TW264602B - - Google Patents

Description

264602 A6 B6 五'發明説明（1) 發明領域 本發明是有關γ—般來說冷卻發熱組件，考中包括 許多霄子元件諸如值別單獨電子元件和積體電路晶片等 的裝置 細地我它是利用一種具有液態和氣態的冷 卻液來提供更佳的熱傳導效果的冷卻裝置% 發明背景 許多傳統冷卻各式不同的組件，％諸如電機組件等k經 常是藉著空氣對流冷卻方式\此種冷卻方式是將電；組 件産生的熱傳遞到周圍的空氣电^再利用空氣將熱傳導 至最終的散熱裝置 < 一般是指圍繞著組件周遭的空間 此熱傳導的作用可藉著增加组件與空氣間的接觸面積以 增進其效率，例如加裝鳍片於組件上或將組件按裝於散 熱裝置上，如此便可先藉傳導作用接著再利用對流作用 散熱^熱裝置上可加裝鳍片來增進對流*>又，V對流作 用之産生可由自然空氣流動循環或藉風扇鼓風機來迫使 空氣流動循環然藉空氣對流的散熱工作效果良好， 但同時也有很多值得重視的限制、 例如，現代的霜子裝備已在不i更新下體積變得更小 \進而電子組件的密度也就增加\這種趨勢可於各式積 體電路包件反應出來Y雖然它們的功能不斷地增加 體積並不因主動元如電晶體γ在包件内的密集增加 使定的包件體積下增加了主動元件的使用 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210 X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) M3. *? 經濟部中央標準局員工消費合作社印繫 264602 經濟部中央標华局M'工消費合作杜印製

A6 B6 五、發明説明（2 ) ，元件散發的熱也到了需要正視的地步\\在現代的許多 元件裝置中，'功率裝置密度如此高\卽使採用強迫循環 的對流冷卻方式依然無法及時將産生的熱有效導離而使 得電路包件在允許的工作溫度下工作0又，$使強迫空 氣對流冷卻方式依然有其實用上之限制Y主要是因為如 果要提供足夠的冷卻能力去冷卻高功率条统情況下\又 如果在一需要寧靜的辦公室内種方式勢必會産生不 可被接受的高矂音量- 以後於在一些高功^電子組件上使用液態冷卻方式， 這些冷卻方式大致上可分為兩大類人態和二態（t w 〇

Phases)冷卻糸統單態液態冷卻糸統<_在正常的工 作範圍内所使用的\液態冷卻液在糸統中維持著液態\這 正是與雙態冷卻糸統大不相同之處二態条統中液態 冷卻液會在正常工作範圍内的某一點從液態變成氣態（ 蒸汽態） 一利用然對流的單相液態冷卻条统例子I其中包括 一發熱的組件裝置被放入密閉的空室$此密閉空室外 面有散熱辖片\而在内部充《«箸能導熱的液態冷卻液， 從發熱組件將熱傳導至冷卻液主要是藉傳導作用Y而藉 自然對流作用將熱由冷卻液傳導至空室外教1空室本身 就依靠圍繞自身的氣流來冷卻Y雖然此種冷卻方式有效 但卻引發了額外的問題如組件與冷卻液之間在化學 上的非匹配性、以及組件在雒修上之困難、 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210 X 297公蝥 -----------:-------------裝------1T-------- (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) 264602 經濟部中央標準局員工消費合作社印褽 五、發明説明（ 其它許多 液態冷卻液 發熱組件先 散發出去(ί 刻度且内部 是由具有相 然此袋是具 接觸，\如此 其它此種 從發熱組 已有美國專 當這些單 導效率卻仍 容積才能被 與今日大多 單態強迫 熱的組件被 閉空室内^ 熱交換器間

A6 B6 3 ) 的單態冷卻条統並不將發熱的組件直接浸在 内是將冷卻液限制於一容器内〇熱是由 經容器壁傳至冷卻液再由自然對流作用將熱 沿用此種冷卻方式的一例使用一件具有 «裝一種液態冷卻液的可撓性袋，袋也許 當氣密性和水密性的撓性塑膠膜所構成^^既 有撓性的，β便可依组件之外型而進行直接 熱傳導便可經由薄膜塑膠膜與冷卻液間産•生 型式的条统組合有利金屬嵌物來更有效地將 件傳導至冷卻液一些利用冷卻液袋的条统 利第 4,997,032和 5,000,256號。 態糸統在某些場合能發揮它的功V 但熱傳 然相當镉低，<致於除非它們具有相當大的 採用在許多大型功率電子組件上，\而此點又 數電子条統的密集組合不能配合0 對流式的設計也被用到^^在近來的設計中發 放置在一有冷卻液經泵浦工作後通過的小密 冷卻液在裝有Μ件的密閉空室和一具液一氣 一再循環（有時使用一具液一液熱交換器）、， 熱的散發是利用自然或強迫對流方式g這些近來的冷卻 条統能將大量的熱散發，Ni仍有洩漏^需要使用泵浦工 作的顧慮 以致於許\雙態液態冷卻糸統被採用以克服單態糸統 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲规格（2丨0 X 297公沴' ------------------------裝---------.玎------漆· (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) 264602 A6 B6 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（4 ) 衍生出來的問題在一傳統的雙態冷卻糸統中採用一具 有低沸點的液態^卻液γ此液體藉著電子組件産生的 熱源而沸騰或蒸發，發的氣體便流向冷卻凝器在冷凝 器中這冷卻液的蒸氣經冷凝後成為液體，\^此液體又再 流返至發熱組件處，此沸騰舆冷凝作用的循環便可^-再重覆下去 一使用二態^或’雙態裝置將發熱的組件直接浸於冷卻液 内而取得美國專利3,741 ,292的例子，將發熱組件置$ 一部分裝填有低沸點電解質冷卻液但卻定以淹沒組件的 密閉容器内，此冷卻液經由發熱組件提供的熱而蒸發進 而充谋了液面以上的空間，\而這密閉的容器充瞞著向密 閉容器内伸Jgj的鳍片當作冷凝器來冷卻被蒸發的冷卻液 (〇而密閉容器外的鳍片被當作是藉空氣冷卻的散熱裝置 來冷卻密贺容器，旦蒸氣凝結後又藉箸動力作用回流 至液槽内，、另一種雙態冷卻条統卻不將組件直接浸於冷 卻液中％而在冷卻液内有熱管糸统1此熱管包括由一拉 長型具有導熱壁的密閉容器/一如銅管便經常被採用。它 的一端被用來當作蒸發器，S—端則用來當作冷凝器， 一芯索或其它毛細管裝置沿箸容器長度方向延伸Y如採 用一鋦管時，此芯索經常卻伴有一細孔的濾網沿箸管内 面延伸Λ容器内部分空間填充著低沸黏的液態冷卻液， 且殘留在内的非凝結體都被排除\β更進一步説^在製造 熱管時，\藉箸沸騰的冷卻液可將原本充滿容器内的空氣 《請先閲讀背面之注意事項再塡寫本1) ------裝— '-°— 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4规格（210 X 297公釐） 264602 A6 B6 五、發明説明（5 ) (諳先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) 排除然後將容器密封起來ο/ί μ ^ mum mm mm 器壁連成熱傳導作用，(當冷卻液蒸發或沸騰時v産生的 蒸氣即行經容器至冷凝器而後凝結成液篇此液體會藉

著芯索（或重力）返回至蒸發器端pQ 在密閉容器内的直浸方式和熱管能從發熱的组件處將 熱有效地導離1但它同畤亦有些限制f更進一步説^密 閉容是直浸式和間接熱管雙態裝置均採用堅實的密同[式 容器\也因此、使J#装置内的_力無法與外界周圍壓力雒 持相等Θ例如，\在一熱管裝置，\大部份的非凝結殘留氣 體在製程中都被排出以防此在正常的工作溫度下産生過 度的壓力，\以致於當它不工作時\在常溫下内部存在著 部分真空\據此/,γ種裝置仍可能發生洩漏Λ如果一旦 發生洩漏\空氣即#被吸入，\稍後，\當裝置工作時ρ由 於空氣的進入而産生的增壓便會迫使液體流出容器外，\ 結果是在無法有長時間去實施維修的場合此種裝置亦非 經濟部中央標準局員工消費合作社印- 再者5ν由於容器壁堅實的事實之故1當液態冷卻液蒸 發時，在上逑的容器内的壓力随之增高γ也就增高了冷 卻液沸點溫度I由於殘留氣體的存在和空氣由洩漏處之 進入更益發使^冷卻液蒸發溫度的上升\以後於在裝置 内的冷卻液液體並不是具有單一沸黏而是沸點落在某一 範圍之内，1造成裝置並非在某一溫度下工作，而是於相 I \ ' -7 - 本紙張尺度適用中國國家標早（CNS)甲4规格（210 X 297公犛） 264602 A6 B6 五'發明説明（6) (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) 當寬廣的範圍内工作ϋ 再者，' 此種裝置經常受到一種過衝現象的影耩，Υ過衡 現象發生在裝置的預熱期間\主要是因為在達到沸黏溫 度時、，液態冷卻液並不開始沸騰，\相反地要等到溫度超 過正常沸點溫度甚高時才瞬間沸騰當沸騰發生時k此裝 置的溫度才會返回至正常的工作溫度範圍過衝現象是非 ’ ——-*——..__ 常不希望發生的，\因為它對被冷卻的裝置i生應力，甚 至於在某些場合，它會使組件短暫地在超出正常工作^溫 度範圍下工作。 據此，本發明的主題就是要提子組件一種冷 - -- 卻条統它不但具有二直熱#效率而且能将軍子組件雒 —--------〜. .....~ 持在一溫度變化相當的範圍内工作 > 由於本發明而導出 — _____________--—-〆' - " 的其他各式冷卻条統組裝也都毋需維修且可非常可靠地 ^ . ———- 長期使用、更不會受到過ii+象影塑v、 \ ' 'Λ 發明簡述'^ 經濟部中央標準局R工消費合作社印5衣 一種二態液體冷卻糸統具有能在整個熱力工作範圍内 維持糸統内的壓力幾乎與外界周遭壓力相等的結構，在 本發明詮釋下的組合便能解決上述的問題和達到上述需 求的目的。為要使得逹到内部壓力在工作時不致變化， 糸統在構成上至少需使用一具有撓性容器壁，\當冷卻液 蒸氣膨脹時\該壁部壓力幾與 外界周遭壓力相等，\以後於液態冷卻液能在一單一\，非 常狹窄度範圍1蒸發1且本發明裝置能保持發熱之 -8 - 本紙張尺度適用中围國家標準（CNS)甲4规格（210 X 297公發） 264602 A6 B6 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（7 裝置在此一範 在本發明的 發熱組件和冷 發器和冷凝器 器在構成上必 .--—--* 内部的壓力與 如空氣並沒有 —- - 當不工作時 相等 之情 本發明％其 糸統内已大大 步説，允許足 常溫下，有些 升過程中，此 位置以導引沸 術可産生許多 内表面加工以 更進一步説 發器可能是組 上。此蒸發器 是塑膠管的撓 元中之冷卻液

圍内。 一種實施例 凝器單元上 是藉著一堅 需至少有一 外界周遭壓 將之排除糸 ..---——---------- --- 内部的壓力 明裝置便 中，冷卻条统包括有一附著在 非常堅實的蒸發器單元蒸 實或半撓性管連结一起> 冷凝 壁§有足夠的撓性以雒持条统λ my- m ^ , m mm 统之外\而使其留於条统内，Λ 即能保持與外界周遭s力幾乎 已無如前逑熱管裝置發生洩漏 它適配性的 減低了上述 夠的殘留氣 氣體便會溶 殘留氣體便 騰和防止過 核化位置， 增加核化位 ，根據本發 件包件中的 單元和冷凝 性管連結在 蒸發後或沸 組裝中 過衝現 體於条 於液態 由溶液 衝現象 基於此 置便會 允許 象發生 統中， 的冷卻 内釋出 β如果 理，可 降低過 殘留的空 的問題 當不'在工 液中，在 ,同時産 使用雷射 藉箸将蒸 衝現象的 氣留於 更進一 明的另一方面，此一堅 一總成件或是附著在組 器單元是籍著一條或多 一起的，在工作時，蒸 騰後，行至冷凝器凝結 作且於 溫度上 生核化 加工技 發器之 發生。 實的蒸 件包件 條最好 發器單 成液體 -------------------------裝-- ------訂—-------線 (請先閱讀背面之注意事項再塡寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210 X 297公蹵〉 2646Q2 A6 B6 五、發明説明（ ，然後此液 根據本發 料製成\例 合材料薄膜 較厚的的聚 部分可用具 部IS力與外 的另一種簧 的金颶或塑 一襄金复避 圖示簡單說 藉著以下 的種種優點 8 ) 醱藉重力 明的另一 如γ本冷 或片所構 合材料利 有撓性的 界周遭壓 施例中\ 謬形成並 片密到：在 明 圖面的解 作用返 方面看 凝器可 成g換 用射出 聚合材 力相當 冷凝器 具有鰭 金屬製 回蒸發器單元 γ此冷凝器整 能整鏟是由薄 言之^凝器 成型或吹製成 料薄膜來構成 所需的撓性壁 的一部分是由 Η以增進熱傳 成的冷凝器内 。ϋ 値是由聚合材 且具彈性的複 的一部分可用 型製成而其它 以提供雒持内 據本發.明 薄片或模製 導作用有 以當作撓性壁 I I .Ai衣 '1T-i (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) 經濟部中央標準局§工消費合作社印" 圖1是一電子組件 人電腦的一部分\它 置和其中利用本發明 合。Q 圖2是圖1中印刷 單元而一些延伸機板 圖3是印刷電路板 鳍片而一些延伸電路 圖4是一蒸發器單 配方式 説可能更易進一步瞭解上逑本發明 条统之 包括了 包含蒸 電路板 已在圖 的正視 板已在 元的分 10 示意上視圖\ 可加裝多片延 發器和冷凝器 這也可能是艏 伸電路板的位 的實施例之組 之倒視圖》為了顯示冷凝器 中移 圖^為了顯示冷凝器和它的 画中移去 解圖Λ顯示出蒸發器單元裝 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210 X 297公釐） 264602 經濟部中央標準局員工消費合作社印" A6 B6 五、發明説明（9 ) Ο 圖5是蒸發器組合完成的視圖。~ 圖6是一裝在發熱組件上蒸發器的倒視圖顯示出利 用夾件將蒸發器固定在組件 圖7是一蒸發器的部分剖面圖，领示夾件應用於蒸發 器和組件上之情形 圖8是一實施例中之熱散佈盤的上視圖，ν顯示藉箸刻 入盤内之槽而形成的鳍片8〇 圖9是一蒸發器單元的部分剖面圖，\顯示一替代方_式 組裝之蒸發器單元〇^)

圖10是一由圖3中沿冷凝器單元10-10剖面線的示意 横向剖面開放圖jQ 圖1 1A是一實施而全部由撓性壁組合的冷凝器單 ' '〜~~---- - · - · -......、_ 元^部分横向剖面圖。0 ' _11B是一可能用作撓性壁的多層撓性板片之部分横 向剖面圖。$ 圖12是一部分由剛性壁和部分由繞性壁組合成為一實 施例之冷凝器單元的部分横向剖面圖^0 圖13是一實施例中具有圓形横剖面的冷凝器單元之透 視圖》 圖14是一實施例中採用強迫通風式的冷凝器單元8的 透視分解圖。 圖15是一圖14實施例於裝配完成後的透視圖。 圖16是採用本發明的一種實施例用來冷卻發熱組件之 -1 1 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS>甲4规格（210 X 297公釐） ----------------------------裝-------訂-------線 (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) 264602 A6 B6 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（10 ) 溫度與時間的對照曲線圏。 圖例實施例之詳細説明 圏1是一普遍使用於傾人霣腦条统中主要印刷電路板 的示意上視圖，圖2和3分別顯示了它的側視圖和正視圖， 母板1上裝了大量組成値人電腦罨路的組件包括了電源 供應器如示意圖中之框2和磁碟機如示意圖中之框3, 又，為了清楚起見，一些被普遍使用的積體電路晶片並 未在母板1上顯示出來，一般狀況下，只要再增加一此 種積體電路晶片就會成為高功率晶片，同時也會使得採 用本發明中其中一種或多種冷卻裝置的機會增加，此高 功率晶片可能包括個人電腦条统中的徹處理器。 在一傳统的値人電腦条统中，一些空白卡槽是提供給 使用者插入延伸卡電路板以增加額.外的功能，在_1大 量的延伸卡電路板4被插入插座9和13 <每一卡板上 裝有許多的積體電路晶片14, j圖2和3的倒和正視圖 中這些電路板4均被略去^以使得本發明中的冷凝器8 清楚地顯示出來^雖然在圖1中展示了一些電板被插入 母板1中但應了解的是，在一典型的電腦糸統中也

V 許會在卡槽中沒有一片延伸的一電路板或是卡槽中充谋 了延伸的電路板。 以下會詳細述及，本發明其中的一種較佳實施例 本發明冷卻糸统中的冷凝器8被設計成去配合增加的 空白延伸卡電路板插座9了使空氣能有效地流通於 -1 2 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210 X 297公釐） ---------------------------裝------訂------線 (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁)

26460S A6 B6 五、發明説明（11) (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) 鳍片間11和能將冷卻液理想地排放掉^因此把冷凝器8 置於直立位置\圖2是圖1母板的倒視圖顯示出冷凝器 單元8更詳細的構成。& 如圖2所示，冷凝器單元8上具有鳍片11,它能增加 散熱面積並能«肋冷凝器單元8和周圍空氣之間熱的傳 導。一般狀況下，鰭片11為中空的並與冷凝器單元8之 内部相通，因此鳍片便增加了冷卻液蒸氣接觸的面積， 導致增加了蒸氣和冷凝器單元8之間的熱傳導。 圖3顯示了母板1的正視圖，並為了顯示冷凝器單元 8而將延伸卡電路板13自圖中移去，冷凝器單元8和鳍 片11在圖中被安排在一倒，總之，鰭片也可能位在冷凝 器單元8的一倒或兩倒，另，鉤件12是位於冷凝器單元 8之頂部，它能使冷凝器單元8由現有的延伴電路板頂 部懸垂下來，如果没有空白的延伸卡槽插座可利用的話 (鉤件12在圖1中被移去以顯示出鳍Η 11)〇 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本發明冷卻糸統的蒸發器單元5,在圖1中是裝在高 功率積體電路晶片10之上，但並未顯示出。卻是在圖2 和3冷凝器單元，蒸發器單元5的液態冷卻液藉電路10 産生的熱源而蒸發，而此被蒸發的冷卻液蒸氣便由蒸發 蒸發氣體管6傳輸至冷凝器單元8冷凝成液態，最後由 於重力作用由凝結液管7流返蒸發器單元5。 圖4顯示了 一蒸發器的分解圖，如上述提及蒸發器單 元5可能是電子組件包件中的一個總成或在製程上就將 -1 3 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210 X 297公釐） 經濟部中央標準局員工沾費合作社印製 264602 A6 __B6_ 五、發明説明（l2) 它分開而成為附靨包件的一部分，在圖4中的構成中是 被設計製造成分離的，即在印刷電路板1的裝配過程中 或完成後再將它附在組件上，蒸發器單元5包含了由金屬 或梘為較適合的聚合材料製成的蒸發器蓋30，蒸發器蓋 上具有36個凹處，它們容納了能將蒸發熱組件産生之熱 傳至蒸發器單元5内部的熱散佈盤34,熱散佈盤34是利用 蒸發器蓋板30槽内的0形琛而密封在蒸發器内，在圖4中 的實施例中，熱散佈盤34和蒸發器蓋板30是由螺絲40 連結在一起，另外，它們也可能使用環氧樹脂接著劑， 壓力封合成其它方法來連結。 在圖8中展示熱散佈盤34的細部構造.它在冷卻 糸统中有箸平坦的外形且被設計用於低功率組件上。總 之，銷狀鳍片或片狀鳍片可能會«助將冷卻液導入至熱 散佈盤中熱最集中之處，在圖4和8的設計中，熱散佈 盤34具有突狀物44,它剛好配合著蒸發器蓋板的凹入部 分36,且突狀物44上有切入其内的溝槽42以增加散熱面 積，並在盤面上形成鳍片，熱散佈盤34 —般是由高導熱 材料如銅，鑽石一銅合成材料，鋁，或於某些情況下使 用高導熱塑膠材料β熱散佈盤34上有四艏螺牙孔58,螺 絲40將板34連結至蒸發器蓋板30«» 利用各種傳統工越技術可將蒸發器單元5附著在積體 電路晶Η10上，例如可用環氧樹脂接著劑，軟銲，熱脂或 藉夾件或彈簧件産生的面觸壓力，同時也可能利用毛細 -1 4 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4规格（210 X 297公釐） I--------------------------装-------訂---------線 (請先閲讀背面之注意事項再塡冩本頁) 264602 A6 B6 五、發明説明（l3) 管的吸力將蒸發器單元5附著在晶片10之上，在這種方 式下蒸發器蓋板30和熱散佈盤34則是由多孔材料所製成 的β 圖6中顯示C型夾件或彈簧件52與54,其中夾件將蒸 發器單元5附箸在晶Η 10上，在圖7中顯示一蒸發器單 元的部分横剖面圖可看到在蒸發器單元壁30上一體成型 的Τ型孔道60,每一 C型夾件都具有Τ型的端點56,如 此便可穿過孔道60使夾件與蒸發器單元5連結在一起， 將每一夾件下部的直角彎形，如夾件52,在晶片10下 緣上滑動便可緊牢地將蒸發器單元5與晶片10連在一起 Ο 經濟部中央標準局員工消費合作社印52 (請先閱讀背面之注意事項再塡寫本頁) 丨線| 蒸發器單元5和冷凝器單元8是由一條管或多條管將 它們連接在一起的，如顯示的管6和7。一般而言，這 些管件都是由撓性塑膠管製成較佳，諸如Τ Y G 0 Ν配管。 完全依據値案的設計，蒸發器高度的限制可能會影逛到 連接至它本身的管件，有時需要用到兩或以上的管件來 連接蒸發器和冷凝器以逹到需要流量的剖面積β —般， 蒸發氣體管的截面積會大於凝結液管8的截面積。以確 保流動順暢和防止内部壓力的上升，同時也可能使用蒸 發氣體管和凝結液管是同軸或相互貫穿的β但一般而言 ，在後者的場合下，為了防止蒸發氣體在凝結液管7中 來回滯流和防止凝結液在蒸發氣體管6中來回滞流，在 其中之一或蒸發氣體管和凝結液管兩者必須裝置單向閥 -1 5 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4规格<2〗0 X 297公梦） ^64602 Λ6 B6 經濟部中央標準局R工消f合作社印5狄 五、發明説明（14) 要使得蒸發氣體管和凝結液管保持開啓的狀態能譆液體 流通體以避免糸統的壓力升高，此是非常要的，假如， 舉例說，在一 ϋ型截面積的蒸發氣體管中存在著一種胆 隔，那麼蒸發器内的壓力便會升高，轉而使得冷卻液的 沸點增高，以致於蒸發氣體管和凝結液管在裝設工作時 都必須是能使蒸氣和液體暢通無阻。 圖9顯示了將由聚合材料.製成的蒸發器蓋板30附箸到 熱散佈盤34的一種替代方法，特別的是在蒸發器單元5 裝配完成之前，此熱散佈盤34上要塗上一層利用真空成 型的聚合材料層65,此聚合材料層可允許由聚合材料製 成的蒸發器蓋板用溶劑將它們彼此接合在一起。待別是 在裝配時，將適當的溶劑塗在蒸發器蓋板30的下部邊緣 66，然後再將熱散佈盤的外緣68處的塑膠層65的上表面 70黏合在一起，另可加裝一些螺絲40以增強它們機械性 的整體結構。 圖10顯示本發明中的冷凝器單元8的圖示構造，冷凝 器單元8以聚合材料製成較佳，並且以能使凝結液藉重 力作用而流返凝結液管路7的造型為佳，凝結液的流返 主要是使冷凝器單元8的底線以一角度斜置以致於在凝 結液管7的正上方形成一集槽區域82β 可加裝一檔板76於冷凝器單元8之上，如此當蒸發氣 體進入冷凝器單元8時便可直接上逹冷凝器單元8之上 部，而不會與被凝結的蒸發氣體在冷凝器之入口混合在 -1 6 - I . , . I .— t^! — i {請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210 X 297公》) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 264602 A6 B6 五、發明説明（15) 一起，在圖10的冷凝器單元8具有一能插入母板1延伸 卡槽插座的片狀物，如圖1-3所示。 如同上述，冷卻器單元8能以厚或薄材料製成，並以 射出成型或吹製成型為主β可能地，當箱要小尺寸時， 因為在材料的横向具有較小的導熱率所以薄材料能被採 用，在圏11 Α顯示一完全由聚合材料製成之撓性片狀物 組成的冷凝器單元之部分橫剖面，此種聚合材料100, 例如，可能是聚丙烯，它可以真空成型方法在一堅實的 軸上形成鳍片102,在各艏鳍片間的距離104的選取是根 據傳统對流理論在冷凝器單元和外界周遭具有最高的熱 傳導。鳍片的寬度儘量減小以増加由冷凝器將熱傳至冷 凝器壁之效果β蒸發氣體管6和凝結液管7能藉管件接 著或適當的管配件1 〇 6附著到片狀材料1 0 0上-。 雖然在圖11Α中只顯示出單獨一片（100)撓性材料，但 此聚合材料門可能是多層的以防止氣體之滲透，例如， 在圖11Β中所示，在圖11Α中聚丙烯片狀物可能包含著一 倒被蒸氣電鍍法塗上一層鋁的聚丙嫌片狀物100,此蒸 氣電鍍鋁101可能又被上蓋以一層聚碩酸酯或ΚΑΡΤ〇Ν 103來保護它。 同時也可能將冷凝器單元8其中至少一壁以薄金臑如 鋁製成，甚至可形成鳍Η狀以增加熱傳導。尚有將撓性 片狀物密封在金靥壁内以作為撓性壁來提供零壓力工作 環境，圓12中顯示一部分由堅實（或剛性）材料和部分由 -1 7 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210 X 297公釐） -------------------------裝------訂------線 (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印" ^64602 A6 B6 五、發明説明（认） 撓性材料組成之更進一步實施例之冷凝器單元的部分横 斷面。冷凝器單元120堅實的部分122可能由聚合材料如 聚丙烯或也許是金屬，如鋁，所组成的。如圖12鳍片124 可能是用模製法成型成為堅實材料或在冷凝器堅實部分 尚可含有一平滑板，冷凝器的撓性部分126可能包含有 —聚合材料Η狀物如聚丙烯，及也許將鰭H1 28用模製 法成型。將繞性部分126在130和132兩個位置熱封至堅 實部份上以形成一密封式的單元。在一具有分開兩部分 «· 的冷凝器，蒸氣氣體管和凝結液管6和7 ,以連接到堅 實部分為較佳，如圖12示。 冷凝器單元8也許有著與圖10不同的外觀，罾如，冷 凝器單元8之剖面可能是圓形或方形冷凝器單元8同時 也能位在任何的延伸卡槽位置，如匾1-3示，在膝上型 攜帶式的電腦和更小的筆記型電腦冷凝器單元8可能位 在向上翻轉的顯示幕背面，一"煙囪"内填件同時也被用 來增加它的效率。其它尚有電源供慝器2的入口舆出口 的地方都是冷凝器單元8可能的位置，在某些設計中在 冷卻晶片10上面的垂直高度成為不成問題的話，則冷凝器 單元8裝在蒸發器單元5之頂也是有可能的。在圖13中的 一外觀形式顯示一具有圓形剖面的冷凝器，在許多場合 中於空間上允許將冷凝器單元8裝在蒸發器單元5之上 ，冷凝器甚或可能和蒸發器合成而為一而無裝設蒸發氣 體管6和凝結液管7的需要。 一 1 8 _ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4规格（210 X 297公釐） I----------------I-----------裝—-------訂------線 (請先閲讀背而之注意事項再塡寫本頁) ^^46〇2 Α6 Β6 五、發明説明（丄7) 經濟部中央標準局员工消費合作社印製 4 8圖長18凝並起聚 ，元 高之用單發 糸界，另 元成當M7 冷作結，製 器單 _ 之 8 利器蒸 得外内 。 單紐相 。製連模 發器 U 元元可發於 使與器内 器6e一 4器上來半使 蒸凝 U單單式MS以力凝在 凝裝著«18凝92分兩助 返冷㈣器器方至8 壁壓冷器 冷和有 2卩座部將幫 流 ，ί 發凝的回元 性的在發 過解具穿在在半接來 用中Μ冷 {匕返單 燒部位蒸 通分 8貫設裝兩 g 用 作 swh 於和其液器 一 内中括 氣一元多裝被為波是 力裝 ^ 低5 ’結凝 供統置包 空了單 0 能型音94重合 Μ 下元何凝冷 提条裝 ， 迫示器15*9器成超面 藉組且向單如使將 要持逑分 強顯凝具^ 凝裂或斜 液10’分器論造要 少維上部 扇別冷冷吹封的 結適U部發無構需 至能在一 風5®的位J此或熱80。凝的之何蒸。合不 中仍壁任 用15下單6fl，型 ，口 易為用TC5任在室组就 統下性的 利和合器S888成著孔容因作11-的會氣索， 条化撓中 能14組凝 罩出接別更，力 ^7 不成芯中 ，變此統 可圖配冷的護射以個序述重U管才形或合。下積然条 也，適。 一以或在程前用Μ液株中浦場上況體雖在 時式此面傳有能，位之如利 結安管泵些之情氣。位 同型在剖一上 8 售些件，的立凝此接的這5何蒸當能 ,合形的，扇元銷一元之有Η或如連式在元任在相可 又組外形80罨單別，物總所16 ，的统5單在中力也 的示方孔 C 器傾來合 在 Ϊ 管度間傳元器 统壓但 -------------------------..裝--------訂--------- 線 (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) ψ 4規格（210 X 297公釐.) ^^4602 Λ6 B6 五、發明説明（18 ) 蒸發器和冷凝器的其中之一或兩者都可能是用具有足夠 撓性的材料所製成以使条统在零壓力差下工作β 在工作中部分冷卻条统中充滿著液態冷卻掖，有各類 不同的冷卻液可採用，但基本上它們須具備：其中包括 ,但並不限制在，沸點或蒸發溫度（應在55°C至80eC間） ,與蒸發器單元5和冷凝器箪元8的組件在化學性質上 是否匹配相容，化學穩定性，毒性輿成本，可適用於本 發明的冷卻液包括乙酵甲烷和氟化物，如FLUORINERT,其 ·· 是由位於明尼蘇達州聖保羅的明兀蘇達礦業公司製造的。 與前述熱管設計大不相同的是在製程中本冷卻糸統並 不須要將殘留氣體排除，不但將冷卻液注入条统内，還 將殘留氣體一起密封在条統中以後於冷卻条统内部在常 溫時的壓力相等於外界周遭的壓力 <一般為1大氣壓力） ，當發熱的積體電路之熱使冷卻液漸漸接近沸點，一些 原本溶解在冷卻液内之殘留氣體因而釋放出來且引發了 許多能在冷卻液正常沸點形成劇烈沸睇的核晶位置。 可以利用蒸發器單元5的内表面經過待殊處理來逹到 增加額外核晶位置的目的β例如，利用雷射加工將熱散 佈盤和/或蒸發器蓋板30之内部造成坑洞表面，如果坑 洞的形狀和大小適當，它們便會提供許多核晶位置，致 ------------------------裝------訂—^------線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 晶部 核一 當的 適。們 ,象它 騰現或 沸的， 量衝30 大過板 生生蓋 發發元 能中單 時薛器 點技發 沸逑蒸 到前或 達了34 在除盤 液消佈 卻供散 冷提熱 保的 ， 確置另 使位 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4规格（210 X 297公釐） 烴濟部中央標準局员工消費合作社印製 ^64602 A6 B6 五、發明説明（19 ) 分可用金屬粉末冶金來製作，現已知在粉末冶金製成之 料件在被衝壓至原本密度的60%〜70%時可産生一平均 大小約萬分之一公尺的撤孔，如此便可産生足夠的核晶 位置以觸發沸騰。 因為核晶位置已提供窸用在蒸發器5 ,在圖16是使用 本發明裝置於發熱組件上而得到的溫度與時間對照圖表 ，在圖16中，曲線204代表蒸發器溫度對照時間的關傜， 線20 6代表冷凝器8表面溫度對照時間的關傜，線20 6代 一 表冷凝器8周圍環境溫度對照時間的關偽，線208代表 外界溫度對照時間的關偽。由圖中得知，蒸發器單元5 的最初溫度穩定地上升，此亦當所有的冷卻糸統單元 溫度上升時（在圖16中如代表時間週期的200),總之， 一旦冷卻液沸點溫度達到大約點210時，蒸發器單元5 的溫度會在週期20 2間保持穩定和雒持在一常數值，當 達到冷卻液沸點溫度時，在區域212衹有少許的過衝現 象〇 前逑内容限於使用本發明的一些持定適配組合，但很 -------------------------裝------.玎-------線 (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) 優本也仍只 的出途標 ， 它看用目去 將人的的進 可的能利含 都藝可專包 改技種請置 修通一申裝 與精，此的 變由件因後 演地組，改 。 的顯子逹修強 明明電馬過精 發很的的經和 本可露車和醻 多，披汽來範 許如已動出的 ，例於電變明 之，用卻演發 總來限冷它本 ，出不來由合 地示並用有符 顯顯明是所是 明點發許將要 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4规格（210 X 297公釐）

Claims (1)

1. 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 2^4602 as .淠 ς 2)1 Β8 i:-fi …‘ Cg *._______ D8 六、申請專利範圍 第82107908號「二態元件冷卻器」專利案 (84年5月修正） 巧申請專利範圍 1 . 一種二態元件冷卻器，用於冷卻發熱組件，此冷卻器 工作在一溫度範圍内及一外圍壓力之環境中，其包括 一密閉空間，其内部含有内部壓力，其第一熱傳導壁 直接與組件接觸以將組件産生之熱傳導至密閉空間， 及第二壁具有足夠的撓性以使内部壓力在整値工作溫 度範圍内維持實值上與外界周遛壓力相當；及 一液態冷卻液散佈於密閉空間内，此液體具有足夠低 的沸點，使得組件産生的熱能將冷液蒸發成氣體。 2. 如申請專利範圍第1項之二態元件冷卻器，其中該密 閉空間包含： 一蒸發器單元，其一部分包含第一壁，一冷凝器單元； 連接蒸發器單元和冷凝器單元的一導管。 3. 如申請專利範圍第1項；έ二態元件冷卻器，其中該第 二壁為蒸發器單元之一部分。 4. 如申請專利範圔第1項之二態元件冷卻器，其中該第 二壁為冷凝，器單元之一部分。 5. 如申請專利範園第1項之二態元件冷卻器，其中該第 二壁為導管之一部分。 本紙張尺度適用中國國家梂準（CNS ) Α4说格（2丨0X297公釐） ^ 裝 訂 ί-^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ^64602六、申請專利範圍 蒸分液 該部卻 中一 冷 其的態 ，室液 器内進 卻元增 冷單來 件器置 元發位 態蒸晶 二少核 之至多 項及許 2 室生 第内産 園一以 範有理 利具處 專元面 _ 單表 申器過 如發經 6 蒸 該 中 其 器 卻 冷 件 元 態二 之 項 6 第 圍 範 利 。專 騰請 沸申 的如 少許 至生 中産 其以 ?·1 , 理 。器處 工卻面 加冷表 射件過 雷 一7Π經 經態是 是二部 部之内 内項之 之 1 分 分第部 部圍一 1 範之 的利間 元專空 單請閉 器申密 發如的 8 密 該 中 其 器 0 卻 騰冷 沸件 的元 液態 卻二 冷之 態項 液 8 進第 增圍 來範 置利 位專. 晶請 核申 多如 9 雷帛液 罾之?§ 是|<能 項 部 著 w i滿 的 i 充 B3I 部 -專g =15 間 間 閉.¾閉 氣 結 凝 非 二 Η ; S加Ρ # I71 密 該 中 其 (請先閣讀背面之注意事項再填寫本頁) 袈. 訂 瞜 非 該 中 其 器 卻 冷 件 元 態二 之 項 7 第 圍 範 利 專 請 甲 如 凝 經濟部中央標準局貝工消費合作社印裝 工器 0 0^0 結，作包 氣 空 是 體 件 組 熱 發 卻 冷 於 用 器 卻 冷 件 元 態二 中 境 環 力 壓 圍 外 1 及 内 圍 範 度 溫 器 卻 冷 此 卻 冷 此 且 足 有 具 液 卻 冷 態 液 此 液 卻 冷 態 液 了 ;; 滿 元元充 單單内 器器器 發凝卻 蒸冷冷 一 一 在 本紙張尺度適用中國國家梯準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ^64602 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 夠低的沸點，以致於能藉發熱組件散發的熱使冷卻液 沸騰蒸發； 一連接蒸發器單元和冷凝器單元的第一導管，此管允 許蒸發氣體由蒸發器單元流入冷凝器單元，且在冷凝 器中凝結成液體； 一連接蒸發器單元和冷凝器單元的第二導管，此管允 許凝結液從冷凝器單元流向蒸發器單元，此蒸發器單 元，冷凝器單元，第一導管和第二導管形成了一含有 内壓的密閉空間； 在該密閉空間内至少包含一具有足夠撓性的壁以使内 部壓力於整個工作溫度範圍内維持與外界周遭壓力相 當。 13. 如申請專利範圍第12項之二態元件冷卻器，其中該撓 性壁是蒸發器單元的一部分。 14. 如申請專利範圍第12項之二態元件冷卻器，其中該撓 性壁是冷凝器單元的一部分。 15. 如申請專利範圍第12項之二態元件冷卻器，其中該撓 性壁是第一導管的一部分。 16. 如申請專利範圍第12項之二態元件冷卻器，其中該撓 性壁是第二導管的一部分。 17. 如申請專利範圍第12項之二態元件冷卻器，其中該蒸 發器具有一内室，至少部分蒸發器單元内室是經過表 本紙張尺度適用中國國家梯準（CNS ) A4说格（210X297公釐） --------《裝---；---訂------{冰 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部十央梯隼局貝工消費合作社印製 ABCD 264602 六、申請專利範圍 面處理以産生許多能增近液態冷卻液沸騰的核晶位置 〇 18. 如申請專利範圍第17項之二態元件冷卻器，其中該部 分蒸發器單元的内室是經過雷射加工。 19. 如申請專利範圍第18項之二態元件冷卻器，其中該部 分密閉空間内充滿著能溶於液態冷卻液的非凝結氣體。 20. 如申誚專利範圍第19項之二態元件冷卻器，其中該非 凝結氣體是空氣。 21. 如申誚專利範圍第12項之裝置，其中該冷凝器單元 完全由撓性壁組成。 22. 如申請專利範臞第21項之二態元件冷卻器，其中該冷 凝器單元的撓性壁是由聚合材料片所組成。 23. 如申請專利範圍第22項之二態元件冷卻器，其中該此 聚合材料是聚丙烯。 24. 如申請專利範圍第12項之二態元件冷卻器，其中該冷 凝器單元是由剛性壁與撓性壁所組成。 25. 如申誚專利範圍第24項·之二態元件冷卻器，其中該冷 凝器單元的撓性壁是由聚合材料Η組成。 26. 如申請專利範圍第25項之二態元件冷卻器，其中該剛 性壁是由$合材料組成。 27. 如申請專利範圍第25項之二態元件冷卻器.其中該剛 性壁是由金屬組成。 -4 - 本紙張尺度適用中國國家梂準（CNS ) Α4規為（210Χ297公釐） --------ί 裝---.---訂------f 冰 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 264602 A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 蒸 該 中 其 器 卻 冷 件 元 態 二 之 項 2 1Λ S 園 範 利 専 請 申 如 成 組 所 盤 佈 散 熱 和 板 蓋 器 發 蒸 由 是 元 單 器 發 蒸 該 中 其 器 卻 冷 件 元 態二 之 項 8 2 ξ «3 画 範 利 專 諸 申 如 成 組 所 料 材 合 聚 由 是 板 蓋 器 發 熱 該 中 其 器 卻 冷 件 元 態二 之 項 8 2 第 圍 範 利 專 請 Φ 如 鋁 和 物 成 合 銅 一 石 纘 銅 自 0 是 盤 佈 散 熱 該 中 其 器 卻 冷 件 元 態二 之 項 8 2 $ 0 圍 範 利 專 請 申 如 Μ 鳍 有 裝 上 盤 佈 散 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝. 訂 J -Λ 經濟部中央標準局员工消費合作社印製 本紙張尺度逋用中國國家梯準（CNS ) Α4说格（2丨0 X 2Μ公釐）