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TWI860545B - 散熱模組 - Google Patents

散熱模組 Download PDF

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TWI860545B
TWI860545B TW111135217A TW111135217A TWI860545B TW I860545 B TWI860545 B TW I860545B TW 111135217 A TW111135217 A TW 111135217A TW 111135217 A TW111135217 A TW 111135217A TW I860545 B TWI860545 B TW I860545B
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heat
fin
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heat pipe
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Inventor
林勝煌
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奇鋐科技股份有限公司
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    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
    • F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
    • F28D15/0275—Arrangements for coupling heat-pipes together or with other structures, e.g. with base blocks; Heat pipe cores
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
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    • F28F1/24—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely
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    • H10W40/73—
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  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)

Abstract

一種散熱模組，包括一散熱鰭片單元及複數熱管組，該散熱鰭片單元包含一多個鰭片組間隔堆疊設置而成，所述複數熱管組其二端各分別具有一吸熱部及一散熱部，該熱管組的各吸熱部係分別接觸不同發熱源，該熱管組的各散熱部則分別被夾設在上述各鰭片組之間，其特徵在於：各熱管組的各散熱部係由該鰭片組的一短邊沿長邊方向水平延伸至另一短邊處佈設，藉以使散熱部得可完全佈設鰭片組之接觸面上，藉以得到最大之散熱接觸面積外，又可藉該散熱部增加散熱鰭片單元結構強度者。

Description

散熱模組
本發明係有關一種散熱領域，特別是一種散熱模組。
請參考第1A及1B圖，為習知散熱器之立體示意圖，並參考台灣證書號I649530，當前習知散熱器包含一第一熱管群91、一第二熱管群92及一散熱部93。該散熱部93具備第一散熱片群931、第二散熱片群932及第三散熱片群933係形成層疊設置，該第一散熱片群931位於該第2、3散熱片群932、933上方，且第一散熱片群931具備第一支持體9311與複數第一散熱片9312被安裝在該第一支持體9311上相接。
該第二散熱片群932具備複數第二支持體9321與複數第二散熱片9322被安裝在該第二支持體9321上相接，該等第二散熱片9322的頂面與底面分別連接上、下兩方的第二支持體9321。
該第三散熱片群933具備第三支持體9331與複數第三散熱片9332被安裝在該第三支持體9331上相接，該等第三散熱片9332隔著該第三支持體9331位在該等第二散熱片9322下方。
該第一散熱片群931及第三散熱片群933係在散熱片之長邊中央位置分別開設有對應第一熱管群91的一上方切口部9314及對應第二熱管群92的一下方切口部9334。
該第一熱管群91與該第二熱管群92分別具有4根第一熱管911及第二熱管921，該等第一熱管911及該等第二熱管921的一側端部(即蒸發部9111、9211)分別連接一接觸發熱體的水冷頭94A、94B，該等第一熱管11及該等第二熱管921的另一側端部(即冷凝部9112、9212)分別插入至對應上方切口部9314及下方切口部9334內，且該等第一熱管911的左側及右側2根第一熱管911連接在該第一支持體9311上分別會往左方向及右方向彎曲延伸，同樣的位於下方該等第二熱管921的左側及右側2根第二熱管921連接在該第二支持體9331上分別往左方向及右方向彎曲延伸，藉由這樣散熱器設計能使兩個發熱量不同的發熱體達到冷卻均一化效果。然而，參閱第1B圖，習知散熱器位在上方切口部9314內左側2根第一熱管911的彎曲部9113與右側2根第一熱管11的彎曲部9113皆具有一定彎曲率，如此使該等第一熱管911的彎曲部9113彼此之間須水平相間隔排列，造成無法密集水平相排列，然後該等第一熱管911的彎曲部9113彼此之間會存在一個很大空隙913，以及在同方向的2根第一熱管11的彎曲部9113之間也會有一間隙914，這些空隙913及間隙914部位為一個完全沒有被利用到的浪費區域(如第1B圖的灰色區域(即散熱片群之接觸表面積裸露未被利用))，即該複數第一散熱片9312與第一支持體9311沒有完全接觸該等第一熱管911的冷凝部9112，導致減少該複數第一散熱片9312與該等第一熱管911的冷凝部9112之間的接觸面積。而下方切口部9334內在左側及右側2根第二熱管921的彎曲部同樣存在皆具有一定彎曲率造成無法緊密水平排列及這些空隙913及間隙914為一個沒有利用到的浪費區域等問題，這些問題使該複數第三散熱片9332及第三支持體9331並沒有接觸到該等第二熱管921的冷凝部9212，導致該複數第三散熱片9332與該等第二熱管921的接觸面積減少， 以致於造成散熱片群內具有許多未被利用的熱傳導區域，進而降低整體熱傳導效率。
另外，該等熱管(即第一熱管911、第二熱管921)的彎曲部為一絕熱部位在該上、下方切口部9314、9334內區域形成為一無效傳熱區域X(第1B圖的虛線方框區域)並無具有傳熱之功效，所以實際上僅有位在無效傳熱區域X兩旁的該第一熱管911與第二熱管921的冷凝部9112、9212才能將熱量傳導至該第一散熱片群931及第三散熱片群933上散熱，但因該第一熱管911與第二熱管921的冷凝部9112、9212長度僅涵蓋位在散熱片群的長度大約三分之一位置，導致傳熱距離短及接觸傳熱面積不足，進而造成散熱效果不佳的問題。
再者，習知散熱器的第1、3散熱片群931、933的上、下方切口部9314、9334開口大小會隨著擺設多隻熱管(即第一、二熱管911、921)的數量(如6隻以上熱管)增加而向外擴大開口範圍，使更多隻熱管的彎曲部位在上、下方切口部9314、9334內的面積愈大導致無效的熱傳導區域增大，同時還會造成減少該等第一熱管911與第二熱管921的冷凝部9112、9212與散熱片群之間的接觸面積的問題。另外，由於該等第1、3散熱片群931、933該上、下方切口部9314、9334的設置的致使結構強度不佳，因此該第一、二、三散熱片群931、932、933必須透過該第一、二、三支持體9311、9321、9331分別作為結構支撐元件，這些不僅會增加成本及增加整體重量的問題外，另一個問題就是各熱管群上的熱量係間接傳導到各散熱片群上散熱，使兩者之間傳遞的熱阻增加，造成熱傳導效率不佳，進而降低散熱效率。
此外，為了讓該第一、二熱管群91、92的另一側端部穿入到該第一散熱片群931及第三散熱片群933的中央位置內，必須將此中央位置的散熱面積犧牲 掉來挖出上、下方切口部9314、9334，不僅增加挖出該上、下方切口部9314、9334的製造程序，且更縮小整體的散熱面積的問題。除此之外，這樣在該第一散熱片群931及第三散熱片群933的中央位置內開設有上、下方切口部9314、9334，使該第一、二熱管群91、92彼此需呈上、下對齊直線設置，相對地該第一、二熱管群91、92的蒸發部9111、9211連接的水冷頭94A及94B則須採用前後對齊直線排列的設置，導致該散熱器組裝設在一電子產品(如電腦或伺服器)的內部空間時容易受限於電子元件阻礙而無法組裝的問題。
因此，要如何解決上述散熱器增加多個支持體導致成本提高、散熱面積減少及整體重量增加及空間限制等諸多問題與缺失，即為本案之發明人與從事此行業之相關廠商所亟欲研究改善之方向所在者。
本發明之一目的為提供一種透過每一熱管組的散熱部全面延伸佈設至鰭片組完整地接觸面上進行有效熱交換外，又可作為支撐以增加結構強度的散熱模組。
本發明之另一目的為提供一種無需額外增加支撐件，以效達到降低成本及減輕整體重量的散熱模組。
為達上述之目的，本發明提供一種散熱模組，其包括：一散熱鰭片單元包含多個鰭片組間隔堆疊設置，各鰭片組由複數鰭片相互水平扣接構成並具有至少一完整接觸面；複數熱管組，其二端分別具有一吸熱部及一散熱部，該等熱管組的該吸熱部係分別接觸不同發熱源，該等熱管組的該散熱部夾設在每兩鰭片組之間，其特徵在於：各熱管組的各散熱部由該鰭片組的一短邊沿長邊方向水平延伸至該鰭片組的另一短邊處，藉以各散熱部得完全佈設該鰭片組的接觸 面，以得到最大之接觸面積外，且又可藉由所述散熱部增加散熱鰭片單元結構強度。且由於本發明省去習知每一層的鰭片組必須加裝的金屬(如鐵)支撐件，故本發明相較於習知可有效達到節省成本及減輕重量。
1:散熱鰭片單元
11a:底層鰭片組
11b:中間層鰭片組
11c:頂層鰭片組
12a:前長邊
12b:後長邊
13a:左短邊
13b:右短邊
12:鰭片
121:頂接觸面
122:底接觸面
123:散熱流道
124:上摺邊
125:下摺邊
126:扣合部
2:下層熱管組
21:熱管
211:吸熱部
212:散熱部
213:傳熱彎曲部
3:上層熱管組
31:熱管
311:吸熱部
312:散熱部
313:傳熱彎曲部
4:基座
41:結合部
91:第一熱管群
911:第一熱管
9111:蒸發部
9112:冷凝部
9113:彎曲部
913:空隙
914:間隙
92:第二熱管群
921:第二熱管
9211:蒸發部
9212:冷凝部
93:散熱部
931:第一散熱片群
9311:第一支持體
9312:第一散熱片
9314:上方切口部
932:第二散熱片群
9321:第二支持體
9322:第二散熱片
933:第三散熱片群
9331:第三支持體
9332:第三散熱片
9334:下方切口部
94A、94B:水冷頭
X:無效傳熱區域
第1A圖為習知散熱器之立體示意圖；第1B圖為習知散熱器省略部分散熱鰭片之俯視示意圖；第2A圖為本發明散熱模組之分解示意圖；第2B圖為本發明散熱模組之立體示意圖。
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2A圖及第2B圖，係為本發明散熱模組之分解示意圖、立體示意圖及立體側視示意圖，本發明散熱模組包含一散熱鰭片單元1及複數熱管組，下述將進行細部說明。
該散熱鰭片單元1包含多個鰭片組間隔堆疊設置，在本實施例多個鰭片組係以三個鰭片組來做說明，如下為了方便敘述將分為底層鰭片組11a、中間層鰭片組11b及頂層鰭片組11c係分別加設熱管間隔堆疊設置進行說明，但本發明實際實施時所述鰭片組並不侷限於上述數量。
各鰭片組(即底層、中間層、頂層鰭片組11a、11b、11c)由複數鰭片12相互扣接構成，且在各鰭片組的兩相鄰鰭片12之間具有一散熱流道123。在本圖中表示底層、中間層、頂層鰭片組11a、11b、11c的每一鰭片12具有一上摺邊124及一下摺邊125凸伸對齊相鄰的另一鰭片的上摺邊124及下摺邊125，且各 鰭片組的每一鰭片12的上摺邊124與下摺邊125分別設有一扣合部126，該扣合部126在本圖中雖表示凹凸配合的結構但不限於此，也包括任何結合的技術手段。
各鰭片組的每一鰭片12藉由各自扣合部126與相鄰鰭片的扣合部126相互以水平扣接(扣合或搭接)方式結合構成扣組式鰭片(fin)組。如此各鰭片組的該等上摺邊124共同構成各鰭片組的一熱傳(接觸)面積的頂接觸面121，各鰭片組的該等下摺邊125則共同構成各鰭片組的一熱傳(接觸)面積的底接觸面122。且在各鰭片組的頂接觸面121及底接觸面122之間連接兩相對的長邊(即前長邊12a及後長邊12b)及連接兩長邊的兩相對的短邊(即左短邊13a及右短邊13b)。
復參閱第2A圖，在本實施例該複數熱管組表示二個熱管組，如下為了方便敘述將分為下層熱管組2及上層熱管組3進行說明，但本發明實際實施時的熱管組並不侷限於上述數量。
該下層熱管組2及上層熱管組3各具有複數熱管21、31係相互並列設置，各層每一熱管21、31具有一吸熱部211、311、一散熱部212、312及一傳熱彎曲部213、313，各層每一熱管(即上層熱管21與下層熱管31)的吸熱部211、311分別間接或直接接觸不同發熱源(未圖式)，各層每一熱管21、31的傳熱彎曲部213、313分別位在各自該熱管21、31的吸熱部211、311與該散熱部212、312之間且彼此相接。且下層及上層的該等熱管21、31的傳熱彎曲部213、313位於對應該等鰭片組的同一側或不同側的短邊，亦即該下層及上層的該等熱管21的傳熱彎曲部213可選擇同側方向或分別位在不同側對應該底層鰭片組11a的左短邊13a與頂層鰭片組11c的右短邊13b。
續參閱第2A、2B圖，各層該等熱管21、31的散熱部212、312分別被夾設 在每兩鰭片組之間，本發明下層該等熱管21的散熱部212係被夾設在該底層鰭片組11a與該中間層鰭片組11b之間，上層該等熱管31的散熱部312則夾設在該頂層鰭片組11c與該中間層鰭片組11b之間。詳細說明如後，下層該等熱管21的散熱部212係由該底層鰭片組11a的外側經由左短邊13a沿長邊方向水平延伸佈設至該底層鰭片組11a的右短邊13b，該上層該等熱管31的散熱部312則由中間層鰭片組11b的外側經由右短邊13b沿該長邊水平方向延伸至該中間層鰭片組11b的左短邊13a，且與相平行的下層該等熱管21的散熱部212分別跟各鰭片組的散熱流道123呈垂直設置。透過如此設置，令下層及上層各自該等熱管21、31的散熱部212、312彼此相緊貼並列全面(完全)鋪設接觸整個對應層的鰭片組的該頂接觸面121及/或底接觸面122上，以得到一完整的接觸面積，並藉由該熱管組增加該等鰭片組(即底層、中間層及頂層鰭片組11a、11b、11c)的結構強度。
復參閱第2B圖，本發明為了固定該下層及上層熱管組2、3的吸熱部211、311與對應不同兩發熱源相接觸，即在該下層及上層該等熱管21、31的吸熱部211、311分別與對應不同發熱源之間設有一基座4。
該基座4設有一上側、一下側及複數結合部41設在該基座的上側或下側或上、下側之間，在本實施例該等結合部為凹槽在該基座4的下側且分別與對應的所述吸熱部211、311相接，令上層及下層該等熱管21、31的吸熱部211、311係分別直接接觸兩不同發熱源。
雖上述該下層及上層的該等熱管21、31的傳熱彎曲部213、313分別位在對應底層及頂層鰭片組11a、11c的不同側的短邊(即左、右短邊13a、13b)，但不侷限於此。在其他一些實施例，該下層及上層的該等熱管21、31的傳熱彎曲 部213、313分別位在同一側對應該底層與頂層鰭片組11a、11c的短邊(如右短邊13b或左短邊13a)。
藉由本發明各熱管組(即下層及上層熱管組2、3)的該等散熱部212、312與對應各鰭片組(即底層、中間層及頂層鰭片組11a、11b、11c)的底接觸面122及/或頂接觸面121係完整全面完全接觸，讓熱能夠完整的進行熱傳導，同時透過各熱管組的該等散熱部212、312彼此相緊貼並列構成作為接觸對應鰭片組的支撐結構，以有效增加該散熱鰭片單元的結構強度的功效。此外，本發明各鰭片組省去了傳統(習知)固定鰭片的金屬(如鐵)支撐件，使得可有效達到降低成本及減輕整體重量的功效，且又可解決習知各熱管群與散熱片群之間產生熱阻增加的問題。
以上已將本發明做一詳細說明，惟以上所述者，僅為本發明之一較佳實施例而已，當不能限定本發明實施之範圍。即凡依本發明申請範圍所作之均等變化與修飾等，皆應仍屬本發明之專利涵蓋範圍。
1:散熱鰭片單元
11a:底層鰭片組
11b:中間層鰭片組
11c:頂層鰭片組
12a:前長邊
12b:後長邊
13a:左短邊
13b:右短邊
12:鰭片
121:頂接觸面
122:底接觸面
123:散熱流道
124:上摺邊
125:下摺邊
126:扣合部
2:下層熱管組
21:熱管
211:吸熱部
212:散熱部
213:傳熱彎曲部
3:上層熱管組
31:熱管
311:吸熱部
312:散熱部
313:傳熱彎曲部
4:基座
41:結合部

Claims (5)

  1. 一種散熱模組，其包括：一散熱鰭片單元，包含多個鰭片組堆疊設置，各鰭片組由複數鰭片相互水平扣接構成並具有至少一接觸面；複數熱管組，其二端分別具有一吸熱部及一散熱部，該等熱管組的該吸熱部係分別接觸不同發熱源，該等熱管組的散熱部分別被夾設在每兩鰭片組之間，其特徵在於：各熱管組的各散熱部由該鰭片組的外側經由一短邊沿長邊方向水平延伸至該鰭片組的另一短邊處，藉以令該散熱部得完全佈設該鰭片組的接觸面上者。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之散熱模組，其中該等熱管組具有一傳熱彎曲部係分別位在該吸熱部與該散熱部之間且彼此相接，且對應該等鰭片組同側或不同側的短邊。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之散熱模組，其中各鰭片組的每兩相鄰鰭片之間具有一散熱流道，各鰭片組的該散熱流道係與各熱管組相垂直設置。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之散熱模組，其中各鰭片組的每一鰭片具有一上摺邊及一下摺邊，各鰭片組的該等鰭片的該上摺邊及該下摺邊相互水平扣接分別形成一頂接觸面及一底接觸面。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之散熱模組，其中各熱管組的該吸熱部與該發熱源之間設有一基座，該基座設有複數結合部係與對應的熱管組的該吸熱部相接，該等熱管組的該吸熱部係直接或間接接觸不同發熱源。
TW111135217A 2022-09-16 2022-09-16 散熱模組 TWI860545B (zh)

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