发明名称 具预力包夹之复层结构热导装置
摘要
申请公布号 TWM394680 申请公布日期 2010.12.11
申请号 TW098214503 申请日期 2009.08.06
申请人 杨泰和 发明人 杨泰和
分类号 H05K7/20 主分类号 H05K7/20
代理机构 代理人
主权项 一种具预力包夹之复层结构热导装置,为藉不同导热特性材料构成复合层之温能传导结构体或散热结构体,而有别于由单一材料构成之温能传导结构体或散热结构体,此项具预力包夹之复层结构热导装置,为以具较良好热传导系数之材料作为中继导热体,中继导热体之一端或面,供与发热或致冷之第一温能体作热传导耦合,而在中继导热体之另一端或面,供与界面导热体耦合,界面导热体为具有@sIMGCHAR!d10018.TIF@eIMG!相对于中继导热体具有较高单位热容值,或@sIMGCHAR!d10019.TIF@eIMG!相对于中继导热体对第二温能体具有较良好之热辐射系数(放射率,emissivity)其中之两种热传导特性,或至少其中之一种较优于中继导热体之热传导特性,以作为中继导热体与第二温能体间之热传导载体者;当第一温能体与第二温能体之间具有温差时可利于传导温能者,本新型进一步之特征,为各结构层之间呈预力包夹状之结合结构以减少体积,以及具有预力缝隙(500)以供产生包夹或外撑之预力,以确保良好导热接触,以及避免复层结构材料因不同热膨胀系数造成松脱或变形,造成热传导面结合不良而不利于热传导者;具预力包夹之复层结构热导装置其主要构成含:温能传导结构体或散热结构体总成(100)为由至少两层不同热特性之热导材料所构成,其中具较佳热传导系数之中继导热体(102),为耦合于第一温能体(101),具较高热容值之界面导热体(103)为耦合于中继导热体(102)与第二温能体(104)之间,进而构成温能传导结构体或散热结构体总成(100)者;温能传导结构体或散热结构体总成(100)为供设置于第一温能体(101)与第二温能体(104)之间者;温能传导结构体或散热结构体总成(100)之构成含由中继导热体(102)与界面导热体(103)所构成,其中第一温能体(101):可为呈非封闭之固体、或气态、或液态、或胶状物体、或粉粒状物体构成之主动致冷或致热之温能体,或被动吸热或释热之温能体者;或为呈来自热管之释热端之导热外壳、或吸热端之导热外壳所构成之温能体者;中继导热体(102):为由至少一层相对具有较良好热传导系数之固态、或气态、或液态、或胶状物体、或粉粒状之物体构成中继导热体,中继导热体(102)之一端或一面为供与呈开放之第一温能体(101)接触结合,中继导热体(102)之另一端或另一面为供结合于界面导热体(103)以作温能传导者,包括于热管之释热端之外壳或吸热端之导热外壳所构成之第一温能体(101)与界面导热体(103)之间,设置中继导热体(102)以作温能传导者;或于供流通具温能流体之导管之导热外壳所构成之第一温能体(101)与介面导热体(103)之间,设置呈预力包夹之中继导热体(102)以作温能传导者;中继导热体与第一温能体(101)之热传导系数优于界面导热体(103),即其热传导速度快于界面导热体(103),中继导热体(102)与界面导热体(103)之热传导耦合面之面积,为大于或等于中继导热体(102)与第一温能体(101)之热传导耦合面之面积者;界面导热体(103):为由至少一层固态、或气态、或液态、或胶状物体、或粉粒状之物体所构成,其材料之热特性中@sIMGCHAR!d10020.TIF@eIMG!单位热容值或@sIMGCHAR!d10021.TIF@eIMG!与第二温能体(104)间之热辐射系数(放射率,emissivity),以上两种或其中之一种热传导特性为优于中继导热体(102),界面导热体(103)为供设置于中继导热体(102)与第二温能体(104)之间以作温能传导者,包括于热管之释热端之导热外壳或吸热端之导热外壳所构成之第一温能体(101)设置呈预力包夹之中继导热体(102),并将介面导热体(103)设置于中继导热体(102)与第二温能体(104)之间,以作温能传导者;或于供流通具温能流体之导管导热外壳所构成之第一温能体(101)设置中继导热体(102),并将介面导热体(103)设置于中继导热体(102)与第二温能体(104)之间,以作温能传导者;界面导热体(103)与第二温能体(104)之热传导耦合面之面积,为大于或等于中继导热体(102)与界面导热体(103)之热传导耦合面之面积者;上述各结构层之间为呈预力包夹状之结合结构以减少体积,以及具有预力缝隙(500)以供产生包夹或外撑之预力,以确保良好导热接触,以及避免复层结构材料因不同热膨胀系数造成松脱或变形,造成热传导面结合不良而不利于热传导者;第二温能体(104):含由固态、或气态、或液态、或胶状物体、或粉粒状之物体所构成之主动致冷或致热之温能体,或被动吸热或释热之温能体者;此项具预力包夹之复层结构热导装置,其中第一温能体(101)与中继导热体(102)之热传导耦合面,及界面导热体(103)与第二温能体(104)之热传导耦合面,可依需要选择其几何形状者;藉上述特定结构以降低第一温能体(101)与第二温能体(104)间之热阻者。如申请专利范围第1项所述之具预力包夹之复层结构热导装置,其第一温能体(101)、中继导热体(102)、界面导热体(103)、第二温能体(104)之间具有以下相对关系:第一温能体(101)与第二温能体(104)之间设有温能传导结构体或散热结构体总成(100);温能传导结构体或散热结构体总成(100)由至少两层不同热特性材料构成之导热体所构成,其中中继导热体(102)相对于界面导热体(103)对第一温能体(101)具较佳热传导系数,中继导热体(102)为耦合于第一温能体(101),界面导热体(103),为耦合于中继导热体(102)与第二温能体(104)间,界面导热体(103)为@sIMGCHAR!d10022.TIF@eIMG!相对于中继导热体(102)具较高单位热容值或@sIMGCHAR!d10023.TIF@eIMG!相对于中继导热体(102)对第二温能体(104)之具有较良好之热辐射系数(放射率,emissivity),即界面导热体(103)之上述两种或其中之一种热传导特性,为优于中继导热体(102)者;构成中继导热体(102)之材料热传导系数为优于界面导热体(103);构成界面导热体(103)之材料热容值或对第二温能体(104)之热辐射系数(放射率emissivity),以上两种或其中之一种热传导特性,为优于中继导热体(102)者;中继导热体(102)对界面导热体(103)之热传导耦合面之面积,为大于或等于中继导热体(102)与第一温能体(101)间之热传导耦合面之面积,藉以降低热阻抗者;界面导热体(103)对第二温能体(104)之热传导耦合面之面积,为大于或等于中继导热体(102)与界面导热体(103)之热传导耦合面之面积,藉以降低热阻抗者;上述结构中,当在第一温能体(101)之温度为高于第二温能体(104)时,第一温能体(101)之热能,经第一温能体(101)与中继导热体(102)之间面积较小之热传导耦合面,向外作扩散性热传导至热传导系数较良好之中继导热体(102),而藉由以下至少其中之一种作用协助传输温能,包括@sIMGCHAR!d10024.TIF@eIMG!经中继导热体(102)与界面导热体(103)耦合之较大面积之热传导耦合面,将热能扩散至单位热容值较大之界面导热体(103);或@sIMGCHAR!d10025.TIF@eIMG!再由界面导热体(103)以相同或更大面积之热传导耦合面积对第二温能体(104)释放热能者,或@sIMGCHAR!d10026.TIF@eIMG!以更好的热辐射系数(放射率emissivity)之特性对第二温能体(104)释放热能者;上述结构中,当在第一温能体(101)之温度为低于第二温能体(104)时,第二温能体(104)之热能,经第二温能体(104)与界面导热体(103)之间面积较大之热传导耦合面,扩散性将热能传导至单位热容值较大之界面导热体(103),而经界面导热体(103)与中继导热体(102)耦合之较小面积之热传导耦合面,将热能传导至中继导热体(102),再经由热传导系数较良好之中继导热体(102)较小面积之热传导耦合面对第一温能体(101)释放热能者。如申请专利范围第1项所述之具预力包夹之复层结构热导装置,其构成依需要可进一步作成以下结构,包括:若第一温能体(101)或第二温能热体(102)或界面导热体(103)或第二温能体(104),至少其中之一为气态、或液态、或胶状物体、或粉粒状物体时,可设置容器结构以供置入者,构成容器之结构可为热良导体或非导热体,或由热传导系数较良好之材料制成容器并构成中继导热体(102),或由单位热容值较大之材料制成容器并构成界面导热体(103)之功能者。如申请专利范围第1项所述之具预力包夹之复层结构热导装置,其中中继导热体(102)与界面导热体(103)之热传导耦合面及结合面,可依需要选择为藉由以下一种或一种以上之结合结构方式,包括:凹凸形作预力包夹结合、或以鸠尾槽形作预力包夹结合、或T型槽型作预力包夹结合、或孔柱状作预力包夹结合、或呈凹凸多翼状作预力包夹结合,或以其他习用热传导面之预力包夹结合方式结合以增加传导面积者。一种具预力包夹之复层结构热导装置,其中继导热体(102)与界面导热体(103)之间,可设置至少一层导热夹层(110),而呈多层结构,其中所增加之导热夹层(110)与中继导热体(102)及界面导热体(103)之关系如下:导热夹层(110)之单位热容值为大于中继导热体(102)之单位热容值,而小于界面导热体(103)之单位热容值者,而于采用设置多层导热夹层(110)之结构时,则愈接近中继导热体(102)之导热夹层(110),其单位热容值愈小,唯仍大于中继导热体(102)者;导热夹层(110)之热传导系数为优于界面导热体(103),中间导热体(102)之热传导系数优于导热夹层(110)者;而于采用设置多层导热夹层(110)之结构时,则愈接近中继导热体(102)之导热夹层(110),其热传导系数愈良好,唯仍略次于中继导热体(102)者;中继导热体(102)与导热夹层(110)之热传导耦合面积大于导热夹层(110)与界面导热体(103)之热传导耦合面积,而于选择性设置多层导热夹层(110)之结构时,愈接近界面导热体(103)之夹层间之热传导耦合面积为相同或愈大者;如上述导热夹层(110)为两个或两个以上,则其热特性中热传导系数及单位热容值之选择,以及导热夹层(110)与两侧热传导之耦合面积大小之选择,为由第一温能体(101)至中继导热体(102)、至导热夹层(110)、至界面导热体(103)、至第二温能体(104)所结合构成之各层热传导面积,为依序而逐层相同或增大之结构原则者;上述各结构层之间为呈预力包夹状之结合结构以减少体积,以及具有预力缝隙(500)以供产生包夹或外撑之预力,以确保良好导热接触,以及避免复层结构材料因不同热膨胀系数造成松脱或变形,造成热传导面结合不良而不利于热传导者。如申请专利范围第5项所述之具预力包夹之复层结构热导装置,其中中继导热体(102)与导热夹层(110)之热传导耦合面及结合面,可依需要选择为藉由以下一种或一种以上之结合结构方式,包括:凹凸形作预力包夹结合、或以鸠尾槽形作预力包夹结合、或T型槽型作预力包夹结合、或孔柱状作预力包夹结合、或呈凹凸多翼状作预力包夹结合,或以其他习用热传导面之预力包夹结合方式结合以增加传导面积者。如申请专利范围第5项所述之具预力包夹之复层结构热导装置,其中导热夹层(110)与界面导热体(103)之热传导耦合面及结合面,可依需要选择为藉由以下一种或一种以上之结合结构方式,包括:凹凸形作预力包夹结合、或以鸠尾槽形作预力包夹结合、或T型槽型作预力包夹结合、或孔柱状作预力包夹结合、或呈凹凸多翼状作预力包夹结合,或以其他习用热传导面之预力包夹结合方式结合以增加传导面积者。如申请专利范围第5项所述之具预力包夹之复层结构热导装置,于选择设置两层或两层以上之导热夹层(110)时,其中至少两层之导热夹层(110)与导热夹层(110)之热传导耦合面及结合面,可依需要选择为藉由以下一种或一种以上之结合结构方式,包括:凹凸形作预力包夹结合、或以鸠尾槽形作预力包夹结合、或T型槽型作预力包夹结合、或孔柱状作预力包夹结合、或呈凹凸多翼状作预力包夹结合,或以其他习用热传导面之作预力包夹结合方式结合以增加传导面积者。如申请专利范围第1项或第5项所述之具预力包夹之复层结构热导装置,为由第一温能体(101)、中继导热体(102)、界面导热体(103)、第二温能体(104)、或进一步选择设置导热夹层(110)时,可由依复层结构所需热传导特性呈渐层结构之导热材料,共同构成温能传导结构体或散热结构体总成(100),若其供构成温能传导结构体或散热结构体总成(100)之全部、或部分相邻之导热体皆为固态体,则其相邻两导热体之间之结合构造,为各结构层之间呈预力包夹状之结合结构以减少体积,以及具有预力缝隙(500)以供产生包夹或外撑之预力,以确保良好导热接触,以及避免复层结构材料因不同热膨胀系数造成松脱或变形,造成热传导面结合不良而不利于热传导者;并含以下一种或一种以上装置作结合,包括:以外加螺丝螺帽锁合所构成;或以螺旋柱与螺旋孔结构相互旋合所构成;或以螺旋柱与螺旋孔结构相互旋合,并设有预留缝隙(500),而作预力夹合所构成;或铆合所构成;或压合所构成;或固锁夹合所构成;或黏合所构成;或焊合所构成;或磨擦溶接所构成;或相邻之导热体为铸合者所构成;或相邻之导热体为以镀层构成者所构成;或相邻热导体与另一热导体之间,具有固定贴合或可贴合移动之传导结构者所构成;或相邻之导热体为藉重力呈紧靠结合所构成;或相邻之导热体为藉磁铁装置之吸引力作紧靠吸合所构成;或相邻之导热体为呈包覆结构结合所构成。如申请专利范围第1项或第5项所述之具预力包夹之复层结构热导装置,其第一温能体(101)与中继导热体(102)之间;或于设置导热夹层(110)时中继导热体(102)与导热夹层(110)之间;或于设置多层导热夹层(110)时,其导热夹层(110)与导热夹层(110)之间;或其导热夹层(110)与界面导热体(103)之间;或于未设置导热夹层(110)时,其中继导热体(102)与界面导热体(103)之间;或界面导热体(103)与第二温能体(104)之间之热传导耦合面,可由以下一种或一种以上装置作结合,其相邻两导热体之间之结合构造,为各结构层之间呈预力包夹状之结合结构以减少体积,以及具有预力缝隙(500)以供产生包夹或外撑之预力,以确保良好导热接触,以及避免复层结构材料因不同热膨胀系数造成松脱或变形,造成热传导面结合不良而不利于热传导,并含以下一种或一种以上装置作结合,包括:以外加螺丝螺帽锁合所构成;或以螺旋柱与螺旋孔结构相互旋合所构成;或以螺旋柱与螺旋孔结构相互旋合,并设有预留缝隙(500),而作预力夹合所构成;或铆合所构成;或压合所构成;或固锁夹合所构成;或黏合所构成;或焊合所构成;或磨擦溶接所构成;或相邻之导热体为铸合者所构成;或相邻之导热体为以镀层构成者所构成;或相邻热导体与另一热导体之间,具有固定贴合或可贴合移动之热传导结构者所构成;或相邻之导热体为藉重力呈紧靠结合所构成;或相邻之导热体为藉磁铁装置之吸引力作紧靠吸合所构成;或相邻之导热体为呈包覆结构结合所构成;于其固态导热体相邻之导热体为由气态、或液态、或胶状物体、或粉粒状物体所构成之导热体,则其之热传导耦合面之温能传导包括以下一种或一种以上装置所构成者,含:以固态导热体之受热面传输相邻之气态、或液态、或胶状物体、或粉粒状物体之温能者所构成;或以液泵、或风扇泵动较高温之气态、或液态、或胶状物体、或粉粒状物体,随机与固态导热体表面接触,以对相邻之固态导热体传输温能者所构成。如申请专利范围第1项或第5项所述之具预力包夹之复层结构热导装置,若第一温能体(101)或第二温能体(104)为燃烧状态之热源,则其与相邻之固态导热结构体之热传导方式含:以固态导热体之受热面传输相邻燃烧状态发热体之温能者。如申请专利范围第1项或第5项所述之具预力包夹之复层结构热导装置,若第一温能体(101)为气态、或液态、或胶状物体、或粉粒状物体,则其热传导方式,含:以人力、或电力、或机力驱动拨动机构以拨动胶状物体或粉粒状物体,供随机将胶状物体或粉粒状物体之温能传输至相邻之固态导热体者。如申请专利范围第1项或第5项所述之具预力包夹之复层结构热导装置,其界面导热体(103)与第二温能体(104)之间之热传导方式含:于第二温能体(104)为固态受热体,则其与呈固态之界面导热体(103)之热传导耦合面可由以下一种或一种以上装置作结合,其相邻两导热体之间之结合构造,为各结构层之间呈预力包夹状之结合结构以减少体积,以及具有预力缝隙(500)以供产生包夹或外撑之预力,以确保良好导热接触,以及避免复层结构材料因不同热膨胀系数造成松脱或变形,造成热传导面结合不良而不利于热传导,并含以下一种或一种以上装置作结合,包括:以外加螺丝螺帽锁合所构成;或以螺旋柱与螺旋孔结构相互旋合所构成;或以螺旋柱与螺旋孔结构相互旋合,并设有预留缝隙(500),而作预力夹合所构成;或铆合所构成;或压合所构成;或固锁夹合所构成;或黏合所构成;或焊合所构成;或磨擦溶接所构成;或第二温能体(104)为铸合者所构成;或第二温能体(104)为以镀层构成于界面导热体(103)者所构成;或第二温能体(104)与界面热导体(103)之间,具有固定贴合或可贴合移动之温能传导结构者所构成;或相邻之导热体为藉重力呈紧靠结合所构成;或相邻之导热体为藉磁铁装置之吸引力作紧靠吸合所构成;或相邻之导热体为呈包覆结构结合所构成;于第二温能体(104)为气态,则其与呈固态之界面导热体(103)之热传导耦合,可由以下一种或一种以上装置作耦合,含:以呈固态之界面导热体(103)之受热面,传输呈气态之第二温能体(104)之温能者所构成;或以风扇吹送气态之第二温能体(104),通过界面导热体(103)以传输温能者所构成;第二温能体(104)为液态,则其与界面导热体(103)之热传导耦合,可由以下一种或一种以上装置作耦合,含:以将界面导热体(103)泡浸于液态第二温能体(104)以自由传导方式作温能传输者所构成;或以泵浦泵送液态之第二温能体(104),以通过界面导热体(103)之表面,而与界面导热体(103)作温能传输者所构成;于第二温能体(104)为胶状物体、或粉粒状物体,则其与呈固态之界面导热体(103)之热传导耦合方式,含:以人力、或电力、或机力驱动拨动机构以拨动胶状物体、或粉粒状物体,以随机通过界面导热体(103)以传输温能者。如申请专利范围第1项或第5项所述之具预力包夹之复层结构热导装置,其第一温能体(101)与中继导热体(102)之间;或中继导热体(102)与界面导热体(103)之间;或界面导热体(103)与第二温能体(104)之间;或于设置导热夹层(110)时,在中继导热体(102)与导热夹层(110)之间;或于设置多层导热夹层(110)时,在导热夹层(110)与导热夹层(110)之间;或在导热夹层(110)与界面导热体(103)之间,可依需要选择以下一种或一种以上装置以辅助作热能传导者:包括:由设置绝缘性导热片所构成;或由涂抹导热脂所构成;或由设置绝缘性导热片及涂抹导热脂所构成。如申请专利范围第1项或第5项所述之具预力包夹之复层结构热导装置,可供应用于各种吸热或散热或致冷之热传导应用装置,例如各种机壳之吸热或散热热管结构壳体之吸热或散热、各种结构壳体之吸热或散热、各种半导体元件之吸热或散热、各种通风装置、或资讯装置、或音响或影像装置之吸热或散热或温能传输、各种灯具或发光二极体(LED)之散热、空调装置之吸热或散热或温能传输、电机或引擎之吸热或散热或温能传输、或机械装置之温能传输磨擦热损之散热、或电暖器或其他电热之家电装置或电热炊具之散热或温能传输、或火焰加热之炉具或炊具之吸热或温能传输、或地层或水中温能之吸热或散热或温能传输、厂房或房舍建筑体或建筑材料或建筑结构装置之吸热或散热或温能传输、水塔之吸热或散热、电瓶或燃料电池之吸热或散热或温能传输者;以及应用于家电产品、工业产品、电子产品、电机或机械装置、发电设备、建筑体、空调装置、生产设备或产业制程中之温能传输应用者。
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