TWI652443B - 散熱單元 - Google Patents

Abstract

一種散熱單元，係包含：一本體；所述本體具有一第一板體及一第二 板體，並相互疊合共同界定一氣密腔室且填充有一工作液體，所述第一、二板體間具有一第一毛細結構層及一薄層，並該第一毛細結構層與該薄層係疊層設置容設於該氣密腔室中，並透過薄層與該第一毛細結構層疊層設置，令所述第一毛細結構層與該第二板體緊密貼合不產生翹曲者。

Description

散熱單元

一種散熱單元，尤指一種不需燒結或焊接即可提供毛細結構進行固定並可達到不翹曲的散熱單元。

現行電子設備或手持裝置及行動裝置整體體積越來越輕薄且其效能也隨之進步提升，但也因效能增加而令該電子設備及手持裝置或行動裝置內部電子元件產生高熱，故業者透過設置散熱元件進行解熱，而電子設備及手持裝置或行動裝置因輕薄化設計後使得該內部空間相當狹窄，而狹窄空間中最常被使用進行熱傳導解熱的散熱元件係為均溫板或平板式熱管，並透過均溫板或平板式熱管將電子元件所產生之熱量進行熱傳導散熱。

均溫板及平板式熱管主要係藉由內部氣密腔室的工作液體與毛細結構透過汽液循環方式進行熱傳導，故毛細結構則為重要之結構，並透過選擇於該薄形均溫板之上板或下板設置燒結粉末或網格體或開設溝槽作為毛細結構作為工作液體汽液循環使用，而均溫板之上、下板設置毛細結構時具有下列問題點：1.若透過加工於該板體上開設溝槽將影響板體之結構強度；2.若選擇燒結粉末方式或透過(擴散焊接)焊接之方式將網格體設置於板體上，板材會因高溫製程而軟化，導致結構強度變差；3.若粉末之材質及網格體之材質與均溫板之上、下板體材質為相異材質而無法結合(如銅與鋁)。

又，外加式毛細結構(燒結粉末及網格體)必須固定於薄型化板體上，若無進行固定則該網格體易產生捲曲或翹曲等現象無法平整貼附於板體上。

為改善前述外加式的毛細結構無固定所造成之缺失，業者最常使用點焊或擴散接合等方式作為固定方式，其主要將毛細結構與板體先行定位後，再透過點焊或擴散接合將毛細結構固定設置於均溫板或平板式熱管之板體上，但點焊及擴散接合仍具有缺失，一是必須要先行定位，二是難以控制毛細結構是否可以完整平貼於均溫板內部腔室壁面或平板式熱管的內部表面，故並非完全解決習知外加式毛細結構的問題，則若粉末毛細結構無法順利完整設置於均溫板或平板式熱管內部壁面將令該粉末無產生多孔隙結構則失去毛細力，甚至阻礙腔體蒸氣空間，阻礙汽液循環工作，進而影響熱傳導工作之進行，相較於網格體亦產生相同之問題。

故如何解決均溫板或平板式熱管內部毛細結構設置無法完整平貼設置之缺失，則為現行首重之目標。

爰此，為解決上述習知技術之缺點，本發明之主要目的，係提供一種無須透過高溫燒結與擴散焊接固定毛細結構的散熱單元。

為達上述之目的，本發明係提供一種散熱單元，係包含：一本體；所述本體具有一第一板體及一第二板體並相互疊合共同界定一氣密腔室並填充有一工作液體，所述第一、二板體間具有一第一毛細結構層及一薄層，並該第一毛細結構層與該薄層疊層設置容設於該氣密腔室中，令所述第一毛細結構層與該第二板體緊密貼合。

透過該薄層可完整壓制覆蓋該第一毛細結構層，令該第一毛細結構層無須透過燒結或(擴散接合)或焊接等方式固定於該本體腔室壁面仍可平整不翹曲設置於該氣密腔室中。

1‧‧‧本體

11‧‧‧第一板體

12‧‧‧第二板體

13‧‧‧氣密腔室

14‧‧‧第一毛細結構層

15‧‧‧薄層

151‧‧‧第一側

152‧‧‧第二側

153‧‧‧穿孔

154‧‧‧溝槽

16‧‧‧第二毛細結構層

17‧‧‧支撐部

2‧‧‧工作液體

第1圖係為本發明散熱單元之第一實施例立體分解圖；第2圖係為本發明散熱單元之第一實施例組合剖視圖；第3圖係為本發明散熱單元之薄層之俯視圖；第4圖係為本發明散熱單元之薄層之俯視圖；第5A圖係為本發明散熱單元之薄層之俯視圖；第5B圖係為本發明散熱單元之薄層之俯視圖；第6圖係為本發明散熱單元之第二實施例組合剖視圖；第7圖係為本發明散熱單元之第三實施例組合剖視圖；第8圖係為本發明散熱單元之第四實施例組合剖視圖。

本發明之上述目的及其結構與功能上的特性，將依據所附圖式之較佳實施例予以說明。

請參閱第1、2圖，係為本發明散熱單元之第一實施例立體分解及組合剖視圖，如圖所示，本發明之散熱單元，係包含：一本體1；所述本體1具有一第一板體11及一第二板體12並相互蓋合共同界定一氣密腔室13，該氣密腔是13內填充有一工作液體2，所述第一、二板體11、12間具有一第一毛細結構層14及一薄層15，並該第一毛細結構層14與該薄層15疊層設置容設於該氣密腔室13中，所述本體1具有上、下兩側，該第一板體11設於上側，該第二板體12設於下側，該第一板體11及第二板體12其中任一可與熱源接觸，本實施係選擇第二板體12與至少一熱源(圖中未示)接觸進行熱傳導。

所述第一毛細結構層14係為一燒結粉末體或一網格編織體或一波浪板體或一具有複數溝槽之板體其中任一，並所述第一毛細結構層14係透過該薄層15覆蓋平整設置於該氣密腔室13內，並由於所述薄層15平貼覆蓋該第一毛細結構 層14，令該第一毛細結構層14不需透過焊接或燒結等方式固定，即可穩固不產生翹曲設置於該氣密腔室13中，藉以增加第二板體12進行汽液循環時之工作液體迴流效率，並因第一毛細結構層14完整平貼與該第二板體12緊密設置，可增加第二板體12之含水性，防止乾燒之情事發生。

所述第一、二板體11、12材質係為金、銀、銅、鐵、鋁、(鋁合金)、不銹鋼、陶瓷、商業純鈦、鈦合金其中任一。

所述第一、二板體11、12其中任一的一側表面設置一第二毛細結構層16，所述第二毛細結構層16係為粉末燒結體、網格體、溝槽、纖維體其中任一，本實施例係將該第二毛細結構層16設置於該第二板體12之一側作為說明實施例但並不引以為限，該側為面對該氣密腔室13之一側，該第二毛細結構層16係以複數溝槽作為說明實施例並不引以為限，並該等溝槽提供工作液體2橫向或縱向之回流或擴散之流道。

所述薄層15具有一第一側151及一第二側152及複數穿孔153，所述穿孔153形狀係為圓形、方形、多邊形或其他幾何形其中任一，本實施例係以圓形作為說明實施並不引以為限，該等穿孔153連接該第一、二側151、152，所述薄層15係可為金屬或非金屬，金屬係為金、銀、銅、鐵、鋁、(鋁合金)、商業純鈦、鈦合金、不銹鋼其中任一材質的薄膜，非金屬係為石墨、陶瓷、高分子材料其中任一材質的薄膜，前述金屬或非金屬薄膜之製造方法並不引以為限。

請參閱第3圖，係為本發明散熱單元之薄層之立體圖，如圖所示，所述薄層15之該等穿孔153選擇呈規則陣列或不規則排列分佈排列於前述薄層15，本實施例係以不規則排列分布於前述薄層15作為說明實施例。

請參閱第4圖，係為本發明散熱單元之薄層之立體圖，如圖所示，所述薄層15之該等穿孔153呈緻密集中排列或稀疏排列分佈排列於前述薄層15，本實施例係以呈緻密集中排列做說明實施例。

請參閱第5A、5B圖，係為本發明散熱單元之薄層之示意圖及剖視圖，如圖所示，所述薄層15除了於垂直方向設置複數穿孔153連接該第一、二側151、152，更於該第一、二側151、152其中任一或同時水平方向設置複數平行或交錯形態之溝槽154，該等溝槽154連接該等穿孔153，本實施例係於該第一、二側151、152同時設置該等溝槽154作為說明實施例但並不引以為限，該等溝槽154係可提升工作液體2蒸發汽化擴散及冷凝回流之效率。

前述第3、4、5A、5B圖所揭示之薄層上所設置之該等穿孔可搭配該本體對應接觸之發熱源部位進行設置，如若對應該發熱源處可選擇密集設置該等穿孔153，並透過由該薄層15之該等穿孔153提供工作液體2蒸發時之流動路徑，再由第一毛細結構層14提供冷凝後之回流路徑，即提供汽液分離之效果，進而提升汽液循環之效率。

請參閱第6圖，係為本發明散熱單元之第三實施例組合剖視圖，如圖所示，本實施例係選擇由該第一、二板體11、12其中任一的一側表面透過切銷加工形成凹凸結構，所述切銷加工係為(銑削、刨銷)，或使用非傳統加工的蝕刻加工其中任一，並選擇於該第一、二金屬板體11、12其中任一板體之一側切銷形成凸出及凹陷結構向另一板體一側抵頂支撐。

請參閱第7圖，係為本發明散熱單元之第二實施例組合剖視圖，如圖所示，所述本體1具有一支撐部17，所述支撐部17係選擇由該第一、二板體11、12其中任一的一側表面向另一側凸伸所構型，本實施例主要透過外力形變(沖壓、鍛造)所形成之支撐部17，係選擇於該第一、二金屬板體11、12其中任一板體的一側施加外力向另一側凸伸所形成的支撐部。

請參閱第8圖，係為本發明散熱單元之第四實施例組合剖視圖，如圖所示，所述支撐部17係為一支撐件，所述支撐件設置於該氣密腔室13中，所述支撐件 係為一銅柱或鋁柱或鈦柱或不銹鋼柱或陶瓷柱或粉末燒結柱其中任一，並由該支撐件設置於該氣密腔室13中作為加強支撐之使用。

前述各實施例中之該等穿孔153之排列致密性係必須小於該等支撐部17之外徑由該支撐部17完整壓制該薄層15及第一毛細結構層14，該等穿孔153係可提供汽化後之工作液體2可透過該等穿孔153向本體1之垂直方向進行擴散。

本案主要解決均溫板或平板式熱管之毛細結構如何不透過額外(燒結、擴散接合、焊接)等的固定方式仍可穩固平整不翹曲設置於該氣密腔室中，或當本體材質與毛細結構為異材料時無法透過前述之各種固定方法將毛細結構加以固定之缺失。

藉由該薄層15完整覆蓋並壓制該第一毛細結構14，令該第一毛細結構14平整設置於該氣密腔室13中，令所述第一毛細結構層14與該第二板體12緊密貼合不產生翹曲及滑動等現象，並該薄層15具有複數穿孔153，亦得令本體1除水平方向外垂直方向亦可產生汽液循環之效果，另外，工作液體2於該本體1內部氣密腔室13的水平方向亦可透過該等溝槽154的設置增加擴散及回流效率。

Claims (11)

1. 一種散熱單元，係包含：一本體，所述本體具有一第一板體及一第二板體並相互蓋合共同界定一氣密腔室並填充有一工作液體，所述第一、二板體間具有一第一毛細結構層及一薄層，並該第一毛細結構層與該薄層疊層設置容設於該氣密腔室中，令所述第一毛細結構層與該第二板體緊密貼合。
2. 如申請專利範圍第1項所述之散熱單元，其中所述第一、二板體材質係為金、銀、銅、鐵、鋁、鋁合金、不銹鋼、陶瓷、商業純鈦、鈦合金其中任一，所述薄層係可為金屬或非金屬，金屬係為金、銀、銅、鐵、鋁、鋁合金、商業純鈦、鈦合金、不銹鋼其中任一材質，所述非金屬係為石墨、陶瓷、高分子材料其中任一。
3. 如申請專利範圍第1項所述之散熱單元，其中所述第一、二板體其中任一的一側表面設置一第二毛細結構層，所述第二毛細結構層係為粉末燒結體、網格體、溝槽、纖維體其中任一。
4. 如申請專利範圍第1項所述之散熱單元，其中所述薄層具有一第一側及一第二側及複數穿孔，該等穿孔連接該第一、二側，所述穿孔形狀係為圓形、方形、多邊形或其他幾何形其中任一。
5. 如申請專利範圍第4項所述之散熱單元，其中所述薄層之該等穿孔選擇呈規則陣列或不規則排列分佈排列於前述薄層。
6. 如申請專利範圍第4項所述之散熱單元，其中所述薄層之該等穿孔呈緻密集中排列或稀疏排列分佈排列於前述薄層。
7. 如申請專利範圍第1項所述之散熱單元，其中所述第一毛細結構層係為一燒結粉末體或一網格編織體或一波浪板體或一具有複數溝槽之板體其中 任一。
8. 如申請專利範圍第1項所述之散熱單元，其中所述本體具有一支撐部，所述支撐部係選擇由該第一、二板體其中任一的一側表面向另一側凸伸所構型，該等穿孔之排列致密性係必須小於該等支撐部之外徑，藉以令汽化後之工作液體可透過該等穿孔向本體之垂直方向進行擴散及該支撐部可完整壓制該薄層及該毛細結構。
9. 如申請專利範圍第1項所述之散熱單元，其中所述本體具有一支撐部，所述支撐部係選擇由該第一、二板體其中任一的一側表面透過切銷加工形成凹凸結構，該等穿孔之排列致密性係必須小於該等支撐部之外徑，藉以令汽化後之工作液體可透過該等穿孔向本體之垂直方向進行擴散及該支撐部可完整壓制該薄層及該毛細結構。
10. 如申請專利範圍第1項所述之散熱單元，其中所述本體具有一支撐部，所述支撐部係為一支撐件，所述支撐件設置於該氣密腔室中，該等穿孔之排列致密性係必須小於該等支撐部之外徑，藉以令汽化後之工作液體可透過該等穿孔向本體之垂直方向進行擴散及該支撐部可完整壓制該薄層及該毛細結構。
11. 如申請專利範圍第1項所述之散熱單元，其中所述薄層的該第一、二側其中任一或同時水平方向設置複數平行或交錯形態之溝槽。