專利名稱：致冷片散熱組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種致冷片散熱組件。
(2)背景技術(shù)隨著科技的進(jìn)步，人類對電腦的依賴越來越大，為滿足使用者的需求，不斷地提升使用于電腦的中央處理單元(CPU)的運(yùn)算速度，以提高處理數(shù)據(jù)的能力及速度，而中央處理單元為發(fā)熱元件，在運(yùn)轉(zhuǎn)時會產(chǎn)生熱量，運(yùn)轉(zhuǎn)的速度越快，所伴隨產(chǎn)生的熱量也大增，若這些熱量沒有適當(dāng)排除，會降低中央處理單元的效率，導(dǎo)致電腦容易死機(jī)，影響使用者的運(yùn)用，所以，隨著中央處理單元效率的提升，中央處理單元的工作功率也提高，為維持高功率的中央處理單元可長時間正常運(yùn)轉(zhuǎn)，對于散熱系統(tǒng)的散熱效率的要求，勢必也會相對提高。
一般的中央處理單元散熱，是以銅或鋁制散熱片搭配風(fēng)扇，直接和中央處理單元接觸散熱，此種散熱方式雖可降低中央處理單元的溫度，但是無法快速有效地散熱，無法使中央處理單元的溫度維持在50℃以下，若同時使用多種軟件，中央處理單元的輸出功率增加，溫度會隨之升高，導(dǎo)致中央處理單元運(yùn)轉(zhuǎn)不正常，容易造成電腦死機(jī)，且降低中央處理單元的使用壽命。
(3)發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的一目的在于提供一種可提高散熱效率的致冷片散熱組件。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種散熱過程中無水氣凝結(jié)的致冷片散熱組件。
本發(fā)明的又一目的在于提供一種可延長發(fā)熱元件使用壽命的致冷片散熱組件。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的致冷片散熱組件，將設(shè)置于一電子裝置的機(jī)殼內(nèi)的發(fā)熱元件的熱散至該裝置周遭，其特點(diǎn)是，該致冷片散熱組件包括有一導(dǎo)熱裝置，具有一連設(shè)于該發(fā)熱元件上的傳熱部及與該發(fā)熱元件分離設(shè)置的散熱部，以將該發(fā)熱元件所產(chǎn)生的熱量由傳熱部傳導(dǎo)至散熱部；一與該導(dǎo)熱裝置連接的致冷片，具有一冷端及一熱端；一控制裝置，具有一溫度感測單元及一電性連接于該溫度感測單元與致冷片間的比較控制單元；當(dāng)溫度感測單元檢測該發(fā)熱元件的溫度超過一上限溫度，該比較控制單元則令致冷片開始作動，降低發(fā)熱元件的溫度，當(dāng)該溫度感測元件檢測該發(fā)熱元件的溫度低于一下限溫度，該比較控制單元則停止該致冷片的作動，以控制該發(fā)熱元件的溫度維持在該上限溫度與下限溫度之間。
本發(fā)明利用致冷片散熱組件的一溫度感測單元檢測電子裝置內(nèi)部發(fā)熱元件的溫度，當(dāng)所檢測的溫度超過一上限溫度，一比較控制單元則令致冷片開始作動，并以一導(dǎo)熱裝置配合，降低發(fā)熱元件的溫度。當(dāng)檢測的溫度低于一下限溫度，比較控制單元則停止致冷片的散熱作動，控制發(fā)熱元件維持在上限溫度與下限溫度，使發(fā)熱元件可發(fā)揮較佳的工作效能，同時可使整個散熱組件的溫度保持在水蒸氣的露點(diǎn)以上，防止散熱過程水氣的凝結(jié)，確保發(fā)熱元件的使用壽命。
為進(jìn)一步說明本發(fā)明的目的、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和效果，以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。
(4)


圖1是本發(fā)明第一較佳實(shí)施例裝設(shè)于發(fā)熱元件上的示意圖。
圖2本發(fā)明第一較佳實(shí)施例的控制裝置的方塊圖。
圖3是第一較佳實(shí)施例的控制裝置的電路圖。
圖4是供給致冷片的功率與散熱器溫度的關(guān)系圖。
圖5是本發(fā)明第二較佳實(shí)施例裝設(shè)于發(fā)熱元件上的示意圖。
圖6本發(fā)明第三較佳實(shí)施例裝設(shè)于發(fā)熱元件上的示意圖。
圖7是本發(fā)明第四較佳實(shí)施例的示意圖，顯示該組件裝設(shè)于機(jī)殼外的態(tài)樣。
表1、表2是實(shí)驗(yàn)結(jié)果的紀(jì)錄表。
(5)具體實(shí)施方式
于下文中所使用的電子裝置泛指電腦、筆記本電腦等具有存儲、運(yùn)算等功能的電子裝置，為便于說明，以下實(shí)施例說明，皆舉臺式個人電腦為例，由于本發(fā)明致冷片散熱組件于其他類型如筆記本電腦的電子裝置的態(tài)樣均相同，所以不另以實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。如圖1、2、3所示，致冷片散熱組件1包括有一與該電腦機(jī)殼7內(nèi)一發(fā)熱元件8一側(cè)面接觸的散熱器11、一于機(jī)殼7內(nèi)與散熱器連設(shè)的散熱風(fēng)扇12、一貼附于該散熱器11上的致冷片13及一設(shè)置于致冷片13上用以控制致冷片13作動的控制裝置14(圖1中未示出)，由于散熱風(fēng)扇非本發(fā)明的重點(diǎn)，所以圖式中均以一矩形示意表示。
上述發(fā)熱元件8可為裝設(shè)于電腦內(nèi)部的一中央處理單元(CPU)，但是并不以中央處理單元為限。
該散熱器11是為熱傳導(dǎo)材質(zhì)(如銅、鋁、石墨等材質(zhì))所制成，具有一置于該發(fā)熱元件8上的底座111，及多個分離地凸設(shè)于底座111上的散熱鰭片112，且該底座111與發(fā)熱元件8接觸的底面向上凹陷形成有一供致冷片13設(shè)置的凹陷部113。
該散熱器11是以黏著或一般機(jī)械式如鎖定螺絲的固定法，固定于該發(fā)熱元件8上，圖中僅以示意表示出該散熱器11連設(shè)于該發(fā)熱元件8上。
設(shè)置于散熱器11的凹陷部113中的致冷片13是以冷端131貼附該發(fā)熱元件8上，與冷端131相對的熱端132則與散熱器11的底座111接觸，且該致冷片13的冷端131與熱端132為陶瓷片的絕緣體，兩絕緣體間為BiTe材質(zhì)，具有多個NP型半導(dǎo)體組件，該致冷片13以一電源線(圖中未示出)連接至該電腦的一直流電源上，而致冷片13與直流電源間電性連接著控制裝置14，控制致冷片13通電或斷電，以操縱致冷片13的作動。
如圖2、3所示，該控制裝置14具有一溫度感應(yīng)單元141及一電性連接于該溫度感測單元141與致冷片13間的比較控制單元142，溫度感應(yīng)單元141為一與發(fā)熱元件(圖中未示出)接觸設(shè)置的熱敏電阻，可感測發(fā)熱元件的溫度，而改變本身的電阻值，且該比較控制單元142包括有一比較電路143，及一與該比較電路143電性連接的控制切換電路144。前述比較電路143具有一上限溫度比較器U2與一下限溫度比較器U3，上述各該比較器U2、U3的負(fù)輸入端145均連接一可變電阻VR1、VR2，借由調(diào)整電阻值，以分別設(shè)定輸入各個比較器U2、U3作為比對基準(zhǔn)的基準(zhǔn)信號值，而該等比較器U2、U3的正輸入端146均連接至該溫度感測單元141。另外，控制切換單元144具有三個與非門(NANDgate)的邏輯門G1、G2、G3及一連接于邏輯門與致冷片間的開關(guān)S1，其中二邏輯門G3、G1個別地與上限溫度比較器U2及一下限溫度比較器U3的輸出端連接，開關(guān)S1則連接于邏輯門G3與致冷片13之間，若下限溫度比較器U3在時間t的輸出為B，上限溫度比較器在時間t+1的輸出為A，經(jīng)該邏輯門的運(yùn)算，則在時間t+1輸出至開關(guān)的值F可表為F＝….(1.1式)。
本發(fā)明是利用控制裝置14控制致冷片13開始或停止散熱動作，使發(fā)熱元件的工作溫度維持在可發(fā)揮較佳效能的一上限溫度與一下限溫度的范圍內(nèi)，所以欲令控制裝置14依照上述溫度范圍控制致冷片13的作動，必先依上限溫度值調(diào)整連接于上限溫度比較器U2的負(fù)輸入端145的可變電阻VR1，使負(fù)輸入端145可產(chǎn)生一對應(yīng)上限溫度值的上限基準(zhǔn)信號，同樣地也在下限溫度比較器U3的負(fù)輸入端145對應(yīng)下限溫度，調(diào)整可變電阻VR2，以可產(chǎn)生下限基準(zhǔn)信號。
如圖1、3，當(dāng)電腦內(nèi)的發(fā)熱元件8運(yùn)作時，所產(chǎn)生的熱會由位于發(fā)熱元件8表面的散熱器11的底座111傳導(dǎo)至散熱鰭片112，散至周圍，但是在發(fā)熱元件8快速運(yùn)轉(zhuǎn)或長時間下運(yùn)轉(zhuǎn)，大量熱量來不及散出的情況下，導(dǎo)致發(fā)熱元件8溫度逐漸升高而超過上限溫度，溫度感測單元141便會檢測到該超過上限的溫度，輸出一較上限基準(zhǔn)信號大的感測信號，當(dāng)然該感測信號也比下限基準(zhǔn)信號大，使二比較器U2、U3均為導(dǎo)通的狀態(tài)，經(jīng)該邏輯門G1、G2、G3按1.1式運(yùn)算，輸出一比較信號至開關(guān)S1，使該開關(guān)S1由發(fā)熱元件8未超過上限溫度呈非導(dǎo)通的時間t，至下一時間t+1發(fā)熱元件8超過上限溫度時，切換成導(dǎo)通的狀態(tài)，而使致冷片13通電，開始作動，將冷端131的熱量移至熱端132，再借由與熱端132接觸的散熱器11，并以散熱風(fēng)扇12輔助散熱，可將熱量迅速散出，使發(fā)熱元件8的溫度持續(xù)降低，而當(dāng)溫度感應(yīng)單元141檢測發(fā)熱元件8的溫度低于下限溫度，輸出一較下限基準(zhǔn)信號及上限基準(zhǔn)信號小的感測信號，使二比較器U2、U3均為非導(dǎo)通的狀態(tài)，經(jīng)該邏輯門G1、G2、G3按1.1式運(yùn)算，輸出一比較信號至開關(guān)S1，使該開關(guān)S1由導(dǎo)通的狀態(tài)，切換成非導(dǎo)通的狀態(tài)，而使致冷片13不再通電，停止散熱的動作，使發(fā)熱元件8在運(yùn)轉(zhuǎn)時的工作溫度均維持在上限溫度與下限溫度間，而可持續(xù)保持良好的工作效能，由于上述致冷片13為一般現(xiàn)有的元件，動作原理此不再詳細(xì)說明。
以下將致冷片貼附在中央處理單元上，輸給致冷片不同功率，電腦內(nèi)部的元件在無運(yùn)轉(zhuǎn)、部分運(yùn)轉(zhuǎn)或全數(shù)運(yùn)轉(zhuǎn)的狀況下，分別量測中央處理單元，進(jìn)行散熱試驗(yàn)，而得表1的結(jié)果，表中顯示出，當(dāng)均以型號6025H的風(fēng)扇，在電腦內(nèi)部的元件全數(shù)運(yùn)作時，只需功率57.2W的致冷片，即可使中央處理單元的溫度降至40.1℃，若利用型號為7015M較低轉(zhuǎn)速的散熱風(fēng)扇，降溫的效果與前述差約2℃，因此由上數(shù)可推論本發(fā)明利用低轉(zhuǎn)速的散熱風(fēng)扇即可，且致冷片不需消耗大量的功率，就可將發(fā)熱元件降至下限溫度。另外，模擬中央處理單元的實(shí)際環(huán)境，使用低轉(zhuǎn)速的風(fēng)扇輔助散熱，輸給散熱組件的致冷片不同的功率，進(jìn)行散熱，而得到表2的結(jié)果，并將表2的結(jié)果整理成供給致冷片的功率與散熱器溫度的關(guān)系圖，表2顯示，輸入功率越大，對中央處理單元的冷卻效果越好，相對的散熱器的溫度會越高，由圖4可看出，當(dāng)輸入功率約為42.7W時，中央處理單元與散熱器的溫度幾乎一樣，表示中央處理單元釋放熱的速率與散熱器散熱效率相等，若再提高致冷片的功率，會導(dǎo)致散熱器的溫度過高，使電腦內(nèi)的環(huán)境溫度提高，造成散熱效果低落，所以，由上述的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，將下限溫度定在40℃最為適當(dāng)，將中央處理單元冷卻至40℃，即停止致冷片的散熱動作，由于在中央處理單元降至40℃前，整個致冷片散熱組件的散熱效率大于中央處理單元的功率，可有效地散熱，且致冷片組件的溫度會高于水蒸氣的露點(diǎn)，不會有水氣凝結(jié)在中央處理單元上，防止中央處理單元故障，確保使用壽命，另外，本實(shí)施例是將上限溫度定在可使中央處理單元發(fā)揮較好效能的55℃，使得借由散熱效率佳且耗電量小的散熱組件，將發(fā)熱元件維持在40℃至55℃之間，使發(fā)熱元件在此適當(dāng)?shù)臏囟确秶鷥?nèi)，發(fā)揮最好的工作效能。
上述只是本發(fā)明致冷片散熱組件一較佳實(shí)施方式，本發(fā)明并不以此為限，尚有其他實(shí)施態(tài)樣，如改變致冷片的裝設(shè)位置也可達(dá)到相同的功效，各種實(shí)施態(tài)樣一一敘述如下。
如圖5所示，第二較佳實(shí)施例的致冷片散熱組件2是在散熱器21的中央部分開設(shè)有一貫穿底座211前、后端的穿置空間213，致冷片23則嵌入該穿置空間213中，使得冷端231與底座211近發(fā)熱元件8的端面接觸，而熱端232與底座211遠(yuǎn)離發(fā)熱元件8的端面接觸，且致冷片23也由上述的控制裝置14，控制其作動，控制的過程也與第一較佳實(shí)施例相同，在此不再詳細(xì)說明，當(dāng)致冷片通電時，散熱器21的底座211可將發(fā)熱元件8的熱導(dǎo)出，致冷片23將熱量由冷端231至熱端232，再由遠(yuǎn)離發(fā)熱元件8并與熱端232接觸的底座211的端面及散熱鰭片212將熱量散出。
如圖6所示，第三較佳實(shí)施例的致冷片散熱組件3是將散熱器31的底座311貼附于發(fā)熱元件8上，而致冷片33是連設(shè)于底座311上遠(yuǎn)離發(fā)熱元件8的端面上，位于底座311與散熱鰭片312之間，當(dāng)致冷片33通電時，散熱器31的底座311可將發(fā)熱元件8的熱導(dǎo)出，同時由致冷片33的冷端331傳至熱端332散出，以及借由散熱鰭片312散至周圍。
為使節(jié)省電腦內(nèi)部的空間，有效地運(yùn)用空間，本發(fā)明更可裝設(shè)于機(jī)殼上，以便適用于各種不同空間型態(tài)的電子裝置。
如圖7所示，本發(fā)明致冷片散熱組件4第四較佳實(shí)施例與上述第一較佳實(shí)施例大致相同，相同處不再說明，不同處僅在該散熱器41是連接于該電子裝置的機(jī)殼7外，且該致冷片43也于機(jī)殼7外與散熱器41連接，而該組件還包括有一連接于發(fā)熱元件8與散熱器41之間的導(dǎo)熱管45，以導(dǎo)熱管45為傳熱部，將發(fā)熱元件8的熱導(dǎo)出，再由作為散熱部的散熱器41以及致冷片43將熱散至機(jī)殼外，且該機(jī)殼7為熱傳導(dǎo)材質(zhì)所制成，一般為金屬材質(zhì)，可使散熱速率提高。當(dāng)然，上述的第四較佳實(shí)施例的散熱片41與致冷片43的連接關(guān)系位置，也可變化成第一、二及三實(shí)施例所述的態(tài)樣，皆可達(dá)到借由機(jī)殼7，有效提高散熱效率的功效。
歸納上述，本發(fā)明的致冷片散熱組件，可借由該致冷片及導(dǎo)熱裝置的組合，達(dá)到較佳的散熱效率，更以控制裝置，控制致冷片的作動，令發(fā)熱元件維持在一適當(dāng)?shù)墓ぷ鳒囟确秶拱l(fā)熱元件發(fā)揮較佳的效能，而且散熱過程中，整個散熱組件的溫度，均保持于水蒸氣的露點(diǎn)以上，避免水氣凝結(jié)于發(fā)熱元件上，確保發(fā)熱元件的使用壽命。
當(dāng)然，本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，以上的實(shí)施例僅是用來說明本發(fā)明，而并非用作為對本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)精神范圍內(nèi)，對以上所述實(shí)施例的變化、變型都將落在本發(fā)明權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種致冷片散熱組件，將設(shè)置于一電子裝置的機(jī)殼內(nèi)的發(fā)熱元件的熱散至該裝置周遭，其特征在于，該致冷片散熱組件包括有一導(dǎo)熱裝置，具有一連設(shè)于該發(fā)熱元件上的傳熱部及與該發(fā)熱元件分離設(shè)置的散熱部，以將該發(fā)熱元件所產(chǎn)生的熱量由傳熱部傳導(dǎo)至散熱部；一與該導(dǎo)熱裝置連接的致冷片，具有一冷端及一熱端；一控制裝置，具有一溫度感測單元及一電性連接于該溫度感測單元與致冷片間的比較控制單元；當(dāng)溫度感測單元檢測該發(fā)熱元件的溫度超過一上限溫度，該比較控制單元則令致冷片開始作動，降低發(fā)熱元件的溫度，當(dāng)該溫度感測元件檢測該發(fā)熱元件的溫度低于一下限溫度，該比較控制單元則停止該致冷片的作動，以控制該發(fā)熱元件的溫度維持在該上限溫度與下限溫度之間。
2.如權(quán)利要求1所述的致冷片散熱組件，其特征在于該導(dǎo)熱裝置為一散熱器，它具有一作為傳熱部的底座及多個凸設(shè)于該底座上作為散熱部的散熱鰭片。
3.如權(quán)利要求1所述的致冷片散熱組件，其特征在于該導(dǎo)熱裝置包括有一與該發(fā)熱元件連接并作為傳熱部的導(dǎo)熱管，及一與該導(dǎo)熱管連接且作為散熱部的散熱器，而該散熱器與致冷片均設(shè)置于該電子裝置的機(jī)殼外，以將熱量傳至電腦主機(jī)殼外進(jìn)而散至外界。
4.如權(quán)利要求2或3所述的致冷片散熱組件，其特征在于該散熱器的底座連設(shè)于該發(fā)熱元件上，且該致冷片的冷端貼附于該底座上。
5.如權(quán)利要求2或3所述的致冷片散熱組件，其特征在于該導(dǎo)熱裝置的底座及致冷片的冷端均貼附于該發(fā)熱元件上，且該致冷片的熱端貼附于該導(dǎo)熱裝置的底座上。
6.如權(quán)利要求1所述的致冷片散熱組件，其特征在于該控制裝置的比較控制單元包括有一可變更地設(shè)定有一上限基準(zhǔn)信號值與一下限基準(zhǔn)信號值的比較電路，及一與該比較電路電性連接的控制切換電路，當(dāng)溫度感測單元檢測的溫度超過上限溫度，輸出一較上限基準(zhǔn)信號大的感測信號，該比較電路則輸出一比較信號至控制切換電路，則該控制切換電路令致冷片開始降溫的動作，當(dāng)溫度感測單元檢測的溫度低于下限溫度，輸出一較下限基準(zhǔn)信號小的感測信號，該比較電路則輸出一比較信號至控制切換電路，則該控制切換電路令致冷片停止降溫的動作。
7.如權(quán)利要求1或6所述的致冷片散熱組件，其特征在于該控制裝置的溫度感測單元為一熱敏電阻。
8.如權(quán)利要求1或6所述的致冷片散熱組件，其特征在于該致冷片散熱組件的散熱功率大于該發(fā)熱元件的工作功率，當(dāng)該發(fā)熱元件于下限溫度時，該致冷片組件的溫度是高于水蒸氣的露點(diǎn)，而不會有水氣凝結(jié)。
9.如權(quán)利要求1所述的致冷片散熱組件，其特征在于該致冷片散熱組件還包括有一鄰近于該發(fā)熱元件的散熱風(fēng)扇。
10.如權(quán)利要求1所述的致冷片散熱組件，其特征在于該電子裝置為個人電腦。
11.如權(quán)利要求1所述的致冷片散熱組件，其特征在于該電子裝置為筆記本電腦。
全文摘要
一種致冷片散熱組件，用于將電子裝置中的發(fā)熱元件的熱散出，包括一連設(shè)于該發(fā)熱元件上的導(dǎo)熱裝置、一與該導(dǎo)熱裝置連接的致冷片及一具有溫度感應(yīng)單元與比較控制單元的控制裝置，發(fā)熱元件的熱量可隨時地由導(dǎo)熱裝置導(dǎo)出，且借由溫度感應(yīng)單元檢測該發(fā)熱元件的溫度，比較控制單元依所檢測的溫度控制致冷片的作動，維持發(fā)熱元件的溫度在可發(fā)揮較佳工作效能的上限溫度與下限溫度間，使整個散熱組件的溫度保持于水蒸氣的露點(diǎn)以上。
文檔編號H01L23/34GK1464356SQ02124358
公開日2003年12月31日 申請日期2002年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月12日
發(fā)明者周鐘霖, 張家孝, 李柏紀(jì), 陳美華 申請人:環(huán)宇真空科技股份有限公司