TWI411389B

TWI411389B - 利用微孔板體散熱之方法

Info

Publication number: TWI411389B
Application number: TW99115834A
Authority: TW
Inventors: Shih Ming Lu
Original assignee: Ckm Building Material Corp
Priority date: 2010-05-18
Filing date: 2010-05-18
Publication date: 2013-10-01
Also published as: TW201143587A

Description

利用微孔板體散熱之方法

本發明係有關於一種利用微孔板體散熱之方法，特別是指將具有微孔及凹陷槽之板體與發熱源接觸，利用微孔及凹陷槽提高空氣熱對流效應，加速發熱源之散熱速度。

目前一般所常見之液晶模組、LED燈具或其他高功率之電子設備，於使用時均會產生高溫，而高溫係會影響到其使用效率，因此容易使得該電子設因而故障，甚致縮短其使用壽命，所以必需利用各種不同的散熱方法來進行散熱，以降低其工作溫度，而常見之散熱方法不外乎為氣冷式或水冷式等二種方式為主，其中水冷式之散熱效果為最佳，但相對其設備及成本較高，必需安裝有循環水管、壓力泵及冷卻液，因此安裝所佔據之空間相當大，而目前電子設備均朝向小型化，根本無法再安裝上述水冷式之構件，所以現今均以氣冷式散熱為主，而氣冷式所使用之散熱裝置如散熱片或散熱風扇等，甚致於必需外加電源以驅動其產生作動，又或者是增加安裝空間，以容納上述散熱裝置，所以在使用上均有所限制。

經查有中華民國99年3月21日所公告之新型第M376807號「散熱裝置及其電子運算系統」專利案，其係揭露有：一第一板體以及一第二板體，該第一板體係與一發熱源相連接，該第二板體，其係藉由一連接板與該第一板體相連接，該第二板體與該第一板體間具有一散熱空間。該散熱裝置可以避免熱源累積於底部，並且可以透過散熱空間內的自然對流，快速的將熱源散發至空氣中；又於該第二板體上更開設複數個散熱孔，該散熱孔可以為橢圓形、圓形、多邊形或其他具有曲線與直線組合的開孔，藉以可加強散熱的效果。惟，該專利前案，其僅於第二板體上設有若干散熱孔，故其散熱效率不佳，無法達到全面散熱，所以在長時間需要散熱的裝置上則效果不彰。

又有中華民國98年6月21日所公告之新型第M359909號「電子發熱元件之金屬散熱結構及電子裝置」專利案，其係揭露有：一種電子發熱元件之金屬散熱結構，係適用於一電子裝置上，電子發熱元件之金屬散熱結構係以一蝕刻之製程而使電子發熱元件之金屬散熱結構之至少一平面形成多數個微孔隙，藉由電子發熱元件之金屬散熱結構應用於此電子裝置上，產生自然對流之熱傳導，達到良好之散熱效果，使電子發熱元件之金屬散熱結構具有較高之發散熱面積比。該專利前案係採用蝕刻方式成形微孔，其微孔之數量有限，所以散熱效率仍然有改進之空間。

爰此，有鑑於目前的高功率等電子設備之散熱方法具有上述之缺點，故本發明主要係在提供一種利用微孔板體散熱之方法，步驟如下：A.提供一板體，於該板體上形成相對之第一表面及第二表面，鄰接該第一表面及第二表面則提供複數側面，之後，於該第一表面成型複數連通相對二側面之凹陷槽，並於對應該些凹陷槽位置處成型複數貫穿該第一表面及第二表面之微孔；B.將該板體之第一表面或第二表面接觸一發熱源，利用該凹陷槽與該微孔加強空氣之熱對流效應，加速該發熱源之散熱速度。

進一步，該板體上之微孔數目係控制為每平方公尺8萬個至50萬個，較佳為該板體上之微孔數目係控制為每平方公尺40萬個至50萬個，係以沖壓或其他任何鑽孔方式達成，且該些微孔密度越高，其散熱效果越佳。

進一步，該板體之微孔係設置為等距排列，均勻增加該發熱源任一位置處之熱對流效應，達到該發熱源每一位置均勻散熱之效果。

進一步，係於該些微孔中段處至少成型一孔徑縮小之頸部，使該些微孔呈文氏管造型，當空氣流體由該發熱源或由該板體帶走熱量而升溫時，會先經過該些微孔之漸縮段，形成加速作用，加速高溫空氣流體排出，當高溫之空氣流體經過該些微孔之頸部後，會到達該些微孔之漸擴段，增加與外部低溫空氣流體接觸面積，而加速低溫空氣流體與高溫空氣流體之對流作用，提高散熱效果。

進一步，該些凹陷槽之斷面係成型為漸縮之V字型、圓弧形或多邊形其中之一，較佳的是該些凹陷槽彼此間係設置為直線排列、傾斜狀排列或交錯式排列其中之一，當該板體之第一表面與該發熱源接觸時，會形成外部低溫空氣流體由該板體之側面進入該些凹陷槽，並於吸收熱量升溫後，由該些微孔排出之熱對流流道。

進一步，該板體之第二表面係往第一表面成型複數漸縮之錐狀凹槽，該些錐狀凹槽底面形成一平面部，而該些凹陷槽係與該些平面部交會而形成該些微孔，較佳的是，該些錐狀凹槽係呈三角形，係方便沖壓成型，而能形成類似前述文氏管造型之效應。

進一步，該板體係與該發熱源直接接觸或間接接觸。

進一步，該板體與該發熱源接觸之第一表面或第二表面係成型一第一絕緣膜，或者該發熱源與該板體接觸之面係形成一第二絕緣膜，較佳的是該第一絕緣膜及第二絕緣膜係為電鍍之氧化鋁、氮化硼、氮化鈦、氮化鋁、碳化矽、碳化鈦、氧化鋅、氧化鈹或石墨任一種或其組合之複合材料之薄膜，當該發熱源為電路板之銲錫或其他類似導電體時，可避免電力傳導至該板體上，造成漏電之現象。

本發明具有下列功效：

1.藉由板體上之微孔與凹陷槽提高空氣之熱對流效應，加速發熱源之散熱速度。

2.藉由新型沖壓技術，可在每平方公尺之板體上，製造出數目為8萬個至50萬個的微孔，可以大幅增加該板體之表面積，而與空氣大量產生熱對流，進而達到提昇散熱效率之功效。

(1)‧‧‧板體

(11)‧‧‧第一表面

(12)‧‧‧第二表面

(13)‧‧‧側面

(14)‧‧‧凹陷槽

(15)‧‧‧微孔

(16)‧‧‧頸部

(17)‧‧‧錐狀凹槽

(1'71)‧‧‧平面部

(2)‧‧‧第一絕緣膜

(3)‧‧‧第二絕緣膜

(A)‧‧‧發熱源

第一圖係為本發明板體構造之立體外觀圖。

第二圖係為本發明板體直接接觸於發熱源上之示意圖。

第三圖係為本發明凹陷槽呈V字型之剖面示意圖(即第二圖中之X-X剖視圖)。

第四圖係為本發明凹陷槽呈圓弧形之剖面示意圖。

第五圖係為本發明凹陷槽呈多邊形之剖面示意圖。

第六圖係為本發明凹陷槽呈直線排列之示意圖(板體之底示圖)。

第七圖係為本發明凹陷槽呈傾斜狀排列之示意圖(板體之底示圖)。

第八圖係為本發明凹陷槽呈交錯型排列之示意圖(板體之底示圖)。

第九圖係為本發明藉由凹陷槽及微孔之熱對流效應加速發熱源散熱之使用示意圖(即第二圖中之Y-Y剖視圖)。

第十圖係為本發明微孔內形成頸部之示意圖。

第十一圖係為本發明板體藉由錐狀凹槽與凹陷槽之剪力作用成型微孔之立體外觀圖。

第十二圖係為本發明板體藉由錐狀凹槽與凹陷槽之剪力作用成型微孔之俯視圖。

第十三圖係為本發明板體藉由錐狀凹槽與凹陷槽之剪力作用成型微孔之底視圖。

第十四圖係為本發明板體藉由錐狀凹槽與凹陷槽之剪力作用成型微孔之剖視圖(即第十二圖中之Z-Z剖視圖)。

第十五圖係為未安裝散熱裝置、裝設一般鋁板及裝設本發明具微孔板體之覆晶LED發熱源其溫度上昇折線圖。

第十六圖係為本發明圖板體之第一表面成型第一絕緣膜之示意圖。

第十七圖係為本發明發熱源與板體接觸之面形成第二絕緣膜之示意圖。

第十八圖係為本發明之板體直接接觸及間接接觸覆晶LED發熱源時溫度上昇之折線圖。

第十九圖係為裝設一般鋁板作為散熱用之覆晶LED發熱源相片及其熱量分佈之紅外線熱感應相片。

第二十圖係為裝設本發明板體作為散熱用之覆晶LED發熱源相片及其熱量分佈之紅外線熱感應相片。

綜合上述技術特徵，本發明主要功效將可於下述實施例清楚呈現。

請參閱第一圖及第二圖所示，係為一種利用微孔板體散熱之方法，步驟如下：

A.提供一板體(1)，於該板體(1)上以形成相對之第一表面(11)及第二表面(12)，鄰接該第一表面(11)及第二表面(12)則提供複數側面(13)，之後，於該第一表面(11)成型複數連通相對二側面(13)之凹陷槽(14)，該些凹陷槽(14)之斷面係成型為漸縮之V字型[請參閱第三圖]、圓弧形[請參閱第四圖]或多邊形[請參閱第五圖，圖示以四邊形代表]其中之一，較佳的是該些凹陷槽彼此間係設置為直線排列[請參閱第六圖]、傾斜狀排列[請參閱第七圖]或交錯式排列[請參閱第八圖]其中之一，並於對應該些凹陷槽(14)位置處成型等距離排列，且每平方公尺8萬個至50萬個貫穿該第一表面(11)及第二表面(12)之微孔(15)，較佳為每平方公尺40萬個至50萬個微孔(15)，該些微孔(15)係以沖壓或其他任何鑽孔方式達成，且該些微孔(15)密度越高，後述散熱效果越佳。

B.將該板體(1)之第一表面(11)或第二表面(12)接觸一發熱源(A)，該發熱源(A)係可為液晶模組、LED燈具、覆晶LED等電子產品，但當然其不限於電子產品，其他需散熱之模組均可適用，本實施例以該第一表面接觸該發熱源(A)，當該板體(1)之第一表面(11)與該發熱源(A)接觸時，該發熱源(A)於工作時所產生之熱能，除了能透過該第一表面(11)直接熱傳導至第二表面(12)之外，亦會形成外部低溫空氣流體由該板體(1)之側面(13)進入該些凹陷槽(14)，並於吸收熱量升溫後，由該些微孔(15)排出之熱對流流道，並藉此熱對流效應加速該發熱源(A)之散熱速度[請參閱第九圖]。

另外，請參閱第十圖所示，係於該些微孔(15)中段處至少成型一孔徑縮小之頸部(16)，使該些微孔(15)呈文氏管造型，當空氣流體由該發熱源(A)或由該板體(1)帶走熱量而升溫時，會先經過該些微孔(15)之漸縮段，形成加速作用，加速高溫空氣流體排出，當高溫之空氣流體經過該些微孔(15)之頸部(16)後，會到達該些微孔(15)之漸擴段，增加與外部低溫空氣流體接觸面積，而加速低溫空氣流體與高溫空氣流體之對流作用，提高散熱效果。

再請參閱第十一至十四圖所示，係於該板體(1)之第二表面(12)上以沖壓方式成型設有若干個呈三角形等距排列之錐狀凹槽(17)，每一個錐狀凹槽(17)均由該第二表面(12)朝向第一表面(11)向下漸縮形成有另外一個三角形之平面部(171)，再於該第一表面(11)上另利用沖壓方式成型有等距排列之凹陷槽(14)，而該任一條凹陷槽(14)在與該平面部(171)交會處則因剪力而會貫穿形成該些微孔(15)，且該些微孔(15)係呈長方形，此種方式可達成類似前述文氏管之功效，且為一種製程方便之金屬板體加工成型方式，可節省加工製造時間。

又請參閱第十五圖所示，係為未安裝任何散熱裝置之覆晶LED發熱源、裝設一般鋁板之覆晶LED發熱源及裝設本發明板體(1)之覆晶LED發熱源，三者於工作時溫度上昇之折線圖，經由比較可輕易看出藉由裝設本發明板體(1)之散熱作用，其平均溫度遠低於其他未安裝任何散熱裝置及裝設一般鋁板之覆晶LED發熱源之平均溫度，足以證明本發明係可達到最佳之散熱效率。

再請參閱第十六圖及第十七圖所示，係將本發明之板體(1)間接接觸覆晶LED發熱源(A)，該板體(1)與該發熱源(A)接觸之第一表面(11)或第二表面(12)係成型一第一絕緣膜(2)，或者該發熱源(A)與該板體(1)接觸之面係形成一第二絕緣膜(3)，較佳的是該第一絕緣膜(2)及第二絕緣膜(3)係為電鍍之氧化鋁、氮化硼、氮化鈦、氮化鋁、碳化矽、碳化鈦、氧化鋅、氧化鈹或石墨任一種或其組合之複合材料之薄膜，當該發熱源(A)為電路板之銲錫或其他類似導電體時，可避免電力傳導至該板體(1)上，而造成漏電之疑慮，而經由第十八圖之折線圖比較得知，該板體(1)直接接觸覆晶LED發熱源(A)，以及間接接觸覆晶LED發熱源(A)之二種不同的接觸方式，於測試覆晶LED發熱源(A)工作，分別進行散熱時的溫度上昇趨勢，雖然圖中顯示該板體(A)與覆晶LED發熱源(A)直接接觸時之散熱效率較佳，但若使用於導電體之散熱時，其二者間接接觸，除可避免導電體漏電之外，仍然可有效提高其散熱速率。

請參閱第十九圖及第二十圖所示，分別為本發明經過實驗測試，將僅裝設有一般鋁板作為散熱用之覆晶LED發熱源，以及裝設本發明板體(1)作為散熱之覆晶LED發熱源，於工作時分別觀察其熱量分佈，經由該熱量分佈之紅外線熱感應的相片中可以清楚看出二者熱量之分佈情形，使用本發明板體(1)之覆晶LED發熱源的熱量分佈呈現較為平均且工作溫度較低，散熱效率遠優於一般鋁板。

惟，以上所述僅為本發明其中之一最佳實施例，當不能以此限定本發明之申請專利保護範圍，舉凡依本發明之申請專利範圍及說明書內容所作之簡單的等效變化與替換，皆應仍屬於本發明申請專利範圍所涵蓋保護之範圍內。