一种沸腾腔式散热装置，包括一用以容置工作流体的密闭腔体及一设于密封腔体顶部而散热的散热件，该密闭腔体包括一吸热底板及一顶盖，该吸热底板在腔体内侧设有热传强化装置，该热传强化装置包含若干个吸热单元，该顶盖用以将腔体的热量由腔体内侧顶部的散热面传输至腔体外，该顶盖周缘向下设有侧框，用以密接吸热底板与顶盖，该腔体的顶盖周围与侧框之间形成一内凹状缓冲空间。本发明专利技术能克服传统腔式散热装置中的吸热初期的传热门槛，可避免工作流体发生沸腾时在顶盖发生周期性振荡现象；另外，沸腾腔式散热装置组成元件少，具有结构简单、轻便、体积小、加工容易、便于组装，且可靠度高等优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种散热装置，特别是一种沸腾腔式高效率散热装置。
技术介绍
随着电子信息业不断发展，高科技电子产品有利于朝向更轻薄短小以及多功能、更快速运行的趋势发展，然而电子元件(尤其中央处理器)单位面积所释出的热量(热通量)也随之愈来愈多，导致进一步的发展必须面临如何降低电子元件工作温度的瓶颈，欲使高科技电子产品发挥应有的功能，设计高效率且质量轻巧的散热装置已成为业界发展下一代先进电子产品的重要挑战。目前应用于计算机微处理器的散热领域中已有许多不同结构与型式的散热装置揭示于专利文献中，最典型的例子是利用发热元件与配有风扇的散热鳍片底座之间的接触热传导达成散热目的；也有搭配热导管使用的同类型散热装置以增加传热效果的装置，但受制于发热元件的可用表面积小，可搭配的热导管数量(传热量)受限，且如热导管中的毛细力无法克服重力，则在某些倾斜状态下可能无法发挥正常的移热功能；另外，为因应较高热通量(heat flux)的移除，在发热元件与散热鳍片底座之间常加装一具有良好热传导性的均热板(spreader)，该均热板通常较发热元件的热传面积大，以便将热量传到散热鳍片底座之前先均匀降低移热通量之负载，该均热板可使用铜、铝等较高热导系数的材料或蒸汽式散热腔(vapor chamber)，但前者的金属板受制于材料本身有限的热传导性，若对高热通量的发热元件使用过大的均热板面积来降低移热通量，仍会产生明显的热阻而无法达到均热分布之目的，以致降低鳍片的整体散热效率；蒸汽式散热腔虽藉由毛细微结构中的少量工作流体受热汽化，而快速将热量传递到散热面冷凝，并藉毛细力回流的机制达到高散热效率的功能，但由于毛细微结构的量产制程(例如烧结)尚无法于同一批次的产品中维持相近的热传性能，而直接影响产品的可靠度。众所周知，当一流体在相同的条件下加热时，使该流体发生沸腾时的热传系数通常是不发生沸腾时的数十倍甚至数百倍，因此藉由沸腾的高热传系数不但可以在同一尺寸的散热装置中大幅提升移热量，也可以大幅缩小具有同一移热量的散热装置的尺寸，最典型的例子是利用冷冻循环系统中的蒸发器与发热元件表面接触，其中蒸发器具有使冷媒通过的流道结构，藉由冷媒流过该流道结构时的吸热过程所产生的相变而释放出冷媒的蒸发潜热(latentheat of evaporation)，将发热元件表面散发的热量带走，并达到降低发热元件工作温度的目的。应用流体沸腾时的相变机制所释出的高蒸发潜热技术于开发高效能电子冷却装置，是因应未来发展兼具轻巧及高热通率电子产品的趋势。图1为传统沸腾腔式散热器的一立体示意图，图2为由图1中A-A截面所视的截面图，传统沸腾腔式散热器的基本构成包括一与发热元件20密接的密封腔体10’以及一与该腔体10’顶部密接的散热鳍片30’，当腔体10’内的工作流体15’吸收来自发热元件20的热量而升温沸腾时，热量被传到散热鳍片30’而达到移热的功效。基于汽液共存状态的沸腾热传过程中，不论产生的蒸汽量多少，只要腔体10’内的压力不变，沸腾流体的温度(即为对应于该压力的沸点温度)为一定值的物理特性，而利用上述沸腾热传特性于发热元件20的散热系统时，所对应的冷却流体温度即为该沸点温度。因此，为使被冷却的发热元件20温度降低并维持在安全的运作范围，必须慎选工作流体(水、乙醇、丙酮等)并将其抽至一定的真空度，以降低沸点温度及驱除存在于流体和系统中不利于热传的非凝结气体(noncondensable)；且由于沸腾热传过程中的高搅动(agitation)特性，使腔体10’内的冷却流体可经常维持在均匀的温度，故腔体10’具有良好的均热板特性。然而，欲发挥沸腾热传的诸多优点在冷却发热元件20的应用上，沸腾腔式散热器的设计除了着眼于强化散热效能，并兼顾轻质化与微小化的需求外，仍有许多有待克服的缺点，使得应用与推广沸腾热传散热系统在各种发热电子元件及计算机微处理器上时仍有以下改善的空间(1)工作流体吸热初期存有传热障碍门槛(threshold)由于散热腔体的工作流体初始液位15a’和该腔体10’上方的散热面之间有一距离，当流体吸热时会因温度的上升而膨胀导致液位的逐渐上升，欲在此过程中发挥良好的散热效果，必须使具有高热传系数的液相流体或呈汽液混合的沸腾流体(mixture)在腔体中的高度触及散热腔体10’上方的散热面，故在此条件达到之前会有一门槛阻碍热的传出，导致发热元件之温度上升，若未善加处理有可能引发挑战该发热元件20安全运作的温度极限。(2)沸腾流体与散热面之间会发生不利热传的间歇性传热模式由于高热通量发热元件20的发热面积通常小于腔体10’的底面积，故流体会在与该发热面积接触的沸腾区域产生激烈的搅动，导致在腔体的顶盖散热面与沸腾流体之间引发周期性的密度波(density wave)，造成沸腾流体在散热面上发生振荡接触的现象，因而形成不利于稳定传热的非连续、间歇性冷凝传热模式，严重影响热传输的效率。(3)在倾斜状态下无法确保可发挥正常的移热功能为预留吸热沸腾的膨胀空间通常在腔体10’内的工作流体15’不能装满，当产品在偏离正常的倾斜状态下使用，可能会使得腔体10’内的工作流体液位低于发热元件的位置而使移热功能失效，导致发热元件20的温度上升，若未善加处理有可能引发挑战该发热元件20安全运作的温度极限。如何在倾斜状态下也能发挥正常的移热功能，是开发可携式轻巧电子产品所必须克服的重要课题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种藉由腔体之顶盖周围与侧框形成的一内凹状缓冲空间，达到避免沸腾时可能在腔体的顶盖散热面与沸腾流体之间发生周期性的振荡接触现象，造成不利于稳定传热的不连续、间歇性传热模式的沸腾腔式散热装置。本专利技术所要解决的另一技术问题是提供一种藉由设置在腔体内壁散热面上设置冷凝强化装置，提高冷凝速度，达到进一步增强本专利技术的散热效率。本专利技术所要解决的又一技术问题是提供一种藉由设置在腔体外部的散热鳍片底座直接作为该腔体的顶部，实质消除接口热阻，达到同时提升散热效率及轻化重量的沸腾腔式散热装置。本专利技术所要解决的再一技术问题是提供一种藉由数支热导管将内凹状缓冲空间的热量直接带到散热鳍片，达到进一步增强散热效率与散热容量的沸腾腔式散热装置。为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案本专利技术沸腾腔式散热装置，包括一腔体及一散热部，该腔体是用以容置吸热而产生相变化的工作流体，其包括一吸热底板及一顶盖，该吸热底板于腔体内侧设有热传强化装置，用以传输来自发热元件的热量而使腔体内的工作流体沸腾，该热传强化装置包含若干个吸热单元，其中该若干个吸热单元浸泡于工作流体中，且工作流体可以在各吸热单元中任意流动，该顶盖是用以将腔体的热量由腔体内侧顶部的散热面传输至腔体外，其周缘向下设有侧框，用以密接吸热底板与顶盖，该腔体的顶盖周围与侧框之间形成一内凹状缓冲空间，使沸腾流体稳定接触该散热面，以提升沸腾腔式散热装置的整体移热能力；该散热部，设于密封腔体顶部，用以移除腔体热量。本专利技术沸腾腔式散热装置的进一步改进在于，该若干个吸热单元之中至少有一部分直接连接该吸热底板与散热面，且至少有一部分吸热单元通过吸热底板对应于发热元件的吸热面。本专利技术沸腾腔式散热装置的更进一步改进在于，该若干个吸热单元的形态可为凸起及凹陷本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种沸腾腔式散热装置，包括一用以容置吸热而产生相变化的工作流体的密闭腔体及一设于密封腔体顶部而吸收腔体热量并散发出去的散热件，该密闭腔体包括一吸热底板及一顶盖，该吸热底板在腔体内侧设有热传强化装置，用以传输来自发热组件的热量而使腔体内之工作流体沸腾，该热传强化装置包含若干个吸热单元，其中该若干个吸热单元浸泡于工作流体中，且工作流体可以在各吸热单元间任意流动，该顶盖用以将腔体之热量由腔体内侧顶部的散热面传输至腔体外，其特征在于：该顶盖周缘向下设有侧框，用以密接吸热底板与顶盖，该腔体的顶盖周围与侧框之间形成一内凹状缓冲空间。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘泰健，
申请(专利权)人：鸿富锦精密工业深圳有限公司，鸿海精密工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]
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