薄型平面熱管散熱器的製作方法
2023-05-08 16:58:01 2
專利名稱：薄型平面熱管散熱器的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於散熱裝置，特別是一種薄型平面熱管散熱器。
在常見的電子設備散熱運用中。較常見的散熱模式即有加設熱管、加裝散鰭片或於設備上加置形成強迫風流的風扇三種。惟此三種散熱模式對於現今設備的元件功率及尺寸微型化趨勢卻形成發展瓶頸。
以加設傳統管型或環路型熱管的散熱模式為例，雖然其具有快速導熱及可將所吸收的熱量作定點傳遞的優點；惟其卻因熱管本向身的結構特性及在延伸與彎折上的限制，存在配置難度高、吸熱面積小的問題。即以此散熱模式對於高功率元件的散熱解決方案乃不得不以較多的熱管數目進行散熱配置，此一解決方案明顯地與機型微型化的要求相違背的。
再以加設散熱鰭片的散熱模式為例，若是其系加設於電子設備的周邊，則雖可藉由其質量及表面積提供較大的散熱能量，惟其對於機體中高功率產熱元件的散熱操作卻是少有助益。而若是將其直接設置於產熱元件上，則雖可將發熱元件的產熱加速導出；惟其熱交換機制僅是將產熱直接釋出至機體內空間的模式，對於周遭電子元件而言，反而產生負面影響；再者以佔一定空間的散熱鰭片設置於電子設備中運用，明顯難以達到機體微型化的要求。
又以於設備空間中或側邊上加置形成強迫風流風扇的散熱模式為例，其散熱運用乃是在電子元件的設置環境中產生加速流場，以加速機體內熱量的移除；惟在此運用中，風扇操作本身所產生的熱量即為機體散熱問題中之一的顯著負面因素，且其設置除風扇本身需佔有較大體積外，又需有足夠的機體內流場空間始能產生較佳的散熱效果；即風扇設置明顯無法同時滿足機體微型化的要求。
本實用新型包括為具有渠道面及相對外側面的薄板的渠道部及覆蓋片；渠道面上以深入渠道部方式凹設多數條以一預定輻射狀相鄰配置並設有毛細結構的輸液道及蒸氣道；以預定輻射狀相鄰配置的多數輸液道形成為吸熱位置的交匯點；覆蓋片密封覆蓋於渠道部上，以將多數輸液道及蒸氣道形成一封閉狀輻射渠道網，並於輻射渠道網中系加注有一定量的揮發性流體。
其中吸熱位置設有構成流體主要集水區為積聚有較多毛細結構的塊體。
渠道部預定輻射狀相鄰配置的多數休輸液道及蒸氣道形成至少一輻射渠道網；每組輻射渠道網輸液道形成為吸熱位置的交匯點。
每一輻射渠道網與另一輻射渠道網之間以至少一輸液道互相連接。
渠道部設有至少一設置於吸熱位置外以用以作為至少兩輸液道連接的外環道。
渠道部設有至少一設置於吸熱位置外以用以作為至少兩蒸氣道連接的外環道。
由於本實用新型包括為具有渠道面及相對外側面的薄板的渠道部及覆蓋片；渠道面上以深入渠道部方式凹設多數條以一預定輻射狀相鄰配置並設有毛細結構的輸液道及蒸氣道；以預定輻射狀相鄰配置的多數輸液道形成為吸熱位置的交匯點；覆蓋片密封覆蓋於渠道部上，以將多數輸液道及蒸氣道形成一封閉狀輻射渠道網，並於輻射渠道網中系加注有一定量的揮發性流體。當本實用新型以其吸熱位置相對產熱元件設置時，渠道部即吸收產熱元件的產熱，以將輻射渠道網中揮發性流體轉化為蒸氣狀態，並藉由經蒸氣道中蒸氣壓力與擴散效果，將蒸氣輸送離開吸熱位置；而當蒸氣狀態流體流至遠離吸熱位置處，亦即渠道部及覆蓋片的邊緣部分與周遭環境進行熱交換釋熱後，即凝結為液體狀流體，並藉由構成輻射渠道網多數輸液道中的毛細結構將液體狀流體輸送回原吸熱位置；即本實用新型藉由輻射渠道網中流體氣、液相的變化循環、蒸氣道的蒸氣壓力擴散及輸液道中毛細結構的毛細輸液作用，可有效地將產熱元件的產熱進行疾速擴散。不僅散熱效果好、體積小，而且設置容易，從而達到本實用新型的目的。
圖2、為
圖1中a-a剖視圖。
圖3、為本實用新型結構示意俯視圖(蒸氣道包覆於輸液道外)。
圖4、為圖3中b-b剖視圖。
圖5、為本實用新型結構示意俯視圖(吸熱位置偏置)。
圖6、為本實用新型結構示意俯視圖(吸熱位置設有構成流體主要集水區的塊體)。
圖7、為圖6中c-c剖視圖。
圖8、為圖6中c-c剖視圖(塊體高出渠道部的渠道面)。
圖9、為本實用新型結構示意俯視圖(蒸氣道包覆於輸液道外、吸熱位置設有構成流體主要集水區的塊體)。
圖10、為圖9中d-d剖視圖。
圖11、為本實用新型結構示意俯視圖(形成兩輻射渠道網及兩吸熱位置)。
圖12、為本實用新型渠道部結構示意俯視圖(輸液道及蒸氣道分離設置但於遠端接合以共同組合成為輻射渠道網一部分)。
圖13、為本實用新型渠道部結構示意俯視圖(多數運用渠道構成數個輻射渠道網、外環道連接兩輸液道)。
圖14、為本實用新型渠道部結構示意俯視圖(多數運用渠道以構成數個輻射渠道網、外環道連接兩蒸氣道)。
圖15、為本實用新型渠道部結構示意俯視圖(輸液道及蒸氣道系採獨立設置、連接於各輸液道及各蒸氣道末端的外環道具輸液道功能)。
圖16、為本實用新型渠道部結構示意俯視圖(輸液道及蒸氣道系採獨立設置、連接於各輸液道及各蒸氣道末端的外環道具蒸氣道功能)。
圖17、為本實用新型渠道部結構示意俯視圖(渠道部設有位於吸熱位置外的外環道)。
圖18、為組設本實用新型電子裝置結構示意側視圖。
圖19、為組設本實用新型電子裝置結構示意側視圖(置於兩產熱元件上)。
圖20、為組設本實用新型電子裝置結構示意側視圖(置於印刷電路板下方)。
圖21、為圖1中a-a剖視圖(輸液道的毛細結構為粗糙化處理的表面)。
圖22、為圖21中e部局部放大圖。
圖23、為本實用新型結構示意剖視圖(組合式渠道部)。
渠道部20系可為具有渠道面21及相對外側面22的薄板。
渠道面21上以深入渠道部20方式凹設多數條呈預定輻射狀配置的運用渠道210，每一運用渠道210包括設有毛細結構的輸液道211及設置於輸液道211中的蒸氣道212。
覆蓋片10系以其下緣面101密貼於渠道部20的渠道面21上，以將渠道部20上包括輸液道211及蒸氣道212的各運用渠道210共同形成封閉的一輻射渠道網100。
如圖1所示，以預定輻射狀相鄰配置的多數運用渠道210於渠道部20中心形成交匯點1P，並令交匯點1P與渠道部20外側面22設置並與產熱元件相接觸的吸熱位置5相對應。當然，在覆蓋片10為導熱材料時，覆蓋片10相對應此交匯點1P的上緣面101位置同樣為設置並與產熱元件相接觸的吸熱位置5。
運用渠道210以預定輻射狀相鄰配置。如圖1所示，運用渠道210呈直線輻射狀，其亦可為曲線、對稱環線、玫瑰線或是其他類似具中心對稱特性的輻射狀。
於運用渠道210形成的輻射渠道網100中系加注有一定量的揮發性流體。
當將本實用新型以其吸熱位置5相對產熱元件設置時，渠道部20即吸收產熱元件的產熱，以將輻射渠道網100中揮發性流體轉化為蒸氣狀態，並藉由經蒸氣道212中蒸氣壓力與擴散效果，將蒸氣輸送離開吸熱位置5；而當蒸氣狀態流體流至遠離吸熱位置5處，亦即渠道部20及覆蓋片10的邊緣部分與周遭環境進行熱交換釋熱後，即凝結為液體狀流體，並藉由構成輻射渠道網100多數運用渠道210輸液道211中的毛細結構將液體狀流體輸送回原吸熱位置5。即本實用新型藉由輻射渠道網100中流體氣、液相的變化循環、蒸氣道212的蒸氣壓力擴散及輸液道211中毛細結構的毛細輸液作用，可有效地將產熱元件的產熱進行疾速擴散。
本實用新型製造時，可於運用渠道210形成的輻射渠道網100中施以相當程度的真空狀態，除可確保覆蓋片10與渠道部20間密合外，又可收到便利流體相變化的效果。
如圖3、圖4所示，為具有渠道面21及相對外側面22的薄板的渠道部20a上以深入渠道部20a方式凹設多數條以一預定輻射狀相鄰配置並設有毛細結構的輸液道211a及為包覆於輸液道211a外的蒸氣道212a。
各輻射狀輸液道211a於渠道部20a中心部分所形成的交匯點1P即形成與產熱元件接觸的吸熱位置5。
密封覆蓋於渠道部20a上的覆蓋片10將多數輸液道211a及蒸氣道212a形成封閉狀輻射渠道網。
於渠道部20、20a外側面22或覆蓋片10外緣面102上形成有凹凸結構，藉以擴大外側面22或外緣面102的熱交換面積。凹凸結構的表面可經表面粗化處理，以提供更佳的熱交換面積。
如圖5所示，交匯點1P及吸熱位置5系得依產熱元件設置空間的位置作適當的調整，渠道部20b多數運用渠道210b的交匯點1P與吸熱位置5可設置於偏向一側，如偏向右側的位置上。
如圖6、圖7所示，於渠道部20c上以預定輻射狀相鄰配置的多數運用渠道210形成交匯點1P設有構成流體主要集水區與渠道部20c的渠道面21平齊的塊體9；塊體9為積聚有較多毛細結構或多孔性材質。
如圖6、圖8所示，於渠道部20d上以預定輻射狀相鄰配置的多數運用渠道210形成交匯點1P設有構成流體主要集水區高出，亦可低於渠道部20d的渠道面21的塊體9；塊體9為積聚有較多毛細結構或多孔性材質。覆蓋片10d對應於渠道部20d多數運用渠道210交匯點1P高出渠道面21的塊體9處凹設容納高出塊體9部分的凹穴。
如圖9、圖10所示，為具有渠道面21及相對外側面22的薄板的渠道部20e上以深入渠道部20e方式凹設多數條以一預定輻射狀相鄰配置並設有毛細結構的輸液道211e及為包覆於輸液道211e外的蒸氣道212e。各輻射狀輸液道211e於渠道部20e中心部分所形成的交匯點1P即形成與產熱元件接觸的吸熱位置5。於渠道部20e上以預定輻射狀相鄰配置的多數輸液道211e形成交匯點1P設有構成流體主要集水區與渠道部20e的渠道面21間呈平齊、低於或高於渠道面21的塊體9；塊體9為積聚有較多毛細結構或多孔性材質。
密封覆蓋於渠道部20e上的覆蓋片10將多數輸液道211e及蒸氣道212e形成封閉狀輻射渠道網。
如圖11所示，為具有渠道面21及相對外側面22的薄板的渠道部20f上以深入渠道部20f方式凹設多數條以預定兩組預定輻射狀相鄰配置並設有毛細結構的輸液道211f及為包覆於輸液道211f外的蒸氣道212f。每組輻射狀輸液道211f形成的交匯點1P即形成與產熱元件接觸的吸熱位置5。於渠道部20f上以預定輻射狀相鄰配置的多數輸液道211f形成交匯點1P設有構成流體主要集水區與渠道部20f的渠道面21間呈平齊、低於或高於渠道面21的塊體9；塊體9為積聚有較多毛細結構或多孔性材質。覆蓋片10以其下緣面101密貼於渠道部20f的渠道面21上，以將渠道部20f上呈兩組預定輻射狀相鄰配置的多數輸液道211f與包覆於輸液道211f外的蒸氣道212f共同形成封閉的兩個輻射渠道網100，且兩個輻射渠道網100之間以至少一輸液道211f互相連接，藉此可收到輻射渠道網100間流體互濟的效果。
如圖12所示，渠道部20g渠道面21上以深入渠道部20方式凹設多數條呈預定輻射狀配置的運用渠道210g，以構成一輻射渠道網100g，每一運用渠道210g包括設有毛細結構的輸液道211g及與輸液道211g分離設置但於遠端接合的蒸氣道212g，以共同組合成為輻射渠道網100g的一部分。
於渠道部20g上以預定輻射狀相鄰配置的多數運用渠道210g形成交匯點1P設有構成流體主要集水區與渠道部20g的渠道面21間呈平齊、低於或高於渠道面21的塊體9。
如圖13所示，渠道部20h渠道面21上以深入渠道部20h方式凹設多數條呈預定輻射狀配置的運用渠道210h，以構成數個，如四個位於渠道部20h輻射外緣位置上的輻射渠道網100h，每一運用渠道210h包括設有毛細結構的輸液道211h及與輸液道211h分離設置但相連接的蒸氣道212h，以共同組合成環狀輻射渠道網100h。
於渠道部20h上以預定輻射狀相鄰配置的多數運用渠道210h構成四個輻射渠道網100h形成的交匯點1P設有構成流體主要集水區與渠道部20h的渠道面21間呈平齊、低於或高於渠道面21的塊體9。並於四個輻射渠道網100h外圍設有至少一用以作為至少兩輸液道211h間連接外環道23。外環道23中設置有用以進行毛細輸液功能的毛細結構。
亦可如圖14所示，於四個輻射渠道網100h外圍設有至少一用以作為至少兩蒸氣道212h間連接外環道23h。
如圖12、圖13、圖14所示，輻射渠道網100g、100h中不同層次輸液道與蒸氣道之間的相對關係系可採如圖12、圖13所示的錯位配置；或採如圖14所示的同向配置；或其他視運用情況而定的類似形態設置。同樣，輻射渠道網100g、100h亦可無須採同相同及對稱形態設置，例如，在某些實施狀況中，本實用新型的輪廓亦可因運用位置的特異情況而作規避或變形的設計。當然，此時其內部的輸液道、蒸氣道、輻射渠道網及外環道亦應作相對應的變形及改變配置設計。
除了於如圖13、圖14所示的渠道部20h設置外環道23，亦可於圖1、圖2、圖5、圖6、圖9、圖11及圖12所示的渠道部20a、20b、20c、20d、20e、20f、20g設置外環道。
如圖15所示，渠道部20j運用渠道的輸液道211j及蒸氣道212j系採獨立的方式設置，設置有毛細結構的外環道23j則用以連接於各輸液道211j及各蒸氣道212j的末端，藉以收到各輸液道211j流體互濟的效果。
如圖16所示，渠道部20k運用渠道的輸液道211k及蒸氣道212j系採獨立及間隔的方式設置，用以連接於各輸液道211k及各蒸氣道212k的末端的外環道23k具有蒸氣道相對的功能。
如圖17所示，渠道部20m渠道面21上以深入渠道部20m方式凹設多數條呈預定輻射狀配置的運用渠道210及至少一外環道23m。
呈預定輻射狀相鄰配置的多數運用渠道210系形成交匯點1P，並令交匯點1P與設置於渠道部20m外側面22並與產熱元件相接觸的吸熱位置5相對應。每一運用渠道210包括設有毛細結構的輸液道211及設置於輸液道211中的蒸氣道212。
至少一外環道23系設置於吸熱位置5外。
渠道部20(20a、20b、20c、20d、20e、20f、20g、20h、20j、20k、20m)及覆蓋片10(10d)可為方形、圓形或其他形成。
本實用新型運用中，主要系藉由其廣闊的吸熱面及散熱面、極薄的構型、多數運用渠道21及輻射渠道網100，使其於熱交換運用中，同時獲得快速導熱及輕易設置的雙重功效，對於解決習知技術中散熱效果差、體積大、不易設置的問題。
如圖18所示，當將如圖5所示的薄型平面熱管散熱器1運用於極薄電子裝置33時，本實用新型以其吸熱位置5直接設置在電子裝置33殼體330內印刷電路板331上方的產熱元件332上，藉此，可將產熱元件332的產熱快速輸送至殼體330邊緣逸散，而因本實用新型可製作成厚度極薄的結構，故僅對電子裝置33內部結構空間造成極小的影響。
如圖19所示，當將如圖11所示的薄型平面熱管散熱器1運用於極薄電子裝置33時，本實用新型以其兩吸熱位置5及兩中介的導熱塊333間接對設置在電子裝置33殼體330內印刷電路板331上方兩產熱元件332進行熱交換作業，藉此，可將產熱元件332的產熱迅速輸送出；當然，在其他實施狀態中，本實用新型運用亦可藉由部分彎折取代導熱塊的運用，此時，因其厚度極薄，故具有極佳的彎折效果，且因毛細結構的運用，故在結構彎折的情況下，亦不會影響輸液道原有的輸液效果。
如圖20所示，當將薄型平面熱管散熱器1運用於極薄電子裝置33時，本實用新型系直接設置在電子裝置33殼體330內印刷電路板331下方，此時，因其厚度極薄的特性，故其設置並不影響殼體330內各元件的設置。
本實用新型渠道部20(20a、20b、20c、20d、20e、20f、20g、20h、20j、20k、20m)系以銅箔、鋁箔或其他導熱金屬板件。覆蓋片10(10d)則為銅箔、鋁箔、金屬板件、將渠道部20(20a、20b、20c、20d、20e、20f、20g、20h、20j、20k、20m)直接貼附於其上的機殼板件或其他可用以封閉覆蓋在渠道部20(20a、20b、20c、20d、20e、20f、20g、20h、20j、20k、20m)渠道面21上的平面結構。
渠道部20(20a、20b、20c、20d、20e、20f、20g、20h、20j、20k、20m)系可以蝕刻方法、電鍍方法、衝壓方法、壓鑄方法、切削方法或是以其他合適的薄板上形成多數運用渠道的方法製成。
渠道部20(20a、20b、20c、20d、20e、20f、20g、20h、20j、20k、20m)多數運用渠道210輸液道211所運用的毛細結構可為金屬粉末燒結件、陶瓷吸水件或是其他可提供毛細輸液功能的多孔性材料件。惟，如圖21、圖22所示，在其他運用中輸液道211的毛細結構亦可為將蒸氣道212側壁2121以粗糙化的方式構建，藉由其所形成的極細凹凸與凹痕結構及液體的附著作用，作為液態流體輸送機制。
本實用新型渠道部20m外環道23m的設置技術顯然是以多數運用渠道210的輸液道211、蒸氣道212共用的方式完成，惟，以一外環道聯結部分管道實施或是配置較多數目的外環道實施。
本實用新型單一功能獨立設置的輸液道、蒸氣道及外環道皆可以具輸送氣、液態流體兩項功能的運用渠道取代。
本實用新型渠道部20(20a、20b、20c、20d、20e、20f、20g、20h、20j、20k、20m)及覆蓋片10(10d)分別以一板件加工製成；在其他實施中，渠道部20(20a、20b、20c、20d、20e、20f、20g、20h、20j、20k、20m)及覆蓋片10(10c)亦可以多件加工後再組裝成一體。如圖23所示，渠道部20(20a、20b、20c、20d、20e、20f、20g、20h、20j、20k、20m)系以底板201及疊置於底板201上的夾板202構成。即可便利夾板202以較便利的衝孔加工方式製成。
權利要求1.一種薄型平面熱管散熱器，其特徵在於它包括為具有渠道面及相對外側面的薄板的渠道部及覆蓋片；渠道面上以深入渠道部方式凹設多數條以一預定輻射狀相鄰配置的設有毛細結構的輸液道及蒸氣道；以預定輻射狀相鄰配置的多數輸液道形成為吸熱位置的交匯點；覆蓋片密封覆蓋於渠道部上，以將多數輸液道及蒸氣道形成一封閉狀輻射渠道網，並於輻射渠道網中系加注有一定量的揮發性流體。
2.根據權利要求1所述的薄型平面熱管散熱器，其特徵在於所述的吸熱位置設有構成流體主要集水區為積聚有較多毛細結構的塊體。
3.根據權利要求1所述的薄型平面熱管散熱器，其特徵在於所述的渠道部預定輻射狀相鄰配置的多數條輸液道及蒸氣道形成至少一輻射渠道網；每組輻射渠道網輸液道形成為吸熱位置的交匯點。
4.根據權利要求1或3所述的薄型平面熱管散熱器，其特徵在於所述的每一輻射渠道網與另一輻射渠道網之間以至少一輸液道互相連接。
5.根據權利要求1或3所述的薄型平面熱管散熱器，其特徵在於所述的渠道部設有至少一設置於吸熱位置外以用以作為至少兩輸液道連接的外環道。
6.根據權利要求1或3所述的薄型平面熱管散熱器，其特徵在於所述的渠道部設有至少一設置於吸熱位置外以用以作為至少兩蒸氣道連接的外環道。
專利摘要一種薄型平面熱管散熱器。為提供一種散熱裝置，提出本實用新型，它包括為具有渠道面及相對外側面的薄板的渠道部及覆蓋片；渠道面上以深入渠道部方式凹設多數條以一預定輻射狀相鄰配置並設有毛細結構的輸液道及蒸氣道；以預定輻射狀相鄰配置的多數輸液道形成為吸熱位置的交匯點；覆蓋片密封覆蓋於渠道部上，以將多數輸液道及蒸氣道形成一封閉狀輻射渠道網，並於輻射渠道網中系加注有一定量的揮發性流體。
文檔編號H01L23/427GK2591775SQ02290809
公開日2003年12月10日 申請日期2002年12月6日 優先權日2002年12月6日
發明者宮振越, 何昆耀 申請人:威盛電子股份有限公司