专利名称：环路式散热模组的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种散热模组，特别是关于一种经由模组化设计之环路式散热模组。
背景技术：
随着电子信息产业的快速发展，高科技电子产品正朝向更轻薄小巧、多功、运算快速的趋势发展，不但使系统散热负荷持续增加，亦在电子元件运作频率及速度不断提升下，使其释出的热量亦愈来愈高，严重威胁电子元件的运作性能及稳定性，甚至因高温而烧毁这些昂贵的电子元件；基于散热装置的优劣将直接影响电子元件的寿命及运作品质，必需对发热元件的本身及产品系统进行有效且快速的散热。
欲使高科技电子产品发挥应有的功能，设计出具有薄型、高效率、质量轻、超静音、且能随电子元件不同操作功率自动调节移热能力、并能随产品，例如可携式计算机，既有狭小空间作模组化设计，达到便于安装、拆卸及量产的散热装置，已成为业界发展先进电子产品的重要目标。
唯现有技术是以中央处理器(CPU)上叠设铝挤型散热器与风扇之强制风冷式散热装置，很难满足高频高速电子元件与产品发展之散热需求，且因整个散热装置之高度偏高占用空间大，无法适用于可携式计算机之薄型设计需求，且于计算机系统的安装及拆卸均需要每一部份单独处理，由于操作烦琐，使得耗时费工及增加成本，因此，有必要对目前的散热装置作改进。
发明内容为解决现有散热装置无法适用于薄型电子产品之设计需求以及安装与拆卸时操作较烦琐的技术问题，有必要提供一种具有薄型或扁平化特点且经由模组化设计之环路式散热模组。
该环路式散热模组包括由一蒸发部、一蒸汽导管、一冷凝部以及一回流导管构成的一密闭热传导环路以及一盖体，该盖体包括一固定座及由该固定座一侧延伸形成的一导风罩，该固定座结合在上述蒸发部上，该冷凝部收容在上述导风罩内。
上述环路式散热模组通过盖体与密闭的热传导环路经由模组化设计使各部份整合在一起可形成薄型或扁平化之设计，具有结构简单、扁平外观、体小质轻、加工容易的优点，可满足薄型电子产品的散热需求，且在安装及拆卸时亦可整体进行，使安装及拆卸操作大为简化。
下面参考附图，结合实施例对本发明作进一步描述。
图1是本发明环路式散热模块第一实施例的立体组合示意图。
图2是图1的立体分解示意图。
图3是图1沿另一视角的立体分解示意图。
图4是图1中的蒸发部除去上盖板的立体示意图。
图5是本发明环路式散热模块第二实施例的立体组合示意图。
图6是图5的立体分解示意图。
图7是本发明环路式散热模块第三实施例的立体组合示意图。
图8是图7的立体分解示意图。
图9是图8中冷凝器第一盖板的立体示意图。
图10是图8中冷凝器第二盖板的立体示意图。
图11是图8中冷凝器第二盖板另一实施例的立体示意图。
具体实施方式图1至图4揭示为本发明环路式散热模组之第一实施例，该散热模组1包括由一蒸发部11、一蒸汽导管12、一冷凝部13及一回流导管14所构成的一热传导环路10以及固设于该热传导环路10上的一盖体15。其中，该蒸汽导管12与回流导管14分别连通该蒸发部11，并与远程之冷凝部13连接，从而相互连通构成该密闭之热传导环路10。该冷凝部13包括若干散热鳍片131，为加强散热效果，在这些散热鳍片131的一侧还设置一风扇16，以对冷凝部13进行强制散热。该蒸汽导管12与回流导管14为可绕性金属或可绕性非金属管件，以达到能随产品狭小空间作弹性设计并易于施以压扁及折弯制程。
该蒸发部11形成为平板状，其包括上盖板111与下盖板112，该下盖板112位于蒸汽导管12之一侧形成为较厚的均热段112a，而位于回流导管14之一侧形成为较薄的遏止段112b，且该均热段112a的底部中央位置凸设一吸热面113(请参图3)供与发热电子元件(图未示)之发热面接触传热。该遏止段112b之底部以及该上盖板111之顶部正对该遏止段112b之区域均分别延伸设置有由若干散热鳍片构成的一散热部114。另外，该上盖板111之四角各向外延伸设有一凸耳115。
该盖体15包括一用于固定蒸发部11之固定座151以及设于该固定座151一侧并与该固定座151|体延伸形成之导风罩152。该固定座151为一透空的薄板框架结构，中部设有一开孔153以供蒸发部11上的散热部114穿设，该固定座151的四角以及导风罩152的两侧外壁上均向外延伸设有扣耳154，以供扣合组件17比如扣具或者螺钉等相应依序穿过。其中，该固定座151上设置的扣耳154与蒸发部11的凸耳115相对应，以供扣合组件17穿设而达到同时将蒸发部11之吸热面113与发热元件之发热面予以定位且使其紧密接触。该导风罩152用于容置风扇16以及冷凝部13，在其上表面对应风扇16设有一入风口157，且在导风罩152的内面位于风扇16与冷凝部13之间并列设有数片导风板156(请参阅图3)。该风扇16以一盖板18固定在该导风罩152内，其自入风口157轴向吸入之空气可经由导风板156进行流场调整，并均匀吹向排列于风扇16出风口的冷凝部13之散热鳍片131，发挥高散热效率。该蒸汽导管12与回流导管14跨越该导风罩152外壳之两侧边，并穿越设于导风罩152外壁上的槽孔158。
请参图2及图4，该蒸发部11的上盖板111与下盖板112密闭构成一密封的扁平腔体，该腔体内抽成真空并充入有一定量的工作流体(图未示)，该工作流体可以是冷媒、水、乙醇、甲醇、丙酮、庚烷、氨水及其混合物。该腔体内设置有毛细结构116(请参阅图4)，可为由多层紧实堆栈的金属网紧密贴服于上盖板111与下盖板112内壁所形成，该金属网是由金属线编织形成交错的网目，除了各层金属网原有的网目所形成的微流道外，多层紧实的金属网中的各层之间亦形成更多的毛细微流道，为回流液体提供强大的毛细力。当然，该毛细结构116除了为金属网之外，还可为纤维束或者为粉末烧结等结构。其中，该蒸发部11之腔体正对下盖板112之遏止段112b区域被毛细结构116充满而形成液相微流之通道区117，而腔体正对下盖板112之均热段112a区域则形成蒸发区118。其中，部分毛细结构116沿中部凸伸入蒸发区118内并涵盖下盖板112位于接近中心的吸热面113，另有部分毛细结构116沿腔体的两侧凸伸入蒸发区118内，致使该毛细结构116同时跨设于该通道区117与蒸发区118，如此使蒸发区118的毛细结构116在工作流体被蒸发后，便可以通过毛细力从通道区117中将工作流体吸附过来而不断产生汽化过程。另外，该蒸发区118中未设置毛细结构的区域形成一用于容纳蒸汽的蓄积区119，该蓄积区119具有较大的流动空间，其与蒸汽导管12接通以使产生的蒸汽能顺利地流出蒸发部11并进入至蒸汽导管12中。该回流导管14则与腔体通道区117内毛细结构116连接，且管内亦设有毛细结构141，以对在冷凝部13冷凝后的液体回流至蒸发部11提供强大的吸附力，该毛细结构141可为金属丝、金属网、管壁之微细沟槽或者烧结毛细层等结构。
操作时，只须锁固扣合组件17于比如主机板上即可将该散热模组1方便地固定，并同时将蒸发部11之吸热面113与发热电子元件之发热面予以定位且使其紧热传接触，使发热元件产生的热量传递至下盖板112的均热段112a上，并接着传递至蒸发区118内的毛细结构116，使蕴含于其中的工作流体迅速产生汽化，成为急速膨胀的蒸汽，由于该蒸汽在通道区117的流阻甚高，必然顺利进入周边不含毛细结构116且宽敞的蓄积区119，接着在蒸汽压力下进入蒸汽导管12到达冷凝部13后释放热量后冷却成液态，冷却液体再经由回流导管14并通过其中的毛细结构141驱动而快速回流至蒸发部11的通道区117，然后再由蒸发区118内的毛细结构116将回流之冷却液由该通道区117送至蒸发区118继续进行循环散热，从而形成一具有汽、液分离且确保液进汽出以驱动一朝单方向进行高效率散热的热循环环路。
其中，当蒸发部11的下盖板112吸热时，该下盖板112除可实现通过较厚的均热段112a达到将热量均布于蒸发区118的功能外，还可通过厚度较薄的遏止段112b达到减少热量沿下盖板112截面的侧向热传导(lateral heatconduction)，扼阻由下盖板112之均热段112a将热量传导至遏止段112b上，使均热段112a沿截面传递至遏止段112b的热量减少，从而减少下盖板112的遏止段112b直接对通道区117内的工作流体进行加热并使其升温汽化，据此避免在通道区117蓄积过多的阻碍液态工作介质流入蒸发区118的蒸汽，达到将液态工作介质及时补充至蒸发区118，有效防止干化现象发生。
由于下盖板112的均热段112a将热量传递给蒸发区118时，接近蒸发区118的通道区117内的工作流体亦会直接受到邻近高温蒸发区118的蒸汽膨胀溢散所造成的热对流效应而升温汽化，并造成过多的蒸汽在通道区117内蓄积，增加液态工作介质流入蒸发区118的流阻，当液态工作介质无法被顺利送达蒸发区118时将引发蒸发区118干化现象。亦即，当有工作流体因吸热而在蒸发区118产生汽化时，其蒸汽体积膨胀，随着时间的增加其将渐渐往四周传导开来，此膨胀压力将迫使蒸汽与液态工作介质之接口线将因时间的增加而往通道区117移动，直到通道区117失去储水作用，此时液态工作介质即无法有效回到至蒸发区118以提供蒸发所需之液态介质量，最后可能导致整个环路失效。藉此，本实施例在对应通道区117之位置设置散热部114，可对通道区117进行散热冷却并降低含于其中的液态工作介质的温度，遏止通道区117内的液态工作介质因受到邻近高温蒸发区118内的蒸汽热对流效应而升温汽化所产生的负面影响，减少蒸汽在通道区117内的蓄积，确保液态工作介质被持续顺利送达蒸发区118，实现单一方向高效率循环散热。实务上该散热部114可采用目前现有的散热装置，例如散热鳍片、风扇、热电致冷装置等，且该散热部114可采用一低高度的散热鳍片，以适合于有扁平化设计需求的相关产品应用，如笔记型计算机。
另外，通过设置于蒸发部11的毛细结构116以及回流导管14内的毛细结构141所提供的强大毛细力，亦进一步加速于冷凝部13冷凝后的液体持续快速回流至蒸发部11，以确保遵循单一方向进行高效率循环散热。
本实施例的主要组件设置，如蒸发部11、冷凝部13、风扇16、蒸汽导管12、回流导管14、盖体15等，皆采用薄型化或扁平化设计，并经由模组化设计使各部份整合在一起，因此仅需使用少量扣合组件17，即可方便地安装至发热电子元件，不但具有结构简单、扁平外观、体小质轻、加工容易的优点，且安装及拆卸亦大为简化，故适用于例如可携式计算机等各式薄型电子产品之散热应用与量产。
图5及图6揭示为本发明环路式散热模组之第二实施例，唯，为达分担热负荷的目的，本实施例之散热模组2采用配置两个独立的热传导环路20来分担热负荷以增加散热能力，该两个热传导环路20连接在一个蒸发部21上且分布在该蒸发部21两侧。同时，所采用的盖体25亦从位于中间的固定座251两侧一体延伸形成两个与上述热传导环路20相对应的导风罩252。其中，每一热传导环路20的结构以及本实施例之其它结构与上述第一实施例基本相似。
图7至图11揭示为本发明环路式散热模组之第三实施例，为加强冷凝部的散热效果，本实施例之散热模组3所采用之冷凝部33是由第一盖板332及第二盖板333密闭构成一密封腔体，其中，该两盖板332、333上均往腔体内延伸设置若干散热细柱体334(pin fin)(请参阅图9与图10)，以在冷凝部33的腔体内形成热传增强微结构，使冷凝部33具有高吸热面积及高散热面积的特性，提升冷凝部33的散热性能，将进入之蒸汽快速释放热量并冷却成液态，亦即使蒸汽进入冷凝部33和其内的散热面作直接接触的热交换，并通过该两盖板外部表面上设置之散热鳍片335将热量散出。为使蒸汽进入该较大的冷凝部33时能与其中的热传增强微结构有较均匀的接触，可将蒸汽导管12末段插入冷凝部33的腔体内，并于其上设置流体喷洒分配器121，该分配器121之结构可采用沿蒸汽导管12伸入长度方向上开设的密集的小孔，例如图10所示的蒸汽导管12末段插入冷凝部33的一侧边，而且小孔则朝冷凝部33之另一侧边开设；同理，若将蒸汽导管12末段插入冷凝部33的中央，如图11所示，则其小孔可为朝向两侧边开设(或周缘均设小孔)。该冷凝部33腔体内靠近蒸汽导管12及回流导管14的一侧设置有毛细结构336，其可通过铺设紧实排列的多股细金属丝或金属网目而达成，该毛细结构336延伸至回流导管14与冷凝部33的连接端处，并与回流导管14的毛细结构141连通，达到利用毛细力来驱动在冷凝部33中已经冷凝的液体，避免过多的冷凝液囤积于冷凝部33内的空间，确保冷凝液顺畅回流到蒸发部11，有助于避免引发蒸发部11的干化现象。
为避免因蒸汽导管12的流阻过大而造成环路系统压力升高而造成的阻塞问题，该蒸汽导管12在实务上可以采用较回流导管14之管径大，如图8所示，以减小蒸汽流向冷凝部33的阻力。为便于冷凝后的液体回流，该冷凝部33在接近导管连接处还可设一小倾角，藉此达到同时利用重力及毛细力促使冷凝液顺畅回流到蒸发部11，进一步有效防止干化现象发生，本实施例所采用之盖体35于一侧形成之上导风罩352亦针对具有倾角的冷凝部33设计成适当翘起，并结合一下导风罩19而将该冷凝部33收容其中。本实施例之设计使冷凝部33具有更强的散热效果，同时亦满足薄型电子产品的扁平需求。
藉此，本发明具有以下之优点1)本发明的主要组件皆采用薄型化或扁平化设计，并经由模组化设计使各部份整合在一起，不但具有结构简单、扁平外观、体小质轻、加工容易的优点，且安装及拆卸亦大为简化，故适用于例如可携式计算机等各式薄型电子产品之散热应用与量产。
2)本发明只须锁固扣合组件即可将该散热模组方便地固定于主机板上。
3)本发明同时将蒸发部之吸热面与发热电子元件之发热面予以定位且使其紧密热传接触，使发热元件产生的热量传递于本发明，并藉其将热量快速散热。
4)本发明将该蒸发部的上盖板与下盖板密闭构成一密封的扁平腔体，且内设置有多层紧实堆栈的金属线编织形成交错的网目密贴服于上盖板与下盖板内壁所形成毛细结构，除了各层金属网原有的网目所形成的微流道外，多层紧实的金属网中的各层之间亦形成更多的毛细微流道，为回流液体提供强大的毛细力。
5)本发明亦可将散热模组采用配置两个独立的热传导环路分担热负荷以增加散热能力。
6)本发明更可在密封腔体中设置若干散热细柱体，使在冷凝部的腔体内形成热传增强微结构，使冷凝部具有高吸热面积及高散热面积的特性，提升冷凝部的散热性能。
7)本发明可将蒸汽导管末段插入冷凝部的腔体内，并于其上设置流体喷洒分配器，使汽化迅速喷洒出。
8)本发明可将蒸汽导管设计成较回流导管大之管径，可避免因蒸汽导管的流阻过大而造成环路系统压力升高所引发的阻塞问题。
9)本发明为便于冷凝后的液体回流，该冷凝部在接近导管连接处还可设一小倾角，藉此达到同时利用重力及毛细力促使冷凝液顺畅回流到蒸发部，进一步有效防止干化现象发生。
权利要求
1.一种环路式散热模组，其特征在于该环路式散热模组包括由一蒸发部、一蒸汽导管、一冷凝部以及一回流导管构成的一密闭热传导环路以及一盖体，该盖体包括一固定座及由该固定座一侧延伸形成的一导风罩，该固定座结合在上述蒸发部上，该冷凝部收容在上述导风罩内。
2.如权利要求1所述的环路式散热模组，其特征在于该冷凝部一侧设有一离心式风扇，该风扇被收容于上述导风罩内。
3.如权利要求2所述的环路式散热模组，其特征在于该风扇与冷凝部之间还并列设置有若干导风板。
4.如权利要求1所述的环路式散热模组，其特征在于该蒸发部由上盖板与下盖板形成一密闭腔体并于腔体内充填有工作流体，该腔体被区分为蒸发区与液相微流之通道区。
5.如权利要求4所述的环路式散热模组，其特征在于该下盖板正对蒸发部的蒸发区形成为较厚的均热段。
6.如权利要求4所述的环路式散热模组，其特征在于该上、下盖板至少其一正对蒸发部的通道区设置有一散热部。
7.如权利要求4所述的环路式散热模组，其特征在于该蒸发部的腔体内设置有毛细结构，该毛细结构跨设于该蒸发部的通道区与蒸发区。
8.如权利要求7所述的环路式散热模组，其特征在于该毛细结构充满蒸发部的整个通道区并部分伸入蒸发区内。
9.如权利要求4所述的环路式散热模组，其特征在于该蒸发部的蒸发区内形成有供蒸汽容纳的一蓄积区。
10.如权利要求1所述的环路式散热模组，其特征在于该冷凝部内形成一腔体，且该腔体中设有由若干散热细柱体形成的热传增强微结构。
11.如权利要求10所述的环路式散热模组，其特征在于该冷凝部的腔体内设有毛细结构且该毛细结构延伸至回流导管与冷凝部的连接端。
12.如权利要求10所述的环路式散热模组，其特征在于该蒸汽导管伸入至冷凝部的腔体内，且在该伸入部分之长度方向上设有流体喷洒分配器。
13.如权利要求1所述的环路式散热模组，其特征在于该冷凝部与回流导管之间形成一小倾角。
14.如权利要求1所述的环路式散热模组，其特征在于该回流导管内设置有毛细结构。
15.如权利要求1所述的环路式散热模组，其特征在于该蒸发部上连接设有两个所述的热传导环路。
16.如权利要求1所述的环路式散热模组，其特征在于该蒸汽导管之管径较回流导管大。
全文摘要
本发明公开了一种环路式散热模组，包括由一蒸发部、一蒸汽导管、一冷凝部以及一回流导管构成的一密闭热传导环路以及一盖体，该盖体包括一固定座及由该固定座一侧延伸形成的一导风罩，该固定座结合在上述蒸发部上，该冷凝部收容在上述导风罩内，藉此形成模组化设计使各部份整合在一起，具有薄型化之特点，可满足薄型电子产品的散热需求，且在安装及拆卸时亦可整体进行并据此简化操作。
文档编号G12B15/00GK1893799SQ20051003591
公开日2007年1月10日 申请日期2005年7月8日 优先权日2005年7月8日
发明者刘泰健, 童兆年, 侯春树, 杨志豪 申请人:富准精密工业(深圳)有限公司, 鸿准精密工业股份有限公司