CN101174168A - 电子装置的散热结构 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示一种电子装置的散热结构，用以对该电子装置的一热源进行散热，其包括：一壳体，内部形成一容置空间，且该热源位于该容置空间中；一散热模块，嵌设于该壳体，该散热模块具有一接触部及一散热部，其中该接触部于该容置空间接触该热源，吸收该热源产生的热量而传导至该散热部，而该散热部位于该壳体外部，用以将该热源所产生的热量逸散。本发明也可为包括：一壳体，内部形成一容置空间，且该热源位于该容置空间，并与该容置空间的内侧面接触；一散热模块，具有一嵌设部及一散热部，该嵌设部用以将该散热模块嵌设于该壳体并对应于该热源，且该散热部位于该壳体外部。
Description
【技术领域】
本发明有关一种散热结构，特别是关于一种电子装置的散热结构。
【背景技术】
近来为了使电子装置能够更加的轻薄短小，功能能更强大，芯片的体积需越做越小，且运算速度需越来越快，但运算速度越来越快的结果，相对的，芯片所产生的热量也会越来越多，而当电子装置内部的热量因累积而无法消散时，会影响到其中电子组件的可靠度以及性能的稳定度，甚而缩短其寿命。因此，电子装置中散热结构的设计，便成为设计电子装置时所不能轻忽的重要课题。
对于可携式电子装置，例如笔记本电脑、掌上电脑等，为了方便携带，其体积朝轻薄短小的方向改良设计。而这谢小型化的电子装置内部的散热问题，更是亟待解决的问题。因此有不同的散热结构设计被提出以解决其散热问题。以笔记本电脑为例，笔记本电脑可被区分为军用及工业用笔记本电脑以及一般笔记本电脑，在设计军用及工业用笔记本电脑以及一般笔记本电脑的时候，其等的需求不同，而在设计时便必需根据不同的操作需求特性分别对散热结构做不同的设计。举例来说，军用及工业用笔记本电脑常需在恶劣环境下使用，例如常在湿气重或者多沙尘的恶劣环境下使用，故军用及工业用笔记本电脑对于防水、防震以及防尘的需求远大于一般笔记本电脑，而一般笔记本电脑所在乎的轻薄短小等因子，对于军用及工业用笔记本电脑便不是主要考虑的重点。也就是说军用及工业用笔记本电脑在设计或作散热结构设计时，会首先考虑到必需兼顾其防水或者防尘功能，而一般笔记本电脑在设计或作散热结构设计时，首先会考虑到必需兼顾其轻薄短小等因子。
如图1所示，为现有一般笔记本电脑中的散热结构，其散热结构包含有接触中央处理器或高速运算芯片等热源3的散热模块5及带动冷却气流流动的散热风扇7。其主要是以散热模块5直接与热源3接触，通过热传导吸收热源3产生的热量，再通过散热风扇7由壳体1外部吸入冷却气流，对散热模块5及热源3进行冷却，最后将冷却气流再送出壳体1外。为了使散热风扇7能够吸入冷却气流，壳体1上必须开设通风口1a，以供冷却气流通过。然而通风口1a的存在，会使壳体1丧失水密性，而无法达成防水效果，因此这种散热结构设计便无法应用于必须能够防水及防尘的军用及工业用笔记本电脑。
如图2所示，为现有的军用及工业用笔记本电脑及其散热结构。军用及工业用笔记本电脑因考虑其防水、防震以及防尘的需求，多半以金属一体成形作为主机的壳体11，且此壳体11必须完全密闭以避免内部电子组件受到外界环境的影响，例如水气、灰尘等。因此便无法在壳体11开设通风口供冷却气流流通，而是必须利用壳体11直接与外部冷空气进行热交换以达到系统散热的目的。因此在军用及工业用笔记本电脑中，采用热传导系数高的金属材料制作壳体11，并使中央处理器、高速运算芯片等热源13直接或间接地通过一导热件15接触壳体11。通过热传导，将热源13产生的热量传导至壳体11，再由壳体11直接对外散热。
鉴于目前芯片的速度越来越快，其产生的热量也越来越多，现有的军用及工业用笔记本电脑的壳体11已不足以有效迅速地将中央处理器或高速运算芯片等热源13快速产生的大量热量导出，并且当热能的产生大于自然对流所能负荷的程度时，其高温便会造成系统的过热，甚而使得系统运作不良。
有鉴于此，实有必要提供一种电子装置的散热结构，在达成其防水以及防尘特性需求的同时，同时增益其散热效果。
【发明内容】
因此，本发明的目的在于提供一种电子装置的散热结构，在达成其防水以及防尘特性需求的同时，同时增益其散热效果。
为了达成上述目的，本发明提供一种电子装置的散热结构，用以对电子装置内部的一热源进行散热此一散热装置包含有一壳体及一散热模块。其中壳体内部形成一容置空间，用以容置构成电子装置运作功能的电子组件，且中央处理器、高速运算芯片等热源位于容置空间。散热模块有一接触部及一散热部，其中散热装置嵌设于壳体，使接触部于容置空间接触热源，吸收热源产生的热量而传导至散热部。而散热部位于壳体外部，用以将热源所产生的热量逸散。
相较于现有技术，通过散热模块形成一热传导路径，连接壳体内外，使壳体内部热源产生的热量，直接以热传导方式传递至壳体外部，并通过散热模块的结构设计，快速地以热对流方式逸散于壳体外部。是以，壳体上不需要通气孔供冷却空气进出，使得壳体的密封性被维持。同时，由于不需考虑壳体内部冷却气流流通问题，因此壳体内部的电子组件可以被安排的更紧致，使得电子装置的体积更容易被缩小化。
为对本发明的目的、构造特征及其功能有进一步的了解，兹配合附图详细说明如下：
【附图说明】
图1为现有的一般笔记本电脑的散热结构的剖面示意图；
图2为现有的军用及工业用笔记本电脑的散热结构的剖面示意图；
图3为本发明第一实施例的可携式电子结构的散热结构的剖面示意图；
图4为图3的局部放大图；
图5为图3的分解示意图；
图6为本发明第二实施例的可携式电子结构的散热结构的剖面示意图；
图7为图6的局部放大图；
图8为图6的分解示意图；
【具体实施方式】
请参阅图3、图4及图5所示，为本发明第一实施例所提供的一种电子装置的散热结构，于本发明实施例中以笔记本电脑为例作为电子装置20进行说明，然而此一电子装置20可为但不局限于桌上型计算机、可携式多媒体播放器、一般笔记本电脑、军用及工业用笔记本电脑、掌上电脑或个人数字助理(PersonalDigital Assistant)等需要具备防水及防尘特性，且又能将高速运作的中央处理器或芯片等热源产生的热量逸散至外部。
电子装置20包含有一壳体21及一显示器20a，其中显示器20a枢接于壳体21的一侧，可选择地靠拢于壳体21或是与壳体21之间形成一夹角，以供使用者观看。
壳体21内部形成一密闭的容置空间211，用以容置供电子装置20功能运作的电路板22等电子组件。一或一个以上的热源23设置于电路板22的一侧面，与电路板22共同设置于壳体21的容置空间211中。一般而言，壳体21的顶面会设置键盘、触控板等输入装置(图未示)，因此为了避免热源23与输入装置互相干涉，因此各热源23会设置于电路板22朝向壳体21底面的一侧面上，对应于电子装置20的底部。
一散热模块30，嵌设于壳体21的底面。散热模块30具有一接触部31及一散热部32，其中接触部31位于壳体21的容置空间211中，而散热部32位于壳体21外部，且散热模块30紧密地嵌合于壳体21，使容置空间211维持密封状态。至少一接触块311形成于接触部31，每一个接触块311用以接触一个或若干个热源23，以接收热源23所产生的热量。其中一接触块311可同时与若干个热源23接触，或是如本实施例所揭露者，于接触部31形成若干个接触块311，使每一个接触块311与其所对应的一热源23接触。此外，接触块311与热源23之间，可设置一导热胶或导热垫等导热介质231以连接热源23及接触块311，藉以降低热源23及接触块311之间的接触热阻。散热部32位于壳体21的外侧，用以接触壳体21外部的冷空气，以进行热对流，以将热源23所产生的热量逸散于空气中。散热部32上更形成有若干个并列设置的散热鳍片321，藉以增加散热部32的热传表面积，以提升散热部32与外部冷空气的热对流效果。
为了提升散热模块30的散热效果，散热结构更包含有散热风扇41及一风扇固定装置42，其中风扇固定装置42固定于壳体21的底面，且散热风扇41固定于风扇固定装置42上，对应于散热模块30的散热部32，以产生冷却气流通过散热部32。
风扇固定装置42可为一盖体，固定于壳体21以覆盖于散热部32上，并形成一对流腔室43。散热风扇41固定于风扇固定装置42的内面而位于对流腔室43中，风扇固定装置42具有一第一通风口421及若干个第二通风口422，其中第一通风口421的位置对应于散热风扇41，各第二通风口422位于风扇固定装置42的侧缘，以形成对流通道，连通对流腔室43的内部及外部。以供冷空气经由第一通风口421及第二通风口422被散热风扇41吸入对流腔室43中并通过散热部32，最后再将热量带出对流腔室43之外。
散热模块30由导热性佳的材料所制成，如铜、铝或其合金，以发挥热传导效果。散热模块30可先制作成形后，再于壳体21成形时一并嵌设于壳体21中。以军用及工业用笔记本电脑为例，其壳体21多以铝合金、镁合金或是铝镁合金压铸成形，因此可在压铸壳体21过程中，预先将散热模块30放置于模具内部预定位置，再通过压铸程序成形壳体21，而同时使散热模块30嵌于壳体21上。若以一般笔记本电脑而言，其壳体21以塑料射出成形，因此也可以在塑料射出成形过程中，预先将散热模块30放置于模具内部预定位置，而令散热模块30于壳体21成形时，一并嵌设于壳体21。当然亦可个别制作壳体21及散热模块30，并于壳体21上预留嵌设散热模块30用的开口24，再将散热模块30置于开口24，使其嵌设于壳体21。散热模块30可通过若干个固定组件33来加强与壳体21的结合，此一固定组件33可为一体成形于散热模块30，在散热模块30嵌设于壳体21时，一并嵌入壳体21中。固定组件33亦可为外加的螺丝、螺栓或插销，于散热模块30嵌设于壳体21后，穿过散热模块30而嵌入壳体21中。
本发明第一实施例通过散热模块30构成一个热传导的路径，接触位于壳体21的容置空间211中的热源23，使热源23产生的热量通过散热模块30直接传递到容置空间211外部，不需再通过冷却气流的热对流来对热源23进行散热。因此壳体21上就不需要开设通气孔供冷却气流进入及离开容置空间211，可以保持壳体21的密封性，而维持良好的防水及防尘效果。同时，由于不需考虑冷却气流于壳体21的容置空间中流动的问题，因此使得壳体21内部的电子组件可以被安排的更紧致，使得电子装置20的体积更容易被缩小化。散热模块30的材料、几何型态可针对加强热传的需求改变，使其通过热传导吸收热源23的热量，以及将热量通过热交换逸散至外界的效果，优于现有技术中直接以壳体21作为热传途径的效果。
请参阅图6、图7及图8所示，为本发明第二实施例所提供的一种电子装置50的散热结构，于本实施例中，通过壳体51与散热模块60结合共同构成散热结构。
本实施例所揭露的一种散热结构，包含有一壳体51及一散热模块60，壳体51内部形成一密闭的容置空间511，用以容置电路板52等电子组件，一或一个以上的热源53设置于电路板52的一侧面上，与电路板52共同设置于壳体51的容置空间511中。
于容置空间511内侧面对应于热源53的位置，形成有若干个突出的导热部512，用以与一个或若干个热源53接触，以接收热源53所产生的热量，将热量传递至壳体51。热源53亦可直接与容置空间511的内侧面，使壳体51直接吸收热源53产生的热量。
散热模块60嵌设于壳体51的底面，且其位置对应于热源53及导热部512。散热模块60具有一嵌设部61及一散热部62，其中嵌设部61嵌入壳体51中，藉以通过热传导直接吸收由热源53传导至壳体51的热量。而散热部62外露于壳体51之外，与外部空气以热对流进行热交换，以将热源53产生的热量逸散至空气中。散热部62主要用以增加热传表面积，以提升散热结构的热对流系数，因此散热部62具有若干个散热鳍片621，用以增加散热部62整体的热传表面积。
本实施例应用于金属材料制成的壳体51上，因此可先由壳体51与热源53接触，再通过散热模块60由壳体51带走热量。由于壳体51有重量及重量强度比的限制，因此通常会采用高比强度的材料例如铝合金、镁合金、或是铝镁合金，然而这些金属材料仍非最佳的热传导介质，使得由容置空间511内侧面到壳体51外侧面的热阻仍然过高，无法应付高功率的热源，例如中央处理器、高速运算芯片等的散热需求。此外受限于压铸成型的程序，壳体表面也不易形成良好的散热结构，使壳体51对外的热对流系数也难以提升。是以本实施例于壳体51的外侧面嵌入散热模块60，散热模块60可选用热传系数高于壳体51的材料，例如铜，预先以挤铸或切削加工成形。再通过后续的壳体51压铸程序、或是组装程序，使散热模块60嵌设于壳体51中。藉以降低热阻，同时通过散热部62的设置提升与外界空气的热对流效应。
为了提升散热模块60的散热效果，散热结构更包含有散热风扇41及一风扇固定装置42，其中风扇固定装置42固定于壳体51的底面，且散热风扇41固定于风扇固定装置42上，对应于散热模块60的散热部62，以产生冷却气流通过散热部62，产生强制对流而提升散热部62的热对流效应。
Claims (17)
1.一种电子装置的散热结构，用以对该电子装置的一热源进行散热，其特征在于，其包括：
一壳体，内部形成一容置空间，且该热源位于该容置空间中；
一散热模块，嵌设于该壳体，该散热模块具有一接触部及一散热部，其中该接触部于该容置空间接触该热源，吸收该热源产生的热量而传导至该散热部，而该散热部位于该壳体外部，用以将该热源所产生的热量逸散。
2.如权利要求1所述的电子装置的散热结构，其特征在于，还包含有至少一接触块，形成于该接触部，用以接触该热源。
3.如权利要求1所述的电子装置的散热结构，其特征在于，还包含有一导热介质，热置于该接触块与该热源之间，用以降低该热源及接该触块之间的接触热阻。
4.如权利要求1所述的电子装置的散热结构，其特征在于，还包含有若干个散热鳍片，形成于该散热部，用以增加该散热部的热传表面积。
5.如权利要求1所述的电子装置的散热结构，其特征在于，还包含有一散热风扇，对应于该散热部，用以以产生一冷却气流通过该散热部。
6.如权利要求5所述的电子装置的散热结构，其特征在于，还包含有一风扇固定装置，固定于该壳体，且该散热风扇固定于该风扇固定装置而对应于该散热部。
7.如权利要求5所述的电子装置的散热结构，其特征在于，该风扇固定装置为一盖体，覆盖该散热部，且该风扇固定装置具有若干个通风口，用以供冷却气流通过。
8.如权利要求5所述的电子装置的散热结构，其特征在于，该风扇固定装置形成一对流腔室，使该散热风扇位于该对流腔室中，且该风扇固定装置具有若干个通风口，用以供冷却气流进入或离开该对流腔室。
9.如权利要求1所述的电子装置的散热结构，其特征在于，还包含一固定组件，成形于该散热模块，用以嵌入该壳体以加强该散热模块与该壳体的结合。
10.如权利要求1所述的电子装置的散热结构，其特征在于，还包含一固定组件，用以穿过该散热模块而嵌入该壳体，以加强该散热模块与该壳体的结合。
11.一种电子装置的散热结构，用以对该电子装置的一热源进行散热，其特征在于，其包括：
一壳体，内部形成一容置空间，且该热源位于该容置空间，并与该容置空间的内侧面接触，使该壳体直接吸收该热源产生的热量；
一散热模块，具有一嵌设部及一散热部，该嵌设部用以将该散热模块嵌设于该壳体并对应于该热源，且该散热部位于该壳体外部，用以将该热源所产生的热量，通过该壳体及该嵌设部传递至该散热部逸散。
12.如权利要求11所述的电子装置的散热结构，其特征在于，该容置空间的内侧面，形成有至少一突出的导热部，用以接触该热源。
13.如权利要求11所述的电子装置的散热结构，其特征在于，还包含有若干个散热鳍片，形成于该散热部，用以增加该散热部的热传表面积。
14.如权利要求11所述的电子装置的散热结构，其特征在于，还包含有一散热风扇，对应于该散热部，用以以产生一冷却气流通过该散热部。
15.如权利要求11所述的电子装置的散热结构，其特征在于，还包含有一风扇固定装置，固定于该壳体，且该散热风扇固定于该风扇固定装置而对应于该散热部。
16.如权利要求15所述的电子装置的散热结构，其特征在于，该风扇固定装置为一盖体，覆盖该散热部，且该风扇固定装置具有若干个通风口，用以供冷却气流通过。
17.如权利要求15所述的电子装置的散热结构，其特征在于，该风扇固定装置形成一对流腔室，使该散热风扇位于该对流腔室中，且该风扇固定装置具有若干个通风口，用以供冷却气流进入或离开该对流腔室。
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