TW201837418A - 散熱器及其製造方法 - Google Patents

Abstract

本發明揭露一種散熱器及其製造方法，其係對金屬板材進行沖壓加工而製成散熱器片狀本體，使散熱器片狀本體的第一面上具有複數個做為熱導散熱之用的凹部，及第二面相對於各凹部的位置處具有複數個做為熱導散熱之用的凸部。藉以達到最佳化散熱效能，便於量化製造，客製化製造，降低成本，及提高適用性等目的。

Description

散熱器及其製造方法

本發明係有關一種散熱器及其製造方法，尤指一種用最小體積而達到最大化散熱效能的散熱技術。

按目前所知許多的電子或機械元件或組件，在其運轉過程中都會產生熱，為了避免它們在運轉過程中因熱而降低其效能或是遭致損壞，在製造或設計上都會加裝散熱器或散熱元件，藉由散熱器或散熱元件先將熱傳導而散離電子元件或機械元件，再利用流通的流體做熱交換而將電子元件或機械元件所生的熱自工作環境中移除，進而達到降溫以提高元件的工作效率及避免損壞的目的。目前最常見用於電子元件的散熱器是一種鋁擠型散熱器，其廣泛地應用在各式的電子元件或熱導元件上，例如應用在傳統熱導管、中央處理器(CPU)晶片、個人電腦之基板的散熱器、IC晶片之散熱片或是LED燈座散熱鰭片，或是應用於外殼兼散熱裝置(如音響擴大機外殼)等導熱件上。一般常見之鋁擠型散熱器的結構，如圖9所示，於板片狀的散熱器本體50一正面形成複數個並行的長凸條51，而背面為平整面52，平整面52經導熱膠而密貼在電子元件上以有吸收電子元件所生之熱，經本體50將熱傳導至複數長凸條51，而由複數長凸條51的表面將熱散離至外界，進而達到散熱之目的。然而，前述習知散熱器在利用上，因其須藉由複數長凸條51來增加散熱面積，加上了為保有足夠散熱體積(本體 50加長凸條51的總體積要足夠)，須以擠型加工技術來成型，因而會產生后述的諸多缺失：1.只能成型出長條並行的長凸條51散熱結構，無法依需要成型各種不同形狀，例如密佈的圓凸柱，或放射分別的凸條等，因而有適用性不足的缺失；2.擠型加工材料受限於軟質金屬，主要是鋁材，對於一些質地較硬的金屬或是合金，便無法適用，因此有材料選用受限的缺失；3.擠型加工成型後，會產生毛邊，必須做去毛邊的處理，因而有增加加工成本的缺失；4.散熱器本體50一面為平整面52，藉由導熱膠與元件密貼，無空氣熱傳導的作用，僅靠長凸條51的表面來散熱，散熱效能不彰，因而習知產品為了提高散熱而須將體積做大，而體積大不僅大幅增加成本，而且對於現今電子產品逐漸講究縮小尺寸的要求上，實已有不符合需求的缺失。

再者，台灣新型第M292731號『散熱結構』，其係以網狀散熱鰭片設在散熱基座上，雖然可藉由增加散熱面積而提升散熱效果，惟，網狀散熱鰭片並非與散熱基座的平面平行，況且各個網狀散熱鰭片之間非以間隔排列的方式設置，而是以特定角度相互連結，以致會有體積大、佔用空間以及應用範圍受到限制等缺失產生。

台灣新型第M352636號『散熱裝置』，其係以網狀散熱裝置罩設在LED發光元件的正面，雖然網狀散熱裝置除了可以傳導LED發光元件的熱能外，並能讓光源由網狀區域穿射出去，惟，網狀區域多少仍會阻擋光源的穿透率，以致影響LED發光元件的發光效能，此外，網狀散熱裝置為單片式構造，散熱面積仍有所不足，從而影響整體的散熱效能。

台灣發明第I310298號『散熱器及其製造方法』，其係於薄片狀之金屬板上滾壓出微型凹凸結構，然後透過沖壓加工技術形成凹凸結構的散熱鰭片，再利用散熱鰭片與基板之結合，以得到所需的散熱器。該專利雖然具備導熱的散熱效果，但是其金屬板係屬薄片的結構形態，以致會因體積不足而影響到散熱的比表面積；此外，該專利沖壓加工製成的散熱器必須做除毛邊的工序，以致增加製造工序的複雜程度；不僅如此，該專利散熱鰭片上的凸部體積與凹部容積之間的誤差率大於10%，且凸部外徑與凹部內徑之間的誤差率大於10%；亦即，凸部的體積大於凹部的容積約10%以上，凸部的外徑大於凹部的內徑約10%以上；相較於本發明各凸部的體積幾乎等於各凹部的容積，各凸部的外徑幾乎等於各凹部的內徑，故而二者有著明顯的技術差異。當然，發明第I310298號專利會因體積過小的因素而限制了散熱的比表面積，從而影響到整體的散熱效率。

緣是，雖然以沖壓加工技術成型為散熱鰭片的技術特徵已被揭露；惟，直至目前為止，尚未發現有關凸部體積幾乎等於凹部容積且凸部外徑幾乎等於凹部內徑之散熱器的專利或論文被提出，因此，本發明創作人乃積極努力研究，經潛心開發，終於研發出一種實用且功效更為增進的本發明。

本發明第一目的，在於提供一種散熱器，除了可用最小體積來達到最大化散熱效能之外，由於凸部體積幾乎等於凹部容積的緣故，所以可以有效增加散熱的比表面積而提升熱與空氣的交換效率。達成本發明第一目的採用之技術手段，係對金屬板材進行沖壓加工製成散熱器片狀本 體，使散熱器片狀本體包含相反的第一面及第二面。第一面上具有複數做為熱導散熱之用的凹部，第二面相對於各凹部的位置處具有複數做為熱導散熱之用的凸部。各凸部的體積與各凹部的容積之間的誤差率小於5%，且各凸部的外徑與各凹部的內徑之間的誤差率小於5%。

本發明第二目的，在於提供一種可以更為提升散熱效能的散熱器。達成本發明第二目的採用之技術手段，係對金屬板材進行沖壓加工製成散熱器片狀本體，使散熱器片狀本體包含相反的第一面及第二面。金屬板材的第一面上具有複數做為熱導散熱之用的凹部，第二面相對於各凹部的位置處具有複數做為熱導散熱之用的凸部。各凸部的體積與各凹部的容積之間的誤差率小於5%，且各凸部的外徑與各凹部的內徑之間的誤差率小於5%，其中，該金屬板材表面塗佈至少一層散熱材料。

本發明第三目的，在於提供一種可以有效簡化製造工序之散熱器的製造方法，主要是可以省略除毛邊之工序，故可有效簡化製造加工的程序，以降低製造生產成本。達成本發明第三目的採用之技術手段，係包括材料準備步驟及沖壓加工步驟。執行材料準備步驟實則提供至少一金屬板材，該至少一金屬板材具有相反的一第一面及一第二面。執行沖壓加工步驟實則以一沖壓加工技術對該至少一金屬板材進行沖壓加工，將該至少一金屬板材的該第一面上沖擠出做為熱導散熱之用的至少一凹部，並於該第二面相對於該至少一凹部的位置處沖擠出做為熱導散熱之用的至少一凸部，使該至少一凸部的體積與該至少一凹部的容積之間的誤差率小於5%，且該至少一凸部的外徑與該至少一凹部的內徑之間的誤差率小於5%。

10‧‧‧金屬板材

100‧‧‧散熱器片狀本體

11‧‧‧第一面

12‧‧‧第二面

110‧‧‧凹部

120‧‧‧凸部

20‧‧‧散熱材料

T1‧‧‧體積

T2‧‧‧容積

30‧‧‧沖壓模具

40‧‧‧裁剪裝置

50‧‧‧散熱器本體

51‧‧‧長凸條

52‧‧‧平整面

圖1係本發明第一實施例顯示第二面的實施示意圖。

圖2係本發明第一實施例的俯視示意圖。

圖3係本發明第一實施例的剖視示意圖。

圖4係本發明第二實施例顯示第二面的實施示意圖

圖5係本發明第二實施例的俯視示意圖。

圖6係本發明第二實施例的剖視示意圖。

圖7係本發明第三實施例的部分剖視示意圖。

圖8係本發明沖壓加工的連續實施示意圖。

圖9係習用鋁擠型散熱器示意圖。

為讓 貴審查委員能進一步瞭解本發明整體的技術特徵與達成本發明目的之技術手段，玆以具體實施例並配合圖式加以詳細說明如后：請配合參看圖1~3所示為實現本發明第一目的之第一實施例，係對金屬板材10進行沖壓加工成型散熱器片狀本體100，金屬板材10包含相反的第一面11及第二面12。散熱器片狀本體100具有相同於金屬板材10的第一面11及第二面12，使第一面11上具有複數做為熱導散熱之用的凹部110，第二面12相對於各凹部110的位置處具有複數個做為熱導散熱之用的凸部120。各凸部120的體積T1與各凹部110的容積T2之間的誤差率((T2-T1)/T2)小於5%，較佳為各凸部120的體積T1與各凹部110的容積T2之間的誤差率趨近於0，亦即，各凸部120的體積T1與各凹部110的容積T2幾乎相等；且各凸部120的外徑與各凹部110的內徑之間的誤差率 (凹部110內徑減凸部120外徑之後除以凹部110內徑)小於5%，較佳為各凸部120的外徑與各凹部110的內徑之間的誤差率趨近於0，亦即，各凸部120的外徑與各凹部110的內徑幾乎相等。而且，熱器片狀本體100的厚度大於凸部120的高度，較佳者係熱器片狀本體100之厚度減凸部120高度之後除以熱器片狀本體100之厚度介於10~50%。

請配合參看圖1~3及圖7所示為實現本發明第二目的之第二實施例，係對金屬板材10進行沖壓加工成型散熱器片狀本體100，金屬板材10包含相反的第一面11及第二面12。散熱器片狀本體100具有相同於金屬板材10的第一面11及第二面12，使第一面11上具有複數做為熱導散熱之用的凹部110，第二面12相對於各凹部110的位置處具有複數做為熱導散熱之用的凸部120。各凸部120的體積T1與各凹部110的容積T2之間的誤差率小於5%，且各凸部120的外徑與各凹部110的內徑之間的誤差率小於5%較佳為各凸部120的體積T1與各凹部110的容積T2之間的誤差率趨近於0，亦即，各凸部120的體積T1與各凹部110的容積T2幾乎相等；且各凸部120的外徑與各凹部110的內徑之間的誤差率(小於5%，較佳為各凸部120的外徑與各凹部110的內徑之間的誤差率趨近於0，亦即，各凸部120的外徑與各凹部110的內徑幾乎相等。其中，係於金屬板材10的表面塗佈至少一層散熱材料20。

請配合參看圖1~3所示為實現本發明第三目的之第三實施例，其包括下列步驟：(a)材料準備步驟：提供至少一金屬板材10，該至少一金屬板材10具有相反的一第一面11及一第二面12；及(b)沖壓加工步驟：以一沖壓加工技術對至少一金屬板材10進行沖壓加工，以獲得至少一散熱器片狀本體100，使該散熱器片狀本體100具有該第一面及該第二 面，使該第一面11上被沖擠出做為熱導散熱之用的複數凹部110，並使該第二面12相對於各凹部110的位置處被沖擠出做為熱導散熱之用的複數凸部120，使各凸部120的體積T1與各凹部110的容積T2之間的誤差率小於5%，較佳為各凸部120的體積T1與各凹部110的容積T2之間的誤差率趨近於0，亦即，各凸部120的體積T1與各凹部110的容積T2幾乎相等；且各凸部120的外徑與各凹部110的內徑之間的誤差率小於5%，較佳為各凸部120的外徑與各凹部110的內徑之間的誤差率趨近於0，亦即，各凸部120的外徑與各凹部110的內徑幾乎相等。亦即凸部120係由原本位在凹部110處的板材10材料被沖壓錯位後所形成。

具體來說，請配合參看圖1~3所示的實施例中，本發明全部凹部110與第一面11投影在一平面上的面積比為1：10~9：10；但不以此為限。相對地本發明全部凸部120與第一面11投影在一平面上的面積比為1：10~9：10；再請配合參看圖1~3所示的實施例中，上述各個凹部110及凸部120可以是圓柱形；或是長條柱形或是多邊柱形；或是如4~6圖所示係呈多個左右上下對稱的L型。凹部110及凸部120的形狀或是分佈的狀態，可依實際需求來設計沖壓模具進行沖壓。

請配合參看圖1~3所示的實施例中，上述金屬板材10呈厚度較前揭發明第I310298號專利為厚的片狀金屬板材10，此片狀金屬板材10可以是由鋁、銅或是金屬合金製成的金屬板材10。

請再參看圖7所示，本發明一種更佳實施例，係各凸部120及各凹部110分別呈階梯狀結構，即凹部110的底部再凹陷出小凹部111，相對該凹部110的凸部120頂部再相對小凹部111的位置處突小凸部121。 如此，可以再增加整體的散熱表面積。。

請配合參看圖8所示的實施例中，金屬板材10係捲繞呈帶狀，此捲繞之帶狀金屬板材10係透過沖壓模具30而可由沖壓加工成型為包含多個連續相接的散熱器，再由裁剪裝置40將連續相接的多個散熱器分別裁剪為多個單體散熱器。於另一種實施例中，可以透過裁剪裝置40將捲繞之帶狀金屬板材10預先裁剪為預定尺寸之單片的金屬板材10，然後透過沖壓模具30對單片的金屬板材10進行沖壓加工，於此，即可將單片的金屬板材10沖壓加工為具有複數個凸部120與複數個凹部110的散熱器。

以上所述，僅為本發明之可行實施例，並非用以限定本發明之專利範圍，凡舉依據下列請求項所述之內容、特徵以及其精神而為之其他變化的等效實施，皆應包含於本發明之專利範圍內。本發明所具體界定於請求項之結構特徵，未見於同類物品，且具實用性與進步性，已符合發明專利要件，爰依法具文提出申請，謹請 鈞局依法核予專利，以維護本申請人合法之權益。

Claims (10)

1. 一種散熱器，其包括有一由一沖壓加工技術所沖壓而成的散熱器片狀本體，該散熱器片狀本體包含相反的一第一面及一第二面，該散熱器片狀本體的該第一面上具有至少一做為熱導散熱之用的凹部，該第二面相對於該至少一凹部的位置處具有至少一做為熱導散熱之用的凸部，該至少一凸部的體積與該至少一凹部的容積之間的誤差率小於5%，且該至少一凸部的外徑與該至少一凹部的內徑之間的誤差率小於5%。
2. 如請求項1所述之散熱器法，其中，該至少一凹部與該第一面投影在一平面上的面積比為1：10~9：10。
3. 如請求項1所述之散熱器法，其中，該至少一凹部及該至少一凸部分別為複數個，每一凹部及每一凸部分別為圓柱形、長條柱形或多邊柱形。
4. 如請求項1所述之散熱器，其中，該金屬板材呈片狀，該金屬板材係為鋁、銅或金屬合金。
5. 如請求項1所述之散熱器，其中，該至少一凸部及該至少一凹部分別呈階梯狀結構。
6. 如請求項1所述之散熱器，其中，該金屬板材表面塗佈有至少一層散熱材料。
7. 一種散熱器製造方法，其包括：材料準備步驟：提供一金屬板材，該一金屬板材具有相反的一第一面及一第二面；及沖壓加工步驟：以一沖壓加工技術對該金屬板材進行沖壓加工，以獲得至少一散熱器片狀本體，使該散熱器片狀本體具有該第一面及該第二面， 並於該第一面被沖擠出做為熱導散熱之用的至少一凹部，及於該第二面相對於該至少一凹部的位置處被沖擠出做為熱導散熱之用的至少一凸部，使該至少一凸部的體積與該至少一凹部的容積之間的誤差率小於5%，且該至少一凸部的外徑與該至少一凹部的內徑之間的誤差率小於5%。
8. 如請求項7所述之製造方法，其中，該至少一凹部與該散熱器片狀本體的該第一面投影在一平面上的面積比為1：10~9：10。
9. 如請求項7所述之製造方法，其中，該至少一凸部及該至少一凹部分別呈階梯狀結構。
10. 如請求項7所述之製造方法，其中，該金屬板材係呈捲繞之帶狀，該帶狀之金屬板材透過該沖壓加工步驟而可一次成型為多個該散熱器片狀本體。