TWM629434U - 散熱模組結構 - Google Patents

Abstract

一種散熱模組結構，包括一具上側面及下側面之鋁質基座、至少一呈L形狀的銅質熱管及一第一鋁質鰭片組與一第二鋁質鰭片組及至少一銅質置入層；其中該銅質熱管具有一吸熱部及一散熱部，該吸熱部係結合於鋁質基座上，散熱部則與該第二鋁質鰭片組相結合，在該鋁質基座之上側面設有該第一鋁質鰭片組及該銅質熱管的吸熱部結合的結合處與該第一鋁質鰭片組用來與該鋁質基座結合的結合處分別設有該銅質置入層，令該鋁質基座與第一鋁質鰭片組及該銅質熱管不需經由化鎳處理即可直接進行焊接結合。

Description

散熱模組結構

本創作有關於一種散熱模組結構，尤指一種將一銅質置入層設置在該鋁質基座欲結合的部位上，令該鋁質基座分別與異金屬的銅質熱管及同材質之第一鋁質鰭片組不需經由化鎳處理程序，即可直接進行焊接結合的散熱模組結構。散熱裝置。

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質基座、複數銅質熱管、扣合式鋁質鰭片組及一金屬銅板，該鋁質扣合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合式鰭片組的頂面與底面，並該鋁質扣合式鰭片的底面是設置在該鋁質基座的頂側上，該等銅質熱管之一吸熱端係容 設在該鋁質基座的底面凹設的凹槽內，該銅質熱管的一散熱端從該吸熱端向外延伸與另一鋁質扣合式鰭片組相穿接，最後再搭配該金屬銅板覆蓋在該鋁質基座的底面用以接觸發熱源。

但由於鋁質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質基座跟銅質熱管及/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質基座與銅質熱管及/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，亦即鋁質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質基座與銅質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供一銅質置入層設置在該鋁質基座欲結合的部位上，用以使異金屬的銅質熱管及/或銅底板與同質之散熱鰭片組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模組結構。

為達上述目的，本創作係提供一種散熱模組結構，包括：一鋁質基座具有一上側面及一下側面及至少一結合部；至少一銅質熱管具有一水平段之吸熱部及一垂直段之散熱部及一連接吸熱部與散熱部之中間部所構成一L形狀之熱管，且 該吸熱部係與該鋁質基座的結合部結合；一第一鋁質鰭片組包括複數第一鰭片係形成或結合在該鋁質基座的上側面，且每兩個第一鰭片之間界定一第一氣流通道係垂直該鋁質基座的上側面；一由複數第二鰭片相互扣接構成之第二鋁質鰭片組，每一第二鰭片上設有至少一貫穿該第二鰭片之透孔被穿設在該銅質熱管的該散熱部，且每兩個第二鰭片之間界定一第二氣流通道平行該鋁質基座的上側面且與該第一氣流通道呈正交的氣流流通設置；至少一銅質置入層分別設置在該鋁質基座的該上側面與該結合部及該第一鋁質鰭片組的該底面，令該鋁質基座的該上側面與該第一鋁質鰭片組的該底面經由該銅質置入層相結合，及該鋁質基座的該結合部與該銅質熱管的該吸熱部經由該銅質置入層相結合。

藉由本創作的該鋁質基座與第一鋁質鰭片組之欲結合部位設置有所述銅質置入層，令該鋁質基座可直接跟相異金屬的銅質熱管及/或銅質熱傳導元件以及同材質之第一鋁質鰭片組不需經由化鎳處理即可直接焊接，藉此可有效降低成本及環境保護的效果。

1:散熱模組結構

111、112:第一、二鋁質鰭片組

1110、1120:第一、二鰭片

1111:頂面

1112:底面

1113、1123:第一摺邊

1114、1124:第二摺邊

1115、1125:扣合部

1126:透孔

1127:凸緣

1128:凸緣內側面

1129:散熱間隙

114、115:第一、二氣流通道

12:鋁質基座

121:上側面

122:下側面

123:結合部

13:銅質置入層

131:深入面

132:接觸表面

14:銅質熱管

141:吸熱部

1411:熱管接觸面

1412:熱管結合面

142:散熱部

143:中間部

144:毛細結構

145:熱管腔室

16:銅質熱傳導元件

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。

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模組結構1，請參閱第1A、1B、2A、2B圖，該散熱模組結構1包括一鋁質基座12、至少一銅質熱管14、至少一銅質熱傳導元件16、一第一鋁質鰭片組111及一第二鋁質鰭片組112；其中，所述第一鋁質鰭片組111可係由鋁質基座12之一上側面121直接生成，於本案實施例係採取由複數第一鰭片1110以水平相互扣接構成，該第二鋁質鰭片組112係由複數第二鰭片1120以垂直相互扣接構成，並該每一第一鰭片1110及第二鰭片1120各具有一第一摺邊1113、1123及一第二摺邊1114、1124凸伸對齊相鄰的另一鰭片(即第一鰭片1110與第二鰭片1120)的第一摺邊1113、1123及第二摺邊1114、1124，且該第一摺邊1113、1123與第二摺邊1114、1124分別設有一扣合部1115、1125，該第一、二鰭片1110、1120的扣合部1115、1125在本圖中雖表示凹凸配合的結構但不限於此，也包括目前已知的技術手段。

其中每一第一鰭片1110藉由該扣合部1115與相鄰第一鰭片1110的扣合部1115相互以水平扣接(扣合或搭接)方式結合構成扣鰭片(fin)式的所述第一鋁質鰭片組111，如此設置該等第一鰭片1110的第一摺邊1113及第二摺邊1114分別共同構成該第一鋁質鰭片組111的一頂面1111及一底面1112。且該第一鋁質鰭片組111的每兩個第一鰭片1110之間界定一第一氣流通道114係用以提供一外部氣流通過以帶走該等第一鰭片1110上的熱量。

另外，該第二鋁質鰭片組112的每一第二鰭片1120藉由扣合部1125與相鄰第二鰭片1120的扣合部1125彼此相互以垂直(扣合或搭接)方式結合構成扣鰭片(fin)式的所述第二鋁質鰭片組112，令該等第二鰭片1120的第一摺邊1123及第二摺邊1124分別共同構成該第二鋁質鰭片組112的一左側面及一右側面，且在該第二鋁質鰭片組112的最上面及最下面的第二鰭片1120分別構成該第二鋁質鰭片組112 的一頂端及一底端。且每兩個第二鰭片1120之間界定一第二氣流通道115，該第二氣流通道115係與該第一氣流通道114呈正交的氣流流通設置，該第二氣流通道115用以提供外部氣流通過以帶走該等第二鰭片1120上的熱量。另外在一些實施例，在前述第二鋁質鰭片組112及第一鋁質鰭片組111各自鰭片(即該等第一鰭片1110與第二鰭片1120)對應氣流通道(即第一、二氣流通道114、115)一側可選擇設置有至少一風扇(如軸流風扇)，透過該風扇產生外部氣流對各自鰭片(即該等第一鰭片1110與第二鰭片1120)強制散熱。

該第二鋁質鰭片組112的每一第二鰭片1120上設置有至少一透孔1126，該透孔1126係貫穿該第二鋁質鰭片組112的鰭片1120，該等透孔1126係彼此對齊，且該等透孔1126用以供該銅質熱管14的一散熱部142相貫穿結合。並該透孔1126具有一凸緣1127環設在該透孔1126的一邊緣由該第二鰭片1120的一側凸出(在圖中表示該第二鰭片1120的下側)並界定一凸緣內側面1128。又者，該第一、二鰭片組111、112的一最外側分別設有一倒扣的鰭片(即第一鰭片1110及第二鰭片1120)以防止該兩摺邊(即第一、二摺邊1113、1123、1114、1124)刮傷其他零件或誤傷使用者(如第1A圖)。

所述鋁質基座12具有該上側面121及一下側面122及至少一結合部123，該鋁質基座12的上側面121係與該第一鋁質鰭片組111的底面1112相結合，但不侷限於此，該鋁質基座12的上側面121上可一體形成(生成)有複數鋁擠型鰭片(即該第一鋁質鰭片組111)。並該第一鋁質鰭片組111的第一氣流通道114及該第二鋁質鰭片組112的第二氣流通道115分別垂直及平行該鋁質基座12的上側面121，且該鋁質基座12的上側面121與對應該第二鋁質鰭片組112的底端彼此之間形成有一散熱 間隙1129(空間)，但不侷限於此，該第二鋁質鰭片組112的底端可結合設在對應該鋁質基座12的上側面121上。

所述結合部123可為一凹槽或一穿孔，並選擇位在該上側面121或下側面122或兩者之間設置，在本實施例該結合部123為凹槽設置在該鋁質基座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質基座12的上、下側面121、122間之位置。該鋁質基座12的結合部123用以與相對該等銅質熱管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質熱管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、1B、2B圖，該鋁質基座12對應該結合部123及該第一鋁質鰭片組111的底面1112的上、下側面121、122可分別設置有一銅質置入層(copper embedding layer)13，該銅質置入層13具有一深入面131及一接觸表面132，該接觸表面132係作為該銅質置入層13的外露表面與該第一鋁質鰭片組111的該底面1112及該鋁質基座12的該上、下側面121、122及該結合部123相結合，該深入面131則結合在該第一鋁質鰭片組111的該底面1112及該鋁質基座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)方式結合形成在該第一鋁質鰭片組111的底面1112與該鋁質基座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第一鋁質鰭片組111的底面1112及該鋁質基座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1112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1112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從該第一鋁質鰭片組111的底面1112與該鋁質基座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，令該鋁質基座12的上、下側面121、122分別與該第一鋁質鰭片組111的底面1112及銅質熱傳導元件16經由該銅質置入層13相結合，該銅質熱管14的吸熱部141與該鋁質基座12的結合部123的銅質置入層13相結合(如焊接接合)。

另外，所述銅質熱管14分別與該鋁質基座12及鋁質鰭片組111為相異金屬材質，且每一銅質熱管14具有一熱管腔室145內填充有一工作流體(如純水)，該熱管腔室145內壁設置有一毛細結構144(如燒結粉末體、凹槽、網格體、纖維、辨條體或前述任一組合)。

該銅質熱管14具有水平段之吸熱部141、一垂直段之散熱部142及一呈直角夾角段之中間部143，該中間部143兩端分別連接該吸熱部141及散熱部142據以構成一L形狀之熱管，該吸熱部141係結合在該鋁質基座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上再經由該第二鋁質鰭片組112上向外散熱。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係平齊該鋁質基座1214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則穿設該等第二鰭片1120的透孔1126並與凸緣1127的凸緣內側面1128的相緊配結合，但不侷限於此。在另外一替代實施，該銅質熱管14的散熱部142與透孔1126的凸緣1127為鬆配結合，透過該凸緣內側面1128上設有該銅質置入層13與該銅質熱管14的散熱部142結合(如焊接接合)。

再者，雖然圖中表示該銅質熱管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，並平齊該鋁質基座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。

再參閱第1B、2B圖，該銅質熱傳導元件16為一銅板體(如銅底板)，並在本實施例該銅質熱傳導元件16係與該鋁質基座12為相異金屬材質，但與銅質熱管14為相同金屬材質。並該銅質熱傳導元件16具有一傳熱面161與一吸熱面162，該傳熱面161係分別與該鋁質基座12的該下側面122的銅質置入層13及該銅質熱管14的該熱管接觸面1411相結合(如焊接接合)。

該銅質熱傳導元件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，使該銅質熱管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，再藉由該第二鋁質鰭片組112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質基座12的下側面122的銅質置入層13所吸附，並透過該鋁質基座12與其上第一鋁質鰭片組111向外進行熱交換散熱。

因此，藉由本創作之該鋁質基座12與第一鋁質鰭片組111之欲結合部位設置有所述銅質置入層13，使得該鋁質基座12可直接跟相異金屬的銅質熱管14及/或銅質熱傳導元件16以及該第一鋁質鰭片組111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:散熱模組結構

111、112:第一、二鋁質鰭片組

1110、1120:第一、二鰭片

1111:頂面

1112:底面

1113、1123:第一摺邊

1114、1124:第二摺邊

1115、1125:扣合部

1126:透孔

114、115:第一、二氣流通道

12:鋁質基座

121:上側面

122:下側面

123:結合部

14:銅質熱管

141:吸熱部

1411:熱管接觸面

1412:熱管結合面

142:散熱部

143:中間部

13:銅質置入層

132:接觸表面

16:銅質熱傳導元件

161:傳熱面

162:吸熱面

Claims (7)

1. 一種散熱模組結構，包括：一鋁質基座，具有一上側面及一下側面及至少一結合部；至少一銅質熱管，具有一水平段之吸熱部及一垂直段之散熱部及一分別連接該吸熱部與該散熱部呈直角夾角段之中間部以構成一L形狀之熱管，且該吸熱部係與該鋁質基座的該結合部結合；一第一鋁質鰭片組，包括複數第一鰭片係設置在該鋁質基座的該上側面，且每兩個第一鰭片之間界定一第一氣流通道，該第一氣流通道係垂直該鋁質基座的該上側面；一第二鋁質鰭片組，由複數第二鰭片相互扣接構成，每一第二鰭片上設有至少一貫穿該第二鰭片之透孔被穿設在該銅質熱管的該散熱部，且每兩個第二鰭片之間界定一第二氣流通道平行該鋁質基座的上側面且與該第一氣流通道呈正交的氣流流通設置；及至少一銅質置入層，分別設置在該鋁質基座的該上側面與該結合部及該第一鋁質鰭片組的一底面，令該鋁質基座的該上側面與該第一鋁質鰭片組的該底面經由該銅質置入層相結合，及該鋁質基座的該結合部與該銅質熱管的該吸熱部經由該銅質置入層相結合。
2. 如申請專利範圍第1項所述之散熱模組結構，其中該結合部係為一凹槽或一穿孔，且選擇位於該鋁質基座的該上側面或該下側面或兩者之間。
3. 如申請專利範圍第1項所述之散熱模組結構，更包含一銅質熱傳導元件具有一傳熱面，且該鋁質基座的該下側面設置有該銅質置入層與該銅質熱傳導元件的該傳熱面相結合。
4. 如申請專利範圍第1項所述之散熱模組結構，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第一鋁質鰭片組的該底面及該鋁質基座的該下側面及該結合部上。
5. 如申請專利範圍第1項所述之散熱模組結構，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第一鋁質鰭片組的該底面及該鋁質基座的該上側面及該結合部上，該深入面係結合在該第一鋁質鰭片組的該底面及該鋁質基座的該上側面及該結合部內。
6. 如申請專利範圍第1項所述之散熱模組結構，其中每一第二鰭片的該透孔具有一凸緣由該第二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。
7. 如申請專利範圍第1項所述之散熱模組結構，其中該第一鋁質鰭片組係由該鋁質基座之該上側面直接形成或由該複數第一鰭片相互扣接構成被結合在該鋁質基座之上側面上者。

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