專(zhuān)利名稱(chēng)：無(wú)風(fēng)扇式散熱結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種散熱裝置，特別涉及一種無(wú)風(fēng)扇式散熱結(jié)構(gòu)，其可就熱源組件進(jìn)行散熱，特別是散熱時(shí)不需使用風(fēng)扇，其主要手段是在熱源組件貼設(shè)有導(dǎo)熱體與散熱體。
現(xiàn)有技術(shù)習(xí)知如計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)處理機(jī)、LED背光模塊等機(jī)組，其內(nèi)部的微處理運(yùn)算芯片CPU、影像處理芯片VGA、隨機(jī)內(nèi)存DDR或LED光源晶粒等組件，為主要產(chǎn)生熱能的熱源組件，其必須結(jié)合較大接觸面積的散熱座及風(fēng)扇作為散熱組合，以強(qiáng)制熱對(duì)流的方式，達(dá)到系統(tǒng)散熱目的。但長(zhǎng)久以來(lái)，存在風(fēng)扇的可靠度及噪音干擾等問(wèn)題，降低系統(tǒng)維修周期、壽期與人因接口條件。
圖1所示為習(xí)知熱源組件1、散熱體2以及風(fēng)扇3的散熱組合方式。其中熱源組件1，可以是微處理運(yùn)算芯片。圖2為另一種熱源組件的隨機(jī)內(nèi)存DDR 11，圖3為又一種熱源的LED晶粒12。上述該等單位面積高發(fā)熱源的組件，若風(fēng)扇3不能正常運(yùn)作時(shí)，熱源組件1、隨機(jī)內(nèi)存DDR 11、LED晶粒12溫度將迅速升高至攝氏90度甚至攝氏130度以上，過(guò)熱將造成相關(guān)組件及系統(tǒng)的損壞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于舍去風(fēng)扇散熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，提供一種可提高系統(tǒng)可靠度及消除噪音干擾的散熱結(jié)構(gòu)。
為達(dá)上述目的，本發(fā)明提供一種用于熱源組件上的無(wú)風(fēng)扇式散熱結(jié)構(gòu)，其設(shè)有導(dǎo)熱體，是具有相當(dāng)面積的熱傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)，貼設(shè)于熱源組件或密夾于熱源組件外圍；散熱體，貼設(shè)于導(dǎo)熱體，將導(dǎo)熱體所傳導(dǎo)的熱能進(jìn)行散熱。
如上所述無(wú)風(fēng)扇式散熱結(jié)構(gòu)，所述導(dǎo)熱體包含適當(dāng)數(shù)量的熱傳導(dǎo)構(gòu)件，所述熱傳導(dǎo)構(gòu)件的形狀為圓柱體、矩形柱體或相關(guān)組合體其中之一。
如上所述無(wú)風(fēng)扇式散熱結(jié)構(gòu)，所述導(dǎo)熱體的平行于所述熱源組件發(fā)熱面的截面積總和，至少大于熱源組件發(fā)熱表面積的二分之一。
如上所述無(wú)風(fēng)扇式散熱結(jié)構(gòu)，其中該導(dǎo)熱體為可快速熱傳導(dǎo)的導(dǎo)熱管，是柱型、管型或平板熱導(dǎo)管其中一種。
如上所述無(wú)風(fēng)扇式散熱結(jié)構(gòu)，其中該導(dǎo)熱體和散熱體材質(zhì)為高傳導(dǎo)物質(zhì)。
如上所述無(wú)風(fēng)扇式散熱結(jié)構(gòu)，其中所述高傳導(dǎo)物質(zhì)包括銅、鋁、石墨、碳纖維及相關(guān)合金組合的其中一種。
如上所述無(wú)風(fēng)扇式散熱結(jié)構(gòu)，其中該散熱體，固定于包含所述熱源組件的機(jī)組的機(jī)殼外部或貼近該機(jī)殼表面。
如上所述無(wú)風(fēng)扇式散熱結(jié)構(gòu)，其中該散熱體包括有若干散熱鰭片。
如上所述無(wú)風(fēng)扇式散熱結(jié)構(gòu)，所述導(dǎo)熱體同時(shí)密夾于熱源組件的上方與下方。
采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明利用增加導(dǎo)熱體的功能、熱傳導(dǎo)途徑面積，可快速吸取熱源發(fā)出的熱量，利用散熱體的自然對(duì)流、增加散熱面積等設(shè)計(jì)，及整合機(jī)體的構(gòu)型特性，將大部分的熱量直接移出機(jī)殼外部，達(dá)到最終的散熱目的。


圖1為習(xí)用風(fēng)扇散熱模塊示意圖。
圖2為習(xí)用熱源組件隨機(jī)內(nèi)存DDR的示意圖。
圖3為習(xí)用熱源組件LED晶粒的示意圖。
圖4為本發(fā)明無(wú)風(fēng)扇散熱結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5為本發(fā)明中另一導(dǎo)熱體型態(tài)示意圖。
圖6為本發(fā)明中再一導(dǎo)熱體型態(tài)示意圖。
圖7為本發(fā)明又一無(wú)風(fēng)扇散熱結(jié)構(gòu)示意圖。
圖8為本發(fā)明中另一包覆式導(dǎo)熱體示意圖。
具體實(shí)施例方式茲謹(jǐn)就本發(fā)明無(wú)風(fēng)扇式散熱結(jié)構(gòu)的內(nèi)容及其所產(chǎn)生的功效，配合附圖，舉出較佳實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明如下。
熱能的傳導(dǎo)途徑與方式，包含熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流及熱輻射，最終散熱方式為熱對(duì)流及熱輻射。熱對(duì)流又可區(qū)分為自然熱對(duì)流及強(qiáng)制熱對(duì)流，其中強(qiáng)制熱對(duì)流有較高的散熱效率。各種傳熱途徑，其熱通量大小與熱導(dǎo)材質(zhì)、接觸面積、溫度差有強(qiáng)烈關(guān)系，各種散熱機(jī)構(gòu)均需因應(yīng)有限空間及熱源功率條件，進(jìn)行熱傳途徑、作為的分配與設(shè)計(jì)，以達(dá)到散熱之目的。
一般具有內(nèi)部發(fā)熱源的機(jī)組，例如運(yùn)算器、暫存內(nèi)存、功率供應(yīng)器等，均有共同的特性(1)熱源組件附近空間狹窄。
(2)熱源組件的發(fā)熱功率大。
基于以上的限制條件，絕大部分的風(fēng)扇式散熱結(jié)構(gòu)，都會(huì)控制組件的操作溫度條件。參見(jiàn)圖1的散熱結(jié)構(gòu)，包含散熱體2及風(fēng)扇3，該散熱體2的設(shè)計(jì)，為利風(fēng)扇3執(zhí)行強(qiáng)制對(duì)流散熱途徑，大幅增加散熱表面積，一般設(shè)計(jì)的散熱體2，該表面積與體積比約為10～30倍，或者更高，幾乎大部分的熱量是通過(guò)散熱體2的鰭片表面散出。
風(fēng)扇3強(qiáng)制熱對(duì)流散熱機(jī)構(gòu)，可調(diào)整風(fēng)量流率來(lái)控制熱源組件的操作溫度，該散熱體2的設(shè)計(jì)重點(diǎn)不在于儲(chǔ)熱，要求表面積遠(yuǎn)大于體積，所以單位體積內(nèi)的熱含量值偏低，儲(chǔ)熱能力較弱。當(dāng)強(qiáng)制對(duì)流功能減弱時(shí)，熱源組件溫度迅速增高，機(jī)組內(nèi)部環(huán)境溫度亦相對(duì)增加。
自然熱對(duì)流的散熱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，大幅的散熱面積仍為散熱的重要因素，散熱體2與環(huán)境溫度間的溫度差，決定自然熱對(duì)流散熱的驅(qū)動(dòng)能力。有鑒于此，自然對(duì)流的散熱功率低于強(qiáng)制對(duì)流，在相對(duì)增加散熱面積的同時(shí)，在無(wú)風(fēng)扇式散熱結(jié)構(gòu)中，儲(chǔ)熱與熱導(dǎo)功能，為設(shè)計(jì)重點(diǎn)。
為提高機(jī)組系統(tǒng)可靠度及避免風(fēng)扇音干擾，本發(fā)明采用無(wú)風(fēng)扇式散熱結(jié)構(gòu)，散熱結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)(1)因應(yīng)熱源組件的發(fā)熱功率，設(shè)計(jì)相對(duì)比例的熱容吸熱能力，吸取熱源組件所產(chǎn)出的熱量，并能維持熱源組件的操作穩(wěn)定溫度條件。
(2)根據(jù)機(jī)組有限空間及熱源組件發(fā)熱功率條件，設(shè)計(jì)導(dǎo)熱途徑，將大部分的熱量“傳導(dǎo)”至機(jī)殼外部，避免升高機(jī)組系統(tǒng)內(nèi)部環(huán)境的操作溫度條件。
請(qǐng)參閱圖4所示，為本發(fā)明的無(wú)風(fēng)扇式散熱結(jié)構(gòu)示意圖，其包含下列散熱過(guò)程說(shuō)明a.熱源組件1，每平方公分單位面積的熱釋放功率1W～15W或更高，其中以LED晶粒光源所發(fā)出的單位面積功率最大。
b.為維持熱源組件1的操作溫度，無(wú)風(fēng)扇式散熱結(jié)構(gòu)需兼具“儲(chǔ)熱”、“傳導(dǎo)”及“散熱”功能設(shè)計(jì)，其中儲(chǔ)熱及傳導(dǎo)的功能，不同于以往一般散熱結(jié)構(gòu)。散熱結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化為兩項(xiàng)主要功能，包含導(dǎo)熱體4及散熱體5，可配合機(jī)組內(nèi)部空間進(jìn)行設(shè)計(jì)調(diào)配。
c.前述導(dǎo)熱體4，主要執(zhí)行儲(chǔ)熱及導(dǎo)熱的功能；散熱體5，除維持部分儲(chǔ)熱功能外，增加自然對(duì)流散熱功能。
d.依熱傳導(dǎo)參數(shù)關(guān)系Q＝kAΔT/Δy，其中Δy為導(dǎo)熱空間高度，k為導(dǎo)熱系數(shù)，A為導(dǎo)熱面積；根據(jù)散熱材質(zhì)特性及有限空間，設(shè)計(jì)導(dǎo)熱體4的基本“熱傳導(dǎo)”傳導(dǎo)面積。請(qǐng)參考圖5，揭示該導(dǎo)熱體實(shí)施的一種方式41，主要熱傳導(dǎo)途徑為圖中的導(dǎo)熱構(gòu)件圓柱體411，及，如圖6所示導(dǎo)熱體實(shí)施的另一種方式42，主要熱傳導(dǎo)途徑為圖中的導(dǎo)熱構(gòu)件長(zhǎng)方體421，該圓柱體411和長(zhǎng)方體421可將大部分的熱量傳至導(dǎo)熱體上方的散熱體，導(dǎo)熱件平行于熱源組件1發(fā)熱面的截面積總和，大于熱源組件1發(fā)熱表面積的二分之一以上，截面總面積愈大，傳熱愈佳。周遭的散熱鰭片數(shù)，提供一部份的自然熱對(duì)流散熱功能。
e.儲(chǔ)熱容量需求設(shè)計(jì)，自然對(duì)流散熱功率不如強(qiáng)制對(duì)流，導(dǎo)熱體4尚需具備儲(chǔ)熱緩沖功能，該型態(tài)設(shè)計(jì)的表面積與體積的比值，降低為1～20倍范圍?？梢罁?jù)熱容與質(zhì)量的正比關(guān)系，Q＝mcΔT＝ρVcΔT，其中m為質(zhì)量，V為體積，c為比熱，估算暫存熱容量的體積需求，設(shè)計(jì)導(dǎo)熱體的體積需求。
f.導(dǎo)熱體4的設(shè)計(jì)功能，主要以?xún)?chǔ)熱及熱傳導(dǎo)為主，儲(chǔ)熱能力尤其能滿(mǎn)足1GHz以上高速運(yùn)算芯片的瞬間熱量變化，亦可做為熱源與最終散熱座的橋梁，該功能結(jié)構(gòu)的熱傳導(dǎo)熱通量51高于熱對(duì)流熱通量52(如圖4)。
g.該導(dǎo)熱體，其材質(zhì)可為銅、鋁、石墨、碳纖維等高傳導(dǎo)物質(zhì)，或以上物質(zhì)的相關(guān)合金組合；該形狀可為數(shù)個(gè)圓柱狀、矩形柱等幾何形狀。
h.該導(dǎo)熱體亦可為高熱傳導(dǎo)特性的熱導(dǎo)管，其導(dǎo)熱速率為銅、鋁材料的50～100倍以上，做為優(yōu)良的熱傳導(dǎo)途徑，將熱源組件1的熱量直接“傳遞”至散熱體5。
再請(qǐng)參閱圖7所示，其揭示導(dǎo)熱體再一種形式43，為具有快速熱傳導(dǎo)功能的柱型或管型熱導(dǎo)管、平板熱導(dǎo)管等，溫度差范圍可控制在2℃以?xún)?nèi)，為能有效吸取熱導(dǎo)管傳遞的熱量，需加強(qiáng)散熱體5的儲(chǔ)熱功能。
i.通過(guò)導(dǎo)熱體4(具體為三種形式41、42、43)的設(shè)計(jì)特性，使得該上下接面的溫度差變得很小，且將大部分熱量傳遞至接鄰的散熱體5。散熱體5的底座溫度值亦會(huì)相對(duì)增高，增加散熱體5與環(huán)境條件的溫度差，及增加自然對(duì)流的驅(qū)動(dòng)力。
j.無(wú)風(fēng)扇散熱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，散熱體5的散熱表面積需求，高于風(fēng)扇強(qiáng)制自然對(duì)流散熱面積的3～6倍以上。
散熱體5，兼具儲(chǔ)熱及散熱功能，固定于機(jī)組機(jī)殼外部或貼近機(jī)殼表面，將熱量散出(機(jī)組是指包含發(fā)熱組件的各式電子電機(jī)設(shè)備與產(chǎn)品)。
散熱體5，可為機(jī)殼的一部份，尤以LED單位面積高發(fā)熱量組件，需考慮增加其底面積設(shè)計(jì)，在表面積與體積比率維持不變的情形下，相對(duì)亦增加熱容的質(zhì)量，有助于LED組件的散熱。
k.請(qǐng)參閱圖8所示，為本發(fā)明針對(duì)上下兩面熱源的DDR內(nèi)存13所設(shè)計(jì)的導(dǎo)熱體第四種形式44，將DDR內(nèi)存13包覆在內(nèi)，這種包覆式導(dǎo)熱體形式44使得DDR內(nèi)存13上下兩面的均溫特性小于1℃。
本發(fā)明可應(yīng)用的散熱范圍，包括各式電子電機(jī)設(shè)備與產(chǎn)品，例如計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)處理機(jī)、背光模塊(如LED Backlight)、照明設(shè)備(如LED燈)等等，其內(nèi)部的微處理運(yùn)算芯片(如CPU)、影像處理芯片(如VGA)、隨機(jī)內(nèi)存(如DDR)、光源零組件(如LED晶粒)、及其它熱源零組件。
本發(fā)明尤其可應(yīng)用于具水密、氣密功能的控制盒(器)，通過(guò)加大熱傳導(dǎo)接觸面積，或傳導(dǎo)途徑，將絕大部分的熱量導(dǎo)出控制盒(器)，以維持系統(tǒng)內(nèi)部的操作環(huán)境溫度。
綜上所述，本發(fā)明的無(wú)風(fēng)扇散熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，可有效增加系統(tǒng)可靠度，排除噪音干擾，避免熱源組件及系統(tǒng)損傷，有效解決先前技術(shù)中長(zhǎng)期存在的問(wèn)題并達(dá)成相關(guān)使用者與消費(fèi)者長(zhǎng)期的需求，在產(chǎn)業(yè)上確實(shí)得以利用。
本發(fā)明前述的較佳實(shí)施例，僅為依據(jù)本發(fā)明技術(shù)方案的可以具體實(shí)施的方式之一，并不以此限制本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種無(wú)風(fēng)扇式散熱結(jié)構(gòu)，用于熱源組件上，其特征在于，設(shè)有導(dǎo)熱體，是具有相當(dāng)面積的熱傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)，貼設(shè)于熱源組件或密夾于熱源組件外圍；散熱體，貼設(shè)于導(dǎo)熱體，將導(dǎo)熱體所傳導(dǎo)的熱能進(jìn)行散熱。
2.如權(quán)利要求1所述無(wú)風(fēng)扇式散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述導(dǎo)熱體包含適當(dāng)數(shù)量的熱傳導(dǎo)構(gòu)件，所述熱傳導(dǎo)構(gòu)件的形狀為圓柱體、矩形柱體或相關(guān)組合體其中之一。
3.如權(quán)利要求1所述無(wú)風(fēng)扇式散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述導(dǎo)熱體的平行于所述熱源組件發(fā)熱面的截面積總和，至少大于熱源組件發(fā)熱表面積的二分之一。
4.如權(quán)利要求1所述無(wú)風(fēng)扇式散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，其中該導(dǎo)熱體為可快速熱傳導(dǎo)的導(dǎo)熱管，是柱型、管型或平板熱導(dǎo)管其中一種。
5.如權(quán)利要求1所述無(wú)風(fēng)扇式散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，其中該導(dǎo)熱體和散熱體材質(zhì)為高傳導(dǎo)物質(zhì)。
6.如權(quán)利要求5所述無(wú)風(fēng)扇式散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，其中所述高傳導(dǎo)物質(zhì)包括銅、鋁、石墨、碳纖維及相關(guān)合金組合的其中一種。
7.如權(quán)利要求1所述無(wú)風(fēng)扇式散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，其中該散熱體，固定于包含所述熱源組件的機(jī)組的機(jī)殼外部或貼近該機(jī)殼表面。
8.如權(quán)利要求1所述無(wú)風(fēng)扇式散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，其中該散熱體包括有若干散熱鰭片。
9.如權(quán)利要求1所述無(wú)風(fēng)扇式散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述導(dǎo)熱體同時(shí)密夾于熱源組件的上方與下方。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種無(wú)風(fēng)扇式散熱結(jié)構(gòu)，主要是在熱源組件貼設(shè)有導(dǎo)熱體與散熱體。利用增加導(dǎo)熱體的熱容功能、熱傳導(dǎo)途徑面積，及散熱體的自然對(duì)流散熱面積等設(shè)計(jì)，可快速吸取熱源組件的發(fā)熱量，及整合機(jī)體的構(gòu)型特性，通過(guò)提高熱傳導(dǎo)方式的途徑將大部分的熱量直接移出到機(jī)殼外部，達(dá)到最終的散熱目的，從而確實(shí)達(dá)到良好的散熱功效。
文檔編號(hào)G06F1/20GK1904800SQ20051008712
公開(kāi)日2007年1月31日 申請(qǐng)日期2005年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月26日
發(fā)明者劉英杰 申請(qǐng)人:毅柏科技有限公司