CN107801351B - 蒸发器及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种蒸发器及其制作方法，其蒸发器，适用于散热模块。散热模块包括管件以及流体。蒸发器包括壳体与第一散热结构。壳体具有用于与管件相连通的腔室，流体配置用以在管件与腔室中流动。第一散热结构设置腔室中，其中第一散热结构具有多个第一流道，且流体在腔室中流动时流经这些第一流道。本发明另提出一种蒸发器的制作方法。本发明能提高散热模块中的流体的循环效果，提高产品良率并降低制作成本。

Description

蒸发器及其制作方法

技术领域

本发明涉及一种蒸发器及其制作方法，尤其涉及一种适用于散热模块的蒸发器及其制作方法。

背景技术

近年来，随着科技产业日益发达，电子装置例如笔记型电脑、平板电脑与智能型手机等产品已频繁地出现在日常生活中。这些电子装置内部所搭载的部分电子元件在运作过程中通常会产生热能，一旦热能积累于电子装置内部而无法即时地逸散至外界，便会对电子装置的效能造成影响。因此，电子装置内部通常会设置散热模块或散热元件，例如是散热风扇、散热贴材、散热管或两相流虹吸式散热系统(two-phase thermosyphon coolingsystem)，以协助将电子元件运作时所产生的热能逸散至外界。

在上述的散热模块或散热元件中，散热贴材与散热管的散热效果有限，因此又以散热风扇的使用最为广泛。然而，散热风扇的运作需仰赖电子装置的电池所提供的电力，势必会加速电力的消耗。目前，也有部分电子装置采用两相流虹吸式散热系统，以通过流体在相变化时所需的潜热，来达到散热的目的。然而，两相流虹吸式散热系统需藉由位能差以及流体分子间的引力来作为流体在管路中循环的动力，一旦电子装置与重力方向之间的相对状态改变，便可能对流体的循环效果造成影响。

发明内容

本发明提供一种蒸发器，其能提高散热模块中的流体的循环效果。

本发明提供一种蒸发器的制作方法，其能提高产品良率并降低制作成本。

本发明的蒸发器，适用于散热模块，其中散热模块包括管件以及流体。蒸发器包括壳体与第一散热结构。壳体具有用于与管件相连通的腔室，流体配置用以在管件与腔室中流动。第一散热结构设置于腔室中，其中第一散热结构具有多个第一流道，且可供流体在腔室中流动时流经这些第一流道。

本发明的蒸发器的制作方法包括以下步骤。形成第一散热结构，其中第一散热结构具有多个第一流道。形成壳体，其中壳体具有腔室、第一开口与第二开口。将第一散热结构设置于腔室中，使得腔室可供流体经由这些第一流道在第一开口与第二开口之间流动。

基于上述，本发明的蒸发器在壳体的腔室内设置有第一散热结构，且第一散热结构具有多个第一流道，以供流体通过。如此设置下，有助于提高流体与壳体之间的接触面积，以提高流体接收自电子元件或热管传导至壳体的热量后的汽化速率以及流体于管件与腔室所构成的回路内的循环效果。另一方面，第一散热结构在制作完成后才组装至壳体内，相较于现有的蒸发器的制作方式而言，例如采用蚀刻或以电脑数值控制工具进行加工以形成位于蒸发器内的散热结构，本发明的蒸发器的制作方法不仅能提高产品良率，还能降低制作成本。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1是本发明一实施例的蒸发器的爆炸示意图；

图2是图1的蒸发器与散热模块的结构示意图；

图3是图2的蒸发器与散热模块的俯视示意图；

图4是图3沿剖线I-I的剖面示意图。

附图标记：

10：散热模块；

11：第一管件；

12：第二管件；

13：流体；

20：热管；

100：蒸发器；

110：壳体；

111：腔室；

111a：第一蒸发区；

111b：第二蒸发区；

112：第一开口；

113：第二开口；

114：承载面；

115：第一定位部；

116：第二定位部；

117：第三定位部；

120：第一散热结构；

120a、120b：第一结构件；

121、122：第一流道；

123：第一上表面；

130：第二散热结构；

130a、130b：第二结构件；

131、132：第二流道；

133：第二上表面；

140：盖体；

D1、D2：深度。

具体实施方式

图1是本发明一实施例的蒸发器的爆炸示意图。图2是图1的蒸发器与散热模块的结构示意图。图3是图2的蒸发器与散热模块的俯视示意图。图4是图3沿剖线I-I的剖面示意图。为求清楚表示与便于说明，图2与图3的盖体140以虚线表示。请参考图1至图4，在本实施例中，蒸发器100可整合于散热模块10，且设置于电子装置(图未示)中。电子装置(图未示)可以是智能型手机、平板电脑、笔记型电脑、扩充基座或其他电子产品，且其内部设置有电子元件(图未示)例如是中央处理器或显示芯片。散热模块10可通过蒸发器100热耦接于电子元件(图未示)，例如蒸发器100直接接触电子元件(图未示)而吸收电子元件(图未示)所产生的热量，或者是使蒸发器100通过热管20吸收电子元件(图未示)所产生的热量。藉此，电子元件(图未示)运行时所产生的热量可通过蒸发器100与散热模块10逸散至外界。

蒸发器100与散热模块10可构成虹吸式散热组件，其中散热模块10包括第一管件11、第二管件12与流体13(在附图中以箭号代表其流向)，第一管件11与第二管件12分别连通于蒸发器100，且流体13配置用以在第一管件11、第二管件12以及蒸发器100中流动。蒸发器100可包括壳体110、第一散热结构120、第二散热结构130以及盖体140，其中壳体110具有腔室111、第一开口112以及相对于第一开口112的第二开口113，且第一开口112与第二开口113分别连通于腔室111。另一方面，第一管件11穿设于第一开口112，而与腔室111相连通。第二管件12穿设于第二开口113，而与腔室111相连通。详细而言，流体13可经由第一管件11流入腔室111，再经由第二管件12自腔室111流出。第二管件12的末端可直接连接第一管件11，即第二管件12与第一管件11为同一管件的两端末端部分，或者第二管件12的末端可通过冷凝器(图未示)间接地连接第一管件11，使流体自第二管件12流出腔室111后能继续流动至第一管件11，再进一步流入腔室111。也就是说，第一管件11、第二管件12以及腔室111可构成供流体13循环流动的回路。

在本实施例中，腔室111可概分为第一蒸发区111a与第二蒸发区111b，由第一开口112向第二开口113观察，第一蒸发区111a与第二蒸发区111b大致上分列于腔室的左右两侧，电子元件(图未示)可通过热管20热耦接于壳体110，且热管20位于第一蒸发区111a的正下方。热管20的热量可经由壳体110传导至腔室111内，在流体13经由第一管件11流入腔室111后，其会分别流经第一蒸发区111a与第二蒸发区111b，并吸收热量而产生相变化，例如使液态的流体13转变为气态的流体13，并随着气态的流体13经由第二管件12流出腔室111而使热量随之被带离。气态的流体13可随着第二管件12与第一管件11通过电子装置(图未示)的其他温度较低的部位，而再次进行相变化冷凝(由气态转变回液态)，将前述热量散逸至外界。之后，由气态转变回液态的流体13可再经由第一管件11回流到腔室111中。

第一散热结构120与第二散热结构130并列于腔室111中，由第一开口112向第二开口113观察，第二散热结构130排列于第一散热结构120的后方。第一散热结构120与第二散热结构130可通过焊接的方式固定于壳体110，举例来说，可先在第一散热结构120、第二散热结构130与壳体110之间设置锡膏或其他焊料，并在第一散热结构120、第二散热结构130设置于壳体110后加热，使第一散热结构120以及第二散热结构130分别与壳体110焊接，藉以提高第一散热结构120、第二散热结构130与壳体110之间的热传导效率。然而，在其他实施例中，在第一散热结构、第二散热结构与壳体之间可使用如导热膏的导热介质，或将第一散热结构、第二散热结构单纯地接触于壳体，而未进行焊接，也为可选择的作法。盖体140设置于壳体110上，且覆盖腔室111以及位于腔室111中的第一散热结构120与第二散热结构130，使得腔室111密闭于外界。准确来说，盖体140覆盖腔室111后，腔室111与第一管件11以及第二管件12构成密闭空间。

举例来说，盖体140与壳体110的衔接处可设有防泄漏结构，以防止流体13自盖体140与壳体110的衔接处泄漏至电子装置(图未示)的内部，而造成电子元件(图未示)故障或损坏，较佳者，盖体140周围均焊接于壳体110而能将腔室111密封。特别说明的是，壳体110还具有承载面114，其中腔室111开设于承载面114，承载面114实质上与第一散热结构120的第一上表面123以及第二散热结构130的第二上表面133相齐平，且盖体140抵接承载面114、第一上表面123以及第二上表面133，如此可利用第一散热结构120与第二散热结构130支撑盖体140，减少或避免在焊接盖体140于壳体110时盖体140受热软化而向腔室111内塌陷的情形发生。

另一方面，第一散热结构120位于第一开口112与第二散热结构130之间，且第二散热结构130位于第一散热结构120与第二开口113之间。第一散热结构120横跨第一蒸发区111a与第二蒸发区111b，且具有多个第一流道121与第一流道122，相似地，第二散热结构130横跨第一蒸发区111a与第二蒸发区111b，且具有多个第二流道131与第二流道132。因此，自第一开口112流入腔室111内的流体13先通过第一流道121与第一流道122，再通过第二流道131与第二流道132，最后自第二开口113流出腔室111。

详细而言，第一散热结构120可由多个第一结构件120a与第一结构件120b所构成，并由这些相互卡合的第一结构件120a定义出第一流道121以及由这些相互卡合的第一结构件120b定义出第一流道122。在本实施例中，第一蒸发区111a的深度D1小于第二蒸发区111b的深度D2，其中第一结构件120a设置于第一蒸发区111a内，且第一结构件120a的高度实质上等于深度D1。第一结构件120b设置于第二蒸发区111b内，且第一结构件120b的高度实质上等于深度D2。另一方面，第一结构件120b的数量例如是大于第一结构件120a的数量，因此第一结构件120a与第一结构件120b分别具有两不同尺寸，其中位于第一蒸发区111a内的第一流道121的截面形状(或截面积)不同于位于第二蒸发区111b内的第一流道122的截面形状(或截面积)，且第一流道121的数量小于第一流道122的数量。

第二散热结构130可由多个第二结构件130a与第二结构件130b所构成，并由这些相互卡合的第二结构件130a定义出第二流道131以及由这些相互卡合的第二结构件130b定义出第二流道132。在本实施例中，第二结构件130a设置于第一蒸发区111a内，且第二结构件130a的高度实质上等于深度D1。第二结构件130b设置于第二蒸发区111b内，且第二结构件130b的高度实质上等于深度D2。另一方面，第二结构件130b的数量例如是大于第二结构件130a的数量，因此第二结构件130a与第二结构件130b分别具有两不同尺寸，其中位于第一蒸发区111a内的第二流道131的截面形状(或截面积)不同于位于第二蒸发区111b内的第二流道132的截面形状(或截面积)，且第二流道131的数量小于第二流道132的数量。

在本实施例中，第一结构件120a、第一结构件120b与第二结构件130a、第二结构件130b均为截面呈C形的长条板，并可成排地相互卡合，从而在相邻的结构件之间形成第一流道与第二流道。然而，基于成本或组装的其他考量之下，在其他实施例中，第一结构件与第二结构件可具有L形、倒T形或Z形等截面形状，且两相卡合的结构件之间仍可形成流道。

请继续参考图1至图4，第二结构件130a的数量等于第一结构件120a的数量，且第二结构件130b的数量小于第一结构件120b的数量。换句话说，第一流道121的数量及截面积例如是等于第二流道131的数量及截面积，第一流道122的截面积例如是小于第二流道132的截面积，且第一流道122的数量例如是大于第二流道132的数量。详细而言，第一散热结构120与第二散热结构130的设计，主要用以增加流体13与壳体110之间的接触面积。

在本实施例中，由于第一流道122的数量例如是大于第二流道132的数量，因此第一散热结构120与流体13的接触面积可大于第二散热结构130与流体13的接触面积。如此一来，流经第一散热结构120的流体13的汽化速率可大于流经第二散热结构130的流体13的汽化速率，进而于腔室111内产生压力差，以增加动压(dynamic pressure)来驱动汽化后的流体13流向第二开口113。藉此，流体13于第一管件11、第二管件12以及腔室111所构成的回路内的循环效果便能获得显著地提升。

其次，在局部的第二蒸发区111b中或是整个第二蒸发区111b中，第一流道122的平均截面积小于第二流道132的平均截面积，因此在第一流道122内汽化后的流体13所产生的气泡较为致密，相较于此，在第二流道132内汽化后的流体13所产生的气泡的体积较大。基于在第一流道122内汽化后的流体13所产生的气泡的尺寸小于在第二流道132内汽化后的流体13所产生的气泡的尺寸，第一流道122所在处的压力可较第二流道132所在处的压力为大。换言之，第一流道122所在处与第二流道132所在处之间存在一压力差，通过此压力差可驱动气态的流体13依序经由第一流道122与第二流道132而自第二开口113顺畅地流出腔室111，进而提高流体13(包含液态与气态)于第一管件11、第二管件12以及腔室111所构成的回路内的流动速率。

另一方面，由于在第一流道122内汽化后的流体13所产生的气泡较为致密，且第二流道132的截面积例如是大于第一流道122的截面积，因此在第一流道122内汽化后的流体13所产生的气泡可顺利地通过第二流道132，而不会阻塞于其中。在本实施例中，壳体110还具有第一定位部115、第二定位部116以及第三定位部117，其中第一定位部115、第二定位部116以及第三定位部117各别自从壳体110凸出于腔室111中，且并排于腔室111中。相对于流体13的流动方向，第一定位部115、第二定位部116以及第三定位部117呈现横向的肋条状，横跨第一蒸发区111a与第二蒸发区111b。

此外，在本实施例中，第一散热结构120所具有的第一结构件120a、第一结构件120b较第二散热结构130所具有的第二结构件130a、第二结构件130b多，使得第一流道121与第一流道122的总截面积小于第二流道131与第二流道132的总截面积，第一散热结构120具有的流阻大于第二散热结构130具有的流阻，当腔室111内的流体13汽化后会倾向于沿流阻较低的方向流动，而有助于使流体13向第二结构件130a、第二结构件130b及第二开口113的方向流动。

如图2与图3所示，第一定位部115位于第二定位部116与第一开口112之间，第二定位部116位于第一定位部115与第三定位部117之间，且第三定位部117位于第二定位部116与第二开口113之间。第一散热结构120设置于两相邻的第一定位部115与第二定位部116之间，藉由第一定位部115与第二定位部116的定位可提高组装第一散热结构120至壳体110的便利性。第二散热结构130设置于两相邻的第二定位部116与第三定位部160之间，藉由第二定位部116与第三定位部160的定位可提高组装第二散热结构130至壳体110的便利性。另一方面，位于第一散热结构120与第二散热结构130之间的第二定位部116可将两者分隔开来，藉以提高流体13自第一流道121或第一流道122流动至第二流道131或第二流道132的流动性，使得在第一流道121与第一流道122内汽化后的流体13所产生的气泡可依最短路径流入第二流道131或第二流道132。

请参考图1与图2，在本实施例中，蒸发器100的制作方法包括以下步骤：首先，分别制作壳体110、盖体140以及第一结构件120与第二结构件130。壳体110例如是利用锻造、铸造或切削加工方式制作而成。第一结构件120a、第一结构件120b与第二结构件130a、第二结构件130b例如是通过锻造的方式制作出多个第一结构件120a、第一结构件120b以及第二结构件130a、第二结构件130b。接着，使任两相邻的第一结构件120a彼此卡合、任两相邻的第一结构件120b彼此卡合以及其中一个第一结构件120a卡合于其中一个第一结构件120b以构成具有多个第一流道121与第一流道122的第一散热结构120。相似地，使任两相邻的第二结构件130a彼此卡合、任两相邻的第二结构件130b彼此卡合以及其中一个第二结构件130a卡合于其中一个第二结构件130b以构成具有多个第二流道131与第二流道132的第二散热结构130。

接着，组装第一散热结构120与第二散热结构130于腔室111中，并可通过焊接的方式使第一散热结构120与第二散热结构130固定于壳体110。详细而言，第一散热结构120与第二散热结构130皆横跨第一蒸发区111a与第二蒸发区112a。之后，设置盖体140于壳体110上，并使盖体140覆盖腔室111以及位于腔室111内的第一散热结构120与第二散热结构130。值得一提的是，在利用锡膏焊接的情形下，在第一散热结构120与壳体110之间、第二散热结130构与壳体110之间以及盖体140与壳体110之间的焊接，可以在组装完成后经由单一次加热焊接完成，或者是在盖体140与壳体110之间进行焊接时，因壳体110受热而使第一散热结构120与壳体110之间以及第二散热结构130与壳体110之间的锡膏一同完成焊接，在加工程序具有优势。相较于现有的蒸发器的制作方式而言，例如采用蚀刻或以电脑数值控制工具进行加工以形成一体成型于壳体的散热结构，本实施例的蒸发器100的制作方法不仅能提高产品良率，也能降低制作成本。

在其他实施例中，第一散热结构的第一结构件与第二散热结构的第二结构件也可以在锻造加工制作成型后，不经过彼此卡合的步骤而直接排列组装于壳体中，以制作完成蒸发器。

综上所述，本发明的蒸发器在壳体的腔室内设置有第一散热结构与第二散热结构，且第一散热结构与第二散热结构分别具有多个第一流道与第二流道，以供流体通过。如此设置下，有助于提高流体与壳体之间的接触面积，以提高流体的汽化速率。详细而言，由于位于第二蒸发区内的第一流道的数量大于位于第二蒸发区内的第二流道的数量，且位于第二蒸发区内的第一流道的截面积小于位于第二蒸发区内的第二流道的的截面积，因此在流体汽化后，位于第二蒸发区内的第一流道所在处与位于第二蒸发区内的第二流道所在处之间存在一压力差，通过此压力差可驱动气态的流体依序经由第一流道与第二流道而自第二开口顺畅地流出腔室，进而提高流体于管件与腔室所构成的回路内的流动速率。

另一方面，本发明的第一散热结构与第二散热结构可经由锻造与卡合等步骤制作而得，接着组装至壳体内，相较于蚀刻或以电脑数值控制工具进行切削加工以形成一体成型于壳体的散热结构，本发明的蒸发器的制作方法不仅能提高产品良率及生产效率，也能降低制作成本。

虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更改与润饰，均在本发明范围内。

Claims (16)

1.一种蒸发器，适用于一散热模块，其特征在于，所述散热模块包括一管件与一流体，所述蒸发器包括：

一壳体，具有用于与所述管件相连通的一腔室，可供所述流体配置用以在所述管件与所述腔室中流动；

一第一散热结构，设置于所述腔室中，其中所述第一散热结构具有多个第一流道，且可供所述流体在所述腔室中流动时流经所述多个第一流道，

所述腔室具有一第一蒸发区与一第二蒸发区，其中所述壳体还具一第一开口与相对于所述第一开口的一第二开口，且所述管件通过所述第一开口与所述第二开口连通于所述腔室，由所述第一开口向所述第二开口观察，所述第一蒸发区与所述第二蒸发区分列于所述腔室的左右两侧，所述第一散热结构横跨所述第一蒸发区与所述第二蒸发区，位于所述第一蒸发区内的所述第一流道的截面积不同于位于所述第二蒸发区内的所述第一流道的截面积。

2.根据权利要求1所述的蒸发器，其特征在于，还包括：

一第二散热结构，设置于所述腔室中，且具有多个第二流道，其中所述第一散热结构位于所述第一开口与所述第二散热结构之间，且所述第二散热结构位于所述第一散热结构与所述第二开口之间，使得所述流体能自所述第一开口流入所述腔室，并依序通过所述多个第一流道与所述多个第二流道而自所述第二开口流出腔室。

3.根据权利要求1所述的蒸发器，其特征在于，所述第一蒸发区的深度小于所述第二蒸发区的深度。

4.根据权利要求2所述的蒸发器，其特征在于，位于所述第一蒸发区内的所述多个第一流道的数量等于位于所述第一蒸发区内的所述多个第二流道的数量。

5.根据权利要求2所述的蒸发器，其特征在于，位于所述第二蒸发区内的各所述第一流道的截面积小于位于所述第二蒸发区内的各所述第二流道的截面积。

6.根据权利要求1所述的蒸发器，其特征在于，所述第一散热结构包括多个C形的结构件，且任两相邻的所述多个C形的结构件彼此卡合。

7.根据权利要求2所述的蒸发器，其特征在于，所述第二散热结构包括多个C形的结构件，且任两相邻的所述多个C形的结构件彼此卡合。

8.根据权利要求1所述的蒸发器，其特征在于，还包括：

一盖体，设置于所述壳体上且覆盖所述腔室，所述壳体还具有一承载面，所述腔室开设于所述承载面，所述承载面与所述第一散热结构的一第一上表面相齐平，且所述盖体抵接所述承载面与所述第一上表面。

9.根据权利要求2所述的蒸发器，其特征在于，所述壳体还具有一第一定位部、一第二定位部以及一第三定位部，所述第一定位部、所述第二定位部以及所述第三定位部并列于所述腔室中，且所述第一定位部、所述第二定位部以及所述第三定位部横跨所述第一蒸发区与所述第二蒸发区，所述第一散热结构设置于两相邻的所述第一定位部与所述第二定位部之间，所述第二散热结构设置于两相邻的所述第二定位部与所述第三定位部之间。

10.根据权利要求1所述的蒸发器，其特征在于，所述第一散热结构与所述壳体焊接结合。

11.一种蒸发器的制作方法，其特征在于，包括：

形成一第一散热结构，所述第一散热结构具有多个第一流道；

形成一壳体，所述壳体具有一腔室、一第一开口与一第二开口；

将所述第一散热结构设置于所述腔室中，使得所述腔室可供一流体经由所述多个第一流道在所述第一开口与所述第二开口之间流动，

所述腔室具有一第一蒸发区与一第二蒸发区，由所述第一开口向所述第二开口观察，所述第一蒸发区与所述第二蒸发区分列于所述腔室的左右两侧，所述第一散热结构横跨所述第一蒸发区与所述第二蒸发区，位于所述第一蒸发区内的所述第一流道的截面积不同于位于所述第二蒸发区内的所述第一流道的截面积。

12.根据权利要求11所述的蒸发器的制作方法，其特征在于，还包括：

形成一第二散热结构，所述第二散热结构具有多个第二流道；以及

将所述第二散热结构设置于所述腔室中，使得所述腔室可供流体依序流经所述多个第一流道与所述多个第二流道。

13.根据权利要求12所述的蒸发器的制作方法，其特征在于，所述多个第一流道的平均截面积小于所述多个第二流道的平均截面积。

14.根据权利要求11所述的蒸发器的制作方法，其特征在于，所述形成所述第一散热结构的步骤包括：

锻造形成多个C形的结构件；以及

将所述多个结构件彼此并排排列，使得两相邻的所述多个C形的结构件之间形成一第一流道。

15.根据权利要求11所述的蒸发器的制作方法，其特征在于，在将所述第一散热结构设置于所述腔室中后，将一盖体设置于所述壳体上。

16.根据权利要求11所述的蒸发器的制作方法，其特征在于，将所述第一散热结构设置于所述腔室中的方法包括使所述第一散热结构与所述壳体焊接结合。