TWI475951B - 散熱單元 - Google Patents
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Description
本發明係有關於一種散熱單元，特別是有關於一種具有不同填充材料之散熱單元。
一般電子裝置於使用過程中會產生熱能，因此通常需要設置散熱單元將熱能散出，藉以防止電子裝置因過熱而損壞。常見的散熱單元係使用熱管來傳遞熱能，其中熱管內具有可發生相變化的填充材質，可藉由相變化來增加熱管的傳熱效率。然而當電子裝置產生的熱能超過填充材質所能承受的上限時，填充材質將不再發生相變化，如此將導致熱管的導熱效率大幅降低。有鑑於此，如何設計散熱單元以解決上述問題點，始成為一重要課題。
本發明之一實施例提供一種散熱單元，包括一散熱器、一導熱構件以及一熱管，其中導熱構件連接一熱源，熱管連接導熱構件與散熱器，其中熱管包括一管體與兩種填充材料，其中管體形成有封閉之一第一腔體以及一第二腔體，兩種填充材料分別填充於第一腔體與第二腔體內，當導熱構件將來自熱源的熱能傳遞至熱管時，填充材料發生不同的相變化，使熱能經由熱管傳遞至散熱器。
於一實施例中，前述填充材料包括一第一材料與一第二材料，其中第一材料吸熱時由液態轉變成氣態，並在放
熱時由氣態轉變成液態，第二材料吸熱時由固態轉變成液態，並在放熱時由液態轉變成固態。
於一實施例中，前述第一材料的沸點介於25℃至45℃之間。
於一實施例中，前述第二材料的熔點介於40℃至60℃之間。
於一實施例中，前述第一腔體位於導熱構件與第二腔體之間，且第一材料與第二材料分別設置於第一、第二腔體內。
於一實施例中，前述第一腔體位於導熱構件與第二腔體之間，第一材料與第二材料分別設置於第二腔體與第一腔體內。
於一實施例中，前述第一腔體環繞第二腔體。
於一實施例中，前述第二腔體的一部分凸出於第一腔體。
於一實施例中，前述第一腔體鄰近導熱構件，第二腔體位於散熱器與第一腔體之間，且散熱器環繞第二腔體。
於一實施例中，前述熱源包括一電子元件，導熱構件包括金屬材質。
首先請參閱第1圖，本發明一實施例之散熱單元1係設置於一電子裝置內部，用以對電子裝置內的一電子元件E進行散熱。前述電子裝置例如為筆記型電腦、平板電腦或行動通訊裝置，電子元件E則例如可為顯示卡或是中央
處理器。本發明之散熱單元1主要包括一散熱器10、一導熱構件11以及一熱管12，導熱構件11例如為金屬材質之構件，固定於電子元件E上，熱管12連接導熱構件11與散熱器10，當電子元件E運作時會產生大量的熱能，此時電子元件E可視為一熱源，導熱構件11可將電子元件E產生的熱能傳遞至熱管12，再經由熱管12將熱能向左側(-X軸方向)傳遞至散熱器10，最後再由散熱器10將熱能散出。
接著請一併參閱第2A、2B圖，其中第2A圖係為第1圖中沿A-A方向之剖面圖，第2B圖為第1圖中沿B-B方向之剖面圖。如第2A圖所示，於本實施例中之熱管12主要包括一管體121以及兩種填充材料，其中管體121形成有一第一端S1、一第二端S2以及各自封閉之第一腔體122與第二腔體123，其中第一端S1鄰近於電子元件E，第二端S2鄰近於散熱器10，第二腔體123位於第一腔體122的上方，且第一腔體122位於導熱構件11與第二腔體123之間。
前述兩種填充材料包括一第一材料M1與一第二材料M2，於本實施例中之第一材料M1可為沸點介於25℃至45℃間的無毒性液態材料，並具有較低的表面張力；第二材料M2可為熔點介於40℃至60℃間的固態導熱介面材料(thermal interface material)，並具有高比熱的性質。如圖所示，第一材料M1設置於第一腔體122內，第二材料M2設置於第二腔體123內，其中當熱管12將熱能由導熱構件11向左側(-X軸方向)傳遞至散熱器10時，熱管12內的第
一材料M1與第二材料M2將分別發生不同的相變化，藉以幫助熱管12傳遞熱能。
更詳細而言，第一材料M1在常溫時係為液態，當電子元件E將熱能傳遞至熱管12的第一端S1附近時，第一腔體122內的第一材料M1可吸收熱能並由液態轉變成氣態；當氣態的第一材料M1接近熱管12的第二端S2時可向散熱器10釋放出熱能，並由氣態轉變回液態。如此，第一材料M1便可在第一腔體122內產生循環對流，以有效地將熱能帶至散熱器10。
如第2A圖所示，第二材料M2係設置於第一材料M1上方的第二腔體123，其中第二材料M2在常溫時係為固態，其中第一材料M1吸收的熱能可傳遞至第二材料M2。由於第一材料M1可在第一腔體122內產生循環對流，因此可將熱能均勻地傳遞至第二材料M2，使第二材料M2由固態轉變成液態；應了解的是液態的第二材料M2會流向熱管12的第二端S2，藉以向散熱器10釋放出熱能，並會由液態轉變回固態。在本實施例中，第二材料M2如同一個熱儲，可藉由固態-液態之間的相變特性儲存或釋放大量的熱能，藉以幫助散熱單元1更有效率地傳遞熱能並進行散熱。
接著請一併參閱第3A、3B圖，於本發明另一實施例中，第一材料M1係設置於第二腔體123內，第二材料M2設置於第一腔體122內。與前述實施例不同之處在於，電子元件E所產生的熱能將透過導熱構件11先傳遞至第一腔室122內的第二材料M2，然後第二材料M2再將熱能傳遞
至上方的第一材料M1。由於第二材料M2具有高比熱性質，在由固態轉變成液態的過程中可吸收大量的熱能，故可避免第一材料M1因吸收過多熱量而完全轉變成氣態，導致熱傳效率大幅降低的情況發生。
再請一併參閱第4A、4B圖，於本發明另一實施例中，前述第一腔體122係環繞第二腔體123(如第4B圖所示)，其中第一材料M1設置於第一腔體122內，第二材料M2設置於第二腔體123內，如此一來第一材料M1便可藉由對流作用加速其內的第二材料M2進行熱交換，藉以增加熱管12整體熱能的傳遞效率。
接著請參閱第5A、5B圖，於本發明另一實施例中，亦可將第一材料M1設置於第二腔體123內，並將第二材料M2設置於第一腔體122內，其中第一腔體122係環繞第二腔體123(如第5B圖所示)。特別地是，第二腔體123於熱管12左側(-X軸方向)的一部分係凸出於環繞其外的第一腔體122，藉以增加熱管12與散熱器10之間的接觸面積，使熱能更有效率地傳遞至散熱器10。
再請一併參閱第6A、6B圖，其中第6B圖係為第6A圖中沿C-C方向之剖面圖。於本發明另一實施例中，熱管12係大致呈一矩形結構，並設置於電子元件E和導熱構件11的上方(如第6B圖所示)，其中第一腔體122鄰近於導熱構件11，第二腔體123則環繞第一腔體122並位於散熱器10與第一腔體122之間，其中散熱器10具有一環狀結構並環繞於第二腔體123外側。
在本實施例中，第一材料M1與第二材料M2係分別設
置於第二腔體123與第一腔體122內，當電子元件E將熱能傳遞至熱管12的第一腔體122時，第一腔體122內的第二材料M2可吸收熱能並由固態轉變成液態，同時可將熱能傳遞至周圍第二腔體123內的第一材料M1，其中第一材料M1可吸收熱能並產生對流作用，藉以快速且均勻地將熱能傳遞至環繞其外的散熱器10。
綜上所述，本發明提供一種散熱單元，可設置於一電子裝置內部，用以對電子裝置內的一電子元件進行散熱。其中，散熱單元主要包括一散熱器、一導熱構件以及一熱管，前述熱管主要包括一管體以及兩種填充材料容置於管體內，且兩種填充材料可吸熱並發生不同的相變化，藉以幫助熱管傳遞熱能。當電子元件運作並產生大量的熱能時，導熱構件可將電子元件產生的熱能傳遞至熱管，再經由熱管內的填充材料將熱能傳遞至散熱器散出。
雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明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，當可做些許之更動與潤飾。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。
1‧‧‧散熱單元
10‧‧‧散熱器
11‧‧‧導熱構件
12‧‧‧熱管
121‧‧‧管體
122‧‧‧第一腔體
123‧‧‧第二腔體
E‧‧‧電子元件
M1‧‧‧第一材料
M2‧‧‧第二材料
S1‧‧‧第一端
S2‧‧‧第二端
第1圖表示本發明一實施例之散熱單元與電子元件示意圖；第2A圖表示沿第1圖中A-A方向之剖面圖；第2B圖表示沿第1圖中B-B方向之剖面圖；第3A圖表示本發明另一實施例之散熱單元與電子元件示意圖；第3B圖表示第3A圖中之熱管的剖面圖；第4A圖表示本發明另一實施例之散熱單元與電子元件示意圖；第4B圖表示第4A圖中之熱管的剖面圖；第5A圖表示本發明另一實施例之散熱單元與電子元件示意圖；第5B圖表示第5A圖中之熱管的剖面圖；第6A圖表示本發明另一實施例之散熱單元與電子元件示意圖；以及第6B圖表示沿第6A圖中C-C方向之剖面圖。
1‧‧‧散熱單元
10‧‧‧散熱器
11‧‧‧導熱構件
12‧‧‧熱管
121‧‧‧管體
122‧‧‧第一腔體
123‧‧‧第二腔體
E‧‧‧電子元件
M1‧‧‧第一材料
M2‧‧‧第二材料
S1‧‧‧第一端
S2‧‧‧第二端
Claims (6)
- 一種散熱單元，包括：一散熱器；一導熱構件，連接一熱源；一熱管，連接該導熱構件與該散熱器，其中該熱管包括：一管體，形成有封閉之一第一腔體以及一第二腔體，其中該第二腔體的一部分凸出於該第一腔體；以及兩種填充材料，分別填充於該第一腔體與該第二腔體內；其中，當該導熱構件將來自該熱源的熱能傳遞至該熱管時，該些填充材料發生不同的相變化，使熱能經由該熱管傳遞至該散熱器。
- 一種散熱單元，包括：一散熱器；一導熱構件，連接一熱源；一熱管，連接該導熱構件與該散熱器，其中該熱管包括：一管體，形成有封閉之一第一腔體以及一第二腔體，其中該第一腔體鄰近該導熱構件，該第二腔體位於該散熱器與該第一腔體之間，且該散熱器環繞該第二腔體；以及兩種填充材料，分別填充於該第一腔體與該第二腔體內；其中，當該導熱構件將來自該熱源的熱能傳遞至該熱管時，該些填充材料發生不同的相變化，使熱能經由該熱 管傳遞至該散熱器。
- 如申請專利範圍第1或2項所述之散熱單元，其中該些填充材料包括一第一材料與一第二材料，其中該第一材料吸熱時由液態轉變成氣態，並在放熱時由氣態轉變成液態，該第二材料吸熱時由固態轉變成液態，並在放熱時由液態轉變成固態。
- 如申請專利範圍第3項所述之散熱單元，其中該第一材料的沸點介於25℃至45℃之間。
- 如申請專利範圍第3項所述之散熱單元，其中該第二材料的熔點介於40℃至60℃之間。
- 如申請專利範圍第3項所述之散熱單元，其中該第一材料與該第二材料分別設置於該第二腔體與該第一腔體內。
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