動態壓力模塊及其製造方法與流程

2023-07-09 15:32:11 2

本發明是關於一種動態壓力模塊及其製造方法，特別是關於應用於計算機裝置的一種動態壓力模塊及其製造方法。

背景技術：

在計算機裝置中，為使計算機裝置維持在適當溫度下運作，通常使用具有導熱模塊的導熱裝置，通過將導熱模塊緊密貼合於一產生大量熱能的電子元件，以將熱能由電子元件迅速傳導至導熱裝置。

為使導熱裝置上的導熱模塊緊密貼合於電子元件，傳統的一種做法是在導熱模塊及電子元件的間隙置入一導熱片(Thermal Pad)，其中導熱片在導熱模塊與電子元件貼合時產生一變形量，以使導熱片同時與導熱模塊及電子元件緊密貼合。然而，此種導熱片(Thermal Pad)通常具有較高熱阻值，在儘可能降低導熱片厚度的情況下，導熱裝置無法適應不同電子元件的高度，因此傳統方法必須針對各種不同高度的電子元件設計不同的導熱裝置，成本較高。此外，此種導熱片不具有緩衝能力，在受到外力或振動時容易造成電子元件受損。

另一種傳統方式的導熱模塊，參考圖1所示的導熱結構(中國臺灣實用新型專利M451797)，其中揭露一導熱塊3，當電路板(圖示未揭露)的發熱源與導熱塊貼合時，使導熱塊向下位移對導熱管2的一銜接部21及彈性定位片4施加力量，並通過彈簧螺絲固定導熱塊及導熱管，使導熱塊3能夠同時緊密貼合一側的發熱源及一側的導熱管2，完成一具有低熱阻的導熱結構。然而，所述此種傳統方式的導熱模塊存在以下幾項缺點：熱管的變形可能造成熱管失效；熱管及彈簧螺絲成本較高；不易適應不同高度的發熱源作組裝；不易維持導熱模塊與發熱源的緊密貼合；以及導熱結構不具有緩衝性，于振動環境下容易造成例如晶片的發熱源受損。

是以，現有的導熱裝置的導熱模塊，在實際應用上，顯然有其不便及缺失存在，而可待加以改善。

技術實現要素：

有鑑於上述傳統導熱模塊的問題，本發明所欲解決的問題是避免導熱裝置與電子元件組裝時因為外力受損，並同時保持導熱裝置與電子元件形成緊密貼合，此外，該導熱模塊亦能夠調整高度位置，以適應不同高度的發熱源，增加組裝的方便性，並作為一外力的緩衝，避免電子元件因外力作用受損。

基於本發明的目的，提供一動態壓力模塊，其中包含：一流體槽、至少兩個彈性裝置、至少兩個滑阻塊、一蓋板、一導熱流體以及一導熱模塊。該流體槽具有一側壁及至少兩個溝道，該至少兩個溝道分別具有一接合側壁。該至少兩個彈性裝置分別設置於該至少兩個溝道中並具有一固定側接合至該至少兩個溝道的該接合側壁，較佳地，該至少兩個彈性裝置是由彈簧組成。該至少兩個滑阻塊設置於該至少兩個溝道中，並分別接合至該至少兩個彈性裝置相對於該固定側的一側，其中該至少兩個滑阻塊將該流體槽分為至少兩個彈性裝置空間及一導熱流體空間。該蓋板設置於該流體槽上方並具有一開口。該導熱流體設置於該導熱流體空間中，較佳地，該導熱流體是由導熱係數範圍在3～6W/m℃的材料所構成。該導熱模塊包含一設置面及一貼合面，該設置面通過該蓋板的該開口設置於該流體槽中，並與該導熱流體接觸，該貼合面設置於該蓋板相對於該流體槽的一側，以和一電子元件形成緊密貼合。該導熱模塊在垂直該貼合面方向上移動時，該設置面向該導熱流體施以一作用力，且該等彈性裝置經過該等滑阻塊及該導熱流體向該設置面施以一反作用力，並將該設置面在垂直該貼合面的方向上維持在一平衡位置。

基於本發明的目的，提供一動態壓力模塊製作方法，其包含：首先，提供一導熱板並在該導熱板上製作一流體槽，該流體槽具有一側壁及至少兩個溝道，該至少兩個溝道分別具有一接合側壁。其次，在該至少兩個溝道中，分別對應地設置至少兩個彈性裝置，該至少兩個彈性裝置分別具有一固定側接合至該至少兩個溝道的該接合側壁，較佳地，該至少兩個彈性裝置是由彈簧組成。還其次，在該至少兩個溝道中設置至少兩個滑阻塊，分別接合至該至少兩個彈性裝置相對於該固定側的一側，其中該至少兩個滑阻塊將該流體槽分為至少兩個彈性裝置空間及一導熱流體空間。又其次，在該流體槽上方設置一蓋板，該蓋板具有一開口。再其次，在該導熱流體空間中設置一導熱流體。並設置一導熱模塊，該導熱模塊包含一設置面及一貼合面，該設置面通過 該蓋板的該開口設置於該流體槽中，並與該導熱流體接觸，該貼合面設置於該蓋板相對於該流體槽的一側，以和一電子元件形成緊密貼合。其中，該導熱模塊在垂直該貼合面方向上移動時，該設置面向該導熱流體施以一作用力，且該等彈性裝置經過該等滑阻塊及該導熱流體向該設置面施以一反作用力，並將該設置面在垂直該貼合面的方向上維持在一平衡位置，使該貼合面與該電子元件形成緊密貼合。

本發明的有益效果在於，通過本發明實施例的動態壓力模塊及其製造方法，可避免電子元件因為組裝時的施力或組裝後的振動而受損，並簡化針對不同電子元件需要設計不同導熱模塊的工藝。

附圖說明

圖1是現有技術的一種導熱結構；

圖2是本發明第一實施方式的動態壓力模塊分解圖；

圖3是本發明第一實施方式的動態壓力模塊立體圖；

圖4是本發明第一實施方式的動態壓力模塊剖面圖；

圖5是本發明第二實施方式的流體槽立體圖；

圖6是本發明第二實施方式的動態壓力模塊立體圖；

圖7是本發明動態壓力模塊製作方法的流程圖；

圖8是本發明製作方法第S01步驟完成流體槽設置的立體圖；

圖9是本發明製作方法第S02步驟完成滑阻塊設置的立體圖；

圖10是本發明製作方法第S03步驟完成彈性裝置設置的立體圖；

圖11是本發明製作方法第S04步驟完成蓋板設置的立體圖。

附圖標記

2 熱管

21 銜接部

3 導熱塊

4 彈性定位片

1000,2000 動態壓力模塊

1100,2100 流體槽

1110 側壁

1120,2120 溝道

1130 彈性裝置空間

1140 導熱流體空間

1121,2121 接合側壁

1200 彈性裝置

1210 固定側

1300 滑阻塊

1400,2400 蓋板

1410 開口

1500,2500 導熱模塊

1510,2510 貼合面

1520 設置面

1600 導熱板

具體實施方式

下文是根據本發明的具體實施方式並參照圖式描述之。

首先，說明本發明的第一具體實施方式。請參閱圖2，是本實施方式中動態壓力模塊1000的分解圖，其描繪出一流體槽1100、兩個滑阻塊1300、兩個彈性裝置1200、一蓋板1400以及一導熱模塊1500。其中，流體槽1100設置在散熱板1600上，並具有側壁1110、彼此相對的兩個溝道1120以及溝道1120中的接合側壁1121。彈性裝置1200分別設置在溝道1120中，且彈性裝置1200的固定側1210分別接合至溝道1120的接合側壁1121，其中本實施方式是使用彈簧作為彈性裝置。較佳地是，本發明的彈性裝置亦可以是其他具有彈性的材料所製成，例如使用橡膠材料製成的彈性裝置。滑阻塊1300接合至彈性裝置1200相對於固定側1210的另一端，並設置於溝道1120中，將流體槽1100分為兩個彈性裝置空間1130及一導熱流體空間1140。蓋板1400設置在流體槽1100上，並具有一開口1410。導熱模塊1500具有彼此相對的貼合面1510及設置面1520，其中設置面1520通過蓋板1400的開口1410設置在流體槽1100中，貼合面1510設置在流體槽1100外，用以和一電子元件形成緊密貼合。

請參閱圖3，是本實施方式中動態壓力模塊1000的立體圖，其描繪出組合後的 動態壓力模塊1000的蓋板1400、導熱模塊1500以及導熱模塊1500的貼合面1510。其中，當動態壓力模塊1000用以提供電子元件一較佳的導熱路徑時，導熱模塊1500的貼合面1510便可與電子元件形成緊密貼合，使電子元件的熱能經由貼合面1510傳導至導熱模塊1500。

請參閱圖4，是本實施方式中動態壓力模塊1000沿圖3中AA方向的剖面圖，其描繪出導熱模塊1500設置於流體槽中的位置。其中，滑阻塊1300與導熱模塊1500間的導熱流體空間1140設置有一適量的導熱流體，當設置導熱模塊1500時，導熱模塊1500的設置面1520通過蓋板1400設置於導熱流體空間1140中，並與導熱流體接觸。較佳地是，導熱流體是由導熱係數3～6W/m℃的材料所製成。更佳地是，當貼合面1510與電子元件形成緊密貼合時，設置面1520與流體槽的底面貼合，以在設置面1520與流體槽的底面間形成較佳的導熱路徑。

其中，本發明的導熱模塊不僅能夠與電子元件形成緊密貼合，以提供電子元件一較佳的導熱路徑，亦能夠避免對電子元件施以過大的力，造成電子元件受損。請繼續參閱圖4，當動態壓力模塊1000用於提供電子元件一導熱路徑時，導熱模塊1500的貼合面1510先與一電子元件形成接觸，此時，導熱模塊1500受力向流體槽1100中移動，並在垂直貼合面1510的方向上，對導熱流體施以一作用力，接著，導熱流體向周圍流動而對滑阻塊1300形成擠壓，滑阻塊1300受到擠壓後造成彈性裝置1200的壓縮，此時，產生形變的彈性裝置1200通過滑阻塊1300對導熱流體施以彈力，受到彈力的導熱流體因而在垂直貼合面的方向上，對導熱模塊1500施以一反作用力，當垂直貼合面的方向上，導熱模塊1500對導熱流體施加的作用力與彈性裝置1200通過滑阻塊1300及導熱流體對導熱模塊1500施加的反作用力達到平衡時，導熱模塊1500便維持在一平衡位置上。因此，本發明的動態壓力模塊1000在施力使導熱模塊1500緊密貼合一電子元件時，得以經由上述過程，避免外力造成電子元件受損。再者，與動態壓力模塊1000完成組裝的電子元件在受到振動時也較不容易受損。此外，通過上述機制，本發明的動態壓力模塊1000更可以和具有不同高度或厚度的電子元件形成緊密貼合，簡化針對不同電子元件需要設計不同導熱模塊的工藝。

較佳的是，在實際測試中，本實施方式的動態壓力模塊1000相較於現有技術中使用導熱片(Thermal Pad)作為導熱模塊與電子元件的接口的方式，具有更佳的導熱效果。詳細測試條件及結果請參考下列表一，在此測試中，實施例一為本發明第一實施 方式的動態壓力模塊1000，並使用47瓦的功率下運作的Intel i7-4700EQ處理器進行測試，比較例一為現有技術中使用導熱片作為導熱模塊與電子元件的接口，並使用17瓦的功率下運作的Intel i7-4700EQ處理器進行測試，其中實施例一與比較例一的環境溫度皆為65℃。測試結果顯示，處理器與環境溫度的溫差值，在實施例一的測試中為15.6℃，而在比較例一的測試中為22.6℃，由此可見，本發明的動態壓力模塊相較於傳統方式的導熱裝置有更佳的導熱效果，使處理器與環境溫度的維持在較低的溫差值。

表一、動態壓力模塊的導熱測試結果

接著，說明本發明的第二具體實施方式。請參閱圖5，是說明本實施方式中動態壓力模塊2000的分解圖，其描繪出一流體槽2100，具有四個溝道2120，且溝道2120設置在流體槽2100周圍兩個為一組彼此相對，每一溝道2120的接合側壁2121分別接合至一彈性裝置的固定側，每一彈性裝置相對於固定側的一側接合至一滑阻塊，且滑阻塊將流體槽分為四個彈性裝置空間及一導熱流體空間。蓋板設置於流體槽上方，並具有一開口。導熱模塊具有設置面及貼合面，其中設置面通過蓋板的開口設置在流體槽中，貼合面設置在流體槽外，用以和一電子元件形成緊密貼合。

請參閱圖6，是說明本實施方式中動態壓力模塊2000的立體圖，其描繪出組合後的動態壓力模塊2000的蓋板2400、導熱模塊2500以及導熱模塊2500的貼合面2510。其中，當動態壓力模塊2000用以提供電子元件一較佳的導熱路徑時，導熱模塊2500的貼合面2510便可與電子元件形成緊密貼合，使電子元件的熱能經由貼合面 2510傳導至導熱模塊2500。

值得一提的是，本發明的動態壓力模塊並不限於特定數量的溝道。本發明中動態壓力模塊的特徵在於，設置在多個溝道中的彈性裝置通過滑阻塊對導熱流體施加的多個作用力，能夠在與導熱模塊貼合面平行的一平面上達成平衡，以使導熱模塊受導熱流體擠壓時，導熱模塊不會在平行於貼合面的方向上移動，而僅受到導熱流體經由設置面嚮導熱模塊沿一垂直貼合面方向的推力。因此，任選地，本發明的動態壓力模塊可以是具有多個溝道，且該等溝道在平行導熱模塊的貼合面的一平面上形成一旋轉對稱關係，並分別容納一彈性裝置及一滑阻塊在其中。

接著，說明本發明中動態壓力模塊的一種製作方法。參閱圖7，是本發明製作動態壓力模塊的流程圖。以下參考本發明第一具體實施方式的動態壓力模塊1000，說明本發明中動態壓力模塊製作方法的一種實施方式。

在S01步驟中，先提供一導熱板1600，並在導熱板1600上製作一流體槽1100。請參考圖8，是本實施方式中S01步驟製作的導熱板1600上的流體槽1100，其具有一側壁1110以及分別具有接合側壁1121的兩個溝道1120。較佳地是，本發明的流體槽1100可以是與導熱板1600一體成型製成。

在S02步驟中，提供兩個滑阻塊1300分別設置於兩個溝道1120中。請參考圖9，是描繪出本實施方式中S03步驟完成的滑阻塊1300。其中，滑阻塊1300將流體槽分為彈性裝置空間1130及導熱流體空間1140。

在S03步驟中，提供兩個彈性裝置1200分別設置於兩個溝道1120中。請參考圖10，描繪出本實施方式中S03步驟完成的彈性裝置1200是彈簧。其中，彈性裝置1200的固定側1210分別接合至溝道1120的接合側壁1121。任選地，本發明的彈性裝置1200亦可以是其他具有彈性的材料所製成，例如使用橡膠材料製成的彈性裝置。

在S04步驟中，提供具有開口1410的一蓋板1400。請參考圖11，是描繪出本實施方式中S03步驟完成的蓋板1400，其設置在流體槽1100上方。

在S05步驟中，提供一導熱流體，其設置於導熱流體空間1140中。較佳地是，導熱流體是由導熱係數3～6W/m℃的材料所製成。

在S06步驟中，提供一導熱模塊1500。請參考圖3及圖4，是描繪出本實施方式中S06步驟完成的動態壓力模塊1000。其中，圖4是本實施方式中動態壓力模塊1000沿圖3中AA方向的剖面圖，當導熱模塊1500設置於流體槽1100中時，導熱模塊 1500的設置面1520通過蓋板1400的開口1410與導熱流體接觸，且導熱模塊1500的貼合面1510設置於流體槽1100外，用以和一電子元件形成緊密貼合。任選地，本發明可以進一步提供一導熱片，設置於該貼合面1510上，以填滿貼合面1510與電子元件的間隙。較佳地是，當貼合面1510與電子元件形成緊密貼合時，設置面1520與流體槽1100的底面貼合，以使設置面1520與流體槽的底面間形成較佳的導熱路徑。

經由本發明的方法製成的動態壓力模塊，得以在導熱模塊1500貼合一電子元件時，通過導熱模塊1500在流體槽1100中的可活動性，提供一緩衝作用，避免電子元件因為組裝時的施力或組裝後的振動而受損，並簡化針對不同電子元件需要設計不同導熱模塊的工藝。

在詳細說明本發明的較佳實施例之後，熟悉該項技術人士可清楚的了解，在不脫離本發明權利要求書的範圍與精神下可進行各種變化與改變，且本發明亦不受限於說明書中所舉實施例的實施方式。