專利名稱：流體介質散熱器的制作方法
技術領域：
本實用新型是關于一種流體介質散熱器，特別是關于一種裝設在發熱體上的散熱器。
背景技術：
為使計算機能正常穩定地操作，特別是在大量運算時，中央處理器(CPU)必須能適時散熱，一方面除了可避免中央處理器損壞，另一方面可提高中央處理器的穩定性。
一般來說，在計算機的中央處理器上都已裝配散熱器，該散熱器是由散熱片及散熱風扇兩部分組成，從散熱效率來說，上述兩者都可提高整體的散熱效能，若要提高散熱風扇的散熱效率，則必須增加散熱風扇的功率，如此一來噪音勢必增加。因此，權衡散熱效果和噪音大小利害關系之下，通常會選擇改善散熱片的效能。提高散熱片散熱效能的方式，一是增加與空氣接觸的散熱面積，另一則是選用傳熱速率高的材質，如鋁或銅制的散熱片。以往散熱片的結構是在一底板上一體成形有多個立式鰭片，若該立式鰭片的數量越多，則代表其有更大的散熱面，如此即可增加散熱的效能，并且選用高傳熱效率的材質，借此提高散熱片的整體散熱效率。
但散熱片的尺寸受中央處理器大小的限制，使得散熱片無法任意增大其底板的面積，僅能借由增加立式鰭片的數量提高散熱效率，但該立式鰭片的數量受加工方法(通常采用放電線切割或刀具切削)的限制也無法任意增加。再者，若該立式鰭片的數量過多，則該立式鰭片厚度變薄，其與底板是為一整體的結構，使得立式鰭片與底板的接觸部位過小而降低傳熱效能，如此又失去提高散熱效率的目的。另外，若延長立式鰭片的高度，雖可增加散熱面積，但所能增加的整體散熱面積有限，仍然受到裝設空間的限制。故借由增加整體式散熱片的散熱面積的方式受到尺寸的限制，目前通過增加散熱片提高散熱效率的方式已不能達到目的。
另一種提高散熱片散熱效率的方式即為選用傳熱速率高的材質，材質的傳熱效率是固定的常數無法更改；為此，改變整體單一結構的散熱片即是其變通的方式。圖3所示是中國臺灣專利公告第573759號「熱管式散熱片」，它包括一基座21、多條熱管22及散熱鰭片23，該基座21內設有一腔體211，在該腔體211內填充有第一工作液體212；該熱管22是固設在基座21上，且部分浸入腔體211內的第一工作液體212，又該熱管22具有腔體211內填充有第二工作液體222；又該散熱鰭片23是固設在熱管22的另一端上。
上述基座21是裝設在如中央處理器的發熱組件上，當發熱組件將熱量傳導至該基座21時，由于腔體211內的氣壓小于大氣壓，因而其內的第一工作液體212的汽化溫度較低，使該第一工作液體212受熱后由液態蒸發成氣態，如此即可吸熱，并將位于該腔體211內的熱管22的蒸發端包圍，使熱管22的蒸發端受熱，從而將熱量從基座21傳至熱管22的蒸發端，該熱管22腔體211內的第二工作液體222受熱后，同樣由液態汽化成氣態，可將第一工作液體212吸收的熱量傳遞至第二工作液體222，繼而使熱量傳導至冷凝端及散熱鰭片23，再借由散熱鰭片23與冷空氣進行熱交換以散熱，使該第二工作液體222散熱后由氣態凝結成液態后，回流至熱管22的蒸發端，如此循環即可進行散熱。
由于該第一、第二工作液體212、222的熱膨脹系數遠高于固體金屬，故有良好的熱傳導效果以提高散熱效率，故與現有完全以金屬制成的散熱片相比有更佳的散熱效果，達到了提高散熱效率的目的。
但是該基座21結構壁的厚度在很大程度上影響了散熱效率，尤其是位于底面的底板213，若該基座21底板213的厚度較大，則該基座21的傳熱效果會降低。所以該基座21結構壁的厚度較薄，尤其是底板213更薄，以提高傳熱效率。但該基座21的腔體211內必須充入高壓的第一工作液體212，在注入第一工作液體212前必須先將腔體211內的空氣抽出，然后再將第一工作液體212注入腔體211。該腔體211抽真空時，外部的大氣壓力大于腔體211內的壓力使得底板213凹陷；當注入第一工作液體212時，該腔體211內的壓力又大于外界的大氣壓力，導致底板213外凸，因此造成底板213無法保持平整，使該基座21底面的底板213無法平貼在發熱件上，如此即降低傳熱效果，失去了增加散熱的目的。
再者，當散熱器運行時，該基座21的腔體211內的第一工作液體212因吸熱而由液態汽化成氣態時，除了相態上的改變外，同時體積也會變大，在密閉的空間體積無法改變的情況下，則該腔體211內的壓力變大，在腔體211內部壓力變大的情況下，導致基座21的底板213向外凸出，如此造成底板213與發熱體之間無法緊密貼合而降低基座21與發熱體之間的接觸面積，繼而降低傳熱效果導致散熱效率下降。
由上所述，這種借由工作液體提高傳熱效果的散熱結構，雖可達到這一目的，但基座21的底板213易受腔體211的膨脹或收縮而造成凹凸不平的情形發生，使該底板213無法平貼在發熱體上，因而降低其傳熱效果，故防止底板213在傳熱過程中產生變形，確為這一研發領域需要迫切解決的課題。
實用新型內容為克服上述現有技術的缺點，本實用新型的主要目的在于提供一種腔室散熱器，通過強化腔室底部、避免散熱器變形，它借由實心的傳熱柱結合固定在腔室底面的傳熱板上，強化傳熱板的強度防止因壓力變化而產生變形。
本實用新型的又一目的在于提供一種借由傳熱柱底端結合在腔室底面的吸熱板上強化其結構強度的散熱器，避免增加吸熱板的厚度。
為達上述及其它目的，本實用新型至少包括殼體，具有頂面的空心殼體，在該頂面上具有多個穿孔；吸熱板，結合在殼體的底面，將該殼體的底面封住，形成內部中空的腔室；多個傳導柱，穿置在殼體頂面的穿孔中，且該傳導柱底端結合在吸熱板的頂面，其頂端露出殼體的頂面；多個散熱鰭片，層疊裝置在傳導柱上；工作流體，填充在腔室內。
上述傳導柱是實心的，且該傳導柱的底端結合固定在吸熱板頂面上，可借由傳導柱強化吸熱板的結構強度，避免殼體底面的吸熱板因腔室內的工作流體在吸熱后產生膨脹變化而造成變形扭曲，使該吸熱板可保持較平整的表面，可平貼在發熱體上，繼而進行散熱。
再者，該吸熱板通過實心的傳導柱強化，因此不須增加吸熱板的厚度，從而可選用較薄的吸熱板，使該吸熱板可有較佳的傳熱效果，以提高散熱效率。
又該吸熱板的厚度較薄，從而可避免增加整體高度，進而增長傳導柱的高度，以增設散熱鰭片的數量，所以能增加散熱面積，故可增加散熱效率。
圖1是本實用新型流體介質散熱器的剖視示意圖；圖2A是本實用新型流體介質散熱器的散熱鰭片立體示意圖；圖2B是本實用新型流體介質散熱器的傳導柱組合散熱鰭片的立體示意圖；圖2C是本實用新型流體介質散熱器的散熱鰭片立體示意圖；圖2D是本實用新型流體介質散熱器的吸熱板立體及局部剖視示意圖；圖2E是本實用新型流體介質散熱器的立體組合示意圖；以及圖3是中國臺灣專利公告第573759號的剖視圖。
具體實施方式
實施例以下通過特定的具體實施例說明本實用新型的實施方式。
以下的實施例是進一步說明本實用新型的觀點，但并非以任何觀點限制本實用新型的范疇。
本實用新型是將空心的殼體底面結合吸熱板，并以實心的傳導柱穿入殼體的腔室內，且該傳導柱底端結合在吸熱板上，以強化吸熱板的強度，避免腔室因熱膨脹或冷收縮導致吸熱板變形造成散熱器與發熱體的接觸面積減少，繼而影響到散熱效果。現通過下列實施例分別詳細說明。
請參閱圖1，本實用新型的散熱器100包括殼體11，具有頂面的空心殼體，在該頂面上具有多個穿孔11a，在該殼體11的底面設有階梯槽11b；吸熱板12，結合在殼體11底面，該吸熱板12嵌合在階梯槽11b內，將該殼體11的底面完全封住形成內部中空的腔室11c，在該腔室11c內填充有工作流體13；多個實心傳導柱14，穿置在殼體11頂面的穿孔11a中，該傳導柱14底端結合在吸熱板12的頂面，且該傳導柱14頂端露出殼體11的頂面，在該傳導柱14上層疊裝置有多個散熱鰭片15。
此外，該吸熱板12位于腔室11c內的頂面包括多個縱橫交錯的微流道12a(如圖2D所示)及多個盲孔12b，該盲孔12b是相對殼體11的穿孔11a，使該傳導柱14穿入該殼體11的穿孔11a，插置在該盲孔12b內，將該傳導柱14固定在殼體11上，且使該傳導柱14的底端結合在吸熱板12上而成為一體，如此即可借由多個實心的傳導柱14強化吸熱板12，使該吸熱板12具有較佳的結構強度，防止受溫度及壓力的影響而變形。
當該散熱器100裝置在發熱體(如中央處理器)上時，該發熱體產生的熱量經由主要的吸熱板12，傳遞至殼體11及腔室11c內的工作流體13，由于該工作流體13的熱膨脹系數遠大于殼體11，所以當工作流體13吸熱后即由液態汽化成氣態，這種過程即為吸熱狀態。氣態的工作流體13碰到溫度較低的傳導柱14即由氣態凝結成液態，此過程即為散熱狀態，使該工作流體13將熱量傳遞至傳導柱14，該工作流體13即借由吸熱汽化與散熱冷凝的特性完成散熱的過程。另該傳導柱14是與散熱鰭片15結合成一體，所以可借由散熱鰭片15與外界的冷空氣進行熱交換，將熱量傳遞至空氣中，如此即可完成散熱。
該工作流體13在吸熱，由液態汽化成氣態后體積會變大，但在固定容積的腔室11c內體積是固定常數，在體積無法膨脹的情況下壓力會變大。當該吸熱板12受到工作流體13膨脹時的壓力，可借由多個傳導柱14對吸熱板12的強化，從而可避免吸熱板12扭曲變形，使該吸熱板12可平貼在發熱體上以進行散熱。
又該殼體11及吸熱板12完成封裝后，在填充工作流體13過程中，是先將腔室11c內的空氣抽出，使得腔室11c內呈真空狀態后再將高壓的工作流體13充入，該腔室11c產生壓力變化時，對于吸熱板12同樣會造成變形的影響。但通過多個傳導柱14對吸熱板12的強化，故可在正負壓的狀態下防止吸熱板12產生變形，從而具有較佳的制造品質。
再者，為使該工作流體13與吸熱板12之間有更大的接觸面積，該吸熱板12位于腔室11c內的頂面以化學蝕刻、切削加工或沖壓形成縱橫交錯的微流道12a，如此即使該工作流體13在吸熱過程中具有較大的吸熱面積以進行吸熱，從而可提高散熱效果。
上述殼體11、吸熱板12、傳導柱14及散熱鰭片15等都以高熱傳導材料制成，如銅或鋁，或銅鋁合金，以達到高傳熱的效果。
請參閱圖2A至圖2E，這是本實用新型的散熱器100制法流程示意圖。
圖2A為散熱鰭片15的制法，如圖所示，首先將散熱鰭片15利用沖壓制程在其上制成沖孔15a，且該沖孔15a的孔徑大小等于實心傳導柱14的外徑。
圖2B是將傳導柱14組裝到散熱鰭片15上的過程，如圖所示，先將傳導柱14車制成長棒狀，再將傳導柱14穿置在散熱鰭片15的沖孔15a內，即完成散熱器100的散熱結構。
圖2C為殼體11的制法，如圖所示，先將實心的金屬塊，如銅塊、鋁塊或銅鋁合金塊的內部挖空，并在其開口部分制成階梯槽11b，用于組裝吸熱板12。再在殼體11的側邊鉆制側孔11d，用于抽真空及注入工作流體13。且在殼體11的頂面(在此附圖中為底面)鉆制穿孔11a，用于穿置傳導柱14。
圖2D是吸熱板12的制法，先裁切與殼體11底部的階梯槽11b大小相等的板狀金屬塊，再在該板狀金屬塊的一個側面上以化學蝕刻(etching)、銑床加工或沖壓等方式形成微流道12a，接著在此面上鉆制深約0.5mm的盲孔12b。
圖2E是散熱器100的組裝示意圖(assembly)，首先在殼體11的穿孔11a、吸熱板12的盲孔12b及周邊分別涂覆錫膏，再將已組合散熱鰭片15的傳導柱14穿入穿孔11a，并且觸及吸熱板12的盲孔12b，接著將填充管16插置在殼體11的側孔11d，然后將組合后的散熱器100送入高溫烤箱，經過適當加熱，即可組裝完成。
組裝完成后的散熱器100則借由填充管16先對腔室11c抽真空，然后填充工作流體13。在完成填充后，利用封口機構將填充管16封閉并截斷，完成填充作業。
通過以上的制程即可制成能強化吸熱板12的殼體11，可避免吸熱板12在抽真空及填充工作流體13時，因壓力導致吸熱板12變形。以及避免散熱器100裝置在發熱體上散熱時，該腔室11c內部壓力增加而造成吸熱板12外凸的情況，該吸熱板12不會產生扭曲變形，從而可平整貼合在發熱體上。
權利要求1.一種流體介質散熱器，其特征在于，該散熱器包括殼體，具有一個頂面的空心殼體，該頂面上有多個穿孔；吸熱板，結合在殼體的底面，將該殼體的底面封住，從而形成內部中空的腔室；多個傳導柱，穿置在殼體頂面的穿孔中，且該傳導柱底端結合在吸熱板的頂面，其頂端露出殼體的頂面；多個散熱鰭片，層疊裝置在傳導柱上；工作流體，填充在腔室內。
2.如權利要求1所述的流體介質散熱器，其特征在于，該殼體的底面進一步包括一階梯槽，使上述吸熱板嵌合固定在階梯槽內。
3.如權利要求1所述的流體介質散熱器，其特征在于，該吸熱板頂面包括多個縱橫交錯的微流道。
4.如權利要求1所述的流體介質散熱器，其特征在于，該吸熱板的頂面上包括有多個盲孔，上述傳導柱底端插置在該盲孔內。
5.如權利要求1所述的流體介質散熱器，其特征在于，該傳導柱是實心的。
6.如權利要求1所述的流體介質散熱器，其特征在于，該殼體、吸熱板、傳導柱及散熱鰭片是用高熱傳導材料制成的。
7.如權利要求6所述的流體介質散熱器，其特征在于，該高熱傳導材料是銅。
8.如權利要求6所述的流體介質散熱器，其特征在于，該高熱傳導材料是鋁。
專利摘要本實用新型是一種流體介質散熱器，它包括一具有頂面的殼體，在該頂面上具有多個穿孔；一結合在殼體底面的吸熱板，將該殼體的底面封住，形成一內部中空的腔室；多個穿置在殼體穿孔的傳導柱，且該傳導柱底端結合在吸熱板的頂面，其頂端露出殼體的頂面；多個層疊裝置在傳導柱上的散熱鰭片；填充在腔室內的工作流體；借由該吸熱板底端結合在殼體底部的吸熱板上，可強化吸熱板的結構強度以避免膨脹或收縮所產生的扭曲變形，使該吸熱板可平整貼合在發熱體上吸熱以增加散熱效果。
文檔編號H01L23/46GK2726115SQ200420077218
公開日2005年9月14日 申請日期2004年7月30日 優先權日2004年7月30日
發明者林茂青 申請人:英業達股份有限公司