TWM517315U - 散熱單元 - Google Patents

Description

散熱單元

本創作係一種散熱單元，尤其有關於應用於散熱之散熱單元。

隨現行電子設備逐漸以輕薄作為標榜之訴求，故各項元件皆須隨之縮小其尺寸，但電子設備之尺寸縮小伴隨而來產生的熱變成電子設備與系統改善性能的主要障礙。所以業界為了有效解決電子設備內的元件散熱問題，便分別提出具有導熱效能較佳的均溫板（Vapor chamber）及熱管（Heat pipe），以有效解決現階段的散熱問題。

均溫板(Vapor chamber）係呈矩型狀之殼體（或板體），其殼體內部腔室壁面設置毛細結構，且該殼體內部填充有工作液體，並該殼體的一側(即蒸發區)係貼設在一發熱元件(如中央處理器、南北橋晶片、電晶體、MCU等)上吸附該發熱元件所產生之熱量，使液態之工作液體於該殼體之蒸發區產生蒸發轉換為汽態，將熱量傳導至該殼體之冷凝區，該汽態之工作液體於冷凝區受冷卻後冷凝為液態，該液態之工作液體再透過重力或毛細結構回流至蒸發區繼續汽液循環，以有效達到均溫散熱之效果。

熱管（Heat pipe）的原理與理論架構與均溫板相同，主要是在圓管口徑的熱管內之中空部分填入金屬粉末（或是置入編織網狀的毛細），並透過燒結之方式於該熱管之內壁形成一環狀的毛細結構，其後將該熱管抽真空並填充工作液體，最後封閉以形成熱管結構。當工作液體由蒸發部受熱蒸發後擴散至該冷凝端，並該工作液體於該蒸發部係為汽態，由該蒸發部離開後向該冷凝端擴散時逐步受冷卻冷凝轉換為液態，並且再透過毛細結構回流至該蒸發部。

比較均溫板與熱管兩者只有熱傳導的方式不同，均溫板的熱傳導方式是二維的，是面的熱傳導方式，然而熱管的熱傳導方式是一維的熱傳導方式。

如何更有效率的使用這兩種熱傳遞單元，是目前業者所需努力的。

爰此，為有效解決上述之問題，本創作之一目的在提供一種兩腔室連通的一殼體及一熱管，且該殼體的腔室內的毛細結構毛細連結該熱管內的腔室內的毛細結構的散熱單元。

本創作之另一目的在提供一種散熱單元包括殼體及熱管，其中殼體的殼體腔室內的殼體毛細結構厚度等於該熱管的熱管管壁厚度加上熱管毛細結構厚度，以使殼體毛細結構毛細連結熱管毛細結構。

本創作之另一目的在提供一種毛細力能從一殼體內的腔室傳遞或延伸至一熱管內的腔室，使得冷卻的工作流體能從熱管藉由毛細力回流至殼體內的熱傳單元。

為達上述目的，本創作係提供一種散熱單元，包括：一殼體，具有一殼體腔室，該殼體腔室內容設有一殼體毛細結構及一工作流體；一熱管，具有一封閉端、一開放端及一熱管壁，該熱管壁具有一外側及一內側，該內側界定一熱管腔室連通該開放端，一熱管毛細結構設於該熱管壁的內側且位於該熱管腔室內；其中該熱管的開放端係插接於該殼體腔室內，該熱管腔室通過該開放端連通該殼體腔室，該熱管毛細結構係毛細連結該殼體毛細結構。

在一實施，該殼體毛細結構係局部或全部界定一第一厚度，該熱管壁係界定一第二厚度，該熱管毛細結構係界定一第三厚度，且該第一厚度等於該第二厚度加上第三厚度。

在一實施，該殼體毛細結構具有一第一端，該熱管毛細結構具有一第二端毛細連結該第一端。

在一實施，該殼體腔室具有一殼體內壁界定一無毛細結構區域，且該殼體毛細結構設置在避開該無毛細結構區域的殼體內壁上。

在一實施，該殼體毛細結構具有一第一連結側連結該殼體內壁及一第一自由側面對該殼體腔室，該第一厚度界定在該第一連結側及該第一自由側之間；該熱管毛細結構具有一第二連結側連結該熱管壁的內側及一第二自由側面對該熱管腔室，該第三厚度界定在該第二連結側及該第二自由側之間。

10‧‧‧殼體

101‧‧‧頂側

102‧‧‧底側

103‧‧‧側邊

1031‧‧‧開口

11‧‧‧殼體腔室

112‧‧‧殼體內壁

1121‧‧‧無毛細結構區域

114‧‧‧殼體毛細結構

1141‧‧‧第一端

1143‧‧‧第一連結側

1144‧‧‧第一自由側

20‧‧‧熱管

201‧‧‧封閉端

202‧‧‧開放端

203‧‧‧熱管壁

2031‧‧‧外側

2032‧‧‧內側

204‧‧‧熱管腔室

205‧‧‧熱管毛細結構

2051‧‧‧第二端

2053‧‧‧第二連結側

2054‧‧‧第二自由側

B1‧‧‧第一厚度

B2‧‧‧第二厚度

B3‧‧‧第三厚度

40‧‧‧散熱鰭片組

401‧‧‧散熱鰭片

下列圖式之目的在於使本創作能更容易被理解，於本文中會詳加描述該些圖式，並使其構成具體實施例的一部份。透過本文中之具體實施例並參考相對應的圖式，俾以詳細解說本創作之具體實施例，並用以闡述創作之作用原理。

第1圖係為本創作之立體分解示意圖；

第2圖係為本創作之立體組合示意圖；

第3圖係為本創作之剖視分解示意圖；

第4圖係為本創作之剖視組合示意圖；

第5圖係為第4圖之局部放大示意圖：

第6圖係為本創作與鰭片組結合之示意圖。

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。

請參閱第1圖係為本創作之立體分解示意圖；第2圖係為本創作之立體組合示意圖；第3圖係為本創作之剖視分解示意圖；第4圖係為本創作之剖視組合示意圖；第5圖係為第4圖之局部放大示意圖。如圖所示本創作包括一殼體10及至少一熱管20。該殼體10係為平板式的熱傳導單元，例如為均溫板或平板式熱管，具有一頂側101、一底側102及一側邊103環設在該頂側101及該底側102之間。該側邊103開設至少一開口1031，該開口1031的數量配合該熱管20的數量。

一殼體腔室11界定在該頂側101及該底側102及該側邊103之間。該殼體腔室11內容置一工作流體（無圖示）及一殼體毛細結構114，該工作流體例如但不限制為純水、無機化合物、醇類、酮類、液態金屬、冷煤、有機化合物或其混合物。該殼體腔室11具有一殼體內壁112，該殼體內壁112界定一無毛細結構區域1121相鄰該開口1031，該殼體毛細結構114設置在避開該無毛細結構區域1121的殼體內壁112上，且具有一第一端1141對應該無毛細結構區域1121。

該熱管20 具有一封閉端201、一開放端202及一熱管壁203。該熱管壁203具有一外側2031及一內側2032，該內側2032界定一熱管腔室204位於該封閉端201及開放端202之間且連通該開放端202，一熱管毛細結構205設於該熱管壁203的內側2032且從該熱管腔室204延伸到該開放端202，並具有一第二端2051位於該開放端202。

前述熱管20的封閉端201例如但不限制為彎曲延伸到該殼體10的上方或水平延伸，該熱管20的開放端202係從該殼體10的側邊103插接於該殼體腔室11內，以使該熱管腔室204通過該開放端202連通該殼體腔室11，且該熱管毛細結構205毛細連結該殼體毛細結構114，亦即該殼體毛細結構114的第一端1141毛細連結該熱管毛細結構205的第二端2051。

前述的殼體毛細結構114具有一第一連結側1143連結該殼體內壁112及一第一自由側1144面對該殼體腔室11。前述的熱管毛細結構205具有一第二連結側2053連結該熱管壁203的內側2032及一第二自由側2054面對該熱管腔室204。該殼體毛細結構114及熱管毛細結構205例如為燒結金屬粉末體或網目編織體或溝槽或束股纖維等，係為具有多孔隙的結構能提供毛細力驅動該工作流體流動。

「毛細連結」係指該殼體毛細結構114的多孔隙連通該熱管毛細結構205的多孔隙，使得毛細力能從該熱管毛細結構205傳遞或延伸到該殼體毛細結構114，而冷卻的工作流體可以藉由該毛細力從該熱管毛細結構205回流至該殼體毛細結構114進而回到殼體腔室11內。

再者，該殼體毛細結構114界定一第一厚度B1在該第一連結側1143及該第一自由側1144之間，該熱管壁203係界定一第二厚度B2在該外側2031及該內側2032之間，該熱管毛細結構205係界定一第三厚度B3在該第二連結側2053及該第二自由側2054之間，且該殼體毛細結構114的第一厚度B1等於該熱管壁203的第二厚度加上該熱管毛細結構205的第三厚度B3，藉此使該殼體毛細結構114能夠直接毛細連結跟該熱管毛細結構205，不會產生厚度不一致或高低落差的問題造成無法毛細連結。

尤其要說明的，在本實施的圖示雖然表示該殼體毛細結構114的整體為第一厚度B1，但是在一替代實施，也可以只有該殼體毛細結構114的第一端1141為第一厚度B1，其餘的厚度比該第一厚度B1略薄，如此可以減少殼體腔室11被殼體毛細結構114佔據的空間，並使該殼體毛細結構114能夠直接毛細連結跟該熱管毛細結構205。

請繼續參考第6圖所示，一併參考第1至5圖所示，一散熱鰭片組40串接在該熱管20上且位於殼體10的上方，散熱鰭片組40包括複數散熱鰭片401間隔排列，用以幫助該熱管20內的工作流體散熱。

因此當殼體腔室11內的工作流體吸熱蒸發成氣體後，通過該熱管20的開放端202流至該熱管腔室204內，然後藉由該散熱鰭片組40散熱，冷卻後的工作流體變成液體後從該熱管毛細結構205藉由毛細力回流至該殼體毛細結構114，然後回到該殼體腔室11內。

藉由以上的設置，使該殼體毛細結構114與該熱管毛細結構205的毛細連結，以令該熱管腔室204及殼體腔室11的毛細力能夠互相傳遞或延伸。

惟以上所述者，僅係本創作之較佳可行之實施例而已，舉凡利用本創作上述之方法、形狀、構造、裝置所為之變化，皆應包含於本案之權利範圍內。

10‧‧‧殼體

101‧‧‧頂側

102‧‧‧底側

103‧‧‧側邊

11‧‧‧殼體腔室

112‧‧‧殼體內壁

114‧‧‧殼體毛細結構

1141‧‧‧第一端

1143‧‧‧第一連結側

1144‧‧‧第一自由側

20‧‧‧熱管

201‧‧‧封閉端

202‧‧‧開放端

2031‧‧‧外側

2032‧‧‧內側

204‧‧‧熱管腔室

205‧‧‧熱管毛細結構

2051‧‧‧第二端

2053‧‧‧第二連結側

2054‧‧‧第二自由側

B1‧‧‧第一厚度

B2‧‧‧第二厚度

B3‧‧‧第三厚度

Claims (6)

1. 一種散熱單元，包括：
   　 一殼體，具有一殼體腔室，該殼體腔室內容設有一殼體毛細結構及一工作流體；
   　 一熱管，具有一封閉端、一開放端及一熱管壁，該熱管壁具有一外側及一內側，該內側界定一熱管腔室連通該開放端，一熱管毛細結構設於該熱管壁的內側且從該熱管腔室延伸到該開放端；
   　 其中該熱管的開放端係插接於該殼體腔室內，該熱管腔室通過該開放端連通該殼體腔室，該熱管毛細結構係毛細連結該殼體毛細結構。
2. 如請求項1所述之散熱單元，其中該殼體毛細結構具有一第一端，該熱管毛細結構具有一第二端毛細連結該第一端。
3. 如請求項2所述之散熱單元，其中該殼體毛細結構係局部或全部界定一第一厚度，該熱管壁係界定一第二厚度，該熱管毛細結構係界定一第三厚度，且該第一厚度等於該第二厚度加上第三厚度。
4. 如請求項3所述之散熱單元，其中該殼體腔室具有一殼體內壁界定一無毛細結構區域，且該殼體毛細結構設置在避開該無毛細結構區域的殼體內壁上。
5. 如請求項1至4其中任一項所述之散熱單元，其中該殼體具有一頂側、一底側及一側邊環設在該頂側及該底側之間，該殼體腔室界定在該頂側及該底側及該側邊之間。
6. 如請求項5所述之散熱單元，其中該熱管的開放端係從該殼體的側邊插接於該殼體腔室內。