WO2011147081A1 - 利用微孔板体散热的方法 - Google Patents

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吕世明
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Definitions

  • the second surface of the plate body forms a plurality of tapered tapered grooves toward the first surface, and the bottom surfaces of the tapered grooves form a flat portion, and the concave grooves intersect with the flat portions to form the micropores.
  • the tapered grooves are triangular in shape to facilitate stamping and form an effect similar to the venturi shape.
  • the above plate body is in direct or indirect contact with the heat source.
  • Figure 17 is a schematic view showing the formation of a second insulating film on the contact surface of the heat source and the plate body of the present invention.
  • 19 is an infrared thermal-sensing photograph of a general-purpose aluminum plate as a heat-generating photo of a flip-chip LED for heat dissipation and a temperature distribution thereof;
  • a plurality of tapered grooves 17 arranged in a triangular shape are formed on the second surface 12 of the plate body 1 by punching, and each of the tapered grooves 17 is formed.
  • a further triangular planar portion 171 is formed downwardly from the second surface 12 toward the first surface 11 , and an equally spaced concave groove 14 is formed on the first surface 11 by stamping, and any one of the depressed grooves is formed.
  • the micro-holes 15 are formed through the shearing force, and the micro-holes 15 are rectangular. In this way, the effect of the aforementioned venturi can be achieved, and it is a convenient metal plate.
  • the body processing method can save processing and manufacturing time.
  • the flip-chip LED heat source without a heat sink, the flip-chip LED heat source with a general aluminum plate, and the flip-chip LED heat source for the board 1 of the present invention are all working.
  • the line diagram of the temperature rise can be easily seen by comparison.
  • the average temperature of the board 1 of the present invention is much lower than the average temperature of other flip-chip LED heat sources without any heat sink and general aluminum plate. It is enough to prove that the invention can achieve the best heat dissipation efficiency.
  • the board body 1 of the present invention is indirectly contacted with the flip-chip LED heat source A, and the first surface 11 or the second surface 12 of the board body 1 in contact with the heat source A is formed.
  • the first insulating film 2 and the second insulating film 3 are plated alumina and boron nitride.
  • a film of a composite material of any one or a combination of titanium nitride, aluminum nitride, silicon carbide, titanium carbide, zinc oxide, cerium oxide or graphite, or the first insulating film 2 and the second insulating film 3 are attached
  • the heat source A is a solder or other similar electrical conductor of the circuit board, power can be prevented from being transmitted to the board body 1 and causing leakage of electricity, and the board body 1 is directly contacted with the flip chip by comparing the line diagram of FIG.
  • the LED heat source A and the two different contact modes of the indirect contact flip-chip LED heat source A, and then test the flip-chip LED heat source A work, respectively, the temperature rise trend when heat dissipation, although the figure shows the board body 1 and the overlay
  • the heat dissipation efficiency of the crystal LED heat source A in direct contact is better, but if it is used for heat dissipation of the conductor, the two are in indirect contact, and in addition to avoiding leakage of the conductor, the heat dissipation rate can be effectively improved.
  • the invention is experimentally tested, and only a general aluminum plate is installed as a heat-emitting source for flip-chip LEDs for heat dissipation, and a flip-chip LED with heat dissipation of the board body 1 of the present invention is installed.
  • the source, the temperature distribution is observed separately during the work, and the temperature distribution of the flip-chip LED heat source using the plate body 1 of the present invention is clearly seen through the infrared heat-induced photo of the temperature distribution.
  • the average and operating temperature is lower, and the heat dissipation efficiency is much better than that of ordinary aluminum plates.

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Description

利用微孔板体散热的方法 技术领域
本发明是有关于一种利用微孔板体散热的方法，特别是指将具有微孔及凹陷槽的板体与发热源接触，利用微孔及凹陷槽提高空气热对流效应，加速发热源的散热速度。
背景技术
目前一般所常见的液晶模组、LED灯具或其它高功率的电子设备，在使用时均会产生高温，而高温会影响到其使用效率，因此容易使得该电子设备因而故障，甚至缩短其使用寿命，所以必需利用各种不同的散热方法来进行散热，以降低其工作温度，而常见的散热方法不外乎为气冷式或水冷式等两种方式为主，其中水冷式的散热效果为最佳，但相对其设备及成本较高，必需安装有循环水管、压力泵及冷却液，因此安装所占据的空间相当大，而目前电子设备均朝向小型化发展，根本无法再安装上述水冷式的构件，所以现今均以气冷式散热为主，而气冷式所使用的散热装置如散热片或散热风扇等，甚至于必需外加电源以驱动其产生动作，又或者是增加安装空间，以容纳上述散热装置，所以在使用上均有所限制。
经查有中国台湾2010年3月21日所公告的新型第M376807号'散热装置及其电子运算系统'专利案，其揭露有：一第一板体以及一第二板体，该第一板体与一发热源相连接，第二板体藉由一连接板与第一板体相连接，且该第二板体与第一板体间具有一散热空间。该散热装置可以避免热源累积于底部，并且可以透过散热空间内的自然对流，快速地将热源散发至空气中；另外，还在第二板体上开设复数个散热孔，该散热孔可以为椭圆形、圆形、多边形或其它具有曲线与直线组合的开孔，以可加强散热的效果。然而，该专利前案仅在第二板体上设有若干散热孔，故其散热效率不佳，无法达到全面散热，所以在长时间需要散热的装置上则效果不佳。
又有中国台湾2009年6月21日所公告的新型第M359909号'电子发热元件之金属散热结构及电子装置'专利案，其揭露有：一种电子发热元件的金属散热结构，适用于一电子装置上，电子发热元件的金属散热结构是以一蚀刻的制程而使电子发热元件的金属散热结构的至少一平面形成多数个微孔隙，通过将电子发热元件的金属散热结构应用于此电子装置上，产生自然对流的热传导，达到良好的散热效果，使电子发热元件的金属散热结构具有较高的发散热面积比。该专利前案是采用蚀刻方式成形微孔，其微孔的数量有限，所以散热效率仍然有改进的空间。
发明内容
有鉴于目前的高功率等电子设备的散热方法具有上述的缺点，本发明提供一种利用微孔板体散热的方法，以解决前述问题。
为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
一种利用微孔板体散热的方法，步骤如下：
A.提供一板体，于该板体上形成相对的第一表面及第二表面，邻接该第一表面及第二表面则提供复数侧面，之后，于该第一表面成型复数连通相对两个侧面的凹陷槽，并于对应所述凹陷槽位置处成型复数贯穿第一表面及第二表面的微孔；
B.将该板体的第一表面或第二表面接触一发热源，利用凹陷槽与微孔加强空气的热对流效应，加速发热源的散热速度。
进一步，上述板体上的微孔数目控制为每平方公尺8万个至50万个，较佳为该板体上的微孔数目控制为每平方公尺40万个至50万个微孔，其是以冲压或其它任何钻孔方式达成，且这些微孔的密度越高，其散热效果越佳。
进一步，上述板体的微孔设置为规则排列，以均匀增加发热源任一位置处的热对流效应，达到发热源每一位置均匀散热的效果。
进一步，是在微孔中段处至少成型一孔径缩小的颈部，使这些微孔呈文氏管造型，当空气流体由发热源或由板体带走热量而升温时，会先经过所述微孔的渐缩段，形成加速作用，加速高温空气流体排出，当高温的空气流体经过这些微孔的颈部后，会到达这些微孔的渐扩段，增加与外部低温空气流体接触面积，而加速低温空气流体与高温空气流体的对流作用，提高散热效果。
进一步，上述凹陷槽的断面成型为渐缩的V字型、圆弧形或多边形，较佳的是这些凹陷槽彼此间设置为呈直线排列、倾斜状排列或交错式排列，当板体的第一表面与发热源接触时，会形成外部低温空气流体由板体的侧面进入凹陷槽，并在吸收热量升温后，由微孔排出的热对流流道。
进一步，上述板体的第二表面往第一表面成型复数渐缩的锥状凹槽，这些锥状凹槽底面形成一平面部，而所述凹陷槽与这些平面部交会而形成前述微孔，较佳的是，这些锥状凹槽呈三角形，以方便冲压成型，而能形成类似文氏管造型的效应。
进一步，上述板体与发热源直接接触或间接接触。
进一步，上述板体与发热源接触的第一表面或第二表面成型一第一绝缘膜，或者发热源与板体的接触面形成一第二绝缘膜，较佳的是该第一绝缘膜及第二绝缘膜为电镀的氧化铝、氮化硼、氮化钛、氮化铝、碳化硅、碳化钛、氧化锌、氧化铍和石墨中任一种或其组合的复合材料的薄膜，或者该第一绝缘膜及第二绝缘膜为贴覆方式成型的塑料或塑料基复合材料的电绝缘膜，当发热源为电路板的焊锡或其它类似导电体时，可避免电力传导至板体上，造成漏电的现象。
采用上述结构后，本发明具有下列功效：
（1）借助板体上的微孔与凹陷槽提高空气的热对流效应，加速发热源的散热速度；
（2）利用新型冲压技术，可在每平方公尺的板体上，制造出数目为8万个至50万个的微孔，可以大幅增加板体的表面积，而与空气大量产生热对流，进而达到提升散热效率的功效。
附图说明
图1是本发明板体构造的立体外观图；
图2是本发明板体直接接触于发热源上的示意图；
图3是本发明凹陷槽呈V字型的剖面示意图（即图2中的X-X剖视图）；
图4是本发明凹陷槽呈圆弧形的剖面示意图；
图5是本发明凹陷槽呈多边形的剖面示意图；
图6是本发明凹陷槽呈直线排列的示意图（即板体的底示图）；
图7是本发明凹陷槽呈倾斜状排列的示意图（即板体的底示图）；
图8是本发明凹陷槽呈交错型排列的示意图（即板体的底示图）；
图9是本发明借助凹陷槽及微孔的热对流效应加速发热源散热的使用示意图（即图2中的Y-Y剖视图）；
图10是本发明微孔内形成颈部的示意图；
图11是本发明板体借助锥状凹槽与凹陷槽的剪力作用成型微孔的立体外观图；
图12是本发明板体借助锥状凹槽与凹陷槽的剪力作用成型微孔的俯视图；
图13是本发明板体借助锥状凹槽与凹陷槽的剪力作用成型微孔的底视图；
图14是本发明板体借助锥状凹槽与凹陷槽的剪力作用成型微孔的剖视图（即图12中的Z-Z剖视图）；
图15是未安装散热装置、装设一般铝板及装设本发明具微孔板体的覆晶LED发热源其温度上升折线图；
图16是本发明中板体的第一表面成型第一绝缘膜的示意图；
图17是本发明发热源与板体的接触面形成第二绝缘膜的示意图；
图18是本发明中板体直接接触及间接接触覆晶LED发热源时温度上升的折线图；
图19是装设一般铝板作为散热用的覆晶LED发热源相片及其温度分布的红外线热感应相片；
图20是装设本发明板体作为散热用的覆晶LED发热源相片及其温度分布的红外线热感应相片。
主要元件符号说明
1板体11第一表面
12第二表面13侧面
14凹陷槽15微孔
16颈部17锥状凹槽
171平面部
2第一绝缘膜
3第二绝缘膜
A发热源
具体实施方式
综合上述技术特征，本发明的主要功效将可于下述实施例清楚地呈现。
请参阅图1及图2所示，为一种利用微孔板体散热的方法，步骤如下：
A.提供一板体1，于该板体1上形成相对的第一表面11及第二表面12，邻接该第一表面11及第二表面12则提供复数个侧面13，之后，于该第一表面11成型复数个连通相对两侧面13的凹陷槽14，这些凹陷槽14的断面是成型为渐缩的V字型（请参阅图3）、圆弧形（请参阅图4）或多边形（请参阅图5，图中是以四边形代表）其中之一，较佳的是这些凹陷槽14彼此间设置为直线排列（请参阅图6）、倾斜状排列（请参阅图7）或交错式排列（请参阅图8）其中之一，并在对应这些凹陷槽14的位置处成型规则排列、且每平方公尺8万个至50万个贯穿第一表面11及第二表面12的微孔15，较佳为每平方公尺40万个至50万个微孔15，这些微孔15是以冲压或其它任何钻孔方式达成，且所述微孔15的密度越高，后述散热效果越佳；
B.将板体1的第一表面11或第二表面12接触一发热源A，该发热源A可为液晶模组、LED灯具、覆晶LED等电子产品，但当然其不限于电子产品，其它需散热的模组均可适用，本实施例以第一表面11接触发热源A，当板体1的第一表面11与发热源A接触时，该发热源A在工作时所产生的热能，除了能透过第一表面11直接热传导至第二表面12之外，亦会形成外部低温空气流体由该板体1的侧面13进入所述凹陷槽14，并于吸收热量升温后，由这些微孔15排出的热对流流道，并借此热对流效应加速发热源A的散热速度（请参阅图9）。
另外，请参阅图10所示，是在微孔15中段处至少成型一孔径缩小的颈部16，使这些微孔15呈文氏管造型，当空气流体由发热源A或由板体1带走热量而升温时，会先经过微孔15的渐缩段，形成加速作用，加速高温空气流体排出，当高温的空气流体经过微孔15的颈部16后，会到达这些微孔15的渐扩段，增加与外部低温空气流体接触面积，而加速低温空气流体与高温空气流体的对流作用，提高散热效果。
再请参阅图11至图14所示，是在板体1的第二表面12上以冲压方式成型设有若干个呈三角形等距排列的锥状凹槽17，每一个锥状凹槽17均由第二表面12朝向第一表面11向下渐缩形成有另外一个三角形的平面部171，再于第一表面11上另外利用冲压方式成型有等距排列的凹陷槽14，而任一条凹陷槽14在与平面部171交会处则因剪力而会贯穿形成微孔15，且这些微孔15呈长方形，此种方式可达成类似前述文氏管的功效，且为一种制程方便的金属板体加工成型方式，可节省加工制造时间。
再请参阅图15所示，为未安装任何散热装置的覆晶LED发热源、装设一般铝板的覆晶LED发热源及装设本发明板体1的覆晶LED发热源，三者在工作时温度上升的折线图，经由比较可轻易看出装设本发明板体1的散热作用，其平均温度远低于其它未安装任何散热装置及装设一般铝板的覆晶LED发热源的平均温度，足以证明本发明可达到最佳的散热效率。
再请参阅图16及图17所示，是将本发明的板体1间接接触覆晶LED发热源A，该板体1与发热源A接触的第一表面11或第二表面12成型一第一绝缘膜2，或者发热源A与板体1的接触面形成一第二绝缘膜3，较佳的是所述第一绝缘膜2及第二绝缘膜3为电镀的氧化铝、氮化硼、氮化钛、氮化铝、碳化硅、碳化钛、氧化锌、氧化铍或石墨任一种或其组合的复合材料的薄膜，或者该第一绝缘膜2及第二绝缘膜3为贴覆方式成型的塑料或塑料基复合材料的电绝缘膜。当发热源A为电路板的焊锡或其它类似导电体时，可避免电力传导至板体1上，而造成漏电的疑虑，而经由图18的折线图比较得知，板体1直接接触覆晶LED发热源A，以及间接接触覆晶LED发热源A的两种不同的接触方式，再测试覆晶LED发热源A工作，分别进行散热时的温度上升趋势，虽然图中显示板体1与覆晶LED发热源A直接接触时的散热效率较佳，但若使用于导电体的散热时，其二者间接接触，除可避免导电体漏电之外，仍然可有效提高其散热速率。
请参阅图19及图20所示，分别为本发明经过实验测试，将仅装设有一般铝板作为散热用的覆晶LED发热源，以及装设本发明板体1作为散热的覆晶LED发热源，在工作时分别观察其温度分布，经由该温度分布的红外线热感应的相片中可以清楚看出二者温度的分布情形，使用本发明板体1的覆晶LED发热源的温度分布呈现较为平均且工作温度较低，散热效率远优于一般铝板。
以上所述仅为本发明其中之一最佳实施例，当不能以此限定本发明的申请专利保护范围，举凡依本发明的申请专利范围及说明书内容所作的简单的等效变化与替换，皆应仍属于本发明申请专利范围所涵盖的保护范围内。

Claims (17)

  1. 1、一种利用微孔板体散热的方法，其特征在于包括如下步骤：
    A.提供一板体，于该板体上形成相对的第一表面及第二表面，邻接该第一表面及第二表面则提供复数侧面，且于该第一表面成型复数连通相对两个侧面的凹陷槽，并于对应所述凹陷槽位置处成型复数贯穿第一表面及第二表面的微孔；
    B.将该板体的第一表面或第二表面接触一发热源，利用凹陷槽与微孔加强空气的热对流效应，以进行散热。
  2. 2、如权利要求1所述的利用微孔板体散热的方法，其特征在于：所述板体上的微孔数目控制为每平方公尺8万个至50万个。
  3. 3、如权利要求2所述的利用微孔板体散热的方法，其特征在于：所述板体上的微孔数目控制为每平方公尺40万个至50万个微孔。
  4. 4、如权利要求1所述的利用微孔板体散热的方法，其特征在于：所述板体的微孔设置为规则排列。
  5. 5、如权利要求1所述的利用微孔板体散热的方法，其特征在于：所述微孔至少成型一孔径缩小的颈部。
  6. 6、如权利要求1所述的利用微孔板体散热的方法，其特征在于：所述凹陷槽的断面成型为渐缩的V字型、圆弧形或多边形。
  7. 7、如权利要求6所述的利用微孔板体散热的方法，其特征在于：所述凹陷槽彼此间设置为呈直线排列、倾斜状排列或交错式排列。
  8. 8、如权利要求1所述的利用微孔板体散热的方法，其特征在于：所述板体的第二表面往第一表面成型复数渐缩的锥状凹槽，这些锥状凹槽底面形成一平面部，而所述凹陷槽与这些平面部交会而形成前述微孔。
  9. 9、如权利要求8所述的利用微孔板体散热的方法，其特征在于：所述锥状凹槽呈三角形。
  10. 10、如权利要求1所述的利用微孔板体散热的方法，其特征在于：所述板体与发热源直接接触。
  11. 11、如权利要求1所述的利用微孔板体散热的方法，其特征在于：所述板体与发热源间接接触。
  12. 12、如权利要求11所述的利用微孔板体散热的方法，其特征在于：所述板体与发热源接触的第一表面或第二表面成型一第一绝缘膜。
  13. 13、如权利要求12所述的利用微孔板体散热的方法，其特征在于：所述第一绝缘膜为电镀的氧化铝、氮化硼、氮化钛、氮化铝、碳化硅、碳化钛、氧化锌、氧化铍和石墨中任一种或其组合的复合材料的薄膜。
  14. 14、如权利要求12所述的利用微孔板体散热的方法，其特征在于：所述第一绝缘膜为贴覆方式成型的塑料或塑料基复合材料的电绝缘膜。
  15. 15、如权利要求11所述的利用微孔板体散热的方法，其特征在于：所述发热源与板体的接触面形成一第二绝缘膜。
  16. 16、如权利要求15所述的利用微孔板体散热的方法，其特征在于：所述第二绝缘膜为电镀的氧化铝、氮化硼、氮化钛、氮化铝、碳化硅、碳化钛、氧化锌、氧化铍和石墨中任一种或其组合的复合材料的薄膜。
  17. 17、如权利要求15所述的利用微孔板体散热的方法，其特征在于：所述第二绝缘膜为贴覆方式成型的塑料或塑料基复合材料的电绝缘膜。
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