1292691 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 尤其指具有高效能熱 本發明係關於一種散熱模組， 管之散熱模組。 隨著技術的進步，電子元件單位面積上的電晶體數
量越來越多，造成其工作時發熱量的增办 電子元件的工作頻率也越來越高，電晶j 的寄命。為加強電子元件之散熱效果，現行的做法大多 為在熱源處以散熱器將熱導出，經由散熱器之鰭片 以自然或強制對流方式將熱散逸至環境中。 由於熱管（heat pipe)可在很小的截面積與溫度差 之下，將大量的熱傳送一段可觀的距離，且不需外加電 源=應即可運作，在無須動力提供和空間利用經濟性的 考量之下，各式熱管已是電子散熱產品中廣為應用的傳 ”、、元件之。凊參考第1圖，其為習知一種柱狀型熱管 之剖面示意圖。習知柱狀型之熱管10A係由其一端封閉 且其另一端開放之熱管本體12與一上蓋14a結合後所形 成之一密閉中空腔體。 熱官本體12係一體成型之罐體，且由側壁部122 以及底部124所組成。在熱管本體】2之内壁上（亦即是 侧壁部122之内表面以及底部124之内表面上）設置有 1292691 12焊接組合後’ 10A内部充填有 毛細結構16 ’且在上蓋14a及熱管本體 再從注水管18填入工作流體W，使熱管 工作流體W。 ' . 當柱狀型之熱管i〇A實際在使用時，係以底部124 ;直接與位於熱管1GA下方之熱源（未—）接觸，用以 將熱源所產生的熱直接導離熱源。柱狀型熱管ι〇Α之底 -部124 &蒸發端，而侧壁部122與上蓋14a則為冷凝端: - 在蒸發端的工作流體W因吸熱而蒸發成氣態，並在壓差 ⑩的影響下自，然流向冷凝#，然後於冷凝端處釋出潛孰 (latent heat)後轉變為液態之工作流體w。冷凝後之^ 作流體W再藉由毛細結構16之毛細力 此，一再循環達到散熱之效果。 細 • ^然而，由於柱狀型之熱管10A在上蓋14a之内表面 .處通常沒有設置毛細結構，使得凝結於上蓋Ua處的工 ^乍流體，法回流’造成上蓋14a處變成無效的冷凝端， _ 办響熱官10A内工作流體質量的變動，進影響管 φ之傳熱效率及整體熱阻。再者，在上蓋 作流體累積至—定量後，將受重力之影響而垂直直接往 I滴落至蒸發端處（即底部124及其上之毛細結構Μ ，，，往造成工作流體的兩相變化循環不順暢，且使得 蒸發端之蒸發效能不穩定，使蒸發端之溫度隨時間之變 ^大進而導致熱阻隨時間之變動過大，使得蒸發端 =蒸發效能不穩定，_低熱f 1〇A整體之散熱能力及穩 右要使上盍14a之内表面亦設置有毛細結構，則需 <用銅粉燒結或額外放置朗等方式，才能於上蓋… 1292691 f：椹二二…細結構。然而’若使用銅粉燒結的製 二错μ/ 口才料與製程成本’且要控制欲生成之毛細 二冓的形狀，當困難。若使用額外放置銅網之方式，則 :位於上蓋14a處之網狀毛細結構與位於侧壁部1 μ =?4上之毛細結構16並非同時製作，且因銅網本 垃w Γ 乂弱之材負特性，故於兩毛細結構接觸部分的連 =與接觸強度报差，使得王作流體無法靠毛細力從上 = 4a;f利流到側壁部122，因此造成熱管⑽之整體
導熱特性變差。 一咕，第1B圖，其為習知另一種柱狀型熱管之剖 =不意，。為了改善第1A圖中之柱狀型熱管i〇a之缺 .，，占二第1B圖之柱狀型熱管1〇β採用使用類似鐘罩形狀之 5 14b ’可使凝結於上蓋14b之工作流體沿著弧形之 上盍14b而逐漸流至位於侧壁122之毛細結構16中。然 而’僅利用鐘罩形狀之上们4b來做導引之效果有限了 士此一類似鐘罩形狀之上蓋14b使得加裝於其外之注水 官18更加向外凸起，造成整體熱管⑽所佔之體積增 且若此柱狀型熱管⑽欲與散熱鰭片及風扇並用的 活在有限之空間限制之下，向外凸起之上蓋i 4b及注 水管18,勢必無法與散熱鰭片及風扇達成良好組裝。 【發明内容】 因此^為解決上述問題，本發明係提出一種散熱模 組及其熱管，具有有效降低熱阻之變動幅度的效果，使 兩相循環順暢，增加蒸發效率，進而增進 埶 力，使散熱穩定度增加。。 1292691 體。ΓίίίΓ的I的n種㈣，内含—工作流 以及-；：熱官本體、一上蓋、一第一毛細結構 $ —第一毛細結構。熱管本體具有—底部以及一環設 閉i:之：：：而上蓋則與熱管本體結合後形成-封 閉二間，且上盍係被一空心管體所貫穿，且空心 之内部。第一毛細結構係設置於熱管本體 侧壁部内表面上，而第二毛細結構與空 二毛細結構與第—毛細結構相接觸， J、上盍處秩是結之工作流體能夠 二毛細結構並流至第-毛細結構。 5體進入第 如上述之熱管，更包括一 ?設置於播止片上。擒止片係二:;=!：結構 或側壁部相接觸。再者，在 -毛細結構 壁部相接觸之一接觸處 毛細結構或側 具有其他等效之形狀， 有弧度之片狀物或是 細結構、粉末燒結毛細結毛包麵網式毛 或者，如上述之執:7溝槽式毛細結構。 部’且空心管體之伸入熱空，體係具有一彎折 或側壁部相接觸。第二。之端係與第—毛細結構 ，、溝槽式毛細結構或—是^結構為一粉末燒結毛細結 官體之表面並與第—毛❸毛細結構，且設置於空心 ，為'網狀毛細結構、，：二連接。或者’第二毛細 與空心管體及第-毛細結構=設置於熱管内部並同時 1292691 毛^#構與第二毛細結構之㈣包括選自塑 :一勹二：金、多孔性非金屬材料所組成之族群其中 充及t結構設置之方法係選自燒結、黏著、填 充及沈積所組成之族群其中之一或m :真
本體係以氬焊、高週波或電漿之加二W 銀、銘或其合全等等。^；、=材料’例如是係為銅、 醇類，類、液能1屬為無機化合物、純水、 之一。 心金屬冷媒、有機化合物或其混合物 = 康本發明的另一目的’提出一種散熱模 :m一散熱鰭片。熱管包括一熱管本體、一上 -晉減細結構以及—第二毛細結構。散妖钱片传 "設於底部之側壁部，而上蓋雜= 心管體之一二= =貫穿，且空 熱管本體之底部内表面與側壁部内表面：、、’“冓，設置於 結構與空心管體相連’且第二毛細結構倉第：c 使得於上蓋處凝結之工作制能Ur二 體進入弟一毛細結構並流至第一毛細結構。-s 散熱鰭片係以鋁擠成型、沖壓或其他加 作’且散熱鰭片係為水平間隔分佈 式t ^間隔分佈、放射狀分佈或其他分佈方式。斜 置於熱管外並與熱管相連接，且連接 片設 嵌合、卡m、黏著所組成之族群其:、、自嬋接、 鰭片與熱管係以熱鑲方式進行嵌合以及/或卡歹^如，散熱 1292691 散熱鰭片與熱管之間更具有一錫膏（s〇ldering paste)、一導熱膏（grease)，或一可充當導熱介面之材 料0 . 如上述之散熱模組，熱管可透過一基座或是直接與 .一熱源接觸’用以將熱源發散的熱直接傳導至散熱鰭 片。基座係一實心金屬塊體，且熱源係一發熱之電子元 件，如中央處理器、電晶體、伺服器、高階繪圖卡、硬 碟電源供應為、行車控制系統、多媒體電子機構、無 • 線通信基地台或高階遊戲機等。再者，上述之散熱模組 係與一風扇組接，用以促進由散熱模組所導出的熱更加 迅速逸散。 # 為讓本發明之上述和其他目的、特徵'和優點能更 ，明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式， 作洋細說明如下： 【實施方式】 卩下將參照相關圖式，說明依本發明之散熱模組及 # 其熱管之實施例。 明參照第2圖，其為依照本發明較佳實施例之一種 柱狀型熱官之示意圖。在第2圖中，柱狀型熱管係包 ί =熱管本體22、一上蓋24、一第一毛細結構26a、一 w弟二勒毛細結構挪以及一充填於熱管20内部《工作流體 …、官本體22具有一底部224以及一環設於底部224 且側壁部222與底部224係一體成型於 …、吕體22上，或者，側壁部222以及底部224亦可為 兩相互h離的凡件，且係兩相互組合後而形成熱管本體 1292691 22。 在…官本體22之内壁上（亦即是側壁部222之内 表面以及底部224 <内表面上）設置有第—毛細結 26a’而第二毛細結構26b與—空心管體28相連，且第 一毛細結構26b與第一毛細結構26a =與：：士：22係利用如氬焊、高週波或電漿等加工方 式，將上盍24及熱管本體22焊接組合，使得社 成二封閉空間，且上蓋24係被一空心管體28戶^广 使知工作流體W能夠從空心管體μ卢會 、 内部充填有工作流體W。 28處填入，使熱管20 咖或侧壁部222相接觸。於空2/-毛:^構 内部之-端282之表面上設置有第伸入熱管20 如是一伞、古4士 卓一毛、、、田結構26b ’例 末構、溝槽式毛細結構或是網狀毛 接:構’且第二毛細結構，與第-毛細結構 當柱狀型之熱管20實際在使用 直接與位於熱管20下方之埶源 _係以底。卩224 熱:原以的熱直接導離熱源。柱二二： 似為蒸發端，而側壁部222與上蓋:、0之底邛 蒸發端的卫作流體w因吸熱而蒸發^能’、、、冷凝端。在 二：下自然流向冷凝端，然後凝：並：差= (^heat)後轉變為液態 =處釋出潛熱 -毛ΛΓί二毛細結構_與空心管! 8 “ 一毛細結構26b與第—毛細結構26μ== 1292691 if處之工作流體w，可沿著第2圖上所示之箭頭 =心管體28表面上之第二毛細結構枷， 端，曰如此擺^結^ —戶斤巧供之毛細力而流回至蒸發 辰不已地將熱持續帶離熱源，以達到散埶的 :因此，凝結於上蓋24處之工作流 二習 落至蒸發端處(即底部及其上 基發端ίί上工作流趙兩相變化循環不順暢，使得 變動過大，、、、ί效ί不穩定，且使蒸發端之溫度隨時間之 明導致熱阻隨時間變動過大之缺點。本發 上蓋24;至H處之工作流體W之回流方式’係順著 與ί f # 26b，且由於第二毛細結構26b nof . 、’’、、、°構26a相接觸，而能使位於第二毛细έ士構 26b處之工作流體w順利輸送至位於上二 -，結構26a而回到蒸發端。如此一來：g = ^能、阻之㈣幅度’使散熱穩定度增加，料增進^ 選自t 構268與第二毛細結構26b之材質包括 第、孔性非金屬材料所組成之族 積所組成之族群其中之—或其結合。 ^=或上蓋24係包括一高熱傳導材料，例如 :二二5七銀、鋁或其合金等等。工作流體W係為無機 合物或其混合物之」。類、液心屬、冷媒、有機化 夕*在，，而特別、/主意的是’帛2圖係以具有-折部281 =管㈣為例，然而，本發明並不限定於 ^3圖’其為依照本發明較佳實施例之另—種^型 …官之剖面不意圖。在第3圖中，柱狀型熱管30係包括 12 1292691 一熱官本體32、一上蓋34、一第一毛細結構36a、一第 二毛細結構36b以及一充填於熱管3〇内部之工作流體 W。熱官本體32具有一底部324以及一環設於底部324 :之，壁部322，且側壁部322與底部324係一體成型於 - 熱官本體32上，或者，側壁部322以及底部324亦可為 兩相互分離的兀件，且係兩相互組合後而形成熱管本體 32 〇 與第2圖之熱管20相似，在熱管本體32之内壁上 ⑩^亦即是側壁部322之内表面以及底部324之内表面上） 设置有第一毛細結構36a，而第二毛細結構36b與一空 心管體38相連，且第二毛細結構36b與第一毛細結構 36a相接觸。上蓋34則與熱管本體32係利用如氬焊、 ，高週波或電漿等加工方式，將上蓋34及熱管本體32焊 接組合，使得結合後形成一封閉空間，且上蓋34係被一 空心管體38所貫穿，使得工作流體w能夠從空心管體 38處填入，使熱管30内部充填有工作流體w。與第2 _ 圖之熱管20所不同的是，熱管30更包括一擔止片39, 且第二毛細結構36b係設置於擋止片39上，擋止片39 可為一扁平狀之片狀物或是一有弧度之片狀物。 擔止片39係套設於空心管體38之深入熱管30内 部之一端382處，且擋止片39與空心管體38以及第一 毛細結構36a或側壁部322相接觸。當柱狀型之熱管3〇 實際在使用時，係以底部324直接與位於熱管3〇下方之 熱源（未繪示）接觸，用以將熱源所產生的熱直接導離 熱源。柱狀型熱管30之底部324為蒸發端，而側壁部 322與上盍34則為冷凝端。在蒸發端的工作流體评因吸 13 1292691 熱而蒸發成氣態，並在麼差的 然後於冷凝端處釋出潛冷凝端， 之工作流體w。 heat)後轉變為液態 第二毛細結構36b，例如是一銅 末燒結毛細結構或是制式毛細^式毛細結構、粉 結構36b設置於擔止片39上° ’且由於f二毛細 一毛細結構·相接觸，使得冷凝;體38以及第 體W，可沿著第3圖上所示之方=34處之工作流 .而流向位於擋止片39上之 向！過空心管體38 其相連之第-毛細結構3 —，由與 發端，如此循環不已地將熱持^；;力而流回至蒸 的功效。另外，在擋止片39盥 「源，以達到散熱 部322相接觸之接觸處391，擒毛、==63或側壁 彎折，且其上仍備读楚-$ , 39較佳地可具有一 婵加第一车έ从卜一毛、，、田結構36b，如此一來，可 曰力弟一毛細結構36a與第二 了 與接觸強度，使工作⑼、、，°構36b的接觸面積 實施方法虚丄：:fnw的輸送效果更加順利。其他 因此凝=蓋二技術特徵，於此不再资述。 知妒亩垃7 、 处之工作流體W便不會如習 2直接在下滴落至蒸發端 蒸發端之蒸發效二^rB相變化循環不順暢’使得 變動過A，心疋 使療發端之溫度隨時間之 =於=熱阻隨時間變動過大之缺點。本發 用第二毛細結構36b盥第_毛細^ β 且利 使位於第二毛細走毛、、、°構36a相接觸，而能 、’、、”構36b處之工作流體w順利輸送至位 14 1292691 於側壁部322上之第一毛細結構36a而回到蒸發端。
请參照第4圖’其為第U圖與第3圖之兩柱狀型 熱管之熱阻值變化比較圖。第3圖之熱管3〇(即本笋明 之熱阻值隨著時間的變動，雖仍然亦產生週期性x的 降，然與第1A圖之熱管10A(即習知技術）相較，此一埶 阻值隨時間之變動明顯降低，本發明之熱阻值僅在介二 0.100CC/W)與G.mrC/W)之間變動，其變化量僅為 〇.〇〇2(°C/W)，然習知的熱阻值卻在〇.〇93(^)盘 〇.l〇5(°C/W)之間劇烈變動，其變化量高達〇 〇i ^ :)變動因巾 可證明本發明確㈣ Ϊ Λ Λ 果，且有效降低在熱管散熱運作 =其熱#體32與熱源相接觸面（即蒸發端處）之溫度 Mease)之㈣幅度’使最大值與最小值之溫度差在〇 2 ^内，使兩相（氣相與液相）循環，可增加基發效 率’進而增進整體之散熱能力，使散熱穩定度增力 另外，請同時參照第5A圖與第卯圖，其 圖之柱狀型熱管應用於二散熱模組立/、、 i::、50B係可應用於:熱源(未繪示)上?且熱t熱:ί 是藉由一位於熱管下方並位於熱源上、 =硬】晶體，器、高階 …：ί 應益、行車控制系統、多媒體電 熱模組㈣5=二^^ 組5。…導出的熱更:戶:^ 於第5A圖中’散熱模組5〇A包括一熱管3〇以及至 15 1292691 少-散熱鰭片52a。熱管30係可與第3圖之 有=之技術特徵’於此不再贅述。散熱鰭片“ 鋁擠成型、沖壓或其他加工方式製作，且妹^ 設置於熱管30外並盥埶管3〇相遠放π."、9片52a 與川夕、击拉+ / 相連。散熱鰭片52a與熱 L群Λ 自焊接1合、卡固、黏著所組成 Ξ二：ί/Τ广散熱鰭片與熱管係以熱鑲方式 。另外’散熱轉片如與熱管3〇 之間更塗佈有-錫貧（SQldering陶⑻、—導敎暮 (grease)，或一可充當導熱介面之材料。 ’、用 盥埶其Hi籍片他係呈放射狀分佈於熱管30外並 者Hf/30係被套設於多個散熱鰭片他 平一示’多個散熱轉片咖係以水 +間&刀佈之方式套設於熱f 3〇外，且多 52b之間彼此平行。然散熱鰭片如丨52b之分^方 =舉例，本發明並不限制於此’散熱鰭; 他分佈方式。疋=直間“斜向間隔分佈或其
承上所述，本發明之散熱模組及其熱管，由於 :毛細結構26b、36b與空心管體28、38相第一 r:，6b、36b與第一毛細結構心、 ：T 吏::冷疑於上蓋24、34處之工作流體w， ===心管體28、38與第二毛細結構2此二4, 並進而能夠順利被輸送至位於側壁部⑽他 ，細結構2 6 a、3 6 a而回到蒸發端。如 $ ;，結於上蓋處之工作流體直接往下滴落至4端：： 問通。因此，本發明之散熱模組及其熱管具有有= 16 1292691
使散熱穩定度增加。 ，而非為限制性者。任何未脫 而對其進行之等效修改或變 熱阻之變動幅度的效果， 率，進而增進整體之散熱 以上所述僅為舉例性，而 離本發明之精神與範疇，而I 更，均應包含於後附之申請專利範圍中。 【圖式簡單說明】 ，1A圖為習知一種柱狀型熱管之剖面示意圖。 ，1B圖為習知另一種柱狀型熱管之剖面示意圖。 第2圖為依照本發明較佳實施例之一種柱狀型熱管 之剖面示意圖。 ”、、 第3圖為依照本發明較佳實施例之另一種柱狀型敎 管之剖面示意圖。 …、 第4圖為第ία圖與第3圖之兩柱狀型熱管之熱阻 值變化比較圖。 ’ 第5A圖與第5B圖為將第3圖之柱狀型熱管應用於 二散熱模組之示意圖。 【主要元件符號說明】 l〇A、10B、20、30 :熱管 12、22、32 :熱管本體 122、222、322 :側壁部 124、224、324 :底部 14a、14b、24、34 :上蓋 16 :毛細結構 里 18 :注水管 26a、36a :第一毛細結構 26b、36b ·第二毛細結構 28、38 :空心管體 17 1292691 281 :彎折部 282、382 : —端 39 :擋止片 391 :接觸處 50A、50B :散熱模組 52a、52b :散熱鰭片 W :工作流體