專利名稱：散熱模塊及其組接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種散熱模塊，尤其涉及一種具有高散熱效能的散熱模塊。
背景技術(shù)：
隨著技術(shù)的進(jìn)步，電子元件單位面積上的晶體管數(shù)量越來越多，造成其工作時(shí)發(fā)熱量增加。另一方面，電子元件的工作頻率也越來越高，晶體管工作時(shí)開/關(guān)(on/off)轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的熱量(switch loss)亦是電子元件發(fā)熱量增加的原因。若不能適當(dāng)處理這些熱量，將造成芯片運(yùn)算速度降低，嚴(yán)重者甚至影響到芯片的壽命。為加強(qiáng)電子元件的散熱效果，現(xiàn)行的做法大多為在熱源處通過散熱器將熱導(dǎo)出，經(jīng)由散熱器的鰭片(fin)以自然或強(qiáng)制對(duì)流方式將熱散逸至環(huán)境中。
由于熱管(heat pipe)可在很小的截面積與溫差之下將大量的熱傳遞一段可觀的距離，且不需外加電源供應(yīng)即可運(yùn)行，在不必提供動(dòng)力和空間利用經(jīng)濟(jì)性的考慮之下，各式熱管已是電子散熱產(chǎn)品中廣為應(yīng)用的傳熱元件之一?，F(xiàn)有的一種熱管與鰭片的組裝方式如中國(guó)臺(tái)灣實(shí)用新型專利公告第332681號(hào)中所述，可在熱管上組裝多個(gè)以鋁制成的鰭片，用以增加散熱面積。然而，由于這些鰭片僅以緊配合的方式套設(shè)固定于熱管上，其密合度差，若太緊容易造成過度配合而損害熱管，太松則易造成散熱鰭片松動(dòng)，這兩種情況皆能影響整體的散熱效果。
請(qǐng)同時(shí)參照?qǐng)D1A與圖1B，圖1A為現(xiàn)有的一種熱管與鰭片組裝方式的示意圖，圖1B為圖1A中所示的A部分的放大圖?，F(xiàn)有的散熱模塊100a由U形熱管110與多個(gè)散熱鰭片120構(gòu)成，其中，U形熱管110的內(nèi)壁上具有毛細(xì)結(jié)構(gòu)。此散熱模塊100a主要是通過U形熱管110將熱自熱源傳導(dǎo)至散熱鰭片120，再借助于對(duì)流的方式將熱導(dǎo)出。
在每一散熱鰭片120上分別具有通孔121，可供熱管110套設(shè)于其中。在通孔121邊緣延伸出呈非封閉環(huán)狀的接合部122，此接合部122突出于散熱鰭片120的一側(cè)。在接合部122的上端(即通孔121的上緣)具有破孔123，當(dāng)熱管110套設(shè)于散熱鰭片120的通孔121中之后，利用類似注射針頭的注射方式沿箭頭X所示的方向?qū)⑹⒂泻噶系淖⑸溽橆^伸進(jìn)破孔123內(nèi)，使焊料滯留于熱管110上。然而，此種組接方式不僅工序繁復(fù)、操作不便、不適合大量生產(chǎn)，而且用注射針頭注入焊料時(shí)，焊料有可能因接合部122上端抽高的斷面阻擋而無法流入所需要的焊接面，造成焊接不完整，降低整體散熱效能。
請(qǐng)同時(shí)參照?qǐng)D1C與圖1D，圖1C為現(xiàn)有的另一種熱管與鰭片的組裝方式示意圖，而圖1D為圖1C中所示的B部分的放大圖。現(xiàn)有的散熱模塊100b由U形熱管130與多個(gè)散熱鰭片140構(gòu)成，其中U形熱管130的內(nèi)壁上具有毛細(xì)結(jié)構(gòu)。此散熱模塊100b主要是通過U形熱管130將熱自熱源傳導(dǎo)至散熱鰭片140，再借助于對(duì)流的方式將熱導(dǎo)出。
在每一散熱鰭片140上分別具有通孔141，可供熱管130套設(shè)于其中。在通孔141邊緣延伸出呈非封閉環(huán)狀的接合部142，此接合部142突出于散熱鰭片140的一側(cè)。在接合部142的上端(即通孔141的上緣)，垂直延伸有狹長(zhǎng)形破孔143，將熱管130套設(shè)于散熱鰭片140的通孔141中之后，沿箭頭Y所示的方向伸入狹長(zhǎng)形破孔143，可將焊料直接涂布于接合部142的上端，在后續(xù)工序中將其放入烤爐時(shí)，將散熱鰭片140連同熱管130一并倒置，使焊料于熔融狀態(tài)下因重力作用而擴(kuò)散至熱管130周緣。然而，由于所使用的U形熱管130兩端分別套設(shè)于通孔141中，但兩通孔141分別以相反的方向延伸出狹長(zhǎng)形破孔143，故涂布焊料之后，焊料只流向一端，因而焊料無法均勻完全擴(kuò)散至通孔141與接合部142。若要使焊料均勻擴(kuò)散，必須采用重復(fù)兩次涂布焊料、倒置散熱鰭片140與熱管13、以及放入烤爐等步驟，此種組接的方式不僅工序繁復(fù)、操作不便、不適于大量生產(chǎn)，而且由于必須在散熱鰭片140上開設(shè)狹長(zhǎng)形破孔143，造成散熱鰭片140的散熱面積減少，因而使其整體散熱效能降低。

發(fā)明內(nèi)容
因此，為解決上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種散熱模塊，其不僅制造步驟簡(jiǎn)單、操作方便、適于批量生產(chǎn)，且可避免焊接不完整的缺陷，使散熱模塊具有高散熱效能。再者，在進(jìn)行回焊時(shí)，焊料不易溢出，可使散熱模塊的整體外觀保持整潔美觀。
根據(jù)本發(fā)明的目的，所提供的散熱模塊包括熱管和至少一個(gè)導(dǎo)熱件。每一導(dǎo)熱件上具有通孔，可供熱管套設(shè)于其中。每一導(dǎo)熱件在通孔邊緣延伸出接合部，此接合部具有凸槽，用以使焊料容置于凸槽所形成的空間中。
在這種散熱模塊中，接合部呈封閉環(huán)狀，且接合部突出于導(dǎo)熱件的一側(cè)。接合部的截面形狀可為圓形、橢圓形、半圓形、矩形、三角形、四邊形、梯形、等邊多邊形，或不等邊多邊形。導(dǎo)熱件為散熱鰭片、導(dǎo)熱薄板、或其它可將熱量導(dǎo)離的部件，且導(dǎo)熱件可為水平間隔分布、垂直間隔分布、斜向間隔分布、放射狀分布或其它分布形式。
熱管的形狀為U形，焊料可為錫膏(soldering paste)、導(dǎo)熱膏(grease)、或可充當(dāng)導(dǎo)熱界面的材料。另外，熱管可通過基座與熱源接觸或直接與熱源接觸，用以將熱源發(fā)散的熱直接傳導(dǎo)至導(dǎo)熱件。熱源為發(fā)熱的電子器件，例如是CPU、晶體管、服務(wù)器、高階繪圖卡、硬盤、電源供應(yīng)器、行車控制系統(tǒng)、多媒體電子機(jī)構(gòu)、無線通信基地臺(tái)、或高階游戲機(jī)(PS3、XBOX、任天堂)。
在所述的散熱模塊中，熱管的內(nèi)壁上具有毛細(xì)結(jié)構(gòu)(wick structure)。其中，毛細(xì)結(jié)構(gòu)的材料包括選自由塑料、金屬、合金、多孔性非金屬材料所組成的組中的一種材料。毛細(xì)結(jié)構(gòu)的形狀可選自由網(wǎng)狀(mesh)、纖維狀(fiber)、燒結(jié)狀(sinter)、溝狀(groove)所組成的組中的一種形狀。毛細(xì)結(jié)構(gòu)與熱管內(nèi)壁的結(jié)合方法可選自由燒結(jié)、黏著、填充、沉積所組成的組中的一種方法。
在所述的散熱模塊中，熱管內(nèi)含有工作流體，以供導(dǎo)熱之用。工作流體可選自由無機(jī)化合物、水、醇類、液態(tài)金屬、酮類、冷媒、有機(jī)化合物所組成的組中的一種流體。
根據(jù)本發(fā)明的再一目的，提供一種散熱模塊的組接方法，包括下列步驟提供熱管與至少一導(dǎo)熱件，每一導(dǎo)熱件上具有通孔，且每一導(dǎo)熱件于通孔邊緣延伸出接合部，接合部還具有凸槽；將焊料放置于凸槽所形成的空間中；將熱管插入這些導(dǎo)熱件上的通孔中；一并倒置導(dǎo)熱件和熱管；以及進(jìn)行回焊。
在所述的散熱模塊的組接方法中，接合部呈封閉環(huán)狀，且接合部突出于導(dǎo)熱件的一側(cè)。接合部的截面形狀可為圓形、橢圓形、半圓形、矩形、三角形、四邊形、梯形、等邊多邊形，或不等邊多邊形。導(dǎo)熱件可為散熱鰭片、導(dǎo)熱薄板，或其它可將熱量導(dǎo)離的部件，且導(dǎo)熱件可為水平間隔分布、垂直間隔分布、斜向間隔分布、放射狀分布，或其它分布方式。熱管的形狀為U形，且焊料可為錫膏(soldering paste)、導(dǎo)熱膏(grease)，或可充當(dāng)導(dǎo)熱界面的材料。


為使本發(fā)明的上述和其它目的、特征、和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。
圖1A為現(xiàn)有的一種熱管與鰭片的組裝方式的示意圖；圖1B為圖1A中所示的A部分的放大圖；圖1C為現(xiàn)有的另一種熱管與鰭片的組裝方式示意圖；圖1D為圖1C中所示的B部分的放大圖；圖2A為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的散熱模塊的分解圖；圖2B為圖2A中所示的C部分的放大圖；圖3A為圖2A所示的散熱模塊組接后的示意圖；圖3B為圖3A中所示的D部分的放大圖。
附圖標(biāo)記說明100a、100b、200 散熱模塊110、130、210 U形熱管120、140 散熱鰭片121、141、221 通孔122、142、222 接合部123、143 破孔220 導(dǎo)熱件223 凸槽具體實(shí)施方式
請(qǐng)同時(shí)參照?qǐng)D2A與圖2B，圖2A為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的散熱模塊的分解圖，圖2B為圖2A中所示的C部分的放大圖。本發(fā)明的散熱模塊200包括U形熱管210與多個(gè)導(dǎo)熱件220。U形熱管210可通過基座與熱源接觸，或直接與熱源接觸，用以將熱源產(chǎn)生的熱直接傳導(dǎo)至導(dǎo)熱件220，再借助于對(duì)流的方式(例如外加風(fēng)扇等)將熱量快速導(dǎo)出。熱源例如是發(fā)熱的電子器件，如CPU、晶體管、服務(wù)器、高階繪圖卡、硬盤、電源供應(yīng)器、行車控制系統(tǒng)、多媒體電子機(jī)構(gòu)、無線通信基地臺(tái)、高階游戲機(jī)(PS3、XBOX、任天堂)等。
導(dǎo)熱件220例如是散熱鰭片、導(dǎo)熱薄板、或其它可將熱量導(dǎo)離的部件，且導(dǎo)熱件220可視實(shí)際的需要將散熱鰭片或?qū)岜“宓姆植甲鞲鞣N配置。它們的分布方式例如可以是水平間隔分布、垂直間隔分布、斜向間隔分布、放射狀分布，或其它分布方式。
U形熱管210的內(nèi)壁上具有毛細(xì)結(jié)構(gòu)，毛細(xì)結(jié)構(gòu)的材料包括塑料；諸如銅、鋁、鐵等金屬/合金；或多孔性非金屬材料。毛細(xì)結(jié)構(gòu)的形狀例如可以是網(wǎng)狀(mesh)、纖維狀(fiber)、燒結(jié)狀(sinter)和/或溝狀(groove)。毛細(xì)結(jié)構(gòu)與U形熱管210的內(nèi)壁的結(jié)合方法可以為燒結(jié)、黏著、填充和/或沉積。U形熱管210內(nèi)充注有工作流體，以供導(dǎo)熱之用。工作流體例如是無機(jī)化合物、水、醇類、諸如汞之類的液態(tài)金屬、酮類、諸如氟氯碳化物等冷媒、或其它有機(jī)化合物。工作流體的沸騰溫度可借助于蒸氣室內(nèi)的壓力進(jìn)行控制。
在每一導(dǎo)熱件220上分別具有至少一通孔221，可供熱管210套設(shè)于其中。在通孔221邊緣延伸出呈封閉環(huán)狀的接合部222，此接合部222突出于導(dǎo)熱件220的一側(cè)。在接合部222的下端(即通孔221的下緣)還具有凸槽223，此時(shí)由于凸槽223位于接合部222的下端，可使焊料容置于凸槽223所形成的空間中。焊料例如可以是錫膏(soldering paste)、導(dǎo)熱膏(grease)，或可充當(dāng)導(dǎo)熱界面的材料，以增加導(dǎo)熱件220與熱管210外壁之間接觸面的平滑性，促使散熱模塊200的整體導(dǎo)熱效果更加良好。
請(qǐng)同時(shí)參照?qǐng)D3A與圖3B，圖3A為圖2A的散熱模塊組接后的示意圖，而圖3B為圖3A中所示的D部分的放大圖。在焊料容置于凸槽223所形成的空間中之后，再將熱管210插入導(dǎo)熱件220的通孔221中，待后續(xù)回焊步驟時(shí)，將導(dǎo)熱件220連同熱管210一并倒置后送入烤爐，如圖3A與圖3B所示。此時(shí)凸槽223即位于接合部222的上端，在重力作用下，焊料在熔融狀態(tài)時(shí)便可完全擴(kuò)散至熱管210的周緣(即通孔221與接合部222處)，進(jìn)而將熱管完整包覆，達(dá)到使熱管210與導(dǎo)熱件220完美接合的目的。在此，必須特別注意的是，為求清楚顯示接合部222、凸槽223以及熱管210，在圖3A與圖3B中并未繪示出焊料。
接合部222的截面形狀可隨設(shè)計(jì)上的需要而改變，除了圖2A、2B、3A、3B中所揭露的約為圓形之外，其亦可以是橢圓形、半圓形、矩形、三角形、四邊形、梯形、等邊多邊形，或不等邊多邊形等，且熱管210的截面形狀亦可隨設(shè)計(jì)上的需要而改變，只要接合部222能夠與熱管210相對(duì)應(yīng)接合，使其達(dá)到良好傳熱的功效即可。
請(qǐng)?jiān)偻瑫r(shí)參照?qǐng)D2A、圖2B、圖3A與圖3B。本發(fā)明還提供了一種散熱模塊的組接方法，其包括下列步驟提供熱管210與至少一導(dǎo)熱件220，每一導(dǎo)熱件220上具有通孔221，且每一導(dǎo)熱件220于通孔221邊緣延伸出接合部222，接合部222還具有凸槽223；將焊料放置于凸槽223所形成的空間中；將熱管210插入這些導(dǎo)熱件220上的通孔221中；一并倒置導(dǎo)熱件220與熱管210；以及進(jìn)行回焊。
在進(jìn)行回焊步驟時(shí)，由于焊料已預(yù)先容置于凸槽223所形成的空間中，而后將導(dǎo)熱件220連同熱管210一并倒置并送入烤爐。此時(shí)在重力作用之下，焊料于熔融狀態(tài)時(shí)便可完全擴(kuò)散至熱管210的周緣(即通孔221與接合部222處)，進(jìn)而將熱管完整包覆，如此一來，熱管210與導(dǎo)熱件220便能夠完美接合，而能夠達(dá)到良好的傳熱功效。
與現(xiàn)有的各種組接方法相比，本發(fā)明的組接方式不僅步驟簡(jiǎn)單、操作方便、適于批量生產(chǎn)，而且凸槽223與接合部222一體成型，可避免焊料因接合部上端抽高的斷面阻擋而無法流入所需要的焊接面造成焊接不完整而降低整體散熱效能的缺陷，使散熱模塊具有高散熱效能。另外，由于焊料預(yù)先被容置于凸槽223所形成的空間中，在插入熱管210時(shí)，焊料不會(huì)被熱管210帶離凸槽223，可確保熱管210被完整包覆，且因每一導(dǎo)熱件220與相鄰的導(dǎo)熱件220緊密連接在一起，故導(dǎo)熱件220之間的間隙微小，進(jìn)行回焊時(shí)，焊料不易溢出，可使散熱模塊200的整體外觀保持整潔美觀。
雖然本發(fā)明已以一優(yōu)選實(shí)施方式披露如上，但這并非是對(duì)本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域任何技術(shù)人員在不超出本發(fā)明的構(gòu)思和范圍的前提下，可作出各種變換與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求所界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種散熱模塊，包括熱管；及至少一導(dǎo)熱件，每一所述導(dǎo)熱件上具有通孔，所述熱管套設(shè)于所述通孔中，其中，每一所述導(dǎo)熱件在所述通孔的邊緣延伸出接合部，該接合部具有凸槽，用以將焊料容置于所述凸槽所形成的空間中。
2.如權(quán)利要求1所述的散熱模塊，其中，所述接合部呈封閉環(huán)狀，且該接合部突出于所述導(dǎo)熱件的一側(cè)。
3.如權(quán)利要求1所述的散熱模塊，其中，所述焊料為錫膏、導(dǎo)熱膏，或可充當(dāng)導(dǎo)熱界面的材料。
4.如權(quán)利要求1所述的散熱模塊，其中，所述導(dǎo)熱件為散熱鰭片、導(dǎo)熱薄板或其它可將熱量導(dǎo)離的部件。
5.如權(quán)利要求1所述的散熱模塊，其中，所述熱管的形狀為U形。
6.一種散熱模塊的組接方法，包括提供熱管與至少一導(dǎo)熱件，每一所述導(dǎo)熱件上具有通孔，且每一所述導(dǎo)熱件在所述通孔的邊緣延伸出接合部，該接合部具有凸槽；將焊料放置于所述凸槽所形成的空間中；將所述熱管插入所述導(dǎo)熱件上的通孔中；一并倒置所述導(dǎo)熱件和熱管；及進(jìn)行回焊。
7.如權(quán)利要求6所述的組接方法，其中，所述接合部呈封閉環(huán)狀，且該接合部突出于所述導(dǎo)熱件的一側(cè)。
8.如權(quán)利要求6所述的組接方法，其中，所述焊料為錫膏、導(dǎo)熱膏、或可充當(dāng)導(dǎo)熱界面的材料。
9.如權(quán)利要求6所述的組接方法，其中，所述導(dǎo)熱件為散熱鰭片、導(dǎo)熱薄板、或其它可將熱量導(dǎo)離的部件。
10.如權(quán)利要求6所述的組接方法，其中，所述熱管的形狀為U形。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種散熱模塊，其包括熱管及至少一導(dǎo)熱件。每一導(dǎo)熱件上具有通孔，熱管被套設(shè)于通孔中。每一導(dǎo)熱件在通孔邊緣延伸出具有凸槽的接合部，用以將焊料容置于凸槽所形成的空間中。本發(fā)明還公開了一種散熱模塊的組接方法，包括提供熱管與至少一導(dǎo)熱件，每一導(dǎo)熱件上具有通孔，且每一導(dǎo)熱件于通孔邊緣延伸出接合部，接合部具有凸槽；將焊料放置于凸槽所形成的空間中；將熱管插入導(dǎo)熱件上的通孔中；一并倒置導(dǎo)熱件與熱管；進(jìn)行回焊步驟。本散熱模塊不僅制造步驟簡(jiǎn)單、操作方便、適于批量生產(chǎn)，且可避免焊接不完整，使散熱模塊具有高散熱效能。此外，在進(jìn)行回焊時(shí)，焊料不易溢出，可使散熱模塊的整體外觀保持整潔美觀。
文檔編號(hào)H01L23/34GK1917753SQ20051009177
公開日2007年2月21日 申請(qǐng)日期2005年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月17日
發(fā)明者李證智, 林祺逢, 陳錦明 申請(qǐng)人:臺(tái)達(dá)電子工業(yè)股份有限公司