專利名稱：環(huán)路式散熱模組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明為提供電子元件使用之散熱模組改良，尤指利用相變潛熱為主體結(jié)構(gòu)之環(huán)路式散熱模組。
背景技術(shù)：
隨著電子信息產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，電子產(chǎn)品釋出的熱量亦愈來愈高，為使電子元件能夠正常的運(yùn)作，避免昂貴的電子元件損毀，必需對(duì)主要發(fā)熱元件本身及產(chǎn)品系統(tǒng)進(jìn)行有效且快速的散熱。
回顧整個(gè)散熱機(jī)制及制程，導(dǎo)熱管因體積小、利用相變潛熱作用快速輸送大量熱能、溫度分布均勻、構(gòu)造簡(jiǎn)單、重量輕、無需外加作用力、壽命長(zhǎng)、低熱阻、遠(yuǎn)距傳輸?shù)忍匦?，符合目前?jì)算機(jī)散熱模組的需求，因此被廣泛用來解決散熱問題。
初期大多數(shù)低瓦數(shù)的計(jì)算機(jī)散熱模組，主要系利用一導(dǎo)熱管、一散熱器，并搭配一散熱風(fēng)扇的組合以進(jìn)行散熱。然而，隨著計(jì)算機(jī)瓦數(shù)不斷地提高，發(fā)熱量越來越多，散熱要求越來越高，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)已不能滿足要求，因此相關(guān)業(yè)者汲汲于努力研究解決之道，如增加導(dǎo)熱管數(shù)量、加大導(dǎo)熱管的直徑、增加散熱風(fēng)扇數(shù)量及尺寸或增加散熱鰭片數(shù)量及面積等等。然而，上述種種方式并不能完全解決高瓦數(shù)計(jì)算機(jī)之散熱問題，主要原因在于在導(dǎo)熱管內(nèi)之蒸汽流與液體流在同一管路內(nèi)部逆向流動(dòng)，其液-汽接口曲率隨著吸、放熱效率差異而顯著變化，兩者表面張力之差即成為輸送液體的毛細(xì)力，所以差異越大時(shí)其毛細(xì)力越弱，無法提供足夠的液態(tài)介質(zhì)至蒸發(fā)部，以供汽化之用。因此將發(fā)生夾帶限制(entrainment limit)，造成剪切力而導(dǎo)致整體熱傳輸量的降低，當(dāng)運(yùn)用在高瓦數(shù)計(jì)算機(jī)上時(shí)其相互抵消的現(xiàn)象更加明顯，因此其散熱效率遠(yuǎn)比預(yù)期來得低。雖然經(jīng)由改善散熱鰭片數(shù)量尺寸、風(fēng)扇之風(fēng)壓與風(fēng)量、散熱器本體基座與導(dǎo)熱管焊接方式等，仍無法達(dá)到理想的散熱效率。
因此，業(yè)界有使用回路熱管或環(huán)形熱管來解決高瓦數(shù)計(jì)算機(jī)的散熱問題。然而，回路熱管或環(huán)形熱管在實(shí)際使用時(shí)仍有下列問題產(chǎn)生或需要考慮事項(xiàng)(1)導(dǎo)熱管操作角度效應(yīng)；(2)激活問題；(3)低瓦數(shù)時(shí)產(chǎn)生塞流(Choke)及燒干(Dry Out)問題；(4)操作一段時(shí)間造成塞流及燒干問題。雖然由學(xué)理上推知其散熱效果將遠(yuǎn)比導(dǎo)熱管好，但目前這些致命的缺點(diǎn)導(dǎo)致回路熱管無法取代現(xiàn)行之導(dǎo)熱管。
因此，如何有效改善目前回路式熱管之上述缺點(diǎn)，及導(dǎo)入高性能環(huán)路式散熱模組，是相關(guān)同業(yè)、學(xué)者所汲汲努力的目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容為解決回路式熱管之上述缺點(diǎn)，本發(fā)明之實(shí)施例提供一種環(huán)路式散熱模組，其包括一環(huán)路式之熱交換裝置、一導(dǎo)風(fēng)罩及一裝設(shè)于導(dǎo)風(fēng)罩一端之風(fēng)扇，該熱交換裝置包括一蒸發(fā)部、至少一具有蒸發(fā)端及冷凝端之導(dǎo)管、及套設(shè)于導(dǎo)管之冷凝部，該蒸發(fā)部?jī)?nèi)形成有一密封腔體，毛細(xì)結(jié)構(gòu)部分填滿該腔體從而將其區(qū)隔為液相通道區(qū)與導(dǎo)管之冷凝端相連，及汽相通道區(qū)與導(dǎo)管之蒸發(fā)端相連，該熱交換裝置裝設(shè)于導(dǎo)風(fēng)罩內(nèi)，導(dǎo)管之冷凝端位于靠近風(fēng)扇一端而導(dǎo)管之蒸發(fā)端位于遠(yuǎn)離風(fēng)扇之一側(cè)。
在本發(fā)明之實(shí)施例中，為有效將液態(tài)介質(zhì)導(dǎo)入蒸發(fā)部，可在導(dǎo)管之冷凝端設(shè)置毛細(xì)結(jié)構(gòu)。
在本發(fā)明之實(shí)施例中，為更有效防止蒸發(fā)部加熱后產(chǎn)生的汽化工作介質(zhì)逆流至導(dǎo)管之冷凝端，可于蒸發(fā)部上方對(duì)應(yīng)液相通道區(qū)之位置設(shè)置一散熱器，用以急速冷卻逆流之汽化工作介質(zhì)，如此可保證低流阻之汽相通道區(qū)與液相通道區(qū)趨動(dòng)工作介質(zhì)流動(dòng)之壓差，避免塞流現(xiàn)象的產(chǎn)生。
在本發(fā)明之實(shí)施例中，冷凝部上、下可各加裝一導(dǎo)風(fēng)結(jié)構(gòu)，有效導(dǎo)引散熱風(fēng)扇產(chǎn)生的氣流導(dǎo)引至冷凝部及蒸發(fā)部上之散熱器，從而提高環(huán)路式散熱模組之散熱性能。

圖1為依本實(shí)施例之環(huán)路式散熱模組之組合圖。
圖2為圖1之立體分解圖。
圖3為圖1環(huán)路式散熱模組中之熱交換裝置之立體分解圖。
圖4為圖2之部分組合圖。
圖5為圖1之另一角度視圖。
圖6為圖1之再一角度視圖且導(dǎo)風(fēng)擋板與導(dǎo)風(fēng)罩相分離性。
圖7為依另一實(shí)施例之環(huán)路式散熱模組之散熱器與蒸發(fā)器之貼合視圖。
圖8為依再一實(shí)施例之環(huán)路式散熱模組之散熱器與蒸發(fā)器之貼合視圖。
圖9為依本實(shí)施例之環(huán)路式散熱模組之固定銷之立體圖。
具體實(shí)施方式下面參照附圖，結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
圖1為環(huán)路式散熱模組1之組合圖，圖2為圖1之立體分解圖。該環(huán)路式散熱模組1主要包括一環(huán)路式之熱交換裝置10、一導(dǎo)風(fēng)罩60、一裝設(shè)于導(dǎo)風(fēng)罩60一端之散熱風(fēng)扇70(圖中僅示該散熱風(fēng)扇70之扇框)、一導(dǎo)風(fēng)擋板80、上、下導(dǎo)風(fēng)結(jié)構(gòu)90a、90b及一底座100。
請(qǐng)參圖3，該熱交換裝置10包括一蒸發(fā)部20、二具有一蒸發(fā)端31及一冷凝端33之導(dǎo)管30、及一冷凝部50。蒸發(fā)部20由上、下蓋板20a、20b組成一密封腔體，內(nèi)含將腔體空間區(qū)隔為液相通道區(qū)與低流阻之汽相通道區(qū)之毛細(xì)結(jié)構(gòu)20c；導(dǎo)管30之蒸發(fā)端31及冷凝端33分別接于蒸發(fā)部20之出、入口。在本實(shí)施例中，導(dǎo)管30系一體成型，且冷凝端33內(nèi)設(shè)有毛細(xì)結(jié)構(gòu)，而蒸發(fā)端31內(nèi)可設(shè)或不設(shè)毛細(xì)結(jié)構(gòu)。冷凝部50由套設(shè)于導(dǎo)管30之若干散熱鰭片組成。在本實(shí)施例中，為防止蒸氣過早在導(dǎo)管30之蒸發(fā)端31冷卻，導(dǎo)管30之蒸發(fā)端31也可以不穿過冷凝部50。
蒸發(fā)部20之下蓋板20b用于與發(fā)熱元件(圖未示)貼合接觸，工作介質(zhì)蘊(yùn)藏于毛細(xì)結(jié)構(gòu)20c內(nèi)。工作時(shí)，下蓋板20b從發(fā)熱元件吸收熱量加熱工作介質(zhì)，當(dāng)達(dá)到產(chǎn)生飽和蒸汽的熱量時(shí)，工作介質(zhì)將迅速汽化產(chǎn)生蒸汽，并往低流阻之汽相通道區(qū)流動(dòng)；蒸汽流沿蒸發(fā)端31急速前進(jìn)，同時(shí)將大量熱能帶至冷凝部50，由冷凝部50之散熱鰭片組及散熱風(fēng)扇70將熱能逸散至大氣。因放熱作用而冷凝之液態(tài)工作介質(zhì)，經(jīng)由冷凝端33內(nèi)之毛細(xì)結(jié)構(gòu)快速回流至液相通道區(qū)，以提供下一波汽化過程所需之液態(tài)工作介質(zhì)，依此循環(huán)不已。此外，為更有效防止下蓋板20b加熱后產(chǎn)生的汽化工作介質(zhì)逆流至冷凝端33，于上蓋板20a上方對(duì)應(yīng)液相通道區(qū)之位置設(shè)置一散熱器22，用以急速冷卻逆流之汽化工作介質(zhì)，如此可保證低流阻之汽相通道區(qū)與液相通道區(qū)趨動(dòng)工作介質(zhì)流動(dòng)之壓差，避免塞流現(xiàn)象的產(chǎn)生。
請(qǐng)一并參閱圖4及圖5，散熱器22位于蒸發(fā)部20的上蓋板20a與冷凝部50之間。冷凝部50上、下皆設(shè)有導(dǎo)引氣流用之上、下導(dǎo)風(fēng)結(jié)構(gòu)90a、90b，每一導(dǎo)風(fēng)結(jié)構(gòu)90a、90b朝向散熱風(fēng)扇70之一端形成有至少一斜面，用以將散熱風(fēng)扇70產(chǎn)生的氣流導(dǎo)引至冷凝部50及貼設(shè)于蒸發(fā)部20之上蓋板20a的散熱器22，從而提高熱交換裝置10之散熱效率。上、下導(dǎo)風(fēng)結(jié)構(gòu)90a、90b可藉由卡扣結(jié)構(gòu)(圖未示)鎖固于冷凝部50上，亦可藉由卡扣結(jié)構(gòu)鎖固于導(dǎo)風(fēng)罩60內(nèi)。
蒸發(fā)部20固設(shè)于底座100上，該底座100裝設(shè)于導(dǎo)風(fēng)罩60上從而將熱交換裝置10安裝至導(dǎo)風(fēng)罩60并與風(fēng)扇70相對(duì)，導(dǎo)管之冷凝端33靠近風(fēng)扇70而導(dǎo)管30之蒸發(fā)端31遠(yuǎn)離風(fēng)扇70，該種設(shè)計(jì)有利于大部份之蒸汽在導(dǎo)管之冷凝端40內(nèi)迅速冷卻。底座100上設(shè)有若干固持孔102(請(qǐng)參圖2)。
導(dǎo)風(fēng)罩60大致呈U型，其包括一頂板60a及一對(duì)側(cè)板60b。請(qǐng)一并參閱圖6，每一側(cè)板60b之底邊向外翻折形成折邊62，折邊62上設(shè)有若干與底座100之固持孔102相對(duì)應(yīng)之卡筒64，卡筒64中央形成有一從折邊62延伸之定位柱66，卡筒64上開設(shè)有一對(duì)缺口64a。藉由若干固定銷110可將底座100固定于導(dǎo)風(fēng)罩60上。固定銷110之一端形成有倒鉤112，中央設(shè)有一通孔114(請(qǐng)參閱圖2所示)。固定時(shí)，固定銷110穿過底座100上對(duì)應(yīng)之固持孔102并進(jìn)入導(dǎo)風(fēng)罩60對(duì)應(yīng)之卡筒64內(nèi)，卡筒64內(nèi)之定位柱66對(duì)應(yīng)插入至固定銷110之通孔114內(nèi)，同時(shí)，固定銷110上之倒鉤112對(duì)應(yīng)卡入卡筒64之缺口64a，從而將底座100固定至導(dǎo)風(fēng)罩60上。
導(dǎo)風(fēng)檔板80裝設(shè)于導(dǎo)風(fēng)罩60上。導(dǎo)風(fēng)罩60之側(cè)板60b的折邊62之適當(dāng)位置各設(shè)一小凹槽63，此凹槽63外型尺寸與導(dǎo)風(fēng)擋板80之結(jié)合構(gòu)造82相配合。在本實(shí)施例中，導(dǎo)風(fēng)擋板80之結(jié)合構(gòu)造82，系利用一似ㄈ型構(gòu)造，利用彈性變形直接卡扣于導(dǎo)風(fēng)罩60。導(dǎo)風(fēng)擋板80上設(shè)有若干具有分流作用的孔洞84，亦設(shè)有縱向及橫向加強(qiáng)肋86、88用以強(qiáng)化導(dǎo)風(fēng)擋板80縱向及橫向結(jié)構(gòu)，此等加強(qiáng)肋86、88可避免因散熱風(fēng)扇70產(chǎn)生之過大風(fēng)壓而造成導(dǎo)風(fēng)擋板80脫落。
在本實(shí)施例中，環(huán)路式散熱模組1于使用時(shí)，只需利用螺絲(圖未示)將導(dǎo)風(fēng)罩60鎖固于設(shè)有發(fā)熱元件之電路板上即可。
在本實(shí)施例中，散熱器22與底座100可以是鋁擠成型、鍛造成型、機(jī)加成型或鑄造成型等任一方式成型，輔以機(jī)械加工后再與蒸發(fā)部20之上蓋20a相配合，如圖2所示；亦可為單獨(dú)加工成型散熱器22’后，再以TIM(Thermal InterfaceMaterial)固著于底座100上，之后再將底座100貼設(shè)于蒸發(fā)部20之上蓋20a，如圖7所示，還可為在底座100上開設(shè)一開孔，再將散熱器22”穿過底座100之開孔而與蒸發(fā)部20之上蓋20a相貼合，如圖8所示。
如圖9所示，為保有導(dǎo)風(fēng)罩60上的定位柱66與固定銷110之間的彈性變形裕度，及避免因間隙過大而造成松動(dòng)，可縮小固定銷110之通孔114于頭端之內(nèi)徑并與定位柱66外徑相配合，以增加其穩(wěn)固性。固定銷110底端之倒鉤112亦可增加適當(dāng)開槽116，以增加倒鉤112之彈性變形裕度。
在上述實(shí)施例中，蒸發(fā)部20內(nèi)之毛細(xì)結(jié)構(gòu)20c，可以是粉末燒結(jié)毛細(xì)結(jié)構(gòu)、金屬網(wǎng)格毛細(xì)結(jié)構(gòu)及纖維材料。
在上述實(shí)施例中，導(dǎo)管30之冷凝端33內(nèi)的毛細(xì)結(jié)構(gòu)，可以是粉末燒結(jié)毛細(xì)結(jié)構(gòu)、金屬網(wǎng)格毛細(xì)結(jié)構(gòu)、微細(xì)溝槽及纖維材料。
在上述實(shí)施例中，導(dǎo)管30的截面形狀可以是圓形、橢圓形、方形及長(zhǎng)方形。
在上述實(shí)施例中，導(dǎo)管30的金屬外殼材質(zhì)可以是高熱傳導(dǎo)系數(shù)材料，例如銅、鋁、銀及其合金。
在上述實(shí)施例中，熱交換裝置10內(nèi)的工作介質(zhì)可以是冷媒、水、乙醇、甲醇、丙酮、庚烷、氨水及其混合物。
在上述實(shí)施例中，熱交換裝置10內(nèi)的循環(huán)回路可以是一組或一組以上的管路。
在上述實(shí)施例中，導(dǎo)風(fēng)擋板80的材質(zhì)可以是金屬或非金屬材料。
經(jīng)由上述作用及實(shí)施，本環(huán)路式散熱模組1具有以下優(yōu)點(diǎn)(一)環(huán)路式散熱模組1具有循環(huán)作用，同時(shí)由于液-汽分流的設(shè)計(jì)，其散熱效能比傳統(tǒng)導(dǎo)熱管散熱模組高。
(二)蒸發(fā)部20提供充足的待汽化之液態(tài)介質(zhì)，可提高其最大熱傳量。
(三)導(dǎo)管30之冷凝端33中的毛細(xì)結(jié)構(gòu)，可有效將液態(tài)介質(zhì)導(dǎo)入蒸發(fā)部20，避免角度效應(yīng)的產(chǎn)生。
(四)散熱風(fēng)扇70及熱交換裝置裝設(shè)于導(dǎo)風(fēng)罩60上從而形成一模塊結(jié)構(gòu)，經(jīng)由螺絲將導(dǎo)風(fēng)罩60鎖固于電路板即可完成環(huán)路式散熱模組1之安裝，安裝便利。
冷凝部50上、下各加裝導(dǎo)風(fēng)結(jié)構(gòu)90a、90b，有效導(dǎo)引散熱風(fēng)扇70產(chǎn)生的氣流導(dǎo)引至冷凝部50及蒸發(fā)部20上之散熱器22，提高本環(huán)路式散熱模組1的散熱性能。
權(quán)利要求
1.一種環(huán)路式散熱模組，包括一熱交換裝置、一導(dǎo)風(fēng)罩及一位于導(dǎo)風(fēng)罩一端之風(fēng)扇，該熱交換裝置包括一蒸發(fā)部、至少一具有蒸發(fā)端及冷凝端之導(dǎo)管及一冷凝部，蒸發(fā)部?jī)?nèi)形成有一密封腔體，毛細(xì)結(jié)構(gòu)部分填滿該密封腔體從而將其區(qū)隔為液相信道區(qū)與導(dǎo)管之冷凝端相連，及汽相信道區(qū)與導(dǎo)管之蒸發(fā)端相連，該交換裝置裝設(shè)于導(dǎo)風(fēng)罩上，冷凝端位于靠近風(fēng)扇一端，而蒸發(fā)端位于遠(yuǎn)離風(fēng)扇之一端。
2.如權(quán)利要求1所述的環(huán)路式散熱模組，其特征在于其中該蒸發(fā)部包括兩蓋板，兩蓋板其中之一者用來從發(fā)熱元件吸熱，兩蓋板其中之另一者上設(shè)有一散熱器。
3.如權(quán)利要求2所述的環(huán)路式散熱模組，其特征在于其中一導(dǎo)風(fēng)結(jié)構(gòu)位于風(fēng)扇與散熱器之間用于將風(fēng)扇產(chǎn)生的氣流導(dǎo)引至散熱器。
4.如權(quán)利要求3所述的環(huán)路式散熱模組，其特征在于其中該熱交換裝置裝設(shè)于一底座上，該底座裝設(shè)于導(dǎo)風(fēng)罩上。
5.如權(quán)利要求4所述的環(huán)路式散熱模組，其特征在于其中該導(dǎo)風(fēng)罩之橫截面為ㄇ字形，其包括一頂板及一對(duì)側(cè)板，每一側(cè)板的底邊向外翻折形成一折邊，上述底座通過若干固定銷裝設(shè)于該風(fēng)罩之側(cè)板的折邊。
6.如權(quán)利要求5所述的環(huán)路式散熱模組，其特征在于其中若干卡筒形成于折邊上，每一卡筒上開設(shè)有至少一缺口，該固定銷之一端形成有倒鉤可與上述缺口相卡扣。
7.如權(quán)利要求5所述的環(huán)路式散熱模組，其特征在于其中一導(dǎo)風(fēng)擋板裝設(shè)于導(dǎo)風(fēng)罩的側(cè)板，其中該導(dǎo)風(fēng)擋板的兩端形成有ㄈ型構(gòu)造，側(cè)板之折邊設(shè)有凹槽，ㄈ型構(gòu)造對(duì)應(yīng)卡扣于凹槽內(nèi)。
8.如權(quán)利要求1所述的環(huán)路式散熱模組，其特征在于其中一導(dǎo)風(fēng)結(jié)構(gòu)位于風(fēng)扇與冷凝部之間用于將風(fēng)扇產(chǎn)生之氣流導(dǎo)引至冷凝部。
9.如權(quán)利要求1所述的環(huán)路式散熱模組，其特征在于其中該冷凝部包括若干散熱鰭片，所述至少一導(dǎo)管的蒸發(fā)端與冷凝端穿過所述散熱鰭片。
10.一種環(huán)路式散熱模組，包括一環(huán)路式之熱交換裝置、一導(dǎo)風(fēng)罩及一向?qū)эL(fēng)罩提供氣流之風(fēng)扇，該熱交換裝置包括一蒸發(fā)部、至少一具有冷凝端及蒸發(fā)端之導(dǎo)管、一冷凝部，該蒸發(fā)部與導(dǎo)管構(gòu)成循環(huán)回路可供工作介質(zhì)于其內(nèi)循單一方向運(yùn)動(dòng)，該熱交換裝置裝設(shè)于導(dǎo)風(fēng)罩內(nèi)，一導(dǎo)風(fēng)結(jié)構(gòu)位于導(dǎo)風(fēng)罩與冷凝部之間用于將風(fēng)扇產(chǎn)生之氣流導(dǎo)引至冷凝部。
11.如權(quán)利要求10所述的環(huán)路式散熱模組，其特征在于其中該蒸發(fā)部裝設(shè)于一底座上，該底座裝設(shè)于導(dǎo)風(fēng)罩上。
12.如權(quán)利要求11所述的環(huán)路式散熱模組，其中蒸發(fā)部?jī)?nèi)形成有一密封腔體，毛細(xì)結(jié)構(gòu)部分填滿該腔體從而將其區(qū)隔為液相通道區(qū)與導(dǎo)管之冷凝端相連，及汽相通道區(qū)與導(dǎo)管之蒸發(fā)端相連。
13.如權(quán)利要求12所述的環(huán)路式散熱模組，其中一散熱器設(shè)于蒸發(fā)部之與液相通道區(qū)相對(duì)應(yīng)之位置且夾設(shè)于蒸發(fā)部與冷凝部之間。
14.如權(quán)利要求10至13任一項(xiàng)所述的環(huán)路式散熱模組，其中另一導(dǎo)風(fēng)結(jié)構(gòu)位于導(dǎo)風(fēng)罩與散熱器之間用于將風(fēng)扇產(chǎn)生之氣流導(dǎo)引至散熱器。
全文摘要
本發(fā)明提供一種環(huán)路式散熱模組，其包括一環(huán)路式之熱交換裝置、一導(dǎo)風(fēng)罩及一裝設(shè)于導(dǎo)風(fēng)罩一端之風(fēng)扇，該熱交換裝置包括一蒸發(fā)部、至少一具有蒸發(fā)端、冷凝端之導(dǎo)管、至少一冷凝部，該蒸發(fā)部?jī)?nèi)形成有一密封腔體，毛細(xì)結(jié)構(gòu)部分填滿該腔體從而將其區(qū)隔為液相通道區(qū)與導(dǎo)管之冷凝端相連，及汽相通道區(qū)與導(dǎo)管之蒸發(fā)端相連，該熱交換裝置裝設(shè)于導(dǎo)風(fēng)罩內(nèi)，冷凝端位于靠近風(fēng)扇一端，而蒸發(fā)端位于遠(yuǎn)離風(fēng)扇一端。
文檔編號(hào)H05K7/20GK1889008SQ200510035780
公開日2007年1月3日 申請(qǐng)日期2005年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月2日
發(fā)明者童兆年, 楊志豪, 侯春樹 申請(qǐng)人:富準(zhǔn)精密工業(yè)(深圳)有限公司, 鴻準(zhǔn)精密工業(yè)股份有限公司