TWM502875U - 散熱模組 - Google Patents

Description

散熱模組

本新型創作是有關於一種散熱模組，且特別是一種用於電子裝置的散熱模組。

近年來，隨著科技產業日益發達，電子裝置例如筆記型電腦(Notebook，NB)、個人數位助理(Personal Digital Assistant，PDA)與智慧型手機(Smart Phone)等產品已頻繁地出現在日常生活中。這些電子裝置內部所搭載的部分電子元件在運作過程中通常會產生熱能，而影響電子裝置的運作效能。因此，電子裝置內部通常會配置散熱模組或散熱元件，例如是散熱風扇、散熱貼材或者散熱管，以協助將電子元件的產熱散逸至電子裝置的外部。

在上述散熱模組中，散熱風扇可有效使熱能散逸至外部，但其耗電量大、重量較重且所需空間較大，而不利於應用在追求輕薄設計的電子裝置上，且容易產生噪音而影響電子裝置所附加的通訊功能。此外，為使散熱風扇藉由對流進行散熱，電子裝置的外殼需設置開口，此舉亦會降低電子裝置的機械強度。另一方面，散熱貼材可吸收電子元件的熱能而降低表面溫度，且其 成本與所需空間較低，故可廣泛地應用在電子裝置內，但其難以使熱能進一步透過其他構件散逸至外部，其散熱效果有限。再者，散熱管可將電子元件的熱能傳遞至另一板件上，但其缺乏對流作用，故散熱效果有限。藉此，散熱管可進一步搭配蒸發器與冷凝器構成迴路，且可藉由吸收或釋放熱能而轉換於兩相態(例如液態與氣態)之間的相變化傳熱介質可在散熱管內循環流動，以在蒸發器吸收熱能並在冷凝器釋放熱能，從而將熱能從電子元件傳遞至外部。然而，傳熱介質僅藉由其自身的相變化而在迴路中流動，其流動效果較差，進而使其散熱效果有限。

本新型創作提供一種散熱模組，其具有良好的散熱效果。

本新型創作的散熱模組適於配置在一電子裝置內，以對電子裝置內的一電子元件散熱。散熱模組包括一蒸發器、一銅管以及一支撐板。蒸發器配置於電子裝置內，並連接電子元件。銅管配置於電子裝置內，且連通至蒸發器而構成一迴路，其中銅管鄰近蒸發器的局部的水平高度低於銅管的其他局部的水平高度而使銅管具有高度落差，而一傳熱介質在銅管與蒸發器所構成的迴路內流動。支撐板配置於電子裝置內，且銅管固定於支撐板上，其中電子元件的一熱能透過蒸發器傳遞至傳熱介質，使傳熱介質在吸收熱能後藉由銅管的高度落差在銅管內流動，以將熱能透過銅管傳遞至支撐板，並在散發熱能後經由銅管流動至蒸發器。

基於上述，在本新型創作的散熱模組中，蒸發器配置在電子元件上，且與固定於支撐板上的銅管構成迴路，而傳熱介質可在迴路內流動。藉此，電子元件的熱能可透過蒸發器傳遞至傳熱介質，並藉由傳熱介質在銅管內流動而進一步透過銅管傳遞至支撐板，藉此使熱能散逸至電子裝置外。其中，傳熱介質在銅管內藉由高度落差產生位能而提升其流動速率，進而加速上述散熱動作。據此，本新型創作的散熱模組具有良好的散熱效果。

為讓本新型創作的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

50‧‧‧電子裝置

52‧‧‧電子元件

54‧‧‧鍵盤模組

56‧‧‧開口

100‧‧‧散熱模組

110‧‧‧蒸發器

112‧‧‧腔室

114‧‧‧加熱元件

116‧‧‧加壓元件

116a‧‧‧開孔

120‧‧‧銅管

122‧‧‧粉末毛細結構

130‧‧‧支撐板

140‧‧‧傳熱介質

150‧‧‧導熱元件

160‧‧‧彈性件

170‧‧‧固定夾

H1、H2‧‧‧水平高度

圖1是本新型創作一實施例的電子裝置的俯視示意圖。

圖2是圖1的散熱模組的俯視示意圖。

圖3是圖1的電子裝置的側視示意圖。

圖4是圖1的銅管的局部示意圖。

圖5是圖1的蒸發器的俯視剖面示意圖。

圖6是圖5的蒸發器的側視剖面示意圖。

圖1是本新型創作一實施例的電子裝置的俯視示意圖。圖2是圖1的散熱模組的俯視示意圖。圖3是圖1的電子裝置的 側視示意圖。請參考圖1至圖3，在本實施例中，電子裝置50可為具有單一機體的電子裝置，亦可為具有兩機體的電子裝置，例如是筆記型電腦(notebook，NB)，而在圖1中僅繪示其中一機體，本新型創作並不限制電子裝置的種類。其中，電子裝置50的內部配置有電子元件52，例如是中央處理器(central processing unit，CPU)或其他適用的電子元件，以執行相關運作。電子元件52在運作過程中產生熱能。藉此，本實施例的散熱模組100適於配置在電子裝置50內，以對電子裝置50內的電子元件52散熱。

在本實施例中，散熱模組100包括蒸發器110、銅管120以及支撐板130。蒸發器110配置於電子裝置50內，並連接電子元件52。銅管120配置於電子裝置50內，且連通至蒸發器110而構成迴路(如圖1與圖2所示)，其中銅管120鄰近蒸發器110的局部的水平高度H1低於銅管120的其他局部的水平高度H2而使銅管120具有高度落差，而傳熱介質140在銅管120與蒸發器110所構成的迴路內流動。支撐板130配置於電子裝置50內，且銅管120固定於支撐板130上。藉此，電子元件52的熱能透過蒸發器110傳遞至傳熱介質140，使傳熱介質140在吸收熱能後藉由銅管120的高度落差在銅管120內流動，以將熱能透過銅管120傳遞至支撐板130，並在散發熱能後經由銅管120流動至蒸發器110。據此，散熱模組100有助於電子元件52的散熱。

具體而言，在本實施例中，散熱模組100更包括導熱元件150與多個彈性件160。導熱元件150例如是導熱介面材料 (Thermal Interface Material，TIM)，其配置於電子元件52與蒸發器110之間，以將電子元件52的熱能傳遞至蒸發器110。換言之，導熱元件150的使用有助於使電子元件52的熱能傳遞至蒸發器110，但亦可省略導熱元件150的使用而使蒸發器110直接接觸電子元件52，本新型創作不以此為限制。彈性件160例如是金屬彈片，其配置於蒸發器110上，並在蒸發器110配置於電子元件52上時壓制電子元件52。換言之，彈性件160的使用有助於電子元件52與蒸發器110的結合，但散熱模組100亦可改以其它方式結合蒸發器110與電子元件52，本新型創作不以此為限制。藉此，由於蒸發器110連接至電子元件52，故電子元件52在運作過程中產生的熱能可傳遞至蒸發器110。

再者，在本實施例中，銅管120連通至蒸發器110而構成迴路，而傳熱介質140在銅管120與蒸發器110所構成的迴路內流動。其中，銅管120與蒸發器110所構成的迴路呈現真空狀態，以降低傳熱介質140的沸點，藉此使傳熱介質140在銅管120與蒸發器110所構成的迴路內藉由熱能產生相變化。

具體而言，在本實施例中，傳熱介質140例如是水或者冷煤，但本新型創作不以此為限制。電子元件52的熱能可透過蒸發器110傳遞至傳熱介質140，亦即傳熱介質140可在蒸發器110內吸收電子元件52的熱能。傳熱介質140在蒸發器110內吸收熱能後產生相變化從液態轉變為氣態，並在銅管120內流動。之後，由於銅管120固定於支撐板130上，故轉變為氣態的傳熱介質140 在銅管120內流動而將熱能透過銅管120傳遞至支撐板130。傳熱介質140在銅管120內流動而將熱能透過銅管120傳遞至支撐板130後產生相變化從氣態轉變為液態，且經由銅管120重新流動至蒸發器110。

由此可知，經由上述的一次循環，傳熱介質140可在蒸發器110中吸收電子元件52的熱能而產生相變化從液態轉變為氣態，並在銅管120內流動的過程中將熱能透過銅管120傳遞至支撐板130而產生相變化從氣態轉變為液態，之後又重新流回蒸發器110。此時，由於傳熱介質140已將熱能透過銅管120傳遞至支撐板130而散發熱能，故重新流動至蒸發器110的傳熱介質140可再次透過蒸發器110吸收電子元件52產生的熱能，並在銅管120內流動而再次將熱能透過銅管120傳遞至支撐板130，以進行下一次循環。經由傳熱介質140在迴路內持續流動，電子元件52的熱能可持續傳遞至支撐板130，而進一步散逸至電子裝置50外。藉此，本實施例的散熱模組100有助於電子元件52的散熱。

更進一步地說，在本實施例中，銅管120鄰近蒸發器110的局部的水平高度H1低於銅管120的其他局部的水平高度H2而使銅管120具有高度落差。換言之，銅管120的大部分局部位於較高的水平高度H2，而銅管120鄰近蒸發器110的局部以及蒸發器110位於較低的水平高度H1(如圖3所示)。藉此，呈現液態的傳熱介質140容易集中於位於水平高度H1的蒸發器110，以在蒸發器110內吸收電子元件52的熱能而轉變為氣態。相對地，呈 現氣態的傳熱介質140容易在位於水平高度H2的銅管120內流動，並透過銅管120將熱能傳遞至支撐板130而重新轉變為液態，並進一步透過銅管120的高度落差所產生的位能流回位於水平高度H1的蒸發器110。藉此，上述高度落差的設計有助於傳熱介質140在銅管120與蒸發器110所構成的迴路內的流動速率。

換言之，在傳熱介質140於蒸發器110內吸收電子元件52的熱能而產生相變化從液態轉變為氣態之後，呈現氣態的傳熱介質140可自發性地從蒸發器110經由銅管120位於水平高度H1的局部往銅管120位於水平高度H2的局部流動。在傳熱介質140將熱能透過銅管120傳遞至支撐板130而產生相變化從氣態轉變為液態之後，呈現液態的傳熱介質140可藉由水平高度H2與H1之間的高度落差所產生的位能而自發性地從銅管120位於水平高度H2的局部往銅管120位於水平高度H1的局部流動，進而流動至蒸發器110，以完成上述循環。藉此，本實施例的散熱模組100除了可用於電子元件52的散熱之外，傳熱介質140可在相變化的過程中搭配銅管120與蒸發器110的高度落差自發性地流動，進而提升傳熱介質140在銅管120與蒸發器110內的流動速率，藉此使散熱模組100具有良好的散熱效果。

再者，在本實施例中，支撐板130承載電子裝置50的鍵盤模組54(繪示於圖1與圖3)，而固定在支撐板130上的銅管120環繞鍵盤模組54的周圍。換言之，本實施例的電子裝置50配置有鍵盤模組54，其可透過開口56暴露於電子裝置50的表面，而 作為電子裝置50的輸入介面。藉此，電子元件52的熱能在藉由上述循環傳遞至支撐板130之後，可進一步從支撐板130傳遞至位於開口56的鍵盤模組54，進而透過鍵盤模組54與開口56散逸至電子裝置50外。其中，銅管120環繞鍵盤模組54的周圍而位於支撐板130的周邊，故銅管120的設置不干涉鍵盤模組54的配置。此外，為使支撐板130有效地將熱能傳遞至電子裝置50外，故支撐板130較佳地採用金屬材質，但本新型創作不以此為限制。

藉此，在本實施例中，前述支撐板130實際上是常見於電子裝置50中支撐鍵盤模組54的支撐構件。換言之，本實施例除了以支撐板130承載鍵盤模組54之外，更進一步使用支撐板130進行散熱。此時，由於支撐件130的平面尺寸(即其在圖1與圖2的俯視示意圖中的面積)大致上等於鍵盤模組54的平面尺寸，而在電子裝置50的機體上佔有相當比例，故在電子元件52的熱能藉由傳熱介質140從蒸發器110透過銅管120傳遞至支撐板130之後，熱能可透過加熱面積較大的支撐板130快速傳遞至鍵盤模組54與開口56而進一步散逸至電子裝置50外。由此可知，散熱模組100所採用的支撐板130是電子裝置50原有用於承載鍵盤模組54的構件，並非是為了散熱功能而額外增加的構件，而散熱模組100所採用的銅管120可配置在電子裝置50原有的空間內而不干涉電子裝置50的其他構件(例如鍵盤模組54)的配置。據此，散熱模組100採用銅管120與支撐板130的設計不會額外增加電子裝置50的尺寸(例如是整體厚度)，亦不需額外調整電子裝置 50的內部構件的位置。

此外，在本實施例中，散熱模組100更包括多個固定夾170，配置於支撐板130上，以藉由夾持銅管120而將銅管120固定於支撐板130。其中，固定夾170可維持緊密夾持銅管120，以提供良好的接觸，且固定夾170較佳地也採用金屬材質，以協助使傳熱介質140的熱能透過銅管120與固定夾170傳遞至支撐板130。上述固定方式不僅製造方便、組裝快速，且可將銅管120穩固地固定在支撐板130上，並有助於使傳熱介質140的熱能傳遞至支撐板130。然而，在其他未繪示的實施例中，散熱模組100亦可改以其他方式(例如銲接)將銅管120固定於支撐板130上，本新型創作不以此為限制。

在本實施例中，傳熱介質140可藉由上述設計自發性地在蒸發器110與銅管120所構成的迴路內流動。散熱模組100主要是藉由傳熱介質140在蒸發器110與銅管120所構成的迴路內產生相變化而將電子元件52的熱能傳遞至支撐板130。藉此，只要傳熱介質140在迴路中的流動速率得到有效提升，散熱模組100的散熱效果亦同樣得以提升。因此，本實施例的散熱模組100除了藉由上述設計使傳熱介質140自發性地在蒸發器110與銅管120所構成的迴路內流動之外，還藉由後續所述的設計提升散熱效果。

圖4是圖1的銅管的局部示意圖。請參考圖1與圖4，在本實施例中，銅管120鄰近蒸發器110處燒結有高密度的粉末毛細結構122，以藉由粉末毛細結構122限制傳熱介質140在銅管 120內沿單一方向流動。具體而言，銅管120的材質為銅，且其呈現管狀，使傳熱介質140可於其中流動。其中，銅管120以其相對兩端連通至蒸發器110，而銅管120的其中一端鄰近蒸發器110處燒結有高密度的粉末毛細結構122(如圖1與圖2所示)。當傳熱介質140在銅管120內流動的過程中通過粉末毛細結構122時，傳熱介質140因為毛細作用而受到粉末毛細結構122的牽引，造成傳熱介質140較難以通過粉末毛細結構122。換言之，傳熱介質140較難以自發性地通過粉末毛細結構122。

藉此，在本實施例中，當傳熱介質140在蒸發器110內吸收電子元件52的熱能而轉變為氣態後，呈現氣態的傳熱介質140容易自發性地往遠離粉末毛細結構122的方向流動，即往銅管120未燒結粉末毛細結構122的另一端流入銅管120的其他局部。之後，呈現氣態的傳熱介質140往銅管120位於水平高度H2的局部沿著迴路流動而將熱能透過銅管120傳遞至支撐板130後才往銅管120燒結有粉末毛細結構122的一端流動。此時，由於傳熱介質140已將熱能透過銅管120傳遞至支撐板130而轉變為液態，且銅管120與蒸發器110的高度落差所產生的位能可趨使呈現液態的傳熱介質140流動至蒸發器110，故呈現液態的傳熱介質140可藉由前述位能克服毛細作用而順利通過粉末毛細結構122流回蒸發器110。由此可知，粉末毛細結構122的設計可限制傳熱介質140往單一方向流動(如圖1與圖2的逆時鐘方向)，而有助於提升傳熱介質140的流動速率，進而提升散熱模組100的散熱效果。

圖5是圖1的蒸發器的俯視剖面示意圖。圖6是圖5的蒸發器的側視剖面示意圖。請參考圖5與圖6，在本實施例中，蒸發器110具有腔室112，並連通至銅管120，以使蒸發器110與銅管120構成封閉的迴路。其中，蒸發器110包括多個加熱元件114。加熱元件114例如是銅柱(copper pillar)，其配置於蒸發器110的腔室112內，以增加蒸發器110的加熱面積。當電子元件52(繪示於圖1至圖3)的熱能傳遞至蒸發器110時，蒸發器110可藉由加熱元件114吸收更多熱能，而將更多熱能傳遞至流動至蒸發器110的腔室112內的傳熱介質140。藉此，傳熱介質140不僅可藉由加熱元件114增加其所吸收的熱能，其亦可因吸收較多熱能而更快速地產生相變化而轉變為氣體，並快速地流動至銅管120進行前述的散熱循環。換言之，在蒸發器110內配置加熱元件114有助於增加蒸發器110的加熱面積，而可提升傳熱介質140進行上述散熱循環的速率，進而使散熱模組100的散熱效果得以提升。

再者，在本實施例中，蒸發器110更包括加壓元件116。加壓元件116，例如是擋板，其配置於蒸發器110的腔室112內，且具有多個開孔116a，使傳熱介質140在通過加壓元件116的開孔116a時產生壓力差。換言之，當傳熱介質140從銅管120流動至蒸發器110的腔室112內時，傳熱介質140需從腔室112的一側通過加壓元件116的開孔116a流動至腔室112的另一側，才能進一步從蒸發器110重新流動至銅管120。藉此，傳熱介質140在蒸發器110內的流動路徑受到加壓元件116的限制而產生壓力 差，而此壓力差有助於傳熱介質140在蒸發器110內的流動速率，進而提升傳熱介質140在迴路中的流動速率。藉由上述設計提升傳熱介質140在蒸發器110中的吸熱效果與流動速率，本實施例的散熱模組100具有良好的散熱效果。

綜上所述，在本新型創作的散熱模組中，蒸發器配置在電子元件上，且與固定於支撐板上的銅管構成迴路，而傳熱介質可在迴路內流動。藉此，電子元件的熱能可透過蒸發器傳遞至傳熱介質，並藉由傳熱介質在銅管內流動而進一步透過銅管傳遞至支撐板，藉此使熱能散逸至電子裝置外。傳熱介質在散逸熱能後經由銅管流動至蒸發器，並重新進行散熱動作。其中，蒸發器配置有加熱元件與加壓元件，以提升傳熱介質所吸收的熱能以及流動速率。再者，傳熱介質在銅管內產生相變化，並藉由銅管的高度落差產生位能而提升其流動速率，進而加速上述散熱動作。據此，本新型創作的散熱模組具有良好的散熱效果。

雖然本新型創作已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本新型創作，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本新型創作的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本新型創作的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

50‧‧‧電子裝置

52‧‧‧電子元件

54‧‧‧鍵盤模組

56‧‧‧開口

100‧‧‧散熱模組

110‧‧‧蒸發器

120‧‧‧銅管

122‧‧‧粉末毛細結構

130‧‧‧支撐板

140‧‧‧傳熱介質

160‧‧‧彈性件

170‧‧‧固定夾

Claims (10)

1. 一種散熱模組，適於配置在一電子裝置內，以對該電子裝置內的一電子元件散熱，該散熱模組包括：一蒸發器，配置於該電子裝置內，並連接該電子元件；一銅管，配置於該電子裝置內，且連通至該蒸發器而構成一迴路，其中該銅管鄰近該蒸發器的局部的水平高度低於該銅管的其他局部的水平高度而使該銅管具有高度落差，而一傳熱介質在該銅管與該蒸發器所構成的該迴路內流動；以及一支撐板，配置於該電子裝置內，且該銅管固定於該支撐板上，其中該電子元件的一熱能透過該蒸發器傳遞至該傳熱介質，使該傳熱介質在吸收該熱能後藉由該銅管的該高度落差在該銅管內流動，以將該熱能透過該銅管傳遞至該支撐板，並在散發該熱能後經由該銅管流動至該蒸發器。
2. 如申請專利範圍第1項所述的散熱模組，其中該銅管與該蒸發器所構成的該迴路呈現真空狀態，以降低該傳熱介質的一沸點，使該傳熱介質在該迴路內藉由該熱能產生相變化。
3. 如申請專利範圍第1項所述的散熱模組，其中該傳熱介質在該蒸發器內吸收該熱能後產生相變化從液態轉變為氣態，並在該銅管內流動而將該熱能傳遞至該支撐板後產生相變化從氣態轉變為液態。
4. 如申請專利範圍第1項所述的散熱模組，更包括：一導熱元件，配置於該電子元件與該蒸發器之間，以將該電 子元件的該熱能傳遞至該蒸發器。
5. 如申請專利範圍第1項所述的散熱模組，更包括：多個彈性件，配置於該蒸發器上，並在該蒸發器配置於該電子元件上時壓制該電子元件。
6. 如申請專利範圍第1項所述的散熱模組，其中該銅管鄰近該蒸發器處燒結有高密度的一粉末毛細結構，以藉由該粉末毛細結構限制該傳熱介質在該銅管內沿單一方向流動。
7. 如申請專利範圍第1項所述的散熱模組，其中該支撐板承載該電子裝置的一鍵盤模組，而固定在該支撐板上的該銅管環繞該鍵盤模組的周圍。
8. 如申請專利範圍第1項所述的散熱模組，更包括：多個固定夾，配置於該支撐板上，以藉由夾持該銅管而將該銅管固定於該支撐板上。
9. 如申請專利範圍第1項所述的散熱模組，其中該蒸發器包括多個加熱元件，配置於該蒸發器的一腔室內，以增加該蒸發器的加熱面積。
10. 如申請專利範圍第1項所述的散熱模組，其中該蒸發器包括一加壓元件，配置於該蒸發器的一腔室內，且具有多個開孔，使該傳熱介質在通過該加壓元件的該些開孔時產生壓力差。