CN101819001A - 超导元件结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超导元件结构，用于电子元件的散热，该超导元件包括：一壳体，其包括一上板片及一下座，该上板片及该下座的内表面利用静电涂布，使其被覆一层金属薄膜，该上板片及该下座彼此结合形成一容置空间；复数多个烧结柱体，置于该容置空间内，该烧结柱体利用金属粉末冲压，进而烧结成柱体状，该柱体表面具有毛细结构。本发明由工作流体于容置空间内流动，配合毛细结构形成二相流循环，相比先前技术，能大幅效提升整体超导元件的热传导性及散热性，同时也减少生产成本及提升经济效益。

Description

超导元件结构

技术领域

本发明有关一种散热元件，特别是关于一种适用于电子元件散热的超导元件结构。

背景技术

现今电子产品均以轻量化、薄型化为设计重点，当电子元件尺寸走向微型化、功能取向之际，其单位面积的发热量也愈来愈高，传统以散热鳍片配合风扇散逸于空气的散热方式，已不能满足现今电子元件的需求，因此散热效率已经成为决定电子产品的寿命、可靠度及稳定性的重要因素。热管(Heat Pipe)，是由工作流体液气相间的相变化(phase change)吸收热量，并以气体分子传输热量，因而可得到极高的热传导系数，具有相当好的传热效果，现今已被广泛应用于电子热传导领域，如电脑内部中央处理器或发光二极管的散热等。但由于热管的毛细结构(wick structure)必须贴附于整根热管内部管壁，虽然其提供了工作介质液体回流的毛细力，但在其毛细结构内部的流动阻力也成为流动压降的主要来源，因此造成其性能在某些操作情形下会有大幅度递减的情形。而均温板(vapor chamber)则是将热管由点的热传导更进一步地变成面的热传导，具有更高效率的热传导特性，未来可能被大量应用的导热元件之一。

中国台湾专利证号第M345222号，其为一种均温板及其支撑结构，其主要将一壳体内部铺设毛细组织，于内填充工作流体，并于壳体内铺设波浪片，该波浪片波峰波谷间分别开设有穿孔，工作流体流经间隔通道及穿孔，以提升均温板的热传导效率；然而，综观这项创作其热传导效率仍不很理想，且铺设多层结构，如上层毛细组织、下层毛细组织、波浪片等，相对增加生产成本及组装时间，如果能针对上述的缺失提出一种高热传导效率的超导元件结构，相信更具经济效益，也适合大量生产。

有鉴于此，本发明针对上述的问题，提出一种超导元件结构，以克服公知的缺点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种超导元件结构，使工作流体产生二相流循环，达到大量散热的目的。

为解决上述技术问题，本发明为一种超导元件结构，用于电子元件的散热，包括：一壳体，其包括一上板片及一下座，该上板片及该下座的内表面利用静电涂布，使其被覆一层金属薄膜，该上板片及该下座彼此结合形成一容置空间；多个烧结柱体，置于该容置空间内，该烧结柱体利用金属粉末冲压，进而烧结成柱体状，该柱体表面具有毛细结构。

本发明的超导元件结构构造简单、适合大量生产，且使工作流体产生二相流循环，能提升散热效率。

附图说明

图1为本发明的分解结构示意图；

图2为本发明的另一视角分解结构示意图；

图3为本发明的组合结构示意图；

图4为本发明的剖视图；

图5为本发明的超导元件散热示意图。

附图标记说明

10-超导元件；10a-蒸发端；10b-冷凝端；12-壳体；14-上板片；142-上板片薄膜面；16-下座；162-下座薄膜面；164-填充孔；17-容置空间；18-烧结柱体；20-电子元件；30-散热板。

具体实施方式

图1为本发明的分解结构示意图，如图所示，超导元件10包括一壳体12，壳体12进一步包括一上板片14及一下座16，上板片14及下座16的内表面利用静电涂布，使其被覆一层金属薄膜，形成一下座薄膜面162，金属薄膜为铜粉，以静电涂布被覆于上板片14及下座16的内表面上，金属薄膜进一步为一种毛细结构，请同时参阅图2，图2为本发明的另一视角分解结构示意图，如图所示，由此图可更清晰观察于上板片14内表面，具有一上板片薄膜面142，上板片薄膜面142与下座薄膜面162相同，均是利用静电涂布，将金属粉末涂布被覆于上板片14及下座16的内表面，上板片薄膜面14及下座薄膜面162均为一种细致的毛细结构；请回到图1，上板片14及下座16彼此可结合形成一容置空间17，超导元件10包括多个烧结柱体18，置于容置空间17内，烧结柱体18利用金属粉末冲压，该金属粉末可以为铜粉，冲压烧结后形成多孔质结构，进而形塑成柱体状，柱体表面具毛细结构，壳体12并具有一填充孔164，使容置空间17可进行抽真空，或填充流体。

图3为本发明的组合结构示意图，如图所示，上板片14及下座16已相结合，形成容置空间17，烧结柱体18已装设，并规则排列固定于容置空间17中；一工作流体40，填注于容置空间17中，并可于容置空间17内流动，并经由相变化传输热能，工作流体40为纯水或超纯水，为一种热传导媒介，遇热产生相变化，并将电子元件20产生的热能均匀传送至壳体12，壳体12为铜金属材质，壳体12旁的填充孔，使容置空间17可进行抽真空，填充孔164并可由外部填充工作流体40至容置空间17内，上板片14及下座16接合后，其接触边缘可由焊接接合固定。为更清楚观察本发明的内部结构，将其沿A-A’作剖视图，在以下做说明。

图4为本发明的剖视图，由A-A’图可更清楚观察本发明的内部结构，请同时参照图5，图5为本发明的超导元件散热示意图，如图所示，超导元件10置于一电子元件20与一散热板30之间，并与电子元件20接触，由于本发明的超导元件10的具有相当高的热传导率，电子元件20所产生的热能能快速由超导元件10传导并散布，并同时与散热板30接触，可更有效增进整体散热性，散热板30更进一步为铝材质的散热鳍片，位于该壳体的外表面上，并与该壳体接触。请回到图4，如图所示，超导元件10接触热源端为蒸发端10a，另一相对端为冷凝端10b，假如热源为电子元件20，位于超导元件10的下方，蒸发端10a的工作流体因吸热蒸发成汽态，饱和蒸汽a上升，并迅速扩散至整个冷凝端10b，冷凝端10b并与图1中的散热板30接触，散热板30位于壳体12的外表面上，并与壳体12接触，同时可吸收冷凝端10b的热能，接着请回到图5，冷凝端10b的热能被吸收之后，会使饱和蒸汽a再度液化成工作流体b，工作流体b并会沿壳体上的上板片薄膜面142、下座薄膜面162与柱状结构18上的毛细结构，形成二相流循环，达到不断吸收热能及散热的效果。

本发明主要利用有别于传统的静电涂布方式，将壳体的内表面被覆一层金属薄膜，该金属薄膜进一步为一种具有毛细结构的薄膜层，配合于容置空间内具有的粉末冲压的烧结柱体，烧结柱体表面具有毛细结构，由工作流体于容置空间内，配合该毛细结构，形成二相流循环，能有效提升整体超导元件的热传导性及散热性，相较于公知技术有较优良的热传效率，同时也较为符合经济效益，适合大量生产。

以上对本发明的描述是说明性的，而非限制性的，本专业技术人员理解，在权利要求限定的精神与范围之内可对其进行许多修改、变化或等效，但是它们都将落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种超导元件结构，用于电子元件的散热，其特征在于，该超导元件结构包括：

一壳体，其包括一上板片及一下座，该上板片及该下座的内表面利用静电涂布被覆一层金属薄膜，该上板片及该下座彼此结合形成一容置空间；

多个烧结柱体，置于该容置空间内，该烧结柱体利用金属粉末冲压，进而烧结成柱体状，该柱体表面具有毛细结构；以及

一工作流体，填注于该容置空间中，并可于该容置空间内流动，遇热产生相变。

2.如权利要求1所述的超导元件结构，其特征在于，该工作流体为纯水或超纯水。

3.如权利要求1所述的超导元件结构，其中该工作流体为一种热传导媒介。

4.如权利要求1所述的超导元件结构，其特征在于，该壳体为铜金属材质。

5.如权利要求1所述的超导元件结构，其特征在于，该壳体具有一填充孔。

6.如权利要求1所述的超导元件结构，其特征在于，该金属薄膜为铜粉。

7.如权利要求1所述的超导元件结构，其特征在于，该金属薄膜为一种毛细结构。

8.如权利要求1所述的超导元件结构，其特征在于，该金属粉末为铜粉，冲压烧结后形成多孔质结构。

9.如权利要求1所述的超导元件结构，其特征在于，该超导元件结构更包含一散热板，其位于该壳体的外表面上，并与该壳体接触。

10.如权利要求1所述的超导元件结构，其特征在于，该上板片及该下座接合后，其接触边缘由焊接接合固定。

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