孔141，以將前蓋140固定於殼體130。

又，在將殼體130與後蓋160之間的防水元件180、後蓋160、後側連接元件170安裝至殼體130之前，可對撥動結構1131施力，使得卡合結構1132脫離電路元件20。第5A圖以及第5B圖是用於表示如何對撥動結構1131施力的示意圖。可透過機械或人工的方式對撥動結構1131以第5A圖以及第5B圖中箭頭所示的方向施力，使得卡合結構1132脫離電路元件20。例如，操作者可利用治具對撥動結構1131施力。

此時，因為第一導熱元件110具有彈性，除了藉由固定元件190固定於電路元件20的下方部分111以外，中間部分112以及上方部分113會相對電路元件20改變位置。第6A圖以及第6B圖是用於表示改變位置後的中間部分112以及上方部分113的示意圖。如第6A圖以及第6B圖所示，改變位置後的中間部分112的傾斜程度較第5A圖以及第5B圖大，故中間部分112可提供一回彈力，迫使上方部分113緊密壓縮在殼體130與上方部分113之間的第二導熱元件120。

接下來，可將在殼體130與後蓋160之間的防水元件180、後蓋160、後側連接元件170安裝至殼體130，並將後側連接元件170之接插部分171設置於電路元件20上。而且，可藉由固定元件210穿過後蓋160之固定孔161，以將後蓋160固定於殼體130。

值得注意的是，組裝順序並不限於此。在一些實施例中，可在電路元件20安裝至殼體130之後先對撥動結構1131施力，使得卡合結構1132脫離電路元件20，再將前蓋140安裝至殼體130。

請參考第7圖。第7圖是組裝完成的散熱裝置100之剖面圖。如第7圖所示，散熱裝置100不包括散熱鰭片，且其中僅需要二個防水元件180。而且，第一導熱元件110之下方部分111可緊密壓縮在下方部分111與發熱源10之間的第二導熱元件120。第一導熱元件110之上方部分113可緊密壓縮在殼體130與上方部分113之間的第二導熱元件120。

發熱源10所產生的熱量可依序經由第7圖中箭頭所示的路徑傳遞至殼體130。即，發熱源10所產生的熱量可依序經由在下方部分111與發熱源10之間的第二導熱元件120、第一導熱元件110之下方部分111、第一導熱元件110之中間部分112、第一導熱元件110之上方部分113、在殼體130與上方部分113之間的第二導熱元件120傳遞至殼體130。而且，因為殼體130具有相對高的導熱係數，使得散熱裝置100可具有快速且良好的散熱效果。因此，可降低成本。又，因為減少元件數量，可增加組裝便利性。

值得注意的是，雖然圖中所繪示的第一導熱元件110僅具有靠近後蓋160的單一中間部分112以及單一上方部分113，不過，在一些實施例中，第一導熱元件110可具有二個中間部分112以及二個上方部分113，其中一個中間部分112以及其中一個上方部分113靠近前蓋140，而另外一個中間部分112以及另外一個上方部分113靠近後蓋160，以增加熱傳導路徑並加速散熱。

綜上所述，本揭露提供一種不包括散熱鰭片的散熱裝置。因為不包括散熱鰭片，散熱裝置可進一步省略散熱鰭片與其他元件之間的防水元件，故可包括相對少的元件數量。在一些實施例中，連接元件可與前蓋或後蓋一體成形，可進一步減少防水元件的數量，例如，其中可能僅需要二個防水元件。因此，本揭露之散熱裝置可降低成本、可增加組裝便利性、可提高散熱裝置之整體的防水防塵效果。

此外，本揭露之散熱裝置可包括卡合結構以及撥動結構，在散熱裝置之組裝過程中，卡合結構可與電路元件暫時地卡合，可降低殼體碰撞或擠壓元件而造成變形或移位的可能性，並可抑制散熱裝置之組裝過程中元件之間的相對移動，以進一步增加組裝便利性。

而且，散熱裝置可包括彈性的導熱元件以及可壓縮的導熱元件，彈性的導熱元件可緊密壓縮可壓縮的導熱元件。因此，發熱源所產生的熱量可經由彈性的導熱元件以及可壓縮的導熱元件快速地傳遞至具有相對高的導熱係數的殼體，使得散熱裝置具有快速且良好的散熱效果。

前面概述數個實施例之特徵，使得本技術領域中具有通常知識者可更好地理解本揭露之各方面。本技術領域中具有通常知識者應理解的是，可輕易地使用本揭露作為設計或修改其他製程以及裝置的基礎，以實現在此介紹的實施例之相同目的或達到相同優點。本技術領域中具有通常知識者亦應理解的是，這樣的等同配置不背離本揭露之精神以及範圍，且在不背離本揭露之精神以及範圍的情況下，可對本揭露進行各種改變、替換以及更改。

10:發熱源

20:電路元件

21:電路元件之固定部分

22:電路元件之容納部分

100:散熱裝置

110:第一導熱元件

111:下方部分

1111:下方部分之本體

1112:下方部分之固定孔

112:中間部分

113:上方部分

1131:撥動結構

1132:卡合結構

120:第二導熱元件

130:殼體

131:導軌

140:前蓋

141:前蓋之固定孔

150:前側連接元件

151:前側連接元件之接插部分

160:後蓋

161:後蓋之固定孔

170:後側連接元件

171:後側連接元件之接插部分

180:防水元件

190:下方部分之固定元件

200:前蓋之固定元件

210:後蓋之固定元件

為了讓本揭露之特徵或優點能更明顯易懂，在此舉出一些實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。應注意的是，各種特徵並不一定按照比例繪製。事實上，可能任意地放大或縮小各種特徵之尺寸，並可能示意性地繪示。第1圖是散熱裝置之立體圖。第2圖是散熱裝置之爆炸圖。第3A圖、第3B圖、第4A圖、第4B圖、第4C圖、第5A圖、第5B圖、第6A圖、第6B圖是用於表示如何組裝散熱裝置之示意圖。第7圖是組裝完成的散熱裝置之剖面圖。