热高峰抑制装置的制作方法

电气元件制品的制造及其应用技术1.本发明有关于一种散热装置，尤指一种热高峰抑制装置。背景技术：2.随着云端服务越甚普及，电子行业中出现了高效能的半导体晶片，这些半导体晶片也伴随着越来越高的发热量，如此，需要合适的散热手段才能有效地将热能散去。3.一般而言，在半导体晶片(后称受验元件，dut)进行程式侦错时，会对受验元件进行电气导通，借此执行侦错作业。然而，在侦错过程时，高效能的半导体晶片会快速产出许多热能，加上所述散热手段的散热效率有限，使得受验元件可能过热而毁坏，甚至导致影响侦错结果。4.由此可见，上述作法仍存在不便与缺陷，而有待加以进一步改良。因此，如何能有效地解决上述不便与缺陷，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前相关领域亟需改进的目标。技术实现要素：5.为此，本发明提出一种热高峰抑制装置，用以解决以上先前技术所提到的困难。6.本发明的一实施例为提供一种热高峰抑制装置。热高峰抑制装置包括一散热鳍片组、一散热器、一鳍片阵列架、一填充气体、一热相变材料及一毛细导管。散热器具有一导热块与一封闭腔室。导热块热耦接散热鳍片组。封闭腔室气密地形成于导热块内，且区分为一热区与一冷区。热相变材料位于封闭腔室的热区内，用以透过吸放热能以进行液态和固态之间的相态转换。填充气体位于封闭腔室的冷区内，且填充气体的比热容量为2000～6000焦耳/千克·开耳文(j/(kg·k)。鳍片阵列架位于封闭腔室的冷区，且固定地连接导热块。毛细导管具有彼此相对的第一端与第二端。第一端与第二端分别位于封闭腔室的冷区及热区。如此，当热相变材料转换为液态时，毛细导管将热相变材料送至封闭腔室的冷区。7.依据本发明一或多个实施例，在上述的热高峰抑制装置中，毛细导管内具有多个彼此并列的毛细管道。每个毛细管道的二相对端分别面向鳍片阵列架及热相变材料。8.依据本发明一或多个实施例，在上述的热高峰抑制装置中，毛细导管的第一端与鳍片阵列架之间具有一间隙。当热相变材料于封闭腔室的冷区转换为固态时，热相变材料从毛细导管的第一端经过间隙落下至封闭腔室的热区。9.依据本发明一或多个实施例，在上述的热高峰抑制装置中，散热器具有一引导斜面。引导斜面用以将热相变材料引导至毛细导管的第二端。10.依据本发明一或多个实施例，在上述的热高峰抑制装置中，毛细导管的横截面为一蜂巢式多孔截面。11.依据本发明一或多个实施例，上述的热高峰抑制装置还包含一震动器。震动器连接散热器，用以产生振动至散热器及毛细导管，其中毛细导管固定地连接于封闭腔室的内壁。12.依据本发明一或多个实施例，在上述的热高峰抑制装置中，震动器包含一超声波压电陶瓷片及一驱动器。超声波压电陶瓷片直接连接于导热块的表面，用以产生超声波至毛细导管。驱动器电连接超声波压电陶瓷片，用以驱动超声波压电陶瓷片工作。13.依据本发明一或多个实施例，上述的热高峰抑制装置还包含一温度侦测单元及一温度开关。温度侦测单元位于导热块相对散热鳍片组的一侧，用以侦测导热块的温度。温度开关电连接震动器与温度侦测单元，用以启动震动器。当温度侦测单元侦测出导热块的温度到达一门槛值时，温度开关因应温度侦测单元的侦测结果启动震动器。14.依据本发明一或多个实施例，上述的热高峰抑制装置还包含一散热风扇。散热风扇连接散热鳍片组，用以引导气流至散热鳍片组。15.依据本发明一或多个实施例，在上述的热高峰抑制装置中，填充气体为氨气与氦气其中之一。16.依据本发明一或多个实施例，在上述的热高峰抑制装置中，热相变材料为石蜡与脂肪酸其中之一。17.如此，透过以上各实施例的所述架构，本发明能够在半导体晶片发出高热能时，提供热缓冲功能，进而有效抑制半导体晶片的高热能，以提高散热效能，降低半导体晶片因过热而受损的机会。18.以上所述仅为用以阐述本发明所欲解决的问题、解决问题的技术手段、及其产生的功效等等，本发明的具体细节将在下文的实施方式及相关附图中详细介绍。附图说明19.为让本发明的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附附图的说明如下：20.图1为本发明一实施例的一热高峰抑制装置的示意图；21.图2为图1的热高峰抑制装置的操作示意图；22.图3为本发明一实施例的一热高峰抑制装置的示意图；以及23.图4为本发明一实施例的毛细导管的横截面示意图。24.【符号说明】25.10、11：热高峰抑制装置26.100:散热鳍片组27.110:鳍片件28.120:热管29.130:气隙30.200:散热器31.210:导热块32.211:第一侧壁33.212:第二侧壁34.213:外侧壁35.220:封闭腔室36.221:热区37.222:冷区38.230:凸块39.240:间隙40.250:引导斜面41.260:支架42.300:鳍片阵列架43.310:金属片44.320:空隙45.400:填充气体46.500:热相变材料47.600:毛细导管48.610:第一端49.620:第二端50.630:蜂巢式多孔截面51.640:毛细管道52.700:散热风扇53.800:震动器54.810:超声波压电陶瓷片55.820:驱动器56.830:温度侦测单元57.840:温度开关58.900:热源59.x、z:轴具体实施方式60.以下将以附图揭露本发明的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，熟悉本领域的技术人员应当了解到，在本发明部分实施方式中，这些实务上的细节并非必要的，因此不应用以限制本发明。此外，为简化附图起见，一些已知惯用的结构与元件在附图中将以简单示意的方式绘示。另外，为了便于读者观看，附图中各元件的尺寸并非依实际比例绘示。61.图1为本发明一实施例的一热高峰抑制装置10的示意图。如图1所示，热高峰抑制装置10包括一散热鳍片组100、一散热器200、一鳍片阵列架300、一填充气体400、一热相变材料500及一毛细导管600。散热器200具有一导热块210与一封闭腔室220。导热块210热耦接散热鳍片组100。更具体地，导热块210具有彼此相对的第一侧壁211与第二侧壁212，导热块210的第一侧壁211直接连接散热鳍片组100，导热块210的第二侧壁212直接连接一热源900(例如为半导体元件)。封闭腔室220位于导热块210的内部，且封闭腔室220沿一重力方向(如z轴)区分为一冷区222与一热区221，冷区222与热区221彼此接通，且冷区222与热区221之间并无明显区分界线。须了解到，热区221较冷区222接近热源900，且冷区222较接近散热鳍片组100，因此冷区222的温度小于热区221的温度。热相变材料500位于封闭腔室220的热区221内，用以透过吸放热能以进行液态和固态之间的相态转换。固态的热相变材料500大部分位于封闭腔室220的热区221内。填充气体400大部分位于封闭腔室220的冷区222内，且鳍片阵列架300位于封闭腔室220的冷区222，且固定地连接导热块210的内壁。毛细导管600放置于封闭腔室220内，且沿重力方向(如z轴)配置于封闭腔室220内。封闭腔室220气密地形成于导热块210内，换句话说，封闭腔室220内的填充气体400无法从封闭腔室220溢出至导热块210之外。62.此实施例中，导热块210的材质为金属或合金，例如铜或铝。然而，本发明不限于此，其他实施方式中，导热块210的材质亦可能为具有高导热材质的非金属。如此，导热块210能够快速地将半导体元件的热能传导至散热鳍片组100，进而将热能快速带离半导体元件。封闭腔室220内接近热源900的内壁具有一凸块230。凸块230与导热块210为一体成形，且与导热块210具有相同的材质。热相变材料500直接放置于凸块230的顶面，以致热相变材料500能够直接从凸块230吸收热源900的热能。63.在本实施例中，举例来说但不以此为限，填充气体400的导热系数为0.11～0.998瓦/(米·度)(w/(m·℃))之间，意即，此填充气体400与一大气空气的导热系数比值为5～7之间。举例来说但不以此为限，填充气体400为氨气或氦气。氦气的导热系数为0.11680瓦/(米·度)(w/(m·℃))，意即，此氦气与一大气空气的导热系数比值为6.18。此外，填充气体400的比热容量为2000～6000焦耳/千克·开耳文(j/(kg·k)，举例来说，氦气的比热容量为5190焦耳/千克·开耳文(j/(kg·k)。氨气的比热容量为2055焦耳/千克·开耳文(j/(kg·k)。须了解到，本发明技术领域具有通常知识者可以考量选择采用氨气或氦气作为上述填充气体400。64.热相变材料500(phase change material，pcm)在相态改变时，对其潜热进行储能。故，热相变材料500的相态改变可以是固相-液相、液相-气相或是固相-液相。举例来说，热相变材料500为石蜡或脂肪酸。然而，本发明不限于此。热相变材料500以石蜡为例，石蜡为高比热物质，比热为2200(j/kg.k)。石蜡为固态时，需吸收大量热能才可转换为液态，以做为一热高原期的缓冲吸热池。因为石蜡熔点为64℃，当热源900的热能尚未到达64℃时，热源900的热能能够透过导热块210直接传至散热鳍片组100，反之，当热源900的热能到达64℃时，石蜡开始吸收热能，以便逐渐转换为液态来处理热高原期的热能。65.毛细导管600跨越封闭腔室220的冷区222及热区221。更具体地，毛细导管600具有彼此相对的第一端610与第二端620。毛细导管600的第一端610与第二端620分别位于封闭腔室220的冷区222及热区221。更进一步地，但本发明不限于此，毛细导管600呈弯折状，使得毛细导管600的第一端610沿水平方向(如x轴)延伸并且面向鳍片阵列架300，且与鳍片阵列架300之间相隔一特定间隙240，且毛细导管600的第二端620沿水平方向(如x轴)延伸并且面向热相变材料500。此实施例中，由于毛细导管600的内壁设有毛细(图中未示)，毛细导管600能够将液态的热相变材料500加以输送。举例来说，毛细导管600为铝管或铜管。然而，本发明不限于此。66.更具体地，散热鳍片组100包含多个鳍片件110与热管120。然而，本发明不限于此。这些鳍片件110沿重力方向(如z轴)互相平行且间隔设置，且这些热管120沿水平方向(如x轴)互相平行且间隔设置。每个热管120的长轴方向平行重力方向(如z轴)，且每个热管120穿过所有的鳍片件110且热连接导热块210。此外，导热块210还具有多个支架260，这些支架260分别位于导热块210的外侧壁213，且倾斜地连接其中一热管120，以增加传递热能的途径。67.鳍片阵列架300为多个金属片310依据一阵列方式所组成，任二相邻的金属片310之间具有一空隙320。鳍片阵列架300的这些空隙320容置部分的填充气体400，故，热能能够透过填充气体400与这些金属片310而传递至散热鳍片组100上。68.再者，热高峰抑制装置10还包含一散热风扇700。散热风扇700连接散热鳍片组100，用以引导气流至散热鳍片组100。更具体地，在本实施例中，散热风扇700放置于散热鳍片组100的同侧，能够产生或引导气流进入鳍片件110与热管120之间的气隙130，借此将热能带离散热鳍片组100。69.图2为图1的热高峰抑制装置10的操作示意图。如图2所示，当热源900开始产出热能，且热源900的热能尚未到达一门槛值(例如64℃)时，热源900的热能能够透过导热块210而直接传递至散热鳍片组100，进而被带离散热鳍片组100，此时，热相变材料500仍处于固态。70.反之，当热源900的热能上升到此门槛值(例如64℃)时，热相变材料500因为开始吸收热能而逐渐转换为液态，使得热相变材料500于热区221内累积成吸热池。接着，因为毛细现象，热相变材料500的液体501开始从毛细导管600的第二端620渗入毛细导管600内，从而于毛细导管600内被引导至毛细导管600的第一端610。71.如此，透过填充气体400及鳍片阵列架300在冷区222内的散热作用，热相变材料500开始放热及冷却而转换为固态的热相变材料500，接着，热相变材料500被推出毛细导管600的第一端610的部分开始从间隙240落下至封闭腔室220的热区221，从而回到热区221内的热相变材料500上。72.图3为本发明一实施例的热高峰抑制装置11的示意图。如图3所示，图3的热高峰抑制装置11与图1的热高峰抑制装置10大致相同，其差异在于，热高峰抑制装置11还包含一震动器800。震动器800连接散热器200，用以产生振动至散热器200及毛细导管600，其中毛细导管600固定地连接于封闭腔室220的内壁。如此，在热相变材料500于毛细导管600内输送的同时，震动器800对毛细导管600的振动能够加速毛细现象的速率，从而提升散热效率。73.举例来说，但不以此为限，震动器800包含一超声波压电陶瓷片810及一驱动器820。超声波压电陶瓷片810直接连接于导热块210的表面，用以产生超声波至毛细导管600。驱动器820电连接超声波压电陶瓷片810，用以驱动超声波压电陶瓷片810工作。如此，由于超声波对液态的热相变材料500施以振荡会生成无数的微小真空气泡，且不断的生成及破灭，其破灭所产生的冲击波将推动液体向外扩散，从而加速上述的散热循环。74.在本实施例中，上述的热高峰抑制装置11还包含一温度侦测单元830及一温度开关840。温度侦测单元830位于导热块210相对散热鳍片组100的一侧(即第二侧壁212)，用以侦测导热块210(即热源900)的温度。温度开关840电连接震动器800与温度侦测单元830，用以启动震动器800。如此，当温度侦测单元830侦测出导热块210(即热源900)的温度尚未到达一门槛值(例如64℃)时，温度开关840因应温度侦测单元830的侦测结果不启动或将震动器800关闭；反之，当封闭腔室220内的温度到达一门槛值(例如64℃)时，温度开关840因应温度侦测单元830的侦测结果启动震动器800。75.更进一步地，在本实施例中，散热器200还具有一引导斜面250。用以将热相变材料500引导至毛细导管600的第二端620。更具体地，引导斜面250位于凸块230相对第二侧壁212上。然而，本发明不限于此，只要能将热相变材料500引导至毛细导管600的第二端620，本发明不限引导斜面250位于封闭腔室220对应热区221的内壁。76.图4为本发明一实施例的毛细导管600的横截面示意图。如图4所示，毛细导管600的横截面为一蜂巢式多孔截面630。更具体地，毛细导管600内具有多个彼此并列的毛细管道640。每个毛细管道640的二相对端分别面向热区221内的热相变材料500以及冷区222内的鳍片阵列架300(图1)，且每个毛细管道640的横截面呈六边形。然而，本发明不限其横截面的外型。77.如此，透过以上各实施例的所述架构，本发明能够在半导体晶片发出高热能时，提供热缓冲功能，进而有效抑制半导体晶片的高热能，以提高散热效能，降低半导体晶片因过热而受损的机会。78.最后，上述所揭露的各实施例中，并非用以限定本发明，任何熟悉此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，皆可被保护于本发明中。因此本发明的保护范围当视所附的权利要求书所界定的范围为准。









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