TWI590033B - 散熱模組及電子設備 - Google Patents

Description

散熱模組及電子設備

本發明是有關於一種溫控裝置及電子系統，且特別是有關於一種散熱模組及電子設備。

隨著科技進步，隨身型電子產品例如是智慧型手機、平板電腦等已經普遍應用在人類的生活中。對於上述這些隨身型電子產品來說，高效能一直是主要的改善方向之一，然而在提高效能的同時，例如是中央處理器(Central Processing Unit,CPU)的處理晶片往往會在運行中產生更多熱能，因此需要一個良好的散熱裝置協助散熱。

為了提供良好的散熱技術，現有技術中發展了兩相流虹吸式散熱系統(two-phase thermosyphon cooling system)，其為包括蒸發器(evaporator)、冷凝器(condenser)以及連接兩者的銅管的真空系統。上述散熱系統藉由流體在相變化時所吸收的熱來產生散熱效果。也就是藉由流體在蒸發器的蒸發來吸熱，再藉由流體在冷凝器凝結來放熱。然而上述液相和氣相的流體在循環時 需要藉由重力來輔助，當上述銅管、蒸發器及冷凝器放置於同一平面時往往會因流體無法順利循環流動而降低散熱效率。

本發明提供一種散熱模組，其適於提供良好的散熱效率。

本發明提供一種電子設備，其適於在翻轉至各種方向後維持提供良好的散熱效率及運行效果。

本發明的散熱模組包括一導熱條、一環狀散熱元件以及一散熱流體。導熱條包括二散熱端及一吸熱段，其中吸熱段位於二散熱端之間，且吸熱段與一熱源接觸。環狀散熱元件包括二單向蒸發腔以及二散熱管線，散熱端分別連接二單向蒸發腔。單向蒸發腔包括一輸出口、一輸入口以及一逆止單元，且逆止單元設置於輸入口及輸出口之間。散熱管線連接其中之一單向蒸發腔的輸出口至其中之另一單向蒸發腔的輸入口。二單向蒸發腔之間在一方向上具有落差，且在上述方向上二輸出口之間的距離大於二輸入口之間的距離。散熱流體配置於環狀散熱元件中，並用以在二單向蒸發腔及二散熱管線之間流動。

本發明的電子設備包括一處理單元、一殼體以及上述散熱模組。吸熱段與處理單元接觸，且散熱管線包括一散熱段，散熱段接觸殼體。

在本發明的一實施例中，上述的逆止單元將單向蒸發腔分隔為一輸出腔以及一輸入腔，輸出口形成於輸出腔，輸入口形 成於輸入腔，其中輸出腔、逆止單元以及輸入腔沿著方向排列。

在本發明的一實施例中，上述的導熱條連接二輸入腔。

在本發明的一實施例中，上述的輸出腔具有一斜面，斜面連接輸出口及逆止單元。

在本發明的一實施例中，上述的逆止單元包括一彈性膜以及一隔板。隔板具有多個開孔，且彈性膜設置於隔板面向輸出腔的一側並覆蓋這些開孔。

在本發明的一實施例中，上述的環狀散熱元件沿著一平面環繞熱源，這些開孔之間沿著垂直於平面的另一方向具有落差。

在本發明的一實施例中，上述的導熱條為一熱管。

在本發明的一實施例中，上述的單向蒸發腔的內部體積大於熱管的內部體積。

在本發明的一實施例中，上述的單向蒸發腔內為真空。

在本發明的一實施例中，上述的環狀散熱元件的材質為金屬材質。

基於上述，本發明實施例的散熱模組可以藉由單向蒸發腔來吸收熱源的熱，單向蒸發腔與散熱管線所形成的環狀散熱元件可以讓散熱流體在其中循環並提供良好的散熱效果，同時也不受環狀散熱元件所翻轉的角度影響。本發明實施例的電子設備具有上述散熱模組，因此可以在各角度都維持有良好的散熱效果。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

d1、k1、k2‧‧‧方向

S1、S2‧‧‧落差

50‧‧‧熱源

100‧‧‧散熱模組

110‧‧‧導熱條

112A、112B‧‧‧散熱端

114‧‧‧吸熱段

200、200A‧‧‧環狀散熱元件

210A、210B、210C、210D‧‧‧單向蒸發腔

212A、212B‧‧‧輸入口

214A、214B‧‧‧輸出口

220A、220B、220C、220D‧‧‧散熱管線

222A、222B‧‧‧散熱段

230B‧‧‧輸入腔

240、240A、240B‧‧‧逆止單元

241‧‧‧隔板

242、244、242B、244B‧‧‧開孔

246、246B‧‧‧彈性膜

250B‧‧‧輸出腔

252B‧‧‧斜面

300A、300B、310A、310B‧‧‧區域

400‧‧‧電子裝置

410‧‧‧殼體

420‧‧‧處理單元

圖1是依照本發明的第一實施例中散熱模組的示意圖。

圖2A是根據圖1的區域A的局部放大圖。

圖2B是圖2A中單向蒸發模組的側視圖。

圖3A及圖3B是依照本發明第一實施例中所使用的逆止單元的示意圖。

圖4是本發明的第一實施例中單向蒸發腔在水平狀態的側視圖。

圖5是本發明的第二實施例中電子設備的示意圖。

圖1是依照本發明的第一實施例中散熱模組的示意圖。 請參照圖1，在本發明的第一實施例中，散熱模組100包括一導熱條110、一環狀散熱元件200以及一散熱流體(未標示)，其中散熱流體配置於環狀散熱元件200中。導熱條110包括散熱端112A、散熱端112B及吸熱段114，其中吸熱段114位於散熱端112A、散熱端112B之間。吸熱段114與一熱源50接觸。環狀散熱元件200包括單向蒸發腔210A、單向蒸發腔210B、散熱管線220A以及散熱管線220B，散熱端112A連接單向蒸發腔210A，散熱端112B連接單向蒸發腔210B。

圖2A是根據圖1的區域A的局部放大圖。請參照圖1 及圖2A，在本實施例中，單向蒸發腔210A包括輸出口214A、輸入口212A以及逆止單元240A，逆止單元240A設置於輸入口212A及輸出口214A之間。單向蒸發腔210B包括輸出口214B、輸入口212B以及逆止單元240B，逆止單元240B設置於輸入口212B及輸出口214B之間。散熱管線220A連接輸出口214A至輸入口212B。散熱管線220B連接輸出口214B至輸入口212A。單向蒸發腔210A和單向蒸發腔210B之間在一方向d1上具有落差S1，且在上述方向S1上輸出口214A、輸出口214B之間的距離大於輸入口212A、輸入口212B之間的距離。散熱流體用以在單向蒸發腔210A、210B及散熱管線220A、220B之間流動。也就是說，散熱模組100的環狀散熱元件200不但因為具有兩個單向蒸發腔210A、210B來提昇其散熱效率，同時其中的散熱流體提供了良好的散熱效果。

詳細來說，在本實施例中，散熱模組100藉由導熱條110 將熱源50的熱吸收道單向蒸發腔210A、210B，而自輸入口212B流入的散熱流體例如在單向蒸發腔210B蒸發後可以自輸出口214B流至散熱管線220B的散熱段222B散熱凝結。凝結後的散熱流體自輸入口212A流入單向蒸發腔210A，吸收熱後自輸出口214A排出至散熱管線220A並在散熱管線220A的散熱段222A散熱再流至輸入口212B。另一方面，藉由單向蒸發腔210A和單向蒸發腔210B之間的落差S1，散熱模組100在直立時可以藉由落差S1所帶來的重力位能差而進一步輔助散熱流體在環狀散熱元件 200的流動。因此，環狀散熱元件200提供了良好的環境供散熱流體循環，進而使吸熱及散熱的效率提高，使散熱模組100具有良好的散熱效率。上述的散熱流體例如是水或冷媒，而環狀散熱元件200的材質例如是金屬材質，但本發明不限於此。在其他實施例中，散熱流體更可以是其他適合用於蒸發、凝結的混合液，而環狀散熱元件更可以是其他適於導熱的材質。

圖2B是圖2A中單向蒸發模組的側視圖。以下將以單向 蒸發腔210B作為例子說明本發明的實施例中單向蒸發腔的細部結構，單向蒸發腔210A與單向蒸發腔210B具有類似的。請參照圖2A及圖2B，在本發明的第一實施例中，逆止單元240B將單向蒸發腔210B分隔為一輸出腔250B以及一輸入腔230B，輸出口214B形成於輸出腔250B，輸入口212B形成於輸入腔230B，其中輸出腔250B、逆止單元240B以及輸入腔230B沿著方向d1排列。 也就是逆止單元240B阻隔在輸入腔230B及輸出腔250B之間，使導熱流體只能在方向d1上以單向流動。

請參照圖1、2A及2B，在本實施例中，單向蒸發腔210A、 210B內為真空，散熱流體的沸點也因此降低，因此可以提高對散熱端112A、112B的吸熱效率。進一步來說，以單向蒸發腔210B為例，導熱條110連接輸入腔230B，因此自輸入口212B流入的散熱流體可以更輕易的受熱蒸發，進而使散熱端112B有良好的散熱效率。另一方面，本實施例的導熱條110例如是一熱管(Heat pipe)，且單向蒸發腔210A、210B的內部體積遠大於熱管110的 內部體積，因此單向蒸發腔210A、210B相較於熱管110具有較大的熱容量，可以更有效率的讓熱源50發出的熱經由熱管110傳遞到單向蒸發腔210A、210B。

圖3A及圖3B是依照本發明第一實施例中所使用的逆止 單元的示意圖。以下將以圖3A及圖3B所繪示的逆止單元240一併說明類似的逆止單元240A、240B，並不再分次贅述。請參照圖2B及圖3A，在本發明的第一實施例中，逆止單元240包括一彈性膜246以及一隔板241。隔板241具有開孔242、244，且彈性膜246設置於隔板241面向輸出腔250B的一側並覆蓋這些開孔242、244。也就是說，由於往方向k1流動的流體會使彈性膜246壓向開孔242、244，因此藉由覆蓋開孔242、244的彈性膜246，逆止單元240可以阻隔往方向k1流動的流體。

請參照圖3B，由於往方向k2流動的流體會將彈性膜246 推離開孔242、244，進而使導熱流體可以經開孔242、244流向輸出腔250B。因此，逆止單元240允許往方向k2流動的散熱流體並阻隔往方向k1流動的散熱流體，提供了良好的逆止效果。

圖4是本發明的第一實施例中單向蒸發腔在水平狀態的 側視圖。詳細來說，請參照圖4，在本實施例中，當逆止單元240B在水平狀態時，液態的散熱流體自散熱管線220A流到單向蒸發腔210B的區域300A及區域300B。在本實施例中輸出腔250B具有斜面252B，斜面252B連接輸出口214B及逆止單元240B。請再一併參照圖1，環狀散熱元件200沿著一平面B環繞熱源50，而 開孔242B、244B之間沿著垂直於平面B的方向具有落差S2。因此藉由斜面252B可以讓散熱流體輕易在區域300A增加高度並對位於開孔244B旁的部份彈性膜246B施壓並覆蓋開孔244B。位於區域300B的散熱流體經導熱條110加熱後蒸發至區域310B，並經由開孔242B往方向k2前進至區域310A而由輸出口214B流出至散熱管線220B。因此，本實施例的散熱模組100藉由逆止單元240A、240B在單向蒸發腔210A、210B提供的逆止功能，可以使環狀散熱元件200在水平時依然有良好的循環散熱效果。

圖5是本發明的第二實施例中電子設備的示意圖。為了 清楚說明散熱模組和電子設備的對應位置，圖5中部份構件以透視的方式繪示。請參照圖5，在本發明的第二實施例中，電子裝置400包括一處理單元420、一殼體410以及與上述散熱模組100相同的散熱模組。導熱條110A以吸熱段與處理單元420接觸，且散熱管線220C的散熱段222C接觸殼體410，散熱管線220D的散熱段222D接觸殼體410。也就是說，處理單元420對應到上述的熱源50。詳細來說，本實施例的電子裝置400中的處理單元420例如是中央處理器晶片，其所產生的熱藉由導熱條110A傳導至環狀散熱元件200A的單向蒸發腔210C及單向蒸發腔210D，而環狀散熱元件200A中的散熱流體再流動至散熱段222C或222D來散熱給殼體410。因此，電子裝置400不論在直立狀態或水平狀態都可以保有良好的散熱效果。

綜上所述，本發明實施例的散熱模組可以藉由單向蒸發 腔來吸收熱源的熱，其中單向蒸發腔與散熱管線所形成的環狀散熱元件可以確保散熱流體持續在其中循環，進而讓散熱流體保持良好的吸熱及散熱效率，同時也不受環狀散熱元件所翻轉的角度影響。另一方面，因為環狀散熱元件同時具有兩個單向蒸發腔，可以提昇吸熱效率。本發明實施例的電子設備具有上述散熱模組，其中的環狀散熱元件因此可以在各角度都維持有良好的散熱效果及效率。

雖然本發明已以實施例揭露如上，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，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

d1‧‧‧方向

S1‧‧‧落差

50‧‧‧熱源

100‧‧‧散熱模組

110‧‧‧導熱條

112A、112B‧‧‧散熱端

114‧‧‧吸熱段

200‧‧‧環狀散熱元件

210A、210B‧‧‧單向蒸發腔

212A、212B‧‧‧輸入口

214A、214B‧‧‧輸出口

220A、220B‧‧‧散熱管線

222A、222B‧‧‧散熱段

240A、240B‧‧‧逆止單元

Claims (20)

1. 一種散熱模組，包括：一導熱條，包括二散熱端及一吸熱段，該吸熱段位於該二散熱端之間，且該吸熱段與一熱源接觸；一環狀散熱元件，包括：二單向蒸發腔，每個該單向蒸發腔包括一輸出口、一輸入口以及一逆止單元，且該逆止單元設置於該輸入口及該輸出口之間，其中該二散熱端分別連接該二單向蒸發腔；以及二散熱管線，每個該散熱管線連接其中之一該單向蒸發腔的輸出口至其中之另一該單向蒸發腔的輸入口，且該二單向蒸發腔之間在一方向上具有落差，在該方向上該二輸出口之間的距離大於該二輸入口之間的距離；以及一散熱流體，配置於該環狀散熱元件中，並用以在該二單向蒸發腔及該二散熱管線之間流動。
2. 如申請專利範圍第1項所述的散熱模組，其中該逆止單元將該單向蒸發腔分隔為一輸出腔以及一輸入腔，該輸出口形成於該輸出腔，該輸入口形成於該輸入腔，其中該輸出腔、該逆止單元以及該輸入腔沿著該方向排列。
3. 如申請專利範圍第2項所述的散熱模組，其中該導熱條連接該二輸入腔。
4. 如申請專利範圍第2項所述的散熱模組，其中該輸出腔具有一斜面，該斜面連接該輸出口及該逆止單元。
5. 如申請專利範圍第2項所述的散熱模組，其中該逆止單元包括一彈性膜以及一隔板，該隔板具有多個開孔，該彈性膜設置於該隔板面向該輸出腔的一側並覆蓋該些開孔。
6. 如申請專利範圍第5項所述的散熱模組，其中該環狀散熱元件沿著一平面環繞該熱源，該些開孔之間沿著垂直於該平面的另一方向具有落差。
7. 如申請專利範圍第1項所述的散熱模組，其中該導熱條為一熱管。
8. 如申請專利範圍第7項所述的散熱模組，其中該單向蒸發腔的內部體積大於該熱管的內部體積。
9. 如申請專利範圍第1項所述的散熱模組，其中該二單向蒸發腔內為真空。
10. 如申請專利範圍第1項所述的散熱模組，其中該環狀散熱元件的材質為金屬材質。
11. 一種電子設備，其包括一處理單元；一殼體；以及一散熱模組，包括：一導熱條，包括二散熱端及一吸熱段，該吸熱段位於該二散熱端之間，且該吸熱段與該處理單元接觸；一環狀散熱元件，包括：二單向蒸發腔，每個該單向蒸發腔包括一輸出口、 一輸入口以及一逆止單元，且該逆止單元設置於該輸入口及該輸出口之間，其中該二散熱端分別連接該二單向蒸發腔；以及二散熱管線，每個該散熱管線包括一散熱段，該散熱段接觸該殼體，每個該散熱管線連接其中之一該單向蒸發腔的輸出口至其中之另一該單向蒸發腔的輸入口，且該二單向蒸發腔之間在一方向上具有落差，在該方向上該二輸出口之間的距離大於該二輸入口之間的距離；以及一散熱流體，配置於該環狀散熱元件中，並用以在該二單向蒸發腔及該二散熱管線之間流動。
12. 如申請專利範圍第11項所述的電子設備，其中該逆止單元將該單向蒸發腔分隔為一輸出腔以及一輸入腔，該輸出口形成於該輸出腔，該輸入口形成於該輸入腔，其中該輸出腔、該逆止單元以及該輸入腔沿著該方向排列。
13. 如申請專利範圍第12項所述的電子設備，其中該導熱條連接該二輸入腔。
14. 如申請專利範圍第12項所述的電子設備，其中該輸出腔具有一斜面，該斜面連接該輸出口及該逆止單元。
15. 如申請專利範圍第12項所述的電子設備，其中該逆止單元包括一彈性膜以及一隔板，該隔板具有多個開孔，該彈性膜設置於該隔板面向該輸出腔的一側並覆蓋該些開孔。
16. 如申請專利範圍第15項所述的電子設備，其中該環狀散熱元件沿著一平面環繞該處理單元，該些開孔之間沿著垂直於該平面的另一方向具有落差。
17. 如申請專利範圍第11項所述的電子設備，其中該導熱條為一熱管。
18. 如申請專利範圍第17項所述的電子設備，其中該單向蒸發腔的內部體積大於該熱管的內部體積。
19. 如申請專利範圍第11項所述的電子設備，其中該二單向蒸發腔內為真空。
20. 如申請專利範圍第11項所述的電子設備，其中該環狀散熱元件的材質為金屬材質。