TWI876873B - 機殼散熱結構 - Google Patents

Abstract

一種機殼散熱結構，包含：一外殼，外殼包含一輻射散熱部，輻射散熱部的材料組成包含一氧化鋁-氮化硼-富勒烯複合材料，氧化鋁-氮化硼-富勒烯複合材料具有一高輻射散熱效果；一發熱元件，設於外殼內部；以及一內部導熱部，位於發熱元件與外殼之間，發熱元件的廢熱藉由內部導熱部傳送至輻射散熱部，以熱輻射方式傳送至外殼以外。

Description

機殼散熱結構

本發明提供一種機殼散熱結構，藉由輻射散熱方式將外殼內的熱能傳遞至外部。

既有的外殼散熱技術，通常為藉由熱對流或熱傳導方式，將外殼內部的廢熱，傳送至外殼外部。例如，藉由散熱鰭片與風扇進行外殼內散熱，此藉由強迫對流的散熱方式，雖散熱效率能符合需要，但散熱鰭片與風扇佔據了許多外殼內部空間，且操作時會有噪音，也十分耗電。

關於前述之技術需要，本發明提供一種機殼散熱結構，包含：一外殼，外殼包含一輻射散熱部，輻射散熱部的材料組成包含一氧化鋁-氮化硼-富勒烯複合材料，氧化鋁-氮化硼-富勒烯複合材料具有一高輻射散熱效果；一發熱元件，設於外殼內部；以及一內部導熱部，位於發熱元件與外殼之間，發熱元件的廢熱藉由內部導熱部傳送至輻射散熱部，以熱輻射方式傳送至外殼以外。

一實施例中，外殼的成型材料包含氧化鋁-氮化硼-富勒 烯複合材料，此成型材料的表面形成輻射散熱部。或者，包含氧化鋁-氮化硼-富勒烯複合材料的混和材料，覆蓋於外殼的外側面，以形成輻射散熱部。或者，機殼散熱結構又包含一嵌入件，嵌入件嵌設於外殼上，嵌入件的材料組成包含氧化鋁-氮化硼-富勒烯複合材料，嵌入件構成外殼上的輻射散熱部。

一實施例中，嵌入件設置於外殼上對應發熱元件的位置。

一實施例中，內部導熱部為藉由固體熱傳件、導熱液體、或氣體，傳送發熱元件的廢熱至輻射散熱部。

一實施例中，固體熱傳件連接於發熱元件與輻射散熱部之間，固體熱傳件為高熱傳材料所製作。

一實施例中，外殼內氣體以自然對流或強制對流方式，傳遞發熱元件的廢熱至輻射散熱部。

一實施例中，機殼散熱結構又包含一熱對流封閉循環元件，熱對流封閉循環元件藉由其中一腔體中的工作流體的對流循環，傳送發熱元件的廢熱至輻射散熱部。

一實施例中，氧化鋁-氮化硼-富勒烯複合材料中包含多個複合物微粒，各複合物微粒中氧化鋁位於此複合物微粒的中心，氧化鋁為多個三明治結構所包圍，各三明治結構中依序為氮化硼、富勒烯、氮化硼所組成的複合結構。其中，複合物微粒的粒徑較佳為0.01μm至60μm。其中，本發明所採用的富勒烯具有長膠囊狀的C60分子結構。

一實施例中，機殼散熱結構又包含透氣孔，透氣孔位於 輻射散熱部以內、或者位於輻射散熱部以外。

100,200,300,400,500,600:機殼散熱結構

10:外殼

10t:上蓋

10b:下蓋

12:外側面

20:發熱元件

30:內部導熱部

32:固體熱傳件

40:嵌入件

CMP:複合物微粒

PA:覆蓋層

SAS:三明治結構

VEN:透氣孔

圖1、2、3、4繪示根據本發明多個實施例之機殼散熱結構的剖面示意圖。

圖5繪示係根據本發明一實施例中氧化鋁-氮化硼-富勒烯複合材料的複合物微粒的示意圖。

圖6繪示係根據本發明一實施例，氧化鋁-氮化硼-富勒烯複合材料中三明治結構的示意圖。

圖7繪示係根據本發明一實施例中富勒烯的長膠囊狀的分子結構示意圖。

圖8、9繪示根據本發明兩個實施例之機殼散熱結構的剖面示意圖。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。

參照圖1、2，關於前述之技術需要，本發明提供一種機殼散熱結構100、200，包含：一外殼10(圖1外殼10的設計主要分為上蓋10t、下蓋10b兩元件、圖2外殼10主要分為一主要元件)，外殼10包含一輻射散熱部(圖1的上蓋10t對應輻射散熱部、圖2的外殼10對應輻射散熱部)，輻射散熱部的材料組成包含一氧化鋁-氮化硼-富勒烯複合材料，氧化鋁-氮化硼-富勒烯複合材料具有一高輻射散熱效果；一發熱元件 20，設於外殼10內部；以及一內部導熱部30，位於發熱元件20與外殼10之間，發熱元件20的廢熱藉由內部導熱部30傳送至輻射散熱部，以熱輻射方式傳送至外殼10以外。

熱輻射散熱的應用中，其散熱效率隨溫度的上升而大幅增加，熱輻射公式P=ε σ AT⁴中絕對溫度T為四次方，熱輻射公式中，ε為物體表面放射率，σ為斯特凡-波耳茲曼常數，A為物體表面積。此四次方的溫度差所產生的熱輻射效果，可隨溫度的上升，散熱效率逐漸大於溫度差的一次方的熱傳導效果，而且是以四次方的差距增加。換言之，當物體表面放射率較高時，熱輻射的效果相當可觀。並且，在傳統機殼散熱技術中，較高溫的工作環境中散熱一直是難題，因對流散熱效果有限，高熱輻射散熱可成為較高溫的工作環境中關鍵的散熱方式。

一實施例中，外殼10的成型材料包含氧化鋁-氮化硼-富勒烯複合材料(例如外殼10的成型塑料中混合氧化鋁-氮化硼-富勒烯複合材料)，成型材料的表面形成輻射散熱部。例如，圖1的上蓋10t、圖2的外殼10，其成型材料包含氧化鋁-氮化硼-富勒烯複合材料。或者，包含氧化鋁-氮化硼-富勒烯複合材料的混和材料(例如塗料)，覆蓋於外殼10的外側面12(例如，圖3的機殼散熱結構300中，覆蓋於外殼10的外側面12的混和材料的覆蓋層PA)，以形成輻射散熱部。又或者，參照圖4，機殼散熱結構400又包含一嵌入件40，嵌入件40嵌設於外殼10上。嵌入件40的材料組成包含氧化鋁-氮化硼-富勒烯複合材料，嵌入件40構成外殼10上的輻射散熱部。此嵌入件40所構成的輻射散熱部，可為外殼10 上輻射散熱的關鍵位置。前述實施例的輻射散熱部，不需要風扇搭配，就可具有散熱效果。

一實施例中，成型材料的組成物中，氧化鋁-氮化硼-富勒烯複合材料於組成物中的重量比範圍，較佳為1%至5%，最佳為2%。

一實施例中，前述的內部導熱部，也可為面貼面的熱接觸部分，例如圖4中嵌入件40與發熱元件20間的面貼面的熱接觸，將發熱元件20的廢熱藉由內部導熱部30傳送至輻射散熱部(嵌入件40的向外側)。

一實施例中，嵌入件40設置於外殼10上對應發熱元件20的位置。如此，內部導熱部30可藉由較短的距離，將發熱元件20的廢熱傳送至輻射散熱部(或嵌入件40)。

一實施例中，內部導熱部30為藉由固體熱傳件、導熱液體、或氣體，傳送發熱元件20的廢熱至輻射散熱部。

前述實施例中，內部導熱部30可有不同的設計。一實施例中，固體熱傳件32(圖1)連接於發熱元件20與輻射散熱部之間，固體熱傳件32為高熱傳材料所製作。高熱傳材料例如：石墨烯、金剛石、銀、銅、金、鋁等材料。

一實施例中，外殼10內氣體以自然對流或強制對流方式(圖2中，外殼10與發熱元件20之間的空氣分布位置，對應於內部導熱部30)，傳遞發熱元件20的廢熱至輻射散熱部。

一實施例中，機殼散熱結構又包含一熱對流封閉循環元件，熱對流封閉循環元件藉由其中一腔體中的工作流體的對流循環， 傳送發熱元件的廢熱至輻射散熱部。其中，熱對流封閉循環元件，例如熱導管(Heat sink)等。封閉熱對流循環元件內的工作流體，可藉由同相內的熱能變化、或相變化的熱能變化，進行發熱元件與輻射散熱部間的廢熱傳送。因此熱對流封閉循環元件為習知技術，本實施例為熱對流封閉循環元件可結合本發明的熱輻射技術，大幅地加強散熱效果。

一實施例中，氧化鋁-氮化硼-富勒烯複合材料中包含多個複合物微粒CMP(圖5，顯示複合物微粒CMP的橫斷面示意圖)，各複合物微粒CMP中氧化鋁位於複合物微粒CMP的中心，氧化鋁為多個三明治結構SAS所包圍(圖5中，三明治結構SAS圍繞氧化鋁的數量僅為示意)。各三明治結構SAS中依序為氮化硼、富勒烯、氮化硼所組成的複合結構，其中氮化硼面向氧化鋁(參照圖5、6)。三明治結構SAS中，氮化硼與富勒烯的縱向排列方向不同，複數個富勒烯排列於兩氮化硼，圖式中富勒烯的數量僅為示意。複合材料中各種材料為物理方式或化學方式結合而成。富勒烯分子式為C60(六十個碳原子組成的分子結構)，本發明所適用的富勒烯具有長膠囊狀的分子結構(參照圖7，其中粗黑點代表碳原子，分布於長膠囊狀的分子結構表面上)，不同於傳統富勒烯的球狀的分子結構，長膠囊狀的富勒烯具有極佳的熱輻射功能。本發明所應用的長膠囊狀的富勒烯，具有0.98的高物體表面放射率(前述熱輻射公式中ε)。

本發明的熱輻射技術、也可與傳統散熱技術結合。一實施例中，機殼散熱結構又包含透氣孔VEN，透氣孔VEN位於輻射散熱部以內(例如圖8的機殼散熱結構500，其中透氣孔VEN設於外殼10的輻 射散熱部以內，外殼10的說明參照前述機殼散熱結構200的實施例)、或者位於輻射散熱部以外(例如圖9的機殼散熱結構600，其中透氣孔VEN設於外殼10的輻射散熱部的嵌入件40以外，外殼10的說明參照前述機殼散熱結構400的實施例)。其中，輻射散熱部以內的外殼10上設置透氣孔VEN(或透氣網孔矩陣)、或者輻射散熱部以外的外殼10上設置透氣孔VEN(或透氣網孔矩陣)。

以上已針對較佳實施例來說明本發明，唯以上所述者，僅係為使熟悉本技術者易於了解本發明的內容而已，並非用來限定本發明之權利範圍以及所揭露之技術。任何熟悉本專業的技術人員，在不脫離本申請技術方案範圍內，當可利用上述揭示的技術內容作出結合、些許更動或修飾為等同變化的等效實施例。

100:機殼散熱結構

10:外殼

10t:上蓋

10b:下蓋

20:發熱元件

30:內部導熱部

32:固體熱傳件

Claims (11)

1. 一種機殼散熱結構，包含：一外殼，該外殼包含一輻射散熱部，該輻射散熱部的材料組成包含一氧化鋁-氮化硼-富勒烯複合材料，該氧化鋁-氮化硼-富勒烯複合材料具有一高輻射散熱效果；一發熱元件，設於該外殼的內部；以及一內部導熱部，位於該發熱元件與該外殼之間，該發熱元件的廢熱藉由該內部導熱部傳送至該輻射散熱部，以熱輻射方式傳送至該外殼以外；其中，該氧化鋁-氮化硼-富勒烯複合材料中包含多個複合物微粒，各該複合物微粒的中心為氧化鋁，該氧化鋁外圍包覆著多個三明治結構，各該三明治結構中依序為該氮化硼、該富勒烯、該氮化硼所組成的複合結構。
2. 如請求項1所述的機殼散熱結構，其中該外殼的成型材料包含該氧化鋁-氮化硼-富勒烯複合材料，該成型材料的表面形成該輻射散熱部；或者，包含該氧化鋁-氮化硼-富勒烯複合材料的混和材料，覆蓋於該外殼的外側面，以形成該輻射散熱部；或者，該機殼散熱結構又包含一嵌入件，該嵌入件嵌設於該外殼上，該嵌入件的材料組成包含該氧化鋁-氮化硼-富勒烯複合材料，該嵌入件構成該外殼上的該輻射散熱部。
3. 如請求項2所述的機殼散熱結構，其中該嵌入件，設置於該外殼上對應該發熱元件的位置。
4. 如請求項1所述的機殼散熱結構，其中該內部導熱部為藉由固體熱傳件、導熱液體、或氣體，傳送該發熱元件的該廢熱至該輻射散熱部。
5. 如請求項4所述的機殼散熱結構，其中該固體熱傳件連接於該發熱元件與該輻射散熱部之間，該固體熱傳件為高熱傳材料所製作。
6. 如請求項4所述的機殼散熱結構，其中該外殼內該氣體以自然對流或強制對流方式，傳遞該發熱元件的該廢熱至該輻射散熱部。
7. 如請求項4所述的機殼散熱結構，又包含一熱對流封閉循環元件，該熱對流封閉循環元件藉由其一腔體中的工作流體的對流循環，傳送該發熱元件的該廢熱至該輻射散熱部。
8. 如請求項1所述的機殼散熱結構，其中該複合物微粒的粒徑較佳為0.01μm至60μm。
9. 如請求項1所述的機殼散熱結構，其中該富勒烯具有長膠囊狀的C60分子結構。
10. 如請求項1所述的機殼散熱結構，其中該外殼又包含透氣孔，該透氣孔設置於該輻射散熱部內的該外殼上、或者設置於該輻射散熱部以外的該外殼上。
11. 一種機殼散熱結構，包含：一外殼，該外殼包含一輻射散熱部，該輻射散熱部的材料組成包含一氧化鋁-氮化硼-富勒烯複合材料；一發熱元件，設於該外殼的內部；以及一內部導熱部，位於該發熱元件與該外殼之間，該發熱元件的廢熱藉由該內部導熱部傳送至該輻射散熱部，以熱輻射方式傳送至該外殼 以外；其中，該氧化鋁-氮化硼-富勒烯複合材料中包含多個複合物微粒，各該複合物微粒的中心為氧化鋁，該氧化鋁外圍包覆著由該氮化硼、該富勒烯、該氮化硼依序堆疊組成的複合結構，其中，該外殼的成型材料包含該氧化鋁-氮化硼-富勒烯複合材料，該成型材料的表面形成該輻射散熱部；或者，包含該氧化鋁-氮化硼-富勒烯複合材料的混和材料，覆蓋於該外殼的外側面，以形成該輻射散熱部。