专利名称：缓冲式散热装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种缓冲式散热装置(heat sink)，尤其是涉及一种同时使用液态和固态的高传导物质以进行散热的结构。
常用的散热装置，例如应用于一电脑之中央处理单元(CPU)的散热片，如
图1所示，由于产业技术上的迅速发展，其发热量将愈来愈高而尺寸却会愈来愈小，为了将此密集热量有效地散发到系统外环境，以维持元件在许可的温度下工作，通常以具有较大面积的底座22的散热片20附加在发热电子元件10表面上，来增加其总体散热面积以提高散热效果。散热的方式通常为空气自然对流冷却，或以风扇行空气强制对流冷却。
此时散热片的散热量、热阻及温差关系可由下列公式(Seri Lee著“Calculating Spreading Resisanc in Heat Sink”,ElectronicsCooling,Vol.4,No.1,1998)表示为其中q=ΔTR0+Rc=Tb,max-TairRt----(1)]]>Rc=Ap-AskπApAs×λkApR0+tanh(λt)1+λkApR0tanh(λt)----(2)]]>λ=π2/3Ap+1As----(3)]]>方程式中，ΔT为散热片底座22最高温度Tb,mam与环境温度Tair之差，R0为散热片20之平均热阻，其为整体散热片底座均匀受热时之热阻。Rc为散热片之收缩热阻(constriction resistance)，或称为分散热热阻(spreading resistance)即热流束由热源区域沿散热片底座横向传递至边缘的热阻，散热片总热阻Rc愈小，其散热性能愈佳，底座温度Tb,max及电子元件表面温度也愈低。此外，Ap为散热片底座面积，As为热源面积，k为散热片底座的热传导率。因此一当散热片底座面积Ap大于热源面积As时，分散热阻占总热阻的比例随Ap/As增加而增加。分散热阻愈大代表热量较集中于散热片热源区域，散热片的使用率低，散热片底座的最高温度Tb,max较高且温度梯度也较大。分散热阻愈小则代表热量较分散于散热片底座，散热片的使用效率高，散热片底座的最高温度Tb,max因而较低且温度梯度也较小。由公式(2)可知分散热阻Rc随散热片底座面积与热源面积比值Ap/As增加而增加，且随散热片底座的热传导率k或底座高度t的增加而减小。当电子元件散热需求增加，必须采用较大底座散热片以增加散热时(即维持散热片底座最高温度Tb,max于许可范围内)，为弥补散热片分散热阻增加散之缺失，由公式(1)可知，必须设法降低散热片的平均热阻。其方式有提高冷却空气的流速或增加更多的散热片，抑制或降低冷却空气的温度Tair以提高冷却动力(driving force)，而加大散热片底座高度t或改用较高热传导率材质(如铝改为铜)亦可减小分散热阻。纵观这些弥补措施将增加噪音、重量、成本及系统复杂度等，且效果有限，并非是很有效的解决方式。
有鉴于此，本实用新型的目的之一是提供一种缓冲式散热装置，利用一具有高比热的流体吸取大量发热源的热量，再由一具有良好导热的金属传送热量散发至大气环境中，以避免散热装置与发热源直接接触部份产生局部过热的现象，同时也能提供较佳的散热能力。
根据上述的实用新型的目的，提供的缓冲式散热装置用以将一发热源的热量散至一大气环境中，其特征在于至少包括一吸热部与一散热部。其中吸热部与发热源直接接触，为一高导热的第一金属导体构成的一封闭容器，内部则填充一高比热的流体，通过第一金属导体传导发热源的热量，而由流体吸收热量，散热部为一高导热的第二金属导体所构成，部份结构置于吸热部的封闭容器内与流体接触，另一部份结构则延伸出至大气环境中，使流体的热量能通过传导由散热部散出。高导热的第一金属和第二金属可采用铝，填充封闭容器内的流体可为水，封闭容器表面与散热部皆形成具有鳍片的结构以便能增加散热面积。
为让本实用新型的上述和其他目的、特徵征和优点能更明显易懂，下文特例举一较佳实施例，并配合附图作详细说明。
图1为一种以散热片提供电子元件散热的示意图；图2为一种本实用新型的缓冲式散热装置提供电子元件散热的示意图；图3为本本实用新型的缓冲式散热装置的立体分解图；图4为图3的本实用新型缓冲式散热装置的组合图；图5为本实用新型的缓冲式散热装置另一实施例的立体分解图；图6为图4的本实用新型缓冲式散热装置的组合图参照图2，其为本实用新型缓冲式散热装置的侧示图，对照图1的传统散热片，本实用新型散热装置30，包括一吸热部32与一散热部34，在示意图上，吸热部32可对应常用散热片的底座的部份，不过其构造上及其所能达成的功能却与常用的散热片大不相同。虽然吸热部32同常用散热片底座一样，是用与电子元件10等发热源直接接触，不过却为一高导热的金属导体所构成的一封闭容器，内部的空间填充着一高比热的流体，主要能达成将封闭容器外围的金属导体传导电子元件10所产生的热量，由内部的流体吸收，于是电子元件10所散发出的热，较大部份都蓄积在封闭容器的流体内，而流体一般所具有的储存热容积量比导体都大，因此能吸收较多的热量，而且是均匀地由封闭容器内的流体所吸收。
至于散热部34，由图2的外观上，其与常用散热片20所具有的片状结构似乎相同，不过若再由图3及图4的立体分解图及组合图，则可清楚了解本实用新型散热装置的散热部34的详细结构。如图3所示，散热部亦为一高导热的金属导体所构成，其部份结构置于吸热部的封闭容器内与流体接触，另一部份结构则延伸出至大气环境中，使流体的热量能通过传导而由散热部32散出正由于本实用新型具有吸热部32的设置，因此可谓具有缓冲热源的能力，在这样的散热模式下，由于与发热源直接接触的吸热部具有高的热容积，不致形成接触部份产生局部过热的现象，同时也能提供较佳的散热能力。
上述吸热部32与散热部34所采用的高导热的金属，主要利用其具导热系数高的特性，使热能快速向外传导，因此一般可选用具高导热系数的金属如铝。铝的价格过高，所以也可选用如铜的金属。本实用新型的吸热部32中，虽然封闭容器本身的高导热金属，主要是通过热传导，其热量由内部填充的流体所吸收，但在实际散热过程中，仍然会将热经由吸热部32与散热部34连接之处传至散热部34，而在传热过程中便由外界强制对流的冷空气将热带走，因此，为增加散热的效果，吸热部32封闭容器表面可形成具鳍片结构的突起，使其表面积增加以增加散热效能。当然，对于散热部34而言，其伸出大气环境的结构，甚至置于吸热部32的封闭容器内的结构，为增加散热或吸热效能，最好是各结构表面渐形成具鳍片的结构，以增加散热或吸热面积。
这样对于填充吸热部32的封闭容器的流体，为达成能吸收较多的热量，最好是采用具有高热传系数与高比热的物质，且重点应是选用具有高比热，这样才能吸收最多发热源的热量。针对此点，水应是不错的选择，其具有539卡的高比热系数。
再参照图5及图6，其为本实用新型缓冲式散热装置的另一实施例。此实施例与上述的原理皆相同，只是构造上的设计有所不同，同样能达成本实用新型具有缓冲效果的散热装置。
综上所述，虽然本实用新型已以较佳实施例加以揭示，然而，其并非用以限定本实用新型，任何熟悉此技术者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，可能会作些更动与润饰，因此本实用新型的保护范围应以申请专利的权利要求书所界定的范围为准。
权利要求1.一种用以将一发热源的热量散至大气环境中的缓冲式散热装置，其特征在于至少包括一吸热部，与发热源直接接触，为一高导热的第一金属导体构成的一封闭容器，内部则填充一高比热的流体，利用上述第一金属导体传导发热源的热量，用流体吸收热量；一散热部，为一高导热的第二金属导体所构成，部份结构置于上述吸热部的封闭容器内与该流体接触，另一部份结构则延伸出至大气环境中，使流体的热量能利用传导而由上述散热部散出。
2.如权利要求1所述的缓冲式散热装置，其特征在于，上述发热源为一电子元件。
3.如权利要求2所述的缓冲式散热装置，其特征在于，上述发热源为一电脑的中央处理单元(CPU)。
4.如权利要求1所述的缓冲式散热装置，其特征在于，上述吸热部还包含一用以连接上述发热源的接触垫。
5.如权利要求1所述的缓冲式散热装置，其特征在于，上述第一金属导体为铝。
6.如权利要求1所述的缓冲式散热装置，其特征在于，上述封闭容器表面还包含形成具鳍片结构以增加散热面积。
7.如权利要求1所述的缓冲式散热装置，其特征在于，上述流体为水。
8.如权利要求1所述的缓冲式散热装置，其特征在于，上述第二金属导体为铝。
9.如权利要求1所述的缓冲式散热装置，其特征在于，上述散热部伸入上述封闭容器的部份形成具鳍片结构以增加吸热面积。
10.如权利要求1所述的缓冲式散热装置，其特征在于，上述散热部突出至大气环境的部份形成具鳍片结构以增加散热面积。
专利摘要本实用新型是涉及一种缓冲式散热装置,包含一与发热源直接接触的吸热部,为一高导热的金属导体构成的一封闭容器,内部填充一高比热的流体;以及一散热部,其部分结构置于封闭容器内与流体接触,另一部分结构则延伸至大气环境中;利用吸热部提供具有高热容积能力以吸取大量发热源的热量,再通过散热部良好的传导散热性将热量散至大气环境中,由于与发热源直接接触的吸热部具高热容积,不致产生局部过热现象,同时能提供较佳的散热能力。
文档编号H01L23/42GK2461147SQ0026864
公开日2001年11月21日 申请日期2000年12月22日 优先权日2000年12月22日
发明者张瑞祺 申请人:神基科技股份有限公司