TWI576561B - 動態熱導系統 - Google Patents

Description

動態熱導系統

本案係關於一種動態熱導系統，特別係關於應用於計算機裝置的一種動態熱導系統。

在計算機裝置中，為使計算機裝置維持在適當溫度下運作，通常使用具有導熱模塊之導熱裝置，藉由將導熱模塊緊密貼合於產生大量熱能之電子元件，以將熱能由電子元件迅速傳導至導熱裝置。

為使導熱裝置上的導熱模塊緊密貼合於處理器，傳統的一種作法係在導熱模塊及處理器的間隙置入一導熱片(Thermal Pad)，其中導熱片在導熱模塊與處理器貼合時產生一變形量，以使導熱片同時與導熱模塊及處理器緊密貼合。然而，此種導熱片通常具有較高熱阻值，在盡可能降低導熱片厚度的情況下，導熱裝置無法適應不同電子元件的高度，因此傳統方法必須針對各種不同高度的電子元件設計不同的導熱裝置，成本較高。此外，此種導熱片不具有緩衝能力，在受到外力或振動時容易造成電子元件受損。

另一種傳統方式的導熱模塊，參考第一圖的導熱結構(中華民國新型M451797)，其中揭露一導熱塊3，當電路板(圖示未揭露)之電子元件與導熱塊貼合時，使導熱塊向下位移對導熱管2的一銜接部21及彈性定位片4施加力量，並藉由彈簧螺絲固定導熱塊及導熱管，使導熱塊3 能夠同時緊密貼合一側的電子元件及一側的導熱管2，完成一具有低熱阻的導熱結構。然而，所述此種傳統方式的導熱模塊存在以下幾項缺點：熱管的變形可能造成熱管失效；熱管及彈簧螺絲成本較高；不易適應不同高度之電子元件作組裝；不易維持導熱模塊與電子元件之緊密貼合；以及導熱結構不具有緩衝性，於振動環境下容易造成電子元件受損。

此外，對於同時需要進行導熱的複數個電子元件，習知技術 的導熱裝置通常是對於每一個電子元件設計及設置一對應的導熱裝置。是以，習知的導熱裝置之導熱模塊，在實際應用上，顯然有其不便及缺失存在，而可待加以改善。

有鑑於上述傳統導熱模塊的問題，本發明所欲解決之問題係避免導熱裝置與電子元件組裝時因為外力受損，並同時保持導熱裝置與電子元件形成緊密貼合，以及簡化對於複數個電子元件提供複數個導熱裝置的製程。

有鑑於本發明之目的，因此提供一種動態熱導系統，其包含一底座、一導熱模塊、一彈性裝置以及至少一固定件。前述底座具有一底面及一內側壁，且前述內側壁上包含至少二個底座固定孔。前述底座固定孔在垂直該底面方向上具有一底座固定孔長度。前述導熱模塊包含一導熱側壁及一導熱面，且前述導熱側壁與前述底座之該內側壁相對，其中前述導熱側壁與前述底座之該內側壁中間包含一間隙。前述導熱側壁在對應於前述底座固定孔位置上包含至少二個導熱模塊固定孔，且前述等導熱模塊固定孔在垂直前述底座之該底面方向上具有一導熱模塊固定孔長度。前述 彈性裝置一端設置在前述底座之該底面上，前述彈性裝置相對於前述底座之該底面的另一端與前述導熱模塊接合，使前述導熱模塊設置在前述底座中並保持前述導熱模塊之該導熱面在前述底座外。前述至少一固定件至少一部份分別固定在前述導熱模塊固定孔中，且其至少另一部份分別設置於該等底座固定孔中，其中前述固定件在垂直前述底座之該底面方向上具有一固定件寬度。其中，前述底座固定孔長度大於前述固定件寬度，且前述固定件寬度大於或等於前述導熱模塊固定孔長度，使前述導熱模塊得以在垂直該導熱面方向上移動，並限制前述導熱模塊之至少一部分在前述底座中。

任選地，前述動態熱導系統包含一導熱流體，設置於前述導 熱側壁與前述內側壁中間之該間隙中。進一步任選地，前述導熱模塊在該導熱側壁上具有至少一溝槽用以容納前述導熱流體。

還任選地，前述動態熱導系統包含一貫穿前述導熱模塊之通 孔在前述導熱側壁上形成前述至少二個導熱模塊固定孔。

有鑑於本發明之目的，進一步提供另一種動態熱導系統，其 包含一導熱板、複數個底座、複數個導熱模塊、複數個彈性裝置以及複數個固定件。前述導熱板用於同時覆蓋該等電子元件。前述複數個底座分別設置於前述導熱板上對應於該等電子元件之位置，且該等底座分別包含一底面及一包含至少二個底座固定孔之內側壁，其中該等底座固定孔在垂直該底面方向上分別具有一底座固定孔長度。前述複數個導熱模塊分別設置於前述複數個底座中，且該等導熱模塊分別包含一導熱側壁及一導熱面，該等導熱側壁分別與該等底座之該內側壁相對，且該等導熱側壁與該等底 座之該內側壁中間分別包含一間隙。該等導熱側壁分別在對應於該等底座固定孔位置上包含至少二個導熱模塊固定孔，該等導熱模塊固定孔在垂直該等底座之該底面方向上分別具有一導熱模塊固定孔長度。前述複數個彈性裝置分別設置於前述複數個底座中，該等彈性裝置分別具有一端設置在該等底座之該底面上，並分別具有相對於該等底座之該底面的另一端接合至該等導熱模塊，使該等導熱模塊分別設置在該等底座中並保持該等導熱面在該等底座外。前述複數個固定件分別設置於該等底座中，該等固定件分別具有至少一部份固定在該等導熱模塊固定孔中，並分別具有至少另一部份設置於該等底座固定孔中，且該等固定件分別在垂直該等底座之該底面方向上具有一固定件寬度。其中，該等底座固定孔長度分別大於該等固定件寬度，且該等固定件寬度分別大於或等於該等導熱模塊固定孔長度，使該等導熱模塊得以分別在垂直該等底座之該底面方向上移動，並限制該等導熱模塊之至少一部份在該等底座中。

任選地，前述導熱側壁與前述內側壁中間之該等間隙中分別 包含一導熱流體。進一步任選地，前述複數個導熱模塊在該等導熱側壁上分別具有至少一溝槽用以容納前述導熱流體。

還任選地，前述複數個導熱模塊分別具有一貫穿該等導熱模 塊之通孔，在前述導熱側壁上形成前述至少二個導熱模塊固定孔。

又任選地，對應於前述複數個電子元件的高度，前述複數個 底座分別具有不同的一底座高度、或是前述複數個導熱模塊分別具有不同的一導熱模塊高度、又或者是前述複數個彈性裝置分別具有不同的一彈性裝置高度或不同的一彈性係數。

又任選地，對應於前述複數個電子元件的一接觸面面積，前 述複數個導熱模塊分別具有不同的一導熱面面積、或者是前述複數個彈性裝置分別具有不同的一彈性裝置面積。

又任選地，前述複數個底座可使用後處理化鎳焊接方式固定於該導熱板上。或者是前述複數個底座可使用螺絲固定在該導熱板上。

藉由本發明之動態熱導系統，在與電子元件進行貼合組裝時，可以提供一緩衝作用，避免電子元件或動態熱導系統之元件因外力受損，並同時確保電子元件與動態熱導系統緊密貼合，達成較佳的導熱效果。此外，藉由本發明之動態熱導系統，可以同時對複數個電子元間分別提供一導熱模塊完成緊密貼合並達成較佳的導熱效果，明顯簡化導熱裝置與複數個電子元件的組裝製程。

下文係根據本發明的具體實施態樣並參照圖式描述之。

首先，說明本發明之一種實施態樣。請參閱第二圖，係本實施態樣中動態熱導系統100的分解圖，其描繪出底座110、彈性裝置120、導熱模塊130以及固定件140的結構。其中，底座110包含底面111、內側壁112及內側壁112上的底座固定孔113；彈性裝置120之一端用以接合至底座110之底面111，彈性裝置120之另一端用以接合至導熱模塊130；導熱模塊130包含導熱側壁131、導熱面132、導熱模塊固定孔133及溝槽134。

請參閱第三圖，係本實施態樣中動態熱導系統100的上視圖，其描繪出底座110之內側壁112與導熱模塊130的導熱側壁131相對，且內側壁112與導熱側壁131中間包含間隙114。值得一提的是，雖然本實 施態樣之動態導熱系統100在上視圖中呈現圓形，本發明動態熱導系統之導熱模塊及底座在上視圖中亦可以是呈現例如橢圓形、矩形等其他形狀，或是具有不同大小的導熱面面積或底座開口面面積，以配合不同形狀或面積的電子元件使用。較佳的是，本發明動態熱導系統之彈性裝置亦可以在垂直導熱面方向上具有一不同的彈性裝置面積，以配合不同形狀或面積的電子元件使用。

請參閱第四圖，係本實施態樣中動態熱導系統100沿著第二 圖A-A方向剖開之剖面圖，其描繪出組裝後之動態熱導系統100中各個元件間的連結關係。其中，固定件140之一部份固定在導熱模塊固定孔133中，固定件140之另一部份設置在底座固定孔113中，且固定件140在垂直底面111的方向上具有一固定件寬度L1；底座固定孔113在垂直底面111的方向上具有一底座固定孔長度L2；導熱模塊固定孔133在垂直底面111的方向上具有一導熱模塊固定孔長度L3。其中，滿足L2>L1≧L3之條件，以使固定件140與導熱模塊130沿著垂直底面111的方向移動時，藉由固定件140及底座固定孔113將導熱模塊130的至少一部分限制在底座110中。

本實施態樣在應用上，可以將導熱模塊130之導熱面132 貼合至一電子元件，以使電子元件產生的熱能經由導熱面132通過導熱模塊130、導熱側壁131以及底座110之內側壁112傳導至底座110上。較佳地，本發明可以選擇性地提供一適量的導熱流體，設置在動態熱導系統100的間隙114中，以增加導熱側壁131與底座110之內側壁112間的導熱效果，其中導熱流體可以是所屬技術領域中所習知的導熱膏。

值得一提的是，當本實施態樣選擇性地提供一導熱流體在動 態熱導系統100的間隙114中時，導熱側壁131上的溝槽134可以作為間隙114中導熱流體的緩衝空間，當間隙114中導熱流體過多時，溝槽134得以容納過量的導熱流體，並且當間隙114中導熱流體不足時，溝槽134中容納的導熱流體提供至間隙114中。藉此，本發明之動態熱導系統100得以在間隙114中維持一適量的導熱流體，使導熱側壁131與底座110之內側壁112間保持較佳的導熱效果。較佳地是，本發明之動態熱導系統可以選擇性地提供二個以上的溝槽或是一螺紋形體的溝槽在導熱側壁上，以增加對於導熱流體的緩衝功效。更佳地是，本發明之動態熱導系統可以選擇性地不提供溝槽在導熱側壁上，以增加導熱側壁與底座之內側壁的接觸面積。

接者說明本發明之另一實施態樣，請參考第五圖，係本實施 態樣中動態熱導系統200之上視圖。其中，導熱模塊230及底座210在上視圖中係呈現矩形。值得一提的是，本發明動態熱導系統之導熱模塊及底座在上試圖中亦可以是呈現例如橢圓形、圓形等其他形狀，或是具有不同大小的導熱面面積或底座開口面面積，以配合具有不同形狀或貼合面面積的電子元件使用。較佳的是，本發明動態熱導系統之彈性裝置亦可以在垂直導熱面方向上具有一不同的彈性裝置面積，以配合不同形狀或面積的電子元件使用。

請參考第六圖，係本實施態樣中動態熱導系統200沿著第四 圖的B-B方向剖開之剖面圖。其中，導熱模塊230具有一通孔233貫穿導熱模塊，在導熱側壁上形成兩個導熱模塊固定孔(圖式未揭露)，動態熱導系 統200由單一固定件240貫穿導熱模塊230固定在通孔233中，且固定件240兩端分別具有至少一部分設置於底座固定孔213中。此外，固定件240在垂直底面211的方向上具有一固定件寬度L1'；底座固定孔213在垂直底面211的方向上具有一底座固定孔長度L2'，其中，滿足L2'>L1'之條件，以使固定件240與導熱模塊230沿著垂直底面211的方向移動時，藉由固定件240及底座固定孔213將導熱模塊230的至少一部分限制在底座210中。值得一提的是，本發明之動態熱導系統可以選擇性地使用二個固定件分別設置在導熱側壁上的二個導熱模塊固定孔上，達到使導熱模塊至少一部限制在底座中的效果。

本實施態樣在應用上，可以將導熱模塊230之導熱面232 貼合至一電子元件，以使電子元件產生的熱能經由導熱面232通過導熱模塊230、導熱側壁231以及底座210之內側壁212傳導至底座210上。較佳地，本發明可以選擇性地提供一適量的導熱流體，設置在動態熱導系統200的間隙214中，以增加導熱側壁231與底座210之內側壁112間的導熱效果，其中導熱流體可以是所屬技術領域中所習知的導熱膏。

值得一提的是，當本實施態樣選擇性地提供一導熱流體在動 態熱導系統200的間隙214中時，導熱側壁231上的溝槽234可以作為間隙214中導熱流體的緩衝空間，當間隙214中導熱流體過多時，溝槽234得以容納過量的導熱流體，並且當間隙214中導熱流體不足時，溝槽234中容納的導熱流體提供至間隙214中。藉此，本發明之動態熱導系統200得以在間隙214中維持一適量的導熱流體，使導熱側壁231與底座210之內側壁212間保持較佳的導熱效果。較佳地是，本發明之動態熱導系統可 以選擇性地提供二個以上的溝槽或是一螺紋形體的溝槽在導熱側壁上，以增加對於導熱流體的緩衝功效。更佳地是，本發明之動態熱導系統可以選擇性地不提供溝槽在導熱側壁上，以增加導熱側壁與底座之內側壁的接觸面積。

接著，說明本發明的另一實施態樣，請參考第七圖，係動態 熱導系統300之立體圖。其中，在導熱板310上設置一個如本發明第二、三、四圖之動態熱導系統100及一個如本發明第五、六圖之動態熱導系統200。其中，動態熱導系統100、200係用後處理化鎳焊接方式固定在導熱板310上。較佳地，本發明亦可以使用例如螺絲固定等其他方式將動態熱導系統固定在導熱板上。在本實施態樣中，藉由動態熱導系統100、200中導熱模塊130、230可以在垂直底座之底面的方向上移動，動態熱導系統300能夠同時與二個具有不同高度的電子元件完成較適當的緊密貼合，亦同時避免電子元件在組裝時受到壓力或組裝後受到外力震動造成電子元件受損的情況。此外，導熱模塊130、230之導熱面132、232分別具有圓形及矩形的形狀及不同的導熱面面積、底座110、210具有不同的開口面面積、以及彈性裝置分別具有不同的彈性裝置面積，使動態熱導系統300可以同時與具有不同接觸面面積或形狀的電子元件緊密貼合，且底座具有不同的底座高度、導熱模塊具有不同的導熱模塊高度、以及彈性裝置具有不同的彈性裝置高度及彈性係數，使動態熱導系統300可以同時與具有不同高度的電子元件緊密貼合。值得一提的是，本發明可以預先在導熱板上設置複數個凹槽用以容納複數個動態熱導系統在導熱板中，增加動態熱導系統的底座與導熱板之接觸面積，達到更佳的導熱效果。

此外，必須強調的是，本發明並不限於提供兩個動態熱導系 統在一散熱板上，本發明之所屬領域具有通常知識者，藉由本發明所揭露之內容自然可以得知，本發明可以提供單一或複數個相異的動態熱導系統於一個導熱板上。較佳地是，對應於複數個具有不同高度、形狀或面積的電子元件，本發明可以提供具有不同彈性係數的彈性裝置，或是提供具有不同形狀、高度或面積的動態熱導系統，以同時對複數個具有不同的電子元件達成較佳的導熱效果，達成簡化製成複雜度及避免組裝過程或組裝後受到外力造成電子元件受損的目的。

在詳細說明本發明的較佳實施例之後，熟悉該項技術人士可清楚的瞭解，在不脫離下述申請專利範圍與精神下可進行各種變化與改變，且本發明亦不受限於說明書中所舉實施例的實施方式。

2‧‧‧熱管

21‧‧‧銜接部

3‧‧‧導熱塊

4‧‧‧彈性定位片

100,200,300‧‧‧動態熱導系統

110,210‧‧‧底座

111,211‧‧‧底面

112,212‧‧‧內側壁

113,213‧‧‧底座固定孔

114,214‧‧‧間隙

120,220‧‧‧彈性裝置

130,230‧‧‧導熱模塊

131,231‧‧‧導熱側壁

132,232‧‧‧導熱面

133,233‧‧‧導熱模塊固定孔

134,234‧‧‧溝槽

140,240‧‧‧固定件

310‧‧‧導熱板

第一圖是先前技術之一種導熱結構。

第二圖是本發明一種具體實施態樣之分解圖。

第三圖是如第二圖之實施態樣之上視圖。

第四圖是如第二圖之實施態樣，沿第三圖AA方向之剖面圖。

第五圖是本發明另一種實施態樣之上視圖。

第六圖是如第五圖之實施態樣，沿第五圖BB方向之剖面圖。

第七圖是本發明另一種實施態樣之立體圖。

100‧‧‧動態熱導系統

110‧‧‧底座

111‧‧‧底面

112‧‧‧內側壁

113‧‧‧底座固定孔

120‧‧‧彈性裝置

130‧‧‧導熱模塊

131‧‧‧導熱側壁

132‧‧‧導熱面

133‧‧‧導熱模塊固定孔

134‧‧‧溝槽

140‧‧‧固定件

Claims (12)

1. 一種動態熱導系統，包含：一底座，包含一底面與一內側壁，其中該內側壁上包含至少二個底座固定孔，該等底座固定孔在垂直該底面方向上具有一底座固定孔長度；一導熱模塊，包含一導熱側壁及一導熱面，其中該導熱側壁與該底座之該內側壁相對，該導熱側壁與該底座之該內側壁中間包含一間隙，該間隙容納一導熱流體，該導熱側壁在對應於該等底座穿孔位置上包含至少二個導熱模塊固定孔，且該等導熱模塊固定孔在垂直該底座之該底面方向上具有一導熱模塊固定孔長度；一彈性裝置，其一端設置在該底座之該底面上，該彈性裝置相對於該底座之該底面的另一端與該導熱模塊接合，使該導熱模塊設置在該底座中並保持該導熱面在該底座外；以及至少一固定件，其至少一部份分別固定在該等導熱模塊固定孔中，且其至少另一部份分別設置於該等底座固定孔中，其中該等固定件在垂直該底座之該底面方向上具有一固定件寬度，其中該底座固定孔長度大於該固定件寬度，且該固定件寬度大於或等於該導熱模塊固定孔長度，使該導熱模塊得以在垂直該導熱面方向上移動，並限制該導熱模塊之至少一部分在該底座中。
2. 如申請專利範圍第2項之動態熱導系統，其中該導熱模塊在該導熱側壁上具有至少一溝槽用以容納該導熱流體。
3. 如申請專利範圍第1項之動態熱導系統，其中該導熱模塊包含一通孔，該通孔貫穿該導熱模塊在該導熱側壁上形成該至少二個導熱模塊固定孔。
4. 一種動態熱導系統，包含：一導熱板，其中該導熱板用於同時覆蓋複數個電子元件；複數個底座，分別設置於該導熱板上對應於該等電子元件之位置，其中該等底座分別包含一底面及一內側壁，且該內側壁包含至少二個底座固定孔，該等底座固定孔在垂直該底面方向上具有一底座固定孔長度；複數個導熱模塊，分別設置於該等底座中，該等導熱模塊分別包含一導熱側壁及一導熱面，該等導熱側壁分別與該等底座之該內側壁相對，位於該等導熱側壁與該等底座之該內側壁中間分別包含一間隙，該等間隙分別包含一導熱流體，該等導熱側壁分別在對應於該等底座固定孔位置上包含至少二個導熱模塊固定孔，該等導熱模塊固定孔在垂直該等底座之該底面方向上分別具有一導熱模塊固定孔長度；複數個彈性裝置，分別設置於該等底座中，該等彈性裝置分別具有一端設置在該等底座之該底面上，並分別具有相對於該等底座之該底面的另一端接合至該等導熱模塊，使該等導熱模塊分別設置在該等底座中並保持該等導熱面在該等底座外；以及複數個固定件，分別設置於該等底座中，該等固定件分別具有至少一部份固定在該等導熱模塊固定孔中，並分別具有至少另一部份設置於該等底座固定孔中，且該等固定件分別在垂直該等底座之該底面方向上 具有一固定件寬度，其中，該等底座固定孔長度分別大於該等固定件寬度，且該等固定件寬度分別大於或等於該等導熱模塊固定孔長度，使該等導熱模塊得以分別在垂直該等底座之該底面方向上移動，並限制該等導熱模塊之至少一部份在該等底座中。
5. 如申請專利範圍第6項之動態熱導系統，其中該等導熱模塊之該等導熱側壁上分別包含至少一溝槽以容納該導熱流體。
6. 如申請專利範圍第5項之動態熱導系統，其中該等導熱模塊分別包含一通孔，該等通孔分別貫穿該等導熱模塊在該等導熱側壁上形成該至少二個導熱模塊固定孔。
7. 如申請專利範圍第5項之動態熱導系統，其中該等底座分別對應於該等電子元件之高度具有不同的一底座高度。
8. 如申請專利範圍第5項之動態熱導系統，其中該等導熱模塊分別對應於該等電子元件之高度具有不同的一導熱模塊高度。
9. 如申請專利範圍第5項之動態熱導系統，其中該等彈性裝置分別對應於該等電子元件之高度具有不同的一彈性裝置高度或不同的一彈性係數。
10. 如申請專利範圍第5項之動態熱導系統，其中該等底座分別對應於該等電子元件之一接觸面面積具有不同的一開口面面積，該等導熱模塊分別對應於該等接觸面面積具有不同的一導熱面面積，以及該等彈性裝置分別對應於該等開口面面積具有不同的一彈性裝置面積。
11. 如申請專利範圍第5項之動態熱導系統，其中該等底座是使用後處理化鎳與該導熱板進行焊接。
12. 如申請專利範圍第5項之動態熱導系統，其中該等底座是螺絲固定在該導熱板上。