软管式散热装置的制作方法

xiaoxiao2020-7-23  1

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专利名称:软管式散热装置的制作方法
技术领域
本实用新型有关一种软管式散热装置(heat sink)。
传统的散热装置,例如一种应用于电脑的中央处理器(CPU)的散热片,如

图1所示。由于产业技术的迅速发展,电子元件的发热量将愈来愈高而尺寸却会愈来愈小,为了将此密集热量有效散发于系统外的环境,以维持元件于许可温度范围内工作,通常以具有较大面积的底座22的散热片20附设于发热的电子元件10表面上,来增加其总体散热面积以提高散热效果。散热的方式通常为空气自然对流冷却,或以风扇进行空气强制对流冷却。
此时散热片的散热量、热阻及温差关系可由下列公式(李瑟夫著的“在散热装置中的分散热阻计算”,电子学冷却,第4卷,第1号,1998)表示为其中q=ΔTR0+Rc=Tb,max-TairRt---(1)]]>Rc=Ap-AskπApAs×λkApR0+tanh(λt)1+λkApR0tanh(λt)---(2)]]>λ=π2/3Ap+1As---(3)]]>方程式中ΔT为散热片底座22的最高温度Lb,max与环境温度Tair的差,R0为散热片20的平均热阻,其为整体散热片底座均匀受热时的热阻。Rc为散热片的收缩热阻(constriction resistance),或称为分散热阻(spreading resistance),即热流束由热源区域沿散热片底座横向传递至边缘的热阻,散热片总热阻Rt愈小,其散热性能愈佳,底座温度Tb,max及电子元件表面温度也愈低。此外,Ap为散热片底座面积,As为热源面积,k为散热片底座的热传导率。因此当散热片底座面积Ap大于热源面积As时,分散热阻所占总热阻的比例随Ap/As增加而增加。分散热阻愈大代表热量较集中于散热片热源区域,散热片的使用率低,散热片底座的最高温度Lb,max较高且温度梯度也较大。分散热阻愈小则代表热量较分散于散热片底座,散热片的使用效率高,散热片底座的最高温度Tb,max因而较低且温度梯度也较小。由公式(2)可知分散热阻Rc随散片底座面积与热源面积比值Ap/As增加而增加,且随散热片底座的热传导率k或底座高度t的增加而减小。当电子元件散热需求增加,必须采用较大底座散热片以增加散热时(即维持散热片底座最高温度Tb,max于许可范围内),为弥补散热片分散热阻增大的缺点,由公式(1)可知,必须设法降低散热片的平均热阻。其方式有提高冷却空气的流速或增加更多的散热片,抑或降低冷却空气的温度Tair以提高冷却动力(driving force),而加大散热片底座高度t或改用较高热传导率材质(如铝改为铜)亦可减小分散热阻。纵观这些弥补措施将增加噪音、重量、成本及系统复杂度等,且效果有限,并非是很有效的解决方式。
而应用于例如笔记本式电脑中央处理器(CPU)的电子元件的散热装置有的采用热管(heat pipe)原理的设计。一般这种微热管散热器是利用低压和虹吸原理制作成,因而受到管径及散发热量的限制。
有鉴于此,本实用新型的目的在于提供一种可有效吸取发热源的热量并具有有较佳散热能力的散热装置。
根据上述本实用新型的上述目的,本实用新型提供一种软管式散热装置,它至少包括一吸热器、至少一可弯折的软管及一散热头;其中,吸热器用与发热源直接接触,为一高导热的第一金属导体构成的一封闭一容器,内部填充一遇热能产生相变化的热传流体,藉由金属导体传导发热源的热量,而由流体吸收热量;可弯折的软管与吸热器相连接,内部填充汽化的流体;散热头为一高导热的第二金属导体所构成,设于软管的末端,使汽化的流体散热凝结成液态而因位能差流回吸热器循环使用。
上述的高导热第一金属导体和第二金属导体可采用铝,填充封闭容器内的流体可为纯水,以及吸热器与散热头外表面可形成具有鳍片的结构以增加散热面积。软管散热装置设计成一个吸热器对应多个散热头。
采用本实用新型的软管式散热装置,可利用吸热器吸取发热源的热量,使内部填充液态流体汽化后流入延伸的软管内,通过设置于软管末端的散热头散热,凝结后利用位能差流回散热部循环使用;由于本实用新型的软管式散热装置的软管制作得非常粗,可使散热液体大幅度增加,换句话说可比传统的热管散热能力大大提高,有鉴于此,本实用新型的目的在于提供一种可有效吸取发热源的热量并具有较佳散热能力的散热装置。因此能提供较佳的散热能力,将发热源的热量有效地散至一大气环境中,同时因为采用软管的设计,散热位置非常好安排(因软管可任意弯折),制造也较为容易。
为使本实用新型的上述和其他的目的、特点和优点能更明显易懂,下面通过一较佳实施例并配合附图对本实用新型作详细说明。
图1是示出的一种传统的提供电子元件散热的散热片的平面视图,图2是示出本实用新型的软管式散热装置的立体示意图;以及图3是示出图2的软管式散热装置设置于一笔记本式电脑的示意图。
请参照图2,其为本实用新型软管式散热装置的立体示意图。如图所示,本实用新型散热装置30包括一吸热器32、一软管34以及一散热头36。在示意图上,吸热器32可对应于传统散热片的底座的部份,但其结构及其所能实现的功能却与传统的大不相同。虽然吸热器32同传统的散热片底座一样,是采用与电子元件10等发热源直接接触的金属导体,但这是一高导热的金属导体所构成的封闭容器,其内部的空间填充着遇热能产生相变化的热传流体,例如为纯水、丙酮或甲醇等,但若考虚到工作流体与吸热器32材质间的匹配性(例如是否会产生化学反应),较理想的工作流体应选择纯水。吸热器32主要能实现由封闭容器外围的金属导体传导电子元件10所产生的热量,而由内部的流体吸收热量,于是电子元件10所散发出的热,都均匀地由封闭容器内的流体所吸收,而流体吸收了大量的热量将汽化形成蒸汽,通过吸热器32上连接出的软管34,便填充于软管34管内,最后,由于软管34系延伸曝露于外界环境中,外界空气的自然或强制对流,便能使汽化的流体在散热头36的位置放热凝结,而凝结的液态流体因散热头36的位置较吸热部32的位置来得高所形成的位能差,使液态的流体自动流回吸热器32内。如此循环不断,吸热器32吸收热量,其内部的工作流体汽化,经软管34输送,由散热头36将热散发至外界,达到高效率的元件散热效果。
由于散热装置采用软管34的设计,软管34具可挠性易于弯折,因此装置的位置非常好安排,如图3所示,本实用新型散热装置30设于一笔记本式电脑40中,可采用多个软管34,34’,如此可增加散热的能力,而且配合笔记本式电脑40原有的元件布局,软管34配置可加以弯折而充分利用电脑间未占用的空间,再者,通过软管34可将热量传导到较易散热处,而不会过于集中在发热源区域散热,这样一来,软管34导引的路径可任意安排,通过设置在软管34的顶端的散热头36设计成具高效率的吸热元件,使热量由散热头36大量散出,以提高散热的效果。
上述吸热器32与散热头36采用高导热的金属,主要是利用其导热系数高的特性,使热量快速向外传导,因此一般可选用具有高导热系数的金属如铝,铝的价格过高,所以也可选用如铜的金属。本实用新型的吸热器32主要是利用金属平板的高导热金属,通过热传导由内部填充的流体所吸收,但在实际的散热过程中,外界自然或强制对流的冷空气也有冷却吸热器32的作用,因此,为增加散热的效果,吸热器32封闭容器表面可形成具有鳍片结构的突起,使其表面积增加以增加散热效能。同理,散热头36外表面也可形成具鳍片结构的突起,使其表面积增加以增加散热效能。
虽然本实用新型已以举例方式通过对一较佳实施例的描述进行具体说明,然后该实施例并非用以限定本实用新型,任何熟悉本技术领域的人,在不脱离本实用新型的精神和范围内,还可作种种的变动与修改,因此本实用新型的保护范围应以权利要求所揭示的内容为根据。
权利要求1.一种软管式散热装置,其特征在于,它至少包括一吸热器,与该发热源直接接触,为一高导热的第一金属导体构成的封闭容器,其内部填充一遇热能产生相变化的热传流体,藉助该金属导体传导该发热源的热量,而由该流体吸收该热量;至少一可弯折的软管,与该吸热器相连接,内部填充汽化的该流体;以及一散热头,为一高导热的第二金属导体所构成并设置于该软管的未端,使汽化的该流体散热凝结成液态,而利用位能差流回该吸热器循环使用。
2.如权利要求1所述的软管式散热装置,其特征在于,该发热源为一电子元件。
3.如权利要求2所述的软管式散热装置,其特征在于,该发热源为一笔记本式电脑的中央处理器(CPU)。
4.如权利要求1所述的软管式散热装置,其特征在于,该第一金属导体为铝。
5.如权利要求1所述的软管式散热装置,其特征在于,该吸热器外表面上形成具有鳍片结构以增加热散面积。
6.如权利要求14所述的软管式散热装置,其特征在于,该流体为纯水。
7.如权利要求1所述的软管式散热装置,其特征在于,该第二金属导体为铝。
8.如权利要求1所述的软管式散热装置,其特征在于,该散热头外表面上形成具有鳍片结构以增加热散面积。
专利摘要本实用新型揭示一种软管式散热装置,主要用于将散热面积小的发热源,通过一吸热器迅速且均匀地导引热量,由连接至吸热器的多个软管传输热量,再由设置于软管末端的散热头散热;吸热器内部填充有遇热能产生相变化的热传流体,吸热后汽化流至软管,通过散热头将热散出,使热传流体凝结成液态,利用位能差流回吸热器循环使用;利用软管的可挠性,可将热带离发热区散热,增加散热效率,并且可弯折软管也容易配合主体元件的布局来装配。
文档编号G06F1/20GK2479562SQ0026868
公开日2002年2月27日 申请日期2000年12月22日 优先权日2000年12月22日
发明者朱百鍊, 廖梅华 申请人:神基科技股份有限公司

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