TW201510465A - 散熱裝置 - Google Patents

Abstract

一種散熱裝置包括一導熱部以及一散熱部。導熱部之平面部與一熱源接觸，導熱部具有一厚度。散熱部自導熱部的厚度的至少一側向外延伸，散熱部具有至少一彎曲部及/或至少一彎折部。彎曲部或彎折部具有複數個通孔。

Description

散熱裝置

本發明係關於一種散熱裝置，特別關於一種可應用於扁平空間中的散熱裝置。

隨著科技技術的日新月異，電子產品的電子元件密集化以及電子產品的體積日益縮小，然而電子產品運作時，其每單位面積產生的熱能也日益增加，而這些熱能若無法適當地散逸，會導致電子產品效能降低，更甚者可能會造成電子產品燒毀，因此散熱裝置已成為現今電子產品中不可或缺的配備之一。

現行已知的散熱裝置眾多，例如熱管、均溫板及無熱管金屬片導熱方式。以熱管來說，其以管狀結構內的氣、液相變化原理，作為熱源（例如為晶片）與散熱鰭片間的傳導媒介。由於使用電子裝置時，可能因為重力方向的改變，使管內冷凝的介質有非預期的回流狀況，導致導熱效果不穩定，且因為熱管本身並非完整的散熱裝置，必須搭配其他散熱設備才能有效地散熱（例如熱管需搭配銅底與額外散熱鰭片），所以整體散熱模組的製造較繁瑣且成本較高。再者，熱管不能設計大角度的彎曲或折角，否則會嚴重影響介質的流動，降低導熱能力，加上熱管為中空結構，若應用於狹窄空間中常是壓扁使用，且熱管厚度不能太小，否則會降低熱傳導效率。一般來說，熱管的結構強度普遍不佳，愈是薄型此一問題愈顯嚴重，當熱源的上方不再有足夠空間可以容納熱管加上其結構補強與固定件的高度堆疊時，以熱管散熱的方式便不適用。因此隨著電子裝置薄型化，熱管於狹窄的電子裝置空間的應用發展上遇到瓶頸。

均溫板與熱管的原理與理論架構相同，只有熱傳導方向不同，熱管的熱傳導方向屬一維線的傳導，而均溫板屬於二維面的傳導，因此均溫板可將熱源均勻擴散開來，以降低擴散熱阻。然而，由於均溫板可視為熱管的二維展開，因此上述熱管的缺點，均溫板都有，且製作成本可能更高。

有些不採用熱管作為導熱與散熱的電子裝置，會以銅或鋁等易導熱金屬材質由熱源表面延伸到鄰近的風扇而成為風扇本體的一部分（例如風扇上蓋），此導熱方式，熱必須先經過介於熱源（例如為晶片）與風扇之間這段具有一定長度的導熱材（通常為薄板型式，導熱效果不佳），將熱從熱源傳導至風扇，因此熱傳導在這段路徑上會造成相當的損失，因此適用此導熱方式的熱源功率易受限。因此，如何在扁平的空間中提供較佳的散熱機制，成了非常重要的課題。

有鑑於上述課題，本發明提供一些散熱裝置，能夠應用於扁平空間中。

本發明提供一種散熱裝置，包括一導熱部以及一散熱部。導熱部之平面部與一熱源接觸，導熱部具有一厚度。散熱部自導熱部的厚度的至少一側向外延伸，散熱部具有至少一彎曲部及/或至少一彎折部。彎曲部或彎折部具有複數個通孔。

在一實施例中，彎曲部或彎折部呈波浪狀、鋸齒狀、階梯狀、交錯或其組合。

從另一觀點來看，本發明又提供一種散熱裝置，包括一導熱部以及一散熱部。導熱部之平面部與一熱源接觸，導熱部具有一厚度。散熱部自導熱部的厚度的至少一側向外延伸，散熱部具有至少一第一分支以及複數個第二分支，該些第二分支自第一分支的厚度的至少一側向外延伸。

在一實施例中，導熱部與散熱部具有一段差。

在一實施例中，散熱部具有複數個第一分支時，至少一第一分支與其他第一分支位於不同的平面。

在一實施例中，至少一第二分支與其他第二分支位於不同的平面。

在一實施例中，該些第二分支之間的間隔相同或不相同。

在一實施例中，自相鄰第一分支相向延伸的二個第二分支彼此連結。

在一實施例中，導熱部與散熱部整合為單一構件。

在一實施例中，導熱部與散熱部於垂直熱源方向的厚度及/或高度相同或不相同。

在一實施例中，自導熱部相對於熱源方向的平面部向外延伸一散熱結構，散熱結構可為散熱柱、散熱鰭片或其組合。

在一實施例中，導熱部與熱源接觸的平面部及熱源的側邊所形成的空間設置至少一導流結構。

在一實施例中，散熱裝置的高度是介於0.5mm～6.5mm之間。

承上所述，本發明之散熱裝置係在扁平的空間中，從熱源頂部以具有一定厚度的導熱材質，做多重分支的水平結構展開後，再做若干幅度的垂直結構變化，採用水平與垂直結構的概念，構成散熱裝置內的立體互通的空氣通道，可增加散熱裝置與氣體間的熱交換面積以及迎風面積，也兼顧實體導熱與氣體導流而散熱的作用。另外，本發明所提供的散熱裝置並不透過另外的元件而與熱源接觸，使得熱不需經由過多的導熱路徑即進行散熱作用，以及實心結構的設計使散熱裝置具有較可靠的強度，並且製作較簡化。

1、2、3、4‧‧‧散熱裝置

11、21、31、41‧‧‧導熱部

12、22、32、42‧‧‧散熱部

121‧‧‧彎曲部

124、324‧‧‧通孔

13、23、23a、23b、43‧‧‧段差

221、421a、421b、421c‧‧‧第一分支

222、422‧‧‧第二分支

322、322a、322b‧‧‧彎折部

a‧‧‧熱源

a’‧‧‧熱源與導熱部接觸之表面

B‧‧‧電路板或其他基板

b‧‧‧散熱結構

c‧‧‧導流結構

F‧‧‧風吹方向

g‧‧‧間隔

H‧‧‧散熱裝置的高度

h‧‧‧散熱部的高度

S‧‧‧固鎖螺絲

s‧‧‧電子裝置機殼或電子裝置內部的另件

V、V’‧‧‧水平方向

圖1A及圖1B為本發明第一實施例之一種散熱裝置部分示意圖。

圖2A及圖2B為本發明第二實施例之一種散熱裝置部分示意圖。

圖3為本發明第三實施例之一種散熱裝置部分示意圖。

圖4A為本發明第四實施例之一種散熱裝置的示意圖。

圖4B為本發明較佳實施例之一種散熱裝置的側視圖。

圖5為本發明較佳實施例之一種散熱裝置之應用上與電子裝置的位置關係示意圖。

圖6A～圖6C為本發明較佳實施例之一種散熱裝置之散熱部不同態樣的側視圖。

以下將參照相關圖式，說明依本發明較佳實施例之一種散熱裝置，其中相同的元件將以相同的參照符號加以說明。

本發明較佳實施例之一種散熱裝置是以大致上為方形的導熱與散熱結構。如圖4A所示，散熱裝置以導熱部四邊的其中一邊為主要延伸方向。其延伸方向可以是相鄰兩邊同時向外延伸，也可以是相對兩邊同時向外延伸，亦可以是三邊或四邊同時向外延伸，在此不作限制。本發明較佳實施例係以一邊為主要延伸方向，並以其他三邊搭配簡易散熱結構為例，因此以下圖1～圖3所示之扁平散熱裝置僅繪製主要延伸方向之一邊並加以說明。

圖1A為本發明第一實施例之一種散熱裝置的示意圖。如圖1A所示，散熱裝置1包括一導熱部11以及一散熱部12。導熱部11是扁平狀並具有厚度的導熱材質，並且其平面部會與一熱源a接觸。在一些實施例中，熱源a可以是電路板上的晶片，或是電腦的中央處理器（Central Processing Unit, CPU）等需散熱的構件。另外，散熱部12是自導熱部11的厚度的至少一側向外延伸。由於導熱部11的平面部與熱源a做大面積接觸，因此可以將熱傳導至散熱部12。

在本實施例中，散熱部12具有一彎曲部121。而沿著箭頭所示的水平方向V來看彎曲部121的側面，可以是波浪狀、鋸齒狀、階梯狀或交錯等造型。在圖1A中，彎曲部121是以波浪狀的造型來實現，就如圖6A所示。由於彎曲部121具有彎曲的構造，使得散熱表面積增加，當散熱裝置外加風扇（圖未繪示）時，亦可增加迎風面積，散熱效果較佳。另外，而上述波浪狀、鋸齒狀、階梯狀、交錯等形狀在彎曲部121上重複出現的頻率，可以是週期性或是非週期性。由於彎曲部121有上述的造型，因此導熱部11以及散熱部12之間具有一段差13。

圖1B為圖1A第一實施例之一種散熱裝置的上視圖。請合併參照圖1A和圖1B，散熱部12的彎曲部121具有複數個通孔124。此處的通孔124是用來指將彎曲部121之部分打通，以產生可使空氣流通的通道，並且通孔與通孔之間兩兩相對/鄰。當散熱裝置外加風扇（圖未繪示）時，風扇吹動可使氣體流經多個通孔形成氣流將熱帶出，增加散熱能力。

另外，為使本發明第一實施例之散熱裝置1固定於熱源a上方，因此使用固鎖螺絲S將扁平散熱裝置1鎖固於電路板或其他基板B，以防止其鬆動或位移，如圖1A和圖1B所示。固定散熱裝置的方式眾多，本發明是以固鎖螺絲之固定方式為例，但不限於此。

圖2A為本發明第二實施例之一種散熱裝置的示意圖。如圖2A所示，散熱裝置2包括一導熱部21以及一散熱部22。同樣地，導熱部21的平面用來與一熱源a接觸。此外，散熱部22自導熱部21的厚度的至少一側向外延伸。特別的是，散熱部22具有至少一第一分支221以及複數個第二分支222。第二分支222是為第一分支221的厚度的一側向外延伸，也可以是第一分支221的厚度的兩側同時向外延伸，圖2A是以兩側同時向外延伸為例。另外，導熱部21與第一分支221之間的連接可以具有一段差23。例如使第一分支221高於導熱部11的段差23a，以及使第一分支221低於導熱部11的段差23b，藉以使相鄰的第一分支221位於不同的平面，或使導熱部21與散熱部22為不同的平面。另外，第一分支221與第二分支222之間的連接亦可有段差（圖未繪示），用以增加散熱面積。

在其他實施例中，自相鄰第一分支相向延伸的二個第二分支可彼此連結，使得相鄰第一分支之間的熱能彼此傳導而增進導熱能力。從另一觀點來看，圖1所繪示的散熱裝置1，其散熱部12的彎曲部121亦可視為上述相異第二分支末端連結的態樣。

圖2B繪示為圖2A之散熱裝置的上視圖。請參照圖2B，從投影方向來看，相異第一分支221之間以及相異第二分支222之間具有間隔g，而此間隔大小無特定限制。當散熱裝置2外加風扇（圖未繪示）時，氣體可流經間隔g形成氣流，以利散熱。

同樣地，沿著箭頭所示的水平方向V來看散熱部22的側面時，如圖6B所示，第一分支221和第二分支222的側面造型，其可以如上所述為波浪狀、鋸齒狀、階梯狀或交錯等造型，在圖2A中，是以階梯狀為例，並且因段差23a及23b的構造使得相鄰的第一分支221位於不同平面。由於相異第一分支221之間以及相異第二分支222之間具有間隔g，故上述形狀為不連續貌。相異第一分支221之間大致彼此平行。

圖3為本發明第三實施例之一種散熱裝置的示意圖。散熱裝置3具有一導熱部31及一散熱部32。散熱部32具有彎折部322以及複數個通孔324。值得注意的是，散熱部32的彎折部322，其厚度可有所變化。如圖3所示，由於彎折部322a較彎折部322b為厚，並且彎折部322a與彎折部322b呈現交錯排列，相異之較厚的彎折部322a之間因較薄的彎折部322b存在，使散熱部32下方形成空氣流通的通道，當散熱裝置3外加風扇（圖未繪示）時，風扇吹動可使氣體流經通道與多個通孔形成氣流將熱帶出，增加散熱能力。而圖3中沿箭頭所示的水平方向V的側視圖則如圖6C所示。由於圖3所提供的散熱裝置3的散熱原理與上述較佳實施例之散熱裝置相同，因此不再贅述。

圖4A繪示為本發明第四實施例之一種散熱裝置，其為應用第二實施例的結構而製成的散熱裝置4。請參照圖4A，與第二實施例不同的是，第一分支421c所延伸的長度較長，因此具有較多第二分支422，以及部分第一分支與導熱部41的連接處具有變化，例如第一分支421a與導熱部41的連接處有水平方向的彎折。當設置風扇（圖未繪示）於散熱裝置4旁，並且風由箭頭所示的風吹方向F對散熱裝置4吹動，部分氣體會依序經過第一分支421a的下方與第一分支421b的上方形成主要連續氣流，以增加散熱效果。由於圖4A所提供的散熱裝置4的散熱原理與上述較佳實施例之散熱裝置相同，因此不再贅述。

圖4B為上述第四實施例之散熱裝置沿著箭頭所示水平方向V’的側面圖。請同時參照圖4A及4B，於熱源a與導熱部41接觸之表面a’高度以下與熱源a側邊所形成的空間，可設置導流結構c。當散熱裝置4外加風扇（圖未繪示）時，風扇會設置於垂直於導熱部41平面部的法向量，並由風吹方向F吹動（如圖4A所示）。藉由導流結構c的設置，部分氣流吹向導流結構c時，也就是氣流吹向熱源a的方向時，即被導引至散熱部42，使氣流分流順暢，影響氣流分佈到所期望的位置，以利善用散熱部42的散熱功能。由於上述較佳實施例之散熱裝置亦可具有相同的變化，因此不再贅述。

另外，當散熱裝置的應用空間許可時，除了如上述較佳實施例的散熱方式外，亦可搭配習知散熱方式如散熱柱、散熱鰭片、熱管，或上述組合。請參照圖4B，導熱部41相對於熱源a方向的平面部可向外延伸一散熱結構b，散熱結構b可為散熱柱、散熱鰭片、或其組合。散熱結構連接於導熱部41相對於熱源a方向的平面部，以更有效率地散熱。相同地，亦可於熱源a側邊且未與導熱部41連結之處，搭配熱管、散熱鰭片等散熱元件（圖未繪示），以助於更有效地散熱。由於上述較佳實施例之散熱裝置亦可具有相同的變化，因此不再贅述。

需注意的是，散熱部使用枝狀延伸結構（分支再分支…），例如第一分支再延伸出第二分支，並且第二分支的截面積小於或等於第一分支的截面積，其用意為第一分支可有主要的導熱功能，第二分支則同時具有提供散熱面積與讓出氣流通道的作用，因此第二分支的寬度或厚度通常較第一分支細小，故應用上也可以增加至少一第三分支，其為第二分支的再分支，而第三分支的截面積小於或等於第二分支的截面積，此為舉例性而非限制性者。

散熱部是由導熱部所向外延伸，且散熱部在導熱部鄰近的周圍即設有複數分支的結構，可避免導熱途徑過長。當散熱裝置的散熱部具有彎曲部/彎折部時，亦具有上述的效果，且通孔可以產生空氣對流，以加強空氣冷卻的效果。

另外，上述較佳實施例的散熱裝置中的導熱部與散熱部的材質可為相同或不相同。例如，導熱部以及散熱部皆由銅或鋁等易導熱金屬材質所製成，或是導熱部以銅製成而散熱部由鋁製成，此為舉例性而非限制性者。值得注意的是，散熱裝置的導熱部與散熱部可整合為單一構件。其中，導熱部與散熱部若是一體成形時，其結構較為單純，不需額外進行連接的動作。此外，由於導熱部以及散熱部皆為實心結構，因此相較於習知薄型的熱管或均溫板具有較佳的強度，製程上較簡單，良率較高，成本較低。

另外，導熱部與散熱部於垂直熱源a方向的厚度及/或高度相同或不相同。請參照圖4B，由於散熱部42是為導熱部41水平方向的延伸，因此散熱部42高度h可向垂直熱源a方向作變化，如圖4B所示，散熱部42是以垂直熱源a方向降低高度為例，厚度亦可如高度方式作改變，例如增厚。藉由上述厚度/高度的變化，使得熱源a與導熱部41接觸之表面a’高度以下也具有散熱結構，將狹小或扁平的電子裝置空間做有效的運用。由於上述較佳實施例之散熱裝置亦可具有相同的變化，因此不再贅述。

另外，以散熱裝置大致所形成的平面來看，以圖4A為例，大致可分為四邊，當外加風扇時，使氣流分佈到所期望的位置，可於四邊的至少其中之一邊增設擋牆（圖未繪示），其擋牆大致與出風方向平行且與散熱裝置4緊鄰，使氣流能流經完整氣流通道，將熱散出。相同地，亦可於導熱部41相對於熱源a方向的平面上方設置與散熱裝置4之平面平行的擋牆，以達上述效果。由於上述實施例之散熱裝置亦可具有相同的變化，因此不再贅述。

請參照圖5，圖5為上述本發明之一種散熱裝置（以第四實施例為例），其應用上與電子裝置的位置關係示意圖（側視圖）。如圖5所示，熱源a（如晶片）位於電路板或其他基板B（如印刷電路板Printed circuit borad, PCB）上，熱源a上方為電子裝置機殼或電子裝置內部的另件s（如鍵盤或面板機構），而散熱裝置2即位於電路板或其他基板B與熱源a上方與電子裝置機殼或電子裝置內部的另件s下方所形成的狹小或扁平的空間中。值得注意的是，本發明之散熱裝置的高度H是介於0.5mm～6.5mm之間，因此適用於此類狹小或扁平的空間。本發明不限定散熱裝置的應用位置，此應用位置關係為舉例性而非限制性者。

另外，由於熱源a可不限於晶片、中央處理器或其他需要散熱之構件，因此熱源a可能設置於電路板或其他基板B上，當本發明之散熱裝置的導熱部及散熱部設置於熱源a上方時，導熱部及散熱部的局部厚度與局部高度可依電路板或其他基板B上其他元件的高度而做調整，例如散熱部的厚度局部變薄或高度局部變高，不限於是規律而齊平的結構特徵，以避開電路板或其他基板B上其他元件的使用空間，而不會妨礙其使用。

另外，導熱部及散熱部的各處表面可搭配複數個小型孔洞、小凸起、高低起伏的細紋、或其組合，以進一步增加表面的散熱面積。

承上所述，本發明之散熱裝置係在扁平的空間中，從熱源頂部以具有一定厚度的導熱材質，做多重分支的水平結構展開後，再做若干幅度的垂直結構變化，採用水平與垂直結構的概念，構成散熱裝置內的立體互通的空氣通道，可增加散熱裝置與氣體間的熱交換面積以及迎風面積，也兼顧實體導熱與氣體導流而散熱的作用，並且可不透過另件直接與熱源接觸，使得熱不需經由過多的導熱路徑即進行散熱作用，以及實心結構的設計使散熱裝置具有較可靠的強度，且製作較單純。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。

 

4‧‧‧散熱裝置

41‧‧‧導熱部

42‧‧‧散熱部

421a、421b、421c‧‧‧第一分支

422‧‧‧第二分支

43‧‧‧段差

a‧‧‧熱源

B‧‧‧電路板或其他基板

c‧‧‧導流結構

F‧‧‧風吹方向

g‧‧‧間隔

S‧‧‧固鎖螺絲

V’‧‧‧水平方向

Claims (19)

1. 一種散熱裝置，包括：
   一導熱部，其平面部與一熱源接觸，該導熱部具有一厚度；以及
   
   一散熱部，自該導熱部的該厚度的至少一側向外延伸，該散熱部具有至少一彎曲部及/或至少一彎折部，該彎曲部或該彎折部具有複數個通孔。
   
2. 如申請專利範圍第1項所述的散熱裝置，其中該彎曲部或該彎折部呈波浪狀、鋸齒狀、階梯狀、交錯或其組合。
3. 如申請專利範圍第1項所述的散熱裝置，其中該導熱部與該散熱部整合為單一構件。
4. 如申請專利範圍第1項所述的散熱裝置，其中該導熱部與該散熱部具有一段差。
5. 如申請專利範圍第1項所述的散熱裝置，其中該導熱部與該散熱部於垂直該熱源方向的厚度及/或高度相同或不同。
6. 如申請專利範圍第1項所述的散熱裝置，其中自該導熱部相對於熱源方向的平面部向外延伸一散熱結構，該散熱結構可為散熱柱、散熱鰭片或其組合。
7. 如申請專利範圍第1項所述的散熱裝置，其中該導熱部與該熱源接觸的平面部及該熱源的側邊設置至少一導流結構。
8. 如申請專利範圍第1項所述的散熱裝置，其中該散熱裝置的高度是介於0.5mm～6.5mm之間。
9. 一種散熱裝置，包括：
   一導熱部，其平面部與一熱源接觸，該導熱部具有一厚度；以及
   
   一散熱部，自該導熱部的該厚度的至少一側向外延伸，該散熱部具有至少一第一分支以及複數個第二分支，該些第二分支自該第一分支的厚度的至少一側向外延伸。
   
10. 如申請專利範圍第9項所述的散熱裝置，其中當該散熱部具有複數個第一分支時，至少一該第一分支與其他該第一分支位於不同的平面。
11. 如申請專利範圍第9項所述的散熱裝置，其中該導熱部與該散熱部整合為單一構件。
12. 如申請專利範圍第9項所述的散熱裝置，其中該導熱部與該散熱部具有一段差。
13. 如申請專利範圍第9項所述的散熱裝置，其中該導熱部與該散熱部於垂直該熱源方向的厚度及/或高度相同或不相同。
14. 如申請專利範圍第9項所述的散熱裝置，其中該些第二分支之間的間隔相同或不相同。
15. 如申請專利範圍第9項所述的散熱裝置，其中自相鄰該些第一分支相向延伸的二個該些第二分支彼此連結。
16. 如申請專利範圍第9項所述的散熱裝置，其中至少一該第二分支與其他該些第二分支位於不同的平面。
17. 如申請專利範圍第9項所述的散熱裝置，其中自該導熱部相對於熱源方向的平面部向外延伸一散熱結構，該散熱結構可為散熱柱、散熱鰭片或其組合。
18. 如申請專利範圍第9項所述的散熱裝置，其中該導熱部與該熱源接觸的平面部及該熱源的側邊所形成的空間設置至少一導流結構。
19. 如申請專利範圍第9項所述的散熱裝置，其中該散熱裝置的高度是介於0.5mm～6.5mm之間。