TW201317532A - 散熱裝置 - Google Patents
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Abstract
一種散熱裝置，其適於對一發熱源進行散熱，散熱裝置包括散熱板體、至少一散熱管體、芯層、多個銅粉粉柱、及工作流體。散熱板體具有底面、頂面、側面及第一散熱腔體，底面適於與發熱源相接，頂面與底面相對應。散熱管體設置於散熱板體的頂面，其中每一個散熱管體具有一第二散熱腔體，每一個第二散熱腔體是與第一散熱腔體相通。芯層設置於第一散熱腔體與第二散熱腔體的內壁，而工作流體是填充於第一散熱腔體與第二散熱腔體。銅粉粉柱配置於第一散熱腔體中，且各銅粉粉柱的二端分別與位於底面的芯層以及位於頂面的芯層相接。
Description
本發明是有關於一種散熱裝置，且特別是有關於一種結合均熱板及熱管的散熱裝置。
在電腦系統中，例如是中央處理器(Center Process Unit,CPU)、北橋晶片(North Bridge Chip)、南橋晶片(South Bridge Chip)或是其他電子元件會配設於一主機板(Mother Board)上，而為了能移除這些電子元件在高速運作時所產生的熱能，通常會在其表面上配置散熱裝置來進行散熱。
然而，隨著電腦科技的突飛猛進，電腦之運作速度不斷地提高，上述電子元件的發熱功率(Heat Generation Rate)亦不斷地攀升。為了預防電腦主機內部之電子元件過熱，而導致暫時性或永久性的失效，如何設計一散熱裝置，以對電腦內部的電子元件提供足夠的散熱效能是為一重要課題。
本發明提供一種散熱裝置，其能有效地降低散熱過程中之熱阻，以有效地對一發熱源進行散熱。
本發明提出一種散熱裝置，其適於配置在一發熱源上，以對發熱源進行散熱，散熱裝置包括一散熱板體、至少一散熱管體、多個銅粉粉柱、一芯層(Wick)以及一工作流體。散熱板體具有一底面、一頂面、一側面以及一第一散熱腔體，底面適於與發熱源相接，頂面與底面相對應，側面連接底面與頂面之間，其中底面、頂面與側面構成第一散熱腔體。散熱管體設置於頂面，其中每一個散熱管體具有一第二散熱腔體，每一個第二散熱腔體是與第一散熱腔體相通。芯層則設置於第一散熱腔體與第二散熱腔體的內壁，而工作流體是填充於第一散熱腔體與第二散熱腔體。銅粉粉柱配置於第一散熱腔體中，且各銅粉粉柱的二端分別與位於底面的芯層以及位於頂面的芯層相接。
在本發明之一實施例中，散熱板體包括一第一本體以及一第二本體。第一本體具有一第一凹槽以及底面，第二本體具有一第二凹槽以及頂面，第二本體適於與第一本體相接，而第一凹槽與第二凹槽構成第一散熱腔體。
在本發明之一實施例中，第二本體與每一個散熱管體是一體成型。
在本發明之一實施例中，散熱裝置更包括多個支撐柱體，這些支撐柱體配置於第一散熱腔體中，且每一個支撐柱體分別與底面以及頂面相接。
在本發明之一實施例中，芯層更包覆這些支撐柱體之外表面。
在本發明之一實施例中，散熱裝置更包括一散熱鰭片組，散熱鰭片組是設置於散熱管體的管壁上。
在本發明之一實施例中，芯層是經一粉末燒結製程而成形於第一散熱腔體與第二散熱腔體內壁。
在本發明之一實施例中，芯層為金屬絲篩網。
在本發明之一實施例中，芯層為微型溝槽結構。
在本發明之一實施例中，當芯層是經一粉末燒結製程而成形時，於該芯層上形成有多個插孔，而銅粉粉柱與插孔間是採用緊配的方式相結合。
本發明是在散熱板體之頂面設置至少一散熱管體，其中散熱板體之散熱腔體是與散熱管體之散熱腔體相通，因此，散熱裝置內之工作流體是能順暢且直接地將發熱源傳導至散熱板體之底面(蒸發區)的熱量帶至散熱管體(冷凝區)來進行散熱，進而減少散熱過程中之熱阻(Thermal Resistance)，讓散熱裝置有較佳之散熱效能。
為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
圖1繪示本發明一實施例之散熱裝置配置於一發熱源的示意圖，請參考圖1，本實施例之散熱裝置100，其適於配置在一發熱源200上，以對發熱源200進行散熱。其中，發熱源200例如是電腦系統中之中央處理器、北橋晶片、南橋晶片或是其他配設於主機板上之發熱元件。在本實施例中，散熱裝置100包括一散熱板體110、至少一散熱管體120、一芯層130以及一工作流體140。散熱板體110之材質例如是具高導熱性能之銅或鋁。
本實施例之散熱板體110具有一底面112、一頂面114、一側面116以及一第一散熱腔體118。底面112適於與發熱源200相接，頂面114與底面112相對應，側面116連接於底面112與頂面114之間。第一散熱腔體118即為底面112、頂面114、與側面116所構成之一密閉空間，此密閉空間例如是一密閉真空腔體。
此外，於散熱板體110之頂面114上設置至少一散熱管體120(圖1是以4個散熱管體為例)，即本實施例之散熱裝置100是為均熱板及熱管之結合裝置。再者，本實施例之散熱裝置100還可包括一散熱鰭片組150，其是設置於散熱管體120的管壁上。其中，每一個散熱管體120具有一第二散熱腔體122，而芯層130是設置於第一散熱腔體118與第二散熱腔體122的內壁，而工作流體140是填充於第一散熱腔體118與第二散熱腔體122中，工作流體140例如是水、酒精、或其他沸點較低之流體。
另外，芯層130例如是經一粉末燒結製程(powder sintering process)而成形於第一散熱腔體118與第二散熱腔體122內壁，粉末例如是銅粉或是其他適當之粉末。其中，芯層130之設置可強化散熱板體110之強度，進而提供較高之承載力。當然，芯層130亦可以是金屬絲篩網、微型溝槽結構或是上述適當材質之組合，以增加工作流體140之因毛細現象的流動，本發明在此並不做任何限制。
在本實施例中，散熱板體110與發熱源200相接之底面112區域是形成一蒸發區，遠離蒸發區之頂面114以及散熱管體120部分即形成一冷凝區。工作流體140在蒸發區吸收熱量會蒸發成氣體，工作流體140會帶著熱量向冷凝區移動。例如，由於頂面114以及散熱管體120之冷凝區有較大之散熱面積，且散熱管體120更可與具有大範圍散熱面積之散熱鰭片組150相接。因此，當工作流體140帶著熱量移動至冷凝區時，熱量會經由頂面114、散熱管體120或是散熱鰭片組150對流至環境中，而工作流體140會在冷凝區進行散熱後凝結成液體並經由芯層130回流至蒸發區以進行下一次循環，從而利用工作流體之相變化來達到快速傳熱與均熱之目的。
值得一提的是，本實施例之第二散熱腔體122是與第一散熱腔體118相通。因此，第一散熱腔體118與各個第二散熱腔體122即構成一完整的散熱空間，進而大幅地減少熱傳遞過程中之熱阻。也就是說，發熱源200所產生之熱量能順暢且直接地經散熱板體110之底面112(蒸發區)傳遞至頂面114以及散熱管體120(冷凝區)，以進行散熱，進而讓散熱裝置有較佳之散熱效能。此外，設置於第一散熱腔體118與第二散熱腔體122的內壁之芯層130是能連續地成形於散熱板體110以及散熱管體120內面，進而讓於頂面114以及散熱管體120(冷凝區)凝結成液體之工作流體140能順暢地回流至散熱板體110之底面112(蒸發區)以進行下一次循環。
承上所述，本實施例之散熱板體110例如是由一第一本體110a以及一第二本體110b所組成，第二本體110b與散熱管體120例如是以一體成型之方式製作出。其中，第一本體110a具有一第一凹槽C1以及底面112，第二本體110b具有一第二凹槽C2以及頂面114，第二本體110b適於與第一本體110a相接，而第一凹槽C1與第二凹槽C2即構成第一散熱腔體118。在本實施例中，第二本體110b與第一本體110a之結合例如是經由擴散連接(diffusion bonding)或是焊接(soldering)等適當方式來接合，本發明在此亦不做任何限制。
請繼續參考圖2，其繪示本發明另一實施例之散熱裝置設置於一發熱源的示意圖。本實施例之散熱裝置100’與圖1實施例之散熱裝置100類似，惟二者主要差異在於本實施例之散熱裝置100’更配設有多個銅粉粉柱160，這些銅粉粉柱160例如是中空的銅粉粉柱。在本實施例中，這些銅粉粉柱160是排列於第一散熱腔體118中，以增加工作流體140由冷凝區回流至蒸發區之回流速度，且每一個銅粉粉柱160分別與位於底面112的芯層130以及位於頂面114的芯層130相接。此外，本實施例之銅粉粉柱160例如是先形成後再利用治具而插設在第一散熱腔體118內，其中第一散熱腔體118內壁即設有凹孔(未繪示)，而在鋪上例如是銅粉層之芯層130後，亦自然形成插孔(未繪示)，以供銅粉粉柱160插置。其中，銅粉粉柱160與插孔間利如是採用緊配的方式相結合，這樣一來除了能使銅粉粉柱160牢固地固定在插孔上外，還可使銅粉粉柱160與插孔相接觸之處的結構產生微觀上的破壞，從而讓工作流體140更順利地在芯層130與銅粉粉柱160間流動。
請繼續參考圖3，其繪示本發明再一實施例之散熱裝置設置於一發熱源的示意圖。本實施例之散熱裝置100’與圖1實施例之散熱裝置100類似，惟二者主要差異在於本實施例之散熱裝置100’更配設有多個支撐柱體170。在本實施例中，這些支撐柱體170亦例如是排列於第一散熱腔體118中，且每一個支撐柱體170分別與底面112以及頂面114相接。支撐柱體170之材質硬度及強度例如是大於第一本體110a與第二本體110b，以在第一本體110a與第二本體110b的結合製程中有效地控制第一散熱腔體118之空間大小。此外，支撐柱體170可設置於第一散熱腔體118之中心部位，以在第一散熱腔體118進行抽真空作業的過程中，散熱板體110不易朝其內部收縮，維持了底面112以及頂面114之表面平整度，進而讓散熱裝置100’在進行散熱作業時，第一部份112能平整地與發熱源200相接，保有較佳之散熱效能。
同樣地，由於散熱裝置100’會持續地進行吸收發熱源200所產生之熱量以及進行散熱作業，因此與發熱源200接觸之第一部份112(蒸發區)在吸收發熱源200所產生之熱量時會延展(膨脹)，而與進行散熱作業之頂面114(冷凝區)會有不同之熱膨脹係數(Coefficient of Thermal Expansion，簡稱CTE)，導致散熱裝置100’在進行散熱作業時，第一部份112與頂面114之表面不平整，第一部份112即不易平整地與發熱源200相接，進而影響到散熱裝置100’之散熱效能。因此，本實施例能藉由支撐柱體170的設置來有效地強化散熱板體110之結構強度，進而讓散熱裝置100’在進行散熱作業時，第一部份112能平整地與發熱源200相接，保有較佳之散熱效能。
此外，在本實施例中，芯層130亦可包覆於這些支撐柱體170之外表面。如此一來，即可增加工作流體140由冷凝區回流至蒸發區之回流速度。當然，在其他較佳實施例中，支撐柱體170亦可不被芯層130包覆，僅用以進行結構支撐作業。
在上述的三個實施例中，散熱管體120皆是呈直管狀，但本領域具有通常知識者也可依狀況將散熱管體120改成其他的形狀，如彎曲的管狀。此外，在其他的實施例中，也可將圖2中的銅粉粉柱160與圖3中的支撐柱體170一同設置在第一散熱腔體118中。
綜上所述，本發明是在散熱板體之頂面設置至少一散熱管體，其中散熱板體之散熱腔體是與散熱管體之散熱腔體相通，因此，散熱裝置內之工作流體是能順暢且直接地將發熱源傳導至散熱板體之底面(蒸發區)的熱量帶至散熱管體(冷凝區)來進行散熱，進而大幅減少散熱過程中之熱阻，讓散熱裝置有較佳之散熱效能。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100、100’、100”．．．散熱裝置
110．．．散熱板體
110a．．．第一本體
110b．．．第二本體
112．．．底面
114．．．頂面
116．．．側面
118．．．第一散熱腔體
120．．．散熱管體
122．．．第二散熱腔體
130．．．芯層
140．．．工作流體
150．．．散熱鰭片組
160．．．銅粉粉柱
170．．．支撐柱體
200．．．發熱源
C1．．．第一凹槽
C2．．．第二凹槽
圖1繪示本發明一實施例之散熱裝置配置於一發熱源的示意圖。
圖2繪示本發明另一實施例之散熱裝置設置於一發熱源的示意圖。
圖3繪示本發明再一實施例之散熱裝置設置於一發熱源的示意圖。
100’．．．散熱裝置
110．．．散熱板體
110a．．．第一本體
110b．．．第二本體
112．．．底面
114．．．頂面
116．．．側面
118．．．第一散熱腔體
120．．．散熱管體
122．．．第二散熱腔體
130．．．芯層
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150．．．散熱鰭片組
160．．．銅粉粉柱
200．．．發熱源
C1．．．第一凹槽
C2．．．第二凹槽
Claims (10)
- 一種散熱裝置，適於配置在一發熱源上，以對該發熱源進行散熱，該散熱裝置包括：一散熱板體，具有一底面、一頂面、一側面以及一第一散熱腔體，該底面適於與該發熱源相接，該頂面與該底面相對應，該側面連接該底面與該頂面之間，其中該底面、該頂面與該側面構成該第一散熱腔體；至少一散熱管體，設置於該頂面，其中各該散熱管體具有一第二散熱腔體，各該第二散熱腔體是與該第一散熱腔體相通；一芯層，設置於該第一散熱腔體與該第二散熱腔體的內壁；多個銅粉粉柱，配置於該第一散熱腔體中，且各該銅粉粉柱的二端分別與位於該底面的芯層以及位於該頂面的芯層相接；以及一工作流體，填充於該第一散熱腔體與該第二散熱腔體。
- 如申請專利範圍第1項所述之散熱裝置，其中該散熱板體包括：一第一本體，具有一第一凹槽以及該底面；以及一第二本體，具有一第二凹槽以及該頂面，該第二本體適於與該第一本體相接，而該第一凹槽與該第二凹槽構成該第一散熱腔體。
- 如申請專利範圍第2項所述之散熱裝置，其中該第二本體與各該散熱管體是一體成型。
- 如申請專利範圍第1項所述之散熱裝置，更包括多個支撐柱體，配置於該第一散熱腔體中，且各該支撐柱體分別與該底面以及該頂面相接。
- 如申請專利範圍第4項所述之散熱裝置，其中該芯層更包覆該支撐柱體之外表面。
- 如申請專利範圍第1項所述之散熱裝置，更包括一散熱鰭片組，該散熱鰭片組是設置於該散熱管體的管壁上。
- 如申請專利範圍第1項所述之散熱裝置，其中該芯層是經一粉末燒結製程而成形於該第一散熱腔體與該第二散熱腔體內壁。
- 如申請專利範圍第1項所述之散熱裝置，其中該芯層包括金屬絲篩網。
- 如申請專利範圍第1項所述之散熱裝置，其中該芯層包括微型溝槽結構。
- 如申請專利範圍第7項所述之散熱裝置，其中於該芯層上形成有多個插孔，該銅粉粉柱與該插孔間是採用緊配的方式相結合。
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