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TWM629048U - 散熱裝置組合 - Google Patents

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TWM629048U
TWM629048U TW111201229U TW111201229U TWM629048U TW M629048 U TWM629048 U TW M629048U TW 111201229 U TW111201229 U TW 111201229U TW 111201229 U TW111201229 U TW 111201229U TW M629048 U TWM629048 U TW M629048U
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Taiwan
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copper
aluminum
heat
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TW111201229U
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English (en)
Inventor
林勝煌
林源憶
Original Assignee
奇鋐科技股份有限公司
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Abstract

本創作一種散熱裝置組合,包括一鋁製基座、一鋁製鰭片組及至少一U型呈正置或倒置之銅製熱管,該鋁製基座具有至少一結合部,且該結合部上設有一銅質置入層,所述該鋁製鰭片組係組設在該鋁製基座上,所述該銅製熱管具有一散熱部及一吸熱部分別結合在該鋁製鰭片組與該鋁製基座的結合部上,本創作之散熱裝置藉由該銅質置入層的設置,令該鋁製基座與該銅製熱管不需經由化鎳處理,即可直接進行焊接結合。

Description

散熱裝置組合
本創作有關於一種散熱裝置組合,尤指一種將一銅質置入層設置在該鋁製基座或該鋁製鰭片組欲結合的部位上,令該鋁製基座分別與異金屬的銅製熱管或同材質之鋁製鰭片組可不需經由化鎳處理程序,即可直接進行焊接結合的散熱裝置組合。
習知散熱器或散熱裝置一般皆以銅及鋁搭配的材質製成,由於銅具有熱傳導效率高之特性,故習知散熱器或散熱裝置通常係選用銅材質作為散熱基座,當作是解決執行單元(中央處理器、顯示卡晶片或其他晶體或發熱源)產生的熱進行熱交換;但散熱器或散熱裝置若全以銅製成則其重量極較重且成本高;因此目前採取的方式係直接與發熱源接觸並將吸收到發熱源的部件(如傳導單元(件、體、座)、銅板、熱管、均溫板等)以銅材質製成,其他部件(扣合式鰭片組、散熱器、散熱座)則選用相對重量較輕、成本較低的鋁材質製成,藉以減輕重量及降低成本。
舉例來說目前一般散熱裝置通常包括一鋁製基座、複數銅製熱管、扣接式鋁製鰭片組及一金屬銅板,該鋁質扣接式鰭片組係由複數個多片的鰭片相扣接組成,且每一鰭片具有兩摺邊,每一摺邊具有向外凸伸的一扣部,該等鰭片的扣部彼此相互扣接使兩摺邊形成該鋁質扣接式鰭片組的頂面與底面,並該鋁質扣接式鰭片組是設置在該鋁製基座的頂面上,該等銅製熱管之一吸熱端係容設在 該鋁製基座的底面凹設的凹槽內,該銅製熱管的一散熱端則與該鋁質扣接式鰭片組相穿接,最後再搭配該金屬銅板覆蓋在該鋁製基座的底面用以接觸發熱源。
但由於鋁製基座的鋁表面易被氧化,且在焊接過程中會生成高熔點的氧化物(Al2O3)會直接妨礙與銅金屬的熔合且給施焊帶來困難,因為若銅金屬與鋁金屬直接進行焊接時,兩銅鋁材料直接焊接的部位會在焊接後容易因脆性大而產生裂紋之問題;並且在銅金屬與鋁金屬進行熔焊時,靠近銅金屬這一側的焊縫中很容易形成cuAl2的共晶體,且cuAl2等共晶體會分布於晶界附近,容易產生晶界間的疲勞或裂紋之問題。況且銅與鋁金屬的熔點及共晶溫度相差甚大,所以在熔焊作業中當鋁金屬的表面完全熔化時,銅金屬依然處於固態;相反地,當銅金屬熔化時,鋁金屬早已熔化很多且無法以共容或共晶狀態共存,造成銅金屬與鋁金屬焊接難度大幅增加。另外,因焊縫易產生氣孔,且銅金屬與鋁金屬的導熱性都很好,因而焊接時熔池金屬結晶快,使高溫時的治金反應氣體不及逸出,故而容易產生氣孔。基於上述這些問題就是該鋁製基座跟銅製熱管及/或金屬銅板相接觸面無法直接焊接之原因。
因此為了解決上述習知鋁銅金屬無法直接進行焊接及上述延伸出的問題,業者所採取的方式係對該鋁製基座與銅製熱管及/或金屬銅板的相結合之面上進行表面處理改質後以便於進行異金屬焊接,亦即鋁製基座的底面及凹槽內側面或其相對結合接觸面上均需事先形成一層化學鍍鎳層,透過該化學鍍鎳層才能讓兩相異金屬(此兩相異金屬為鋁跟銅)進行焊接。而目前熟悉該項技藝之士是使用無電鍍鎳作為金屬表面改質的技術工法,它提供獨特的沉積物性質,包括在深凹陷、孔和盲孔內的沉積物的均勻性;其中無電鍍鎳又可稱做化學鍍鎳(Chemical Deposition)或自催化鍍法(Autocatalytic Plating)且其按磷含量分類有:低磷、中磷 及高磷三種。而無電鍍鎳與電鍍最大的差異點是其工作環境是在沒有電流條件下,利用溶液中的還原劑將金屬離子還原,而進行無電鍍鎳前必須對試片表面進行催化。
然而,上述的方式雖可解決鋁製基座與銅製熱管及金屬銅板的焊接問題,但卻又衍生出環保及其他問題,因無電鍍鎳製程中是需使用大量的化學反應液體,並且在無電鍍鎳製程後將會產生大量含有重金屬或化學物質的工業廢液,而工業廢液中都會產生大量的含有黃磷等有毒物質的廢水。黃磷污水中含有50~390mg/L濃度的黃磷,黃磷是一種劇毒物質,進入人體對肝臟等器官危害極大。長期飲用含磷的水可使人的骨質疏鬆,發生下頜骨壞死等病變。故現行各國環保意識提頭已開始重視且禁用此項無電鍍鎳相關製程,故努力推廣無毒製程藉以環境保護。另外,近期無電鍍鎳中的鎳原物料在全球供應鏈不穩定且嚴重短缺,也會導致整體成本提高。
據此,如何在不使用表面改質處理之前提下課題仍可對兩相異金屬進行焊接結合,實屬目前亟需要克服的課題。
本創作之一目的提供一種該鋁製基座上設置有一銅質置入層,藉由該銅質置入層得與異金屬的銅製熱管不需經由表面改質即可直接焊接,藉以有效達到降低成本及環境保護的散熱裝置組合。
本創作之另一目的提供一種供一銅質置入層設置在該鋁製基座及該鋁製鰭片組的欲結合部位上,用以使異金屬的熱傳元件不需表面改質即可直接焊接,以有效達到降低成本及環境保護的散熱裝置組合。
為達上述目的,本創作係提供一種散熱裝置組合,包括:一鋁製基座具有一上側面及至少一結合部,該結合部設置有一銅質置入層;至少一由複數鰭片相互扣接構成之鋁製鰭片組,且位在或結合在該鋁製基座的上方,每一鰭片上設置有至少一貫穿鰭片之透孔,且每兩鰭片之間界定一氣流通道係垂直或平行該鋁製基座之上側面;至少一U型且呈正置及或倒置之銅製熱管,該銅製熱管具有一散熱部貫穿該鋁製鰭片組的該等透孔,及一吸熱部係與該鋁製基座的結合部進行結合,令該吸熱部與結合部的銅質置入層結合。
藉由本創作的鋁製基座及/或鋁製鰭片組之欲結合部位設置有所述銅質置入層,使得該鋁製基座可直接跟相異金屬的銅製熱管及/或銅製熱傳導元件以及同材質之該鋁製鰭片組不需經由化鎳處理即可直接焊接,以有效達到降低成本及環境保護的效果。
1:散熱裝置組合
11:鋁製鰭片組
110:鰭片
1101:第一摺邊
1102:第二摺邊
1103:扣合部
111:底面
112:頂面
113:透孔
1131:凸緣
1132:凸緣內側面
114:氣流通道
12:鋁製基座
121:上側面
122:下側面
143:結合部
13:銅質置入層
131:深入面
132:接觸表面
14:銅製熱管
141:吸熱部
1411:熱管接觸面
1412:熱管結合面
142:散熱部
143:毛細結構
144:熱管腔室
145:中段
16:銅製熱傳導元件
161:傳熱面
162:吸熱面
第1A圖為本創作之立體分解示意圖。
第1B圖為本創作之立體分解之另一視角示意圖。
第2A圖為本創作之立體組合示意圖。
第2B圖為本創作之圖2A之剖面示意圖。
第3圖為本創作銅製熱管的另外一替代實施例之立體組合示意圖。
本創作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。
本創作提供一種散熱裝置組合1,請參閱第1A、1B、2A、2B圖,該散熱裝置組合1包括至少一鋁製鰭片組11、一鋁製基座12、至少一銅製熱管14及至少一銅 製熱傳導元件16;其中,所述該鋁製鰭片組11係由複數鰭片110相互扣接所構成,每一鰭片110具有第一摺邊1101及一第二摺邊1102凸伸對齊相鄰的另一鰭片110的第一摺邊1101及第二摺邊1102,且該第一摺邊1101與第二摺邊1102分別設有一扣合部1103,該扣合部1103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。每一鰭片110藉由該扣合部1103與相鄰鰭片110的扣合部1103相互以扣接(扣合或搭接)方式結合構成扣組式鰭片(fin)的所述鋁製鰭片組11。如此該等第一摺邊1101共同構成該鋁製鰭片組11的一頂面112,該等第二摺邊1102則共同構成該鋁製鰭片組11的一底面111。
每一鰭片110上設置有至少一透孔113,該透孔113係貫穿該鰭片110,該等透孔113係彼此對齊,且該等透孔113用以供該銅製熱管14的一散熱部142相貫穿結合,並該透孔113具有一凸緣1131環設在該透孔113的一邊緣由該鰭片110的一側向外凸出(在圖中表示該鰭片110的前側)並界定有一凸緣內側面1132。又者,該鋁製鰭片組11的一最外側設有一倒扣的鰭片110以防止該第一、二摺邊1101、1102刮傷其他零件或誤傷使用者(如第1A圖)。且每兩鰭片110之間界定一氣流通道114,該氣流通道114係用以提供一外部氣流通過以帶走該鰭片110上的熱量,當然在本創作實際實施時,該等鰭片110相對該氣流通道114的一側可再設置有至少一風扇(如軸流風扇),透過該風扇產生外部氣流對該等鰭片110強制散熱。
所述該鋁製基座12具有一上側面121、一下側面122及至少一結合部123,該鋁製基座12的上側面121係與該鋁製鰭片組11之底面111相結合,但不侷限於此,該鋁製鰭片組11亦可位在對應該鋁製基座12的上側面121上方且彼此之間形成有一散熱間隙。且該鋁製鰭片組11的氣流通道114係垂直該鋁製基座12的上側面121,所述該結合部123可為一凹槽或一穿孔可選擇位在該上側面121或下側面122或兩 者之間設置,在本實施例該結合部123為凹槽設置在該鋁製基座12的下側面122說明,但不侷限於此,該結合部123也可為穿孔貫穿在該鋁製基座12的上、下側面121、122之間位置。該結合部123用以與相對該等銅製熱管14的一吸熱部141相結合。另外於具體實施時,該結合部123的形狀是搭配相結合該銅製熱管14的吸熱部141的形狀設置,例如扁平狀或圓形狀或D形狀。
續參閱第1A、2B圖,如圖所示,該鋁製基座12的上、下側面121、122及該結合部123與該鋁製鰭片組11的底面111分別設置有一銅質置入層(copper embedding layer)13,但不侷限於此,該銅質置入層13可僅被設在該鋁製基座12的該結合部123及/或該下側面122上。
上述銅質置入層13具有一深入面131及一接觸表面132,該接觸表面132作為該銅質置入層13的外露表面與該鋁製鰭片組11的該底面111及該鋁製基座12的該上、下側面121、122及該結合部123相結合,該深入面131則結合在該鋁製鰭片組11的該底面111及該鋁製基座12的該上、下側面121、122及該結合部123內。其中該銅質置入層13係可為銅粉粒或銅箔或銅片或液態銅經過機械加工(例如氣壓、液壓、沖壓或油壓擠壓制成)或表面處理製程(如噴塗、印刷)或化學加工處理(如電鍍、陽極處理)方式結合形成在該鋁製鰭片組11的底面111與該鋁製基座12的上、下側面121、122及該結合部123上,且部分該銅質置入層13在結合形成的過程中會直接咬合或嵌入或埋入或深入到該鋁製鰭片組11的底面111及該鋁製基座12的上、下側面121、122與該結合部123內沉積形成所述深入面131。藉由這樣該銅質置入層13不僅結合在該底面111與該上、下側面121、122及該結合部123上,該深入面131更會咬合或嵌入或埋入或深入到該底面111與該上、下側面121、122及該結合部123內沉積作為該銅質置入層13的根基,以加強該銅質置入層13的結 合力(結合強度),藉以可防止該銅質置入層13從該鋁製鰭片組11的底面111與該鋁製基座12的上、下側面121、122及該結合部123上剝落脫離(分離)。藉由上述的設置,令該鋁製基座12的上、下側面121、122分別與該鋁製鰭片組11的底面111及該銅製熱傳導元件16經由該銅質置入層13相結合,該銅製熱管14的吸熱部141與該鋁製基座12的結合部123的銅質置入層13相結合(如焊接接合)。
另外,該銅製熱管14為U型可呈正置或倒置置設,且分別與該鋁製基座12及鋁製鰭片組11為相異金屬材質,在本實施例該銅製熱管14以U型且呈倒置說明,每一隻銅製熱管14具有一熱管腔室144內填充有一工作流體(如純水),該熱管腔室144內壁設置有一毛細結構143(如燒結粉末體、凹槽、網格體、纖維、辨條體或前述任一組合)。
該銅製熱管14具有該吸熱部141與至少一散熱部142及一連接該吸熱部141及散熱部142之中段145,該散熱部142係貫穿該鋁製鰭片組11的該透孔113並位於該鋁製基座12的上側面121上方,該吸熱部141係結合該鋁製基座12的該結合部123上,該吸熱部141將吸收發熱源的熱量傳送至遠端的散熱部142上再經由該鋁製鰭片組11向外散熱;該吸熱部141具有一熱管接觸面1411及一熱管結合面1412,該吸熱部141的熱管接觸面1411係平齊該鋁製基座12的該下側面122,該吸熱部141的熱管結合面1412與該結合部123的該銅質置入層13相焊接接合,該散熱部142則穿設該鰭片110的透孔113並與該凸緣1131的凸緣內側面1132相緊配結合,但不侷限於此。在另外一替代實施,該銅製熱管14的散熱部142與該透孔113的凸緣1131為鬆配結合,透過該凸緣內側面1132上設有該銅質置入層13與該銅製熱管14的散熱部142結合(如焊接接合)。
在前述銅製熱管14的另外一替代實施例,參閱第3圖,輔以參閱第1A圖,該銅製熱管14為U型且呈正置,該銅製熱管14的中段145被當作為該吸熱部141結合在該鋁製基座12的該結合部123上,該銅製熱管14的前、後端分別作為散熱部142垂直該鋁製基座12,並穿設有鋁製鰭片組11,該等複數鰭片110與該銅製熱管14之散熱部142呈垂直態樣,且每兩鰭片110之間的氣流通道114係平行該鋁製基座12的上側面121。
再者,雖然圖中表示該銅製熱管14的散熱部142的截面係為圓形,該吸熱部141的熱管接觸面1411為一平面,並平齊該鋁製基座12的下側面122,以使該吸熱部141的截面係為D形(或扁平狀)。但不侷限於此,在其他替代實施,該吸熱部141及散熱部142的截面可同為圓形或扁平狀或D形狀。
續參閱第1B、2B圖,該銅製熱傳導元件16為一銅板體(如銅底板),在本實施例該銅製熱傳導元件16係與該鋁製基座12為相異金屬材質,但與銅製熱管14為相同金屬材質。並該銅製熱傳導元件16具有一傳熱面161與一吸熱面162,該傳熱面161係分別與該鋁製基座12的該下側面122的銅質置入層13及該銅製熱管14的該熱管接觸面1411相結合(如焊接接合)。
該銅製熱傳導元件16的吸熱面162係與一發熱元件(如中央處理器或圖形處理器;圖中未示)相貼設,該吸熱面162是用以將吸附該發熱元件產生的熱量傳導至該傳熱面161上,使該銅製熱管14的吸熱部141的熱管接觸面1411吸附該傳熱面161熱量,經由傳導至遠端的散熱部142上,再藉由該鋁製鰭片組11將該散熱部142上的熱量向外排出散熱。
同時該傳熱面161上的部份熱量會被該鋁製基座12的下側面122的銅質置入層13所吸附,並透過鋁製基座12向外進行熱交換。
因此,藉由本創作之鋁製基座12及/或鋁製鰭片組11之欲結合部位設置有所述銅質置入層13,使得該鋁製基座12可直接跟相異金屬的銅製熱管14及/或銅製熱傳導元件16以及該鋁製鰭片組11不需經由化鎳處理即可直接焊接,藉此不僅能有效降低成本,且還可達到環保及解決習知鎳磷原物料短缺之問題。
以上已將本創作做一詳細說明,惟以上所述者,僅為本創作之一較佳實施例而已,當不能限定本創作實施之範圍。即凡依本創作申請範圍所作之均等變化與修飾等,皆應仍屬本創作之專利涵蓋範圍。
1:散熱裝置組合
11:鋁製鰭片組
110:鰭片
1101:第一摺邊
1102:第二摺邊
1103:扣合部
111:底面
112:頂面
113:透孔
1131:凸緣
1132:凸緣內側面
114:氣流通道
12:鋁製基座
121:上側面
122:下側面
123:結合部
13:銅質置入層
132:接觸表面
14:銅製熱管
141:吸熱部
1411:熱管接觸面
1412:熱管結合面
142:散熱部
145:中段
16:銅製熱傳導元件
161:傳熱面
162:吸熱面

Claims (8)

  1. 一種散熱裝置組合,包括:一鋁製基座,具有一上側面及至少一結合部,該結合部設置有一銅質置入層;至少一鋁製鰭片組,由複數鰭片相互扣接構成,且位在或結合在該鋁製基座上方,每一鰭片上設置有至少一透孔係貫穿該鰭片,且每兩鰭片之間界定一氣流通道垂直或平行該鋁製基座的該上側面;至少一U型之銅製熱管,且具有至少一散熱部貫穿該至少一鋁製鰭片組的該透孔,及一吸熱部係設置在該鋁製基座的該結合部處,令該吸熱部透過該銅質置入層與該鋁製基座結合者。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之散熱裝置組合,其中該鋁製基座具有一下側面,該結合部係為一凹槽或一穿孔,且選擇位於該鋁製基座的該上側面或該下側面或兩者之間,且該至少一鋁製鰭片組具有一底面對應該鋁製基座的該上側面。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之散熱裝置組合,其中該至少一鋁製鰭片組的該底面及該鋁製基座的該上側面至少任一設置有該銅質置入層,以使該至少一鋁製鰭片組的該底面與該鋁製基座的該上側面經由該銅質置入層進行結合。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之散熱裝置組合,其中該結合部設置在該鋁製基座的該下側面,該吸熱部與該結合部的該銅質置入層結合。
  5. 如申請專利範圍第2項所述之散熱裝置組合,更包含一銅製熱傳導元件具有一傳熱面,且該鋁製基座的該下側面上設置有該銅質置入層與該銅製熱傳導元件的該傳熱面相結合。
  6. 如申請專利範圍第3項所述之散熱裝置組合,其中該銅質置入層以機械加工或表面處理製程或化學加工處理方式結合形成在該至少一鋁製鰭片組的該底面及該鋁製基座的該上側面及該結合部上。
  7. 如申請專利範圍第3項所述之散熱裝置組合,其中該銅質置入層具有一深入面及一接觸表面,該接觸表面係結合在該至少一鋁製鰭片組的該底面及該鋁製基座的該上側面及該結合部上,該深入面係結合在該至少一鋁製鰭片組的該底面及該鋁製基座的該上側面及該結合部內。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之散熱裝置組合,其中每一鰭片的該透孔具有一凸緣由該鰭片之一側凸出且界定一凸緣內側面,該凸緣內側面設有該銅質置入層與該散熱部結合。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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TWI855918B (zh) * 2023-11-10 2024-09-11 國立清華大學 散熱裝置
US12146714B2 (en) 2022-01-28 2024-11-19 Asia Vital Components Co., Ltd. Heat dissipation device assembly

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