散热装置制造方法
【专利摘要】一种散热装置，包括一壳体及一热管。该壳体包含一腔室容设有工作液体，多个支撑柱体及多个固定元件设置在该腔室内。该热管包含一吸热区设置在该壳体之腔室内，且被该多个固定元件固定，该散热区从该吸热区延伸贯穿该壳体，并设置在该壳体之腔室外。
【专利说明】散热装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种散热装置，尤其涉及一种均温板与热管的散热装置。
【背景技术】
[0002]随现行电子设备逐渐以轻薄作为标榜之诉求，故各项元件皆须随之缩小其尺寸，但电子设备之尺寸缩小伴随而来产生的热变成电子设备与系统改善性能的主要障碍。所以业界为了有效解决电子设备内的元件散热问题，便分别提出具有导热效能较佳的均温板(Vapor chamber)及热管(Heat pipe),以有效解决现阶段的散热问题。
[0003]均温板(Vapor chamber包括呈矩型状的壳体及其壳体内部腔室壁面的毛细结构，且该壳体内部填充有工作液体，并该壳体的一侧(即蒸发区)贴设在一发热兀件(如中央处理器、南北桥晶片、电晶体等)上吸附该发热元件所产生的热量，使液态的工作液体于该壳体的蒸发区产生蒸发转换为汽态，将热量传导至该壳体的冷凝区，该汽态的工作液体于冷凝区受冷却后冷凝为液态，该液态的工作液体再通过重力或毛细结构回流至蒸发区继续汽液循环，以有效达到均温散热的效果。
[0004]热管(Heat pipe)的原理与理论架构与均温板相同，主要是在圆管口径的热管内之中空部分填入金属粉末，并通过烧结的方式于该热管之内壁形成一环状的毛细结构，其后将该热管抽真空并填充工作液体，最后封闭以形成热管结构。当工作液体由蒸发部受热蒸发后扩散至该冷凝端，并该工作液体于该蒸发部为汽态，由该蒸发部离开后向该冷凝端扩散时逐步受冷却冷凝转换为液态，并且再通过毛细结构回流至该蒸发部。
[0005]比较均温板与热管两者只有热传导的方式不同，均温板的热传导方式是二维的，是面的热传导方式，然而热管的热传导方式是一维的热传导方式。
[0006]再者，虽然现有均温板可达到均温的效果，但却延伸出另一问题，即均温板的传热方式是由其一侧吸附热量后，借由腔室内的工作液体之汽液相变化传导另一侧，换言之，就是均温板仅是借由一侧面积吸附热量传导至相对另一侧面积借以达到均温效果，但却无法具有像热管一样的传热方式，可将吸附的热量传导至远端进行散热，因此，使得均温板仅限于适合应用大面积的均匀导热，而不适合拿来应用于远端导热。若是热量无法适时散热，则容易积热于发热源附近。
[0007]因此，目前业界仍需要对现在的散热技术加以改良，以期大幅提升热传导的效率，而有效解决高功率电子元件的散热问题。
【发明内容】
[0008]因此，为解决上述现有技术的缺点，本发明的主要目的是，提供一种大面积传导热源及远端散热的散热装置。
[0009]本发明另一目的是提供一种同时利用一维热传导散热及二维热传导散热的散热
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[0010]本发明另一目的是提供一种均温板与热管结合的散热装置借以提升热传导与散热效率。
[0011]本发明另一目的是一热管贯穿一均温板的壳体的内外，且位于壳体内的热管被设置在壳体内的多个固定元件固定，且不直接接触壳体的散热装置。
[0012]为达到上述目的，本发明提供一种散热装置，包括:一壳体，包含一第一腔室设有一第一毛细结构且容设有第一工作液体，多个支撑柱体及多个固定元件设置在该第一腔室内；及一热管，设置在该第一腔室内且贯穿该壳体朝壳体外延伸，该热管包含一第二腔室及一吸热区延伸一散热区，其中该第二腔室内设有一第二毛细结构且容设有一第二工作液体，该吸热区位于该壳体之第一腔室内，且被该多个固定兀件固定，该散热区位于该壳体的第一腔室外，并暴露在该壳体外的环境中。该壳体包括一上壳体及一下壳体，该上壳体包括一侧壁环设在该第一腔室的周围，且界定一开口连通该第一腔室，该下壳体对应该下壳体并设置在该开口处密封该第一腔室；其中该第一腔室位于该上壳体与下壳体之间。
[0013]该下壳体包括一第一侧及一第二侧相反该第一侧，其中该下壳体的第一侧设有该第一毛细结构且接触该第一腔室内的工作液体，该下壳体的第二侧接触一热产生元件的表面；该侧壁位于该第一侧。
[0014]该上壳体包括一第三侧及一第四侧相反该第三侧，该第三侧位于该第一腔室内且设有该第一毛细结构。
[0015]该多个支撑柱体设置在该下壳体的第一侧及该上壳体的第三侧之间，以支撑该上壳体及该下壳体。
[0016]在一实施中该多个支撑柱体系为导热金属构成，该导热金属包含金、银、铜及铝其中任一或其组合。
[0017]在另一实施中该多个支撑柱体的外表面形成一第三毛细结构层包覆该支撑柱体。
[0018]该第三毛细结构层经由扩散结合与该第一毛细结构结合成一体。
[0019]在其他实施中该多个支撑柱体为毛细结构形成的多孔隙柱体。
[0020]该多个固定元件位于该下壳体的第一侧。
[0021]该多个固定元件具有一自由端接触该热管的吸热区，以固定支撑该热管之吸热区在该第一腔室内。
[0022]该热管的吸热区位于该上壳体及下壳体之间，且不接触该下壳体的第一侧及该上壳体的第三侧。
[0023]在一实施中该热管的吸热区沿着该热管的一轴向蜿蜒的延伸形成。
[0024]该多个支撑柱体及多个固定元件以行的方式交互排列设置，其中每一行的支撑柱体相邻另一行的固定元件。
[0025]该热管的吸热区位在该支撑柱体的周围。
[0026]通过本发明可令散热装置不仅具有大面积之热传效果，更具有远端传热之功能，进而可大幅提升整体热传效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]图1为本发明的立体分解示意图；
[0028]图2为本发明的立体组合示意图；
[0029]图3为本发明图2的X-X线的剖面图；
[0030]图4为本发明图2的Y-Y线的剖面图；
[0031]图5为本发明的实际应用示意图。
[0032]符号说明
[0033]I散热装置
[0034]10 壳体
[0035]11上壳体
[0036]111第三侧
[0037]112第四侧
[0038]12下壳体
[0039]121 第一侧
[0040]122 第二侧
[0041]123 侧壁
[0042]1231 开口
[0043]1232 穿孔
[0044]13第一腔室
[0045]131第一毛细结构
[0046]132第一工作液体
[0047]133支撑柱体
[0048]1331第三毛细结构
[0049]134固定元件
[0050]1341 自由端
[0051]20 热管
[0052]23第二腔室
[0053]21吸热区
[0054]22散热区
[0055]24第二毛细结构
[0056]25第二工作液体
[0057]26第二散热鳍片
[0058]27第一散热鳍片
[0059]28热产生元件
【具体实施方式】
[0060]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进一步详细描述:
[0061]本发明的上述目的及其结构与功能上的特性，将依据所附图式的较佳实施例予以说明。
[0062]请参阅图1至4，图1为本发明之立体分解示意图，图2为本发明的立体组合示意图，图3为本发明第2图的X-X’线的剖面图，图4为本发明图2的Y-Y’线的剖面图。如图1至4所不,散热装置I包括一壳体10 (如图2所不)及一热管20。壳体10可由导热性良好的材料制成，例如金属，但不以此为限，壳体10包括一上壳体11、一下壳体12及一第一腔室13,该上壳体11对应该下壳体12,该第一腔室13位于该上壳体11与下壳体12之间。第一腔室13内设有一第一毛细结构131且储存有一第一工作液体132 (如图3及4所示)。多个支撑柱体133及多个固定元件134设置在该第一腔室13内。该热管20从该第一腔室13内贯穿该壳体10然后朝壳体10外延伸。
[0063]该下壳体12包括一第一侧121及一第二侧122相反该第一侧121，该第一侧121设有该第一毛细结构131且接触该第一腔室13内的第一工作液体132，该第二侧122在一实施为一平面用以接触一热产生元件的表面(如图5所示)。一侧壁123设置在该第一侧121且环设在该第一腔室13的周围，该侧壁123的一上端界定一开口 1231连通该第一腔室13，侧壁123上设有两个穿孔1232提供在第一腔室13内的热管20贯穿。
[0064]该上壳体11设置在该开口 1231处以密封该第一腔室13。包括一第三侧111及一第四侧112相反该第三侧111，该第三侧111位于该第一腔室13内，且设有该第一毛细结构131。该第四侧112在一实施中形成一平面用以接触一散热元件(如图5所示)。在另一实施也可以不接触散热元件直接从第四侧112散热。
[0065]该热管20例如为圆形管径的热管或为扁平式的平板热管，在本图中以圆形管径的热管表示，但并不以此为限。热管20包含一第二腔室23 (如第3及4图所示)及一吸热区21延伸一散热区22，其中该第二腔室23内设有一第二毛细结构24且容设有一第二工作液体25 (如图3及4所示)，该吸热区21设置在该壳体10的第一腔室13内，且被该多个固定元件134固定，该散热区22设置在该壳体10的第一腔室13外并暴露在该壳体10外的环境中。需说明的是，热管20之吸热区21沿着该热管20的一轴向蜿蜒的延伸形成，借此增加热管20的受热长度。
[0066]该多个支撑柱体133设置在该下壳体12的第一侧121及该上壳体11的第三侧111之间，用来支撑该上壳体11及该下壳体12，防止壳体10在抽真空的过程中或之后塌陷，且当壳体10注入第一工作液体132密封后，更能加强壳体10的整体强度。该多个支撑柱体133较佳为导热金属构成的实心柱体，该导热金属包含金、银、铜及铝其中任一或其组合。在另一实施中除了该支撑柱体133为热传导金属构成的实心柱体外，更在支撑柱体133的外表面形成一层第三毛细结构1331包覆该支撑柱体133，该第三毛细结构1331可经由扩散结合的方式与该第一毛细结构131结合成一体。在其他实施中该多个支撑柱体133为利用金属粉末烧结的毛细结构构成的多孔隙柱体。需要注意的是该第三毛细结构1331或由毛细结构构成的支撑柱体133，其系强化毛细回流效率使得靠近该上壳体11冷却液化的第一工作液体132迅速毛细回流到下壳体12。
[0067]该多个固定元件134是设置在该下壳体12的第一侧121，具有竖立的一自由端1341朝向但不接触该上壳体11，该自由端1341是用于接触该热管20的吸热区21，并且自由端1341的形状与热管20外型相吻合，借以固定支撑该热管20之吸热区21在该第一腔室13内。
[0068]再者，第一腔室13内的多个支撑柱体133及多个固定元件134是以行的方式交互设置，且每一行的支撑柱体133相邻另一行的固定元件134。如此布置，则令形成蜿蜒延伸的吸热区21绕设在该支撑柱体133的周围。这样一来，下壳体12的第二侧122表面的热量可以经由第一侧121的固定元件134平均的热传递到该热管20的吸热区21。但不仅如此，由于第一腔室13内的第一工作液体132在下壳体12受热后从液态转变为汽态然后将热量带到上壳体11散热，汽态的第一工作液体132在前往上壳体11的途中经过该热管20的吸热区21，将使得部分热量被热管20的吸热区21吸收，然后通过热管20解热。另一方面而言，热管20避开了支撑柱体133，所以大部分冷却液化的第一工作液体132将沿着支撑柱体133外的第三毛细结构1331毛细回流到下壳体12，避免滴落到热管20的吸热区21，所以不会影响吸热区21的吸热效果。
[0069]再者，在一实施中被固定元件134支撑的热管20的吸热区21位于该上壳体11及下壳体12之间，且不接触该下壳体12之第一侧121及该上壳体11之第三侧111 (如图3及4所示)。这样将减少在上壳体11冷却液化的第一工作液体132及/或在下壳体12准备由液化转为汽化的第一工作液体132影响热管20的吸热区21的吸热效果。
[0070]附带一提的是，热管20的吸热区21的第二工作液体25在受热后转变为汽态，然后将热量传递到散热区22散热，在散热区22冷却的第二工作液体25从汽化转变为液化然后沿着第二毛细结构24毛细回流到吸热区，如此循环的进行热传递。
[0071]最后，在本实施所述的第一、二及三毛细结构131、24、1331具体例如为金属粉末烧结形成，但并不限于此，也可为网状体或纤维体。
[0072]请继续参考图5为本发明其中一具体应用的示意图。如图5所示，一并参考图1-4，壳体10的底面，也就是下壳体12的第二侧122设置在一热产生元件28的表面，该热产生元件28例如为CPU ;壳体10的顶面，也就是上壳体11的第四侧112设置有一散热元件，例如第一散热鳍片27，热管20的散热区22，也就是远离该吸热区21的一端设置有另一散热元件，例如一第二散热鳍片26。
[0073]热产生元件28产生的热量从下壳体12第二侧122传递到第一侧121，令第一腔室13内液状的第一工作液体132受热转变为蒸汽，将热量传递至上壳体11的第三侧111，同时第一工作液体132亦将热量传递至热管20的吸热区21。同时，热产生元件28产生的热量从下壳体12的第二侧122传递到第一侧121，然后经过该固定元件134将热量传递到该热管20的吸热区21。由于热管20是快速单向传导，因此在吸热区21的热量迅速传递到该散热区22，借由第二散热鳍片26散热。另一方面，热产生元件25的热量能快速传递到上壳体11的第四侧112，使得热量在第四侧112的有效面积上均匀的扩散，然后通过该第一散热鳍片27散热。
[0074]综上所述，本发明可令散热装置不仅具有大面积的热传效果，更具有远端传导散热的功能，进而可大幅提升整体热传效果。
[0075]虽然本发明以实施方式揭露如上，然而并不能限定本发明，任何熟悉此领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，都可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当以权力要求所限定为准。
【权利要求】
1.一种散热装置，包括: 一壳体，包含一第一腔室设有一第一毛细结构且容设有第一工作液体，多个支撑柱体及多个固定元件设置在该第一腔室内；及 一热管，设置在该第一腔室内且贯穿该壳体朝壳体外延伸，该热管包含一第二腔室及一吸热区延伸一散热区，其中该第二腔室内设有一第二毛细结构且容设有一第二工作液体，该吸热区位于该壳体之第一腔室内，且被该多个固定元件固定，该散热区位于该壳体之第一腔室外，并暴露在该壳体外的环境中。
2.如权利要求1所述的散热装置，其中该壳体包括一上壳体及一下壳体，该上壳体包括一侧壁环设在该第一腔室的周围，且界定一开口连通该第一腔室，该下壳体对应该下壳体并设置在该开口处密封该第一腔室；其中该第一腔室位于该上壳体与下壳体之间。
3.如权利要求2所述的散热装置，其中该下壳体包括一第一侧及一第二侧相反该第一侦牝其中该下壳体的第一侧设有该第一毛细结构且接触该第一腔室内的工作液体，该下壳体的第二侧接触一热产生元件的表面；该侧壁位于该第一侧。
4.如权利要求3所述的散热装置，其中上壳体包括一第三侧及一第四侧相反该第三侧，该第三侧位于该第一腔室内且设有该第一毛细结构。
5.如权利要求4所述的散热装置，其中该多个支撑柱体设置在该下壳体的第一侧及该上壳体的第三侧之间，以支撑该上壳体及该下壳体。
6.如权利要求5所述的散热装置，其中该多个支撑柱体为导热金属构成，该导热金属包含金、银、铜及铝其中任一或其组合。
7.如权利要求6所述的散热装置，其中该多个支撑柱体的外表面形成一第三毛细结构层包覆该支撑柱体。
8.如权利要求7所述的散热装置，其中该第三毛细结构层经由扩散结合与该第一毛细结构结合成一体。
9.如权利要求6所述的散热装置，其中该多个支撑柱体为毛细结构形成的多孔隙柱体。
10.如权利要求6所述的散热装置，其中该多个固定元件位于该下壳体的第一侧。
11.如权利要求1所述的散热装置，其中该多个固定元件具有一自由端接触该热管的吸热区，以固定支撑该热管的吸热区在该第一腔室内。
12.如权利要求11所述的散热装置，其中该热管的吸热区位于该上壳体及下壳体之间，且不接触该下壳体的第一侧及该上壳体的第三侧。
13.如权利要求12所述的散热装置，其中该热管之吸热区是沿着该热管的一轴向蜿蜒的延伸形成。
14.如权利要求13所述的散热装置，其中该多个支撑柱体及多个固定元件是以行的方式交互排列设置，其中每一行的支撑柱体相邻另一行的固定元件。
15.如权利要求14所述的散热装置，其中该热管的吸热区位在该支撑柱体的周围。
【文档编号】H05K7/20GK104427824SQ201310373774
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2013年8月23日 优先权日:2013年8月23日
【发明者】杨修维 申请人:奇鋐科技股份有限公司