專利名稱：可增強支撐強度與毛細作用的均熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于一種可增強支撐強度與毛細作用的均熱裝置。
背景技術(shù)：
電子產(chǎn)品在操作中所生熱量若散熱不足會升高操作溫度、劣化電子產(chǎn)品的
性能及可靠度，故對于電子產(chǎn)品的"熱管理"(thermal management)益顯其重要性。
常用的散熱方式有使用熱沉(heatsink)散熱器，散熱風(fēng)扇，熱管(heatpipe),
水冷式散熱模塊等多種散熱機制、模塊或方式來散除電子產(chǎn)品或半導(dǎo)體產(chǎn)品的
如圖1所示的為公知的蒸汽腔體(vapor chamber) V,其底面搭接發(fā)熱元件 C(如CPU，半導(dǎo)體產(chǎn)品或其它發(fā)熱源)，其上面則連接散熱鰭片等散熱器H，腔 體V中預(yù)抽真空，灌入可蒸發(fā)的工作流體，當(dāng)工作流體受熱后向上蒸發(fā)，觸及 腔體上面因散熱器H的冷卻而被冷凝，釋除其凝結(jié)熱，冷凝的流體回流到腔體 底面，吸收發(fā)熱元件的熱量，再蒸發(fā)，如此周而復(fù)始，可達到散熱的目的。
但上述結(jié)構(gòu)，仍有以下諸缺點
1. 偌大一個蒸汽腔體V除邊壁外，缺乏支撐結(jié)構(gòu)，會弱化其結(jié)構(gòu)安定性。
2. 工作流體向上蒸發(fā)時，有部分蒸汽經(jīng)冷凝后直接因重力滴下，與上升 的蒸汽流相撞，影響工作流體蒸發(fā)、冷凝的熱對流循環(huán)操作，而銳減其散熱效 率。
3. 若為加強其結(jié)構(gòu)強度，可增加邊壁的厚度，但也相對增加其重量，使 整體電子產(chǎn)品的重量增加，不符合輕、薄、短、小的流行趨勢。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種可增強支撐強度與毛細作用的均熱 裝置。
為達到上述目的，本發(fā)明一種可增強支撐強度與毛細作用的均熱裝置，包
括
殼體，其內(nèi)界定蒸汽室，在抽真空后充灌入可蒸發(fā)的工作流體；以及 網(wǎng)狀交叉毛細結(jié)構(gòu)體，設(shè)于該殼體的蒸汽室內(nèi)，該工作流體在該蒸汽室內(nèi) 吸收傳導(dǎo)自該殼體所搭接的發(fā)熱元件熱源而蒸發(fā)、冷凝，周而復(fù)始，散除該均 熱裝置傳遞自發(fā)熱元件的熱源。
由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明是在殼體中設(shè)置網(wǎng)狀交叉毛細結(jié)構(gòu)體，以構(gòu) 成蒸汽腔體(vapor chamber),其間借縱橫交錯的毛細孔，增強腔體內(nèi)工作流體 的毛細作用，可發(fā)揮多點多方向的均熱、散熱作用，迅捷有效散除該均熱裝置 所接觸的發(fā)熱元件，并且因網(wǎng)狀交叉毛細結(jié)構(gòu)體呈現(xiàn)交鏈(cross-linking)狀的機 械結(jié)構(gòu)，可增強其支撐強度，提升相關(guān)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)安全性。


圖1為公知的蒸汽腔體的剖視圖2為本發(fā)明的第一實施例各組成元件的立體分解圖3為圖2中所示均熱裝置組合后的剖視圖4為圖3中所示均熱裝置沿A-A線的剖視圖5為本發(fā)明第二實施例中均熱裝置剖視分解示意圖6為本發(fā)明第三實施例中均熱裝置的剖視圖7為本發(fā)明第四實施例中網(wǎng)狀交叉毛細結(jié)構(gòu)體的俯視圖8為圖7中所示網(wǎng)狀交叉毛細結(jié)構(gòu)體立體示意圖9為本發(fā)明第五實施例中網(wǎng)狀交叉毛細結(jié)構(gòu)體的俯視圖10為圖9中所示網(wǎng)狀交叉毛細結(jié)構(gòu)體組裝于殼體內(nèi)后的剖視圖。附圖標(biāo)記
1 殼體2
11 第一殼蓋12
10 蒸汽室(或蒸汽腔體)21
22 橫格板111，
211 縱格條221
210, 212, 222， 23毛細孔
213， 223外框(座)20
211a， 221a毛細格條2a
V 蒸發(fā)室4, C
5， H散熱器3
網(wǎng)狀交叉毛細結(jié)構(gòu)體
第二殼蓋
縱格板
121 毛細薄層
框體 網(wǎng)板
發(fā)熱元件 流體接管。
具體實施例方式
本發(fā)明的較佳實施方式可由以下說明書配合所附附圖而得以清楚。 第一實施例
參閱圖2至圖4，本發(fā)明均熱裝置(thermalspreader)包括殼體l其內(nèi)界定 蒸汽腔體或蒸汽室(vapor chamber) 10，在抽真空后充灌入可蒸發(fā)的工作流體； 以及網(wǎng)狀交叉毛細結(jié)構(gòu)體2設(shè)于該殼體的蒸汽室10內(nèi)。
該殼體l可以由導(dǎo)熱性好的金屬等材料制成，包括第一殼蓋ll,與第二 殼蓋12。所述第二殼體12蓋合第一殼蓋11,并界定蒸汽室IO在該第一、第二 殼蓋11， 12之間。
各該殼蓋11, 12的里面可連設(shè)毛細薄層111， 121,所述毛細薄層111, 121 選自金屬(如銅)網(wǎng)、燒結(jié)薄膜、粉末冶金薄層、及其它毛細薄層。該毛細 薄層lll， 121可以焊接、粘著，及其它連接方法連設(shè)于各殼蓋11, 12的里面， 以與該網(wǎng)狀交叉毛細結(jié)構(gòu)體2流體相連通(fluidically communicatee^
該殼體1連接流體接管3，與該蒸汽室10相連通，該流體接管3與上述的 至少一個毛細薄層lll相連通，在閉合該殼體l的第一、第二殼蓋ll， 12后，可通過該流體接管3將蒸汽室IO抽真空，或充灌入可蒸發(fā)的工作流體(working fluid),該工作流體在該蒸汽室10內(nèi)因吸收傳導(dǎo)自該殼體1所搭接的發(fā)熱元件 熱源而蒸發(fā)、冷凝，周而復(fù)始，以散除該均熱裝置傳遞自發(fā)熱元件的熱源。
該網(wǎng)狀交叉毛細結(jié)構(gòu)體2包括縱格板21貼近該第一殼蓋11;與橫格板 22緊接該縱格板21并貼近該第二殼蓋12，該縱格板21與該橫格板22疊置于 該殼體l的第一、第二殼蓋ll, 12間的蒸發(fā)室10內(nèi)。
該縱格板21包括多數(shù)個縱格條211并列、連設(shè)于外框座213之中，相鄰 每兩縱格條211之間界定縱向毛細孔212。
該橫格板22包括多數(shù)個橫格條221并列、連設(shè)于外框223之中，各橫格 條221是投影地正交于各該縱格條2U，相鄰兩橫格條221間界定橫向毛細孔 222,在該橫格板22疊合該縱格板21時，這些縱、橫格條211, 221形成縱橫 交錯的"交叉網(wǎng)絡(luò)"，而這些縱向、橫向毛細孔212， 222則交叉形成多數(shù)個垂 直毛細孔23,毛細孔23垂直地灌穿縱、橫格板21, 22，如圖3所示。
如圖所示，本發(fā)明中的均熱裝置可呈正方體或平行六面體，但也可形成短 截圓柱體，或其它形狀。本發(fā)明中對各元件的形狀、大小、材料等并未加以限
本發(fā)明中，縱、橫格板21, 22由導(dǎo)熱性好的材質(zhì)加以制作，例如導(dǎo)熱性金 屬(如銅)、陶瓷、碳纖維、塑料、復(fù)合材等，并未加以限制。
有關(guān)縱、橫格板21， 22與殼體1的殼蓋11, 12間的連接或接合，可釆用 已知的各種接合方式。并且各該格板21, 22可以通過射出成型、鑄造、模制、 一體成型或其他加工等多種方法加以制作，本發(fā)明也未加以限制。
本發(fā)明在組合、密封各元件后，由流體接管3將蒸發(fā)室IO抽真空，然后充 灌入工作流體，滲流入該殼體1底部的毛細薄層111中，而殼體l底面搭接發(fā) 熱元件4，如CPU、半導(dǎo)體產(chǎn)品等，而殼體l另一面則搭接散熱器5，包括 散熱鰭片等。發(fā)熱元件4操作中的高溫透經(jīng)該殼體1底部的毛細薄層111傳熱 至滲流其內(nèi)的工作流體，工作流體吸收汽化熱(heat of vaporization)帶走(降低) 發(fā)熱元件4的熱量，工作流體蒸發(fā)成蒸汽，穿經(jīng)諸毛細孔212, 222， 23,上達到殼體1頂部的另一毛細薄層121,該處由于外接散熱器5的散熱，可將蒸汽
冷凝，放出凝結(jié)熱(heat of condensation),凝結(jié)熱由殼體1殼壁通過散熱器5散 熱，蒸汽冷凝為液滴，借重力沿著各毛細孔的孔壁滴流而下，重新回流入殼體 1底部，繼續(xù)吸熱、蒸發(fā)，依上述的操作方式重復(fù)、循環(huán)、散除發(fā)熱元件的熱 量，故能有效散除電子產(chǎn)品的熱量。
當(dāng)然，若熱源置于上蓋12時，則仍能利用本發(fā)明的毛細結(jié)構(gòu)將下方的工作 流體以強力毛細作用滲吸至上方熱源，持續(xù)吸熱循環(huán)作用，有如毛巾吸水般， 在抵抗重力下,依然能有效發(fā)揮毛細作用，再通過殼體l及其所搭接的散熱器(如 設(shè)于下蓋"11〃 )，加以散熱，故本發(fā)明可多方向或依不同角度有效動作，更好 地發(fā)揮均熱、散熱效用。
本發(fā)明較先前技術(shù)有以下優(yōu)點及進步
1. 網(wǎng)狀交叉毛細結(jié)構(gòu)體2中的諸多毛細孔212， 222, 23密布于蒸發(fā)室10 內(nèi)，分散蒸汽壓力，增強毛細作用，加速工作流體的蒸發(fā)、冷凝散熱的循環(huán)操 作，有效散除電子元件的散發(fā)出的熱量。
2. 縱格板21、橫格板22縱橫交錯，除形成上述的毛細孔23增強毛細作 用，還因兩板21, 22交疊，形成交鏈(cross-linking)式的機械結(jié)構(gòu)，增強其支撐 強度，可增進電子元件的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性(structural stability)。
3. 縱、橫格板21, 22的縱、橫格條211， 221相互交錯，方便蒸發(fā)室10 抽真空，并在充灌工作流體時，可避免流體驟入蒸發(fā)室中瞬間蒸發(fā)所造成的回 壓(backpressure)現(xiàn)象，而大大減少工作流體充灌時的阻力，有利于灌裝與維護 保養(yǎng)作業(yè)。
4. 縱、橫格板21， 22的格條211, 221本身也如同"熱交換器"(heat exchanger),此"骨架"會吸收部分蒸汽的熱量，傳經(jīng)殼體1由散熱器5快速散 熱，故本發(fā)明可將一點熱源迅速擴散到一個大平面，再加以散熱，為優(yōu)越的均 熱器(thermal spreader)。
上述的縱、橫格板21, 22其實可僅以模具制作，令兩模制成品上、下正交、 疊置即可，可降低制作成本。第二實施例
本發(fā)明的第二實施例示意于圖5中，該網(wǎng)狀交叉毛細結(jié)構(gòu)體2將前述的縱
格板21與橫格板22兩板"二合一〃 ，即在框體20的下部形成縱格條211與縱 向毛細孔212，而在上部形成橫格條221與橫向毛細孔222，以簡化其制作、安 裝程序，該流體接管3直接穿通框體20與毛細孔相連通。 第三實施例
如圖6所示，該縱、橫格板21, 22分別由框體20圍設(shè)、界定該蒸發(fā)室10 于縱格板21與橫格板22內(nèi)，而由框體20兼作本發(fā)明均熱裝置的殼體1，即免 設(shè)前述由第一、第二殼蓋ll, 12所合并的殼體1，而令流體接管3與該蒸發(fā)室 IO流體相連通。
第四實施例
如圖7及圖8所示，前述的縱、橫格條211, 221除中間與兩側(cè)部分制作成 實心格條外，其余可制成毛細格條211a, 221a，此時，諸實心格條211， 221 因是實心，不會毛細吸收工作流體，故工作流體經(jīng)冷卻、冷凝后利用其表面漲 力逐漸淤積于實心格條間的毛細孔隙，形成"補償室〃 ，到累積至相當(dāng)重量， 再泄流(drain)而下，使工作流體的冷凝液循此"管道〃 下流，而工作流體蒸汽 則循其它毛細孔上升，上升蒸汽與下流液滴較不會碰撞，從而不會影響其對流 作用，而有利于提升毛細作用與整體散熱效率。
所用的毛細格條211a， 221a可以由具有毛細性、多孔性或纖維性等材質(zhì)加 以制作，本發(fā)明并未加以限制。
第五實施例
如圖9及圖IO所示，該網(wǎng)狀交叉毛細結(jié)構(gòu)體2也可修飾為多數(shù)個縱格條 211與橫格條221交織而成的網(wǎng)狀交叉網(wǎng)板2a,各縱、橫格條211, 221間界定 毛細孔210。
權(quán)利要求
1、一種可增強支撐強度與毛細作用的均熱裝置，其特征在于，包括殼體，其內(nèi)界定有蒸汽室，所述蒸汽室在抽真空后充灌入能蒸發(fā)的工作流體；以及網(wǎng)狀交叉毛細結(jié)構(gòu)體，設(shè)于所述殼體的蒸汽室內(nèi)，所述工作流體在所述蒸汽室內(nèi)吸收傳導(dǎo)自所述殼體所搭接的發(fā)熱元件熱源而蒸發(fā)、冷凝，周而復(fù)始，散除該均熱裝置傳遞自發(fā)熱元件的熱源。
2、 如權(quán)利要求l所述的可增強支撐強度與毛細作用的均熱裝置，其特征在 于，所述殼體包括第一殼蓋，與第二殼蓋，所述第二殼蓋蓋合該第一殼蓋， 并界定所述蒸汽室于該第一、第二殼蓋之間。
3、 如權(quán)利要求2所述的可增強支撐強度與毛細作用的均熱裝置，其特征在 于，所述各該殼蓋的里面連設(shè)選自金屬網(wǎng)、燒結(jié)薄膜或粉末冶金薄層中的毛細 薄層，所述毛細薄層與該網(wǎng)狀交叉毛細結(jié)構(gòu)體流體相連通。
4、 如權(quán)利要求3所述的可增強支撐強度與毛細作用的均熱裝置，其特征在 于，所述殼體連接流體接管，所述流體接管與所述蒸汽室相連通，并與所述殼 體內(nèi)至少一個毛細薄層相連通，在閉合該殼體的第一、第二殼蓋后，通過該流 體接管將所述蒸汽室抽真空，或充灌入該工作流體。
5、 如權(quán)利要求4所述的可增強支撐強度與毛細作用的均熱裝置，其特征在 于，所述網(wǎng)狀交叉毛細結(jié)構(gòu)體包括縱格板，貼近所述第一殼蓋；橫格板，緊接該縱格板并貼近該第二殼蓋，該縱格板與該橫格板疊置在該 殼體第一、第二殼蓋間的蒸發(fā)室內(nèi)。
6、 如權(quán)利要求5所述的可增強支撐強度與毛細作用的均熱裝置，其特征在 于，所述縱格板包括多數(shù)個縱格條并列、連設(shè)于外框座中，相鄰的每兩縱格 條之間界定有縱向毛細孔。
7、 如權(quán)利要求6所述的可增強支撐強度與毛細作用的均熱裝置，其特征在于，所述橫格板包括多數(shù)個橫格條并列、連設(shè)于外框中，各橫格條是投影地 正交于該縱格板的各該縱格條，相鄰兩橫格條間界定橫向毛細孔，在該橫格板 疊合該縱格板時，這些縱、橫格條形成縱橫交錯的交叉網(wǎng)絡(luò)，而這些縱向、橫 向毛細孔則交叉形成多數(shù)個垂直毛細孔垂直地灌穿該縱、橫格板。
8、 如權(quán)利要求5所述的可增強支撐強度與毛細作用的均熱裝置，其特征在 于，所述網(wǎng)狀交叉毛細結(jié)構(gòu)體中的所述縱格板與橫格板兩板合一，包括有一個 框體，在所述框體的下部形成縱格條與縱向毛細孔，而在該框體上部形成橫格 條與橫向毛細孔，所述流體接管直接穿通所述框體與所述毛細孔相連通。
9、 如權(quán)利要求5所述的可增強支撐強度與毛細作用的均熱裝置，其特征在 于，所述縱、橫格板各以框體圍設(shè)、界定所述蒸發(fā)室于該縱格板與橫格板內(nèi)， 且僅以該框體作為其殼體；所述流體接管徑與該蒸發(fā)室流體相連通。
10、 如權(quán)利要求5所述的可增強支撐強度與毛細作用的均熱裝置，其特征 在于，所述縱、橫格板分別由多數(shù)個縱、橫格條所構(gòu)成，這些格條部分制作成 實心格條，另一部分制成毛細格條。
11、 如權(quán)利要求IO所述的可增強支撐強度與毛細作用的均熱裝置，其特征 在于，所述毛細格條由具有毛細性、多孔性或纖維性材質(zhì)制作而成。
12、 如權(quán)利要求1所述的可增強支撐強度與毛細作用的均熱裝置，其特征 在于，所述網(wǎng)狀交叉毛細結(jié)構(gòu)體中的多數(shù)個縱格條與橫格條交織成網(wǎng)狀交叉網(wǎng) 板，各該縱、橫格條間界定毛細孔。
全文摘要
本發(fā)明提供一種可增強支撐強度與毛細作用的均熱裝置，包括殼體，其內(nèi)界定蒸汽室(vapor chamber)，在抽真空后充灌入可蒸發(fā)的工作流體，在殼體的蒸汽室中設(shè)置網(wǎng)狀交叉毛細結(jié)構(gòu)體，其間借縱橫交錯的毛細孔，增強腔體內(nèi)工作流體的毛細作用，可發(fā)揮多點多方向的均熱、散熱作用，迅捷有效散除該均熱裝置所接觸的發(fā)熱元件，并且因網(wǎng)狀交叉毛細結(jié)構(gòu)體呈現(xiàn)交鏈(cross-linking)狀的機械結(jié)構(gòu)，可增強其支撐強度，提升相關(guān)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。
文檔編號H05K7/20GK101472450SQ200710306078
公開日2009年7月1日 申請日期2007年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月29日
發(fā)明者康尚文, 蔡孟昌 申請人:私立淡江大學(xué)