TWI797865B - 兩相浸沒式散熱結構 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種兩相浸沒式散熱結構包括有一浸沒式散熱基底、一鰭片組、以及一金屬強化外框。所述浸沒式散熱基底具有相對的一上表面及一下表面，所述下表面用以與發熱元件接觸，所述上表面形成有呈垂直設置的所述鰭片組。所述金屬強化外框環繞接觸所述浸沒式散熱基底的環側壁，且所述金屬強化外框具有凸出於所述金屬強化外框的表面的兩強化側牆。兩所述強化側牆呈相對設置，且每個所述強化側牆的高度設置為5mm至15mm，並且每個所述強化側牆具有多個呈水平貫通設置並用以供兩相冷卻液進行回補的貫通孔。

Description

兩相浸沒式散熱結構

本發明涉及一種散熱結構，具體來說是涉及一種兩相浸沒式散熱結構。

浸沒式冷卻技術是將發熱元件(如伺服器、磁碟陣列等)直接浸沒在不導電的冷卻液中，以透過冷卻液吸熱氣化帶走發熱元件運作所產生之熱能。然而，如何透過浸沒式冷卻技術更加有效地進行散熱一直是業界所需要解決的問題。

有鑑於此，本發明人本於多年從事相關產品之開發與設計，有感上述缺失之可改善，乃特潛心研究並配合學理之運用，終於提出一種設計合理且有效改善上述缺失之本發明。

本發明所要解決的技術問題在於，針對現有技術的不足提供一種兩相浸沒式散熱結構。

本發明實施例提供一種兩相浸沒式散熱結構，包括：一浸沒式散熱基底、一鰭片組、以及一金屬強化外框；所述浸沒式散熱基底具有相對的一上表面及一下表面，所述下表面用以與發熱元件接觸，所述上表面形成有呈垂直設置的所述鰭片組；所述金屬強化外框環繞接觸所述浸沒式散熱基底的環側壁，且所述金屬強化外框具有凸出於所述金屬強化外框的表面的兩強化側牆，兩所述強化側牆呈相對設置，且每個所述強化側牆 的高度設置為5mm至15mm，並且每個所述強化側牆具有多個呈水平貫通設置並用以供兩相冷卻液進行回補的貫通孔。

在一優選實施例中，所述浸沒式散熱基底係以鋁、銅或其合金所製成，所述金屬強化外框係以由銅、鋁、鈦、鐵或其合金所製成。

在一優選實施例中，所述浸沒式散熱基底是一浸沒於兩相冷卻液中且孔隙率大於5%的孔洞化金屬散熱基底。

在一優選實施例中，所述鰭片組包含有多個孔洞化鰭片，且所述鰭片組的孔隙率高於所述浸沒式散熱基底的孔隙率。

在一優選實施例中，所述浸沒式散熱基底的上表面形成有至少一補強結構，所述鰭片組包含有多個孔洞化鰭片，並且至少一所述補強結構在所述浸沒式散熱基底的上表面的投影面積為任一所述孔洞化鰭片在所述浸沒式散熱基底的上表面的投影面積的兩倍或以上。

本發明實施例還提供一種兩相浸沒式散熱結構，包括：一浸沒式散熱基底、一鰭片組、一金屬強化外框、以及一結構補強件；所述浸沒式散熱基底具有相對的一上表面及一下表面，所述下表面用以與發熱元件接觸，所述上表面形成有呈垂直設置的所述鰭片組；所述金屬強化外框環繞接觸所述浸沒式散熱基底的環側壁，呈框狀的所述結構補強件設置在所述金屬強化外框上，且所述結構補強件具有凸出於所述結構補強件的表面的兩強化側牆，兩所述強化側牆呈相對設置且分別壓抵所述浸沒式散熱基底的上表面的左邊與右邊，且每個所述強化側牆的高度設置為5mm至15mm，並且每個所述強化側牆具有多個呈水平貫通設置並用以供兩相冷卻液進行回補的貫通孔。

在一優選實施例中，所述浸沒式散熱基底係以鋁、銅或其合金所製成，所述金屬強化外框係以銅、鋁、鈦、鐵或其合金所製成，所述 結構補強件係以銅、鋁、鈦、鐵或其合金所製成。

為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與圖式，然而所提供的圖式僅用於提供參考與說明，並非用來對本發明加以限制。

10:浸沒式散熱基底

11:上表面

12:下表面

13:環側壁

131:台階面

20:鰭片組

21:孔洞化鰭片

30:金屬強化外框

31:表面

32:強化側牆

321:貫通孔

33:凸出部

40:補強結構

50:結構補強件

501:表面

51:強化側牆

511:貫通孔

H1:高度

H2:高度

圖1為本發明第一實施例的結構俯視示意圖。

圖2為圖1中沿II-II線的結構剖視示意圖。

圖3為本發明第二實施例的結構剖視示意圖。

圖4為本發明第三實施例的結構俯視示意圖。

圖5為圖4中沿V-V線的結構剖視示意圖。

以下是通過特定的具體實施例來說明本發明所公開有關的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的優點與效果。本發明可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節也可基於不同觀點與應用，在不背離本發明的構思下進行各種修改與變更。另外，本發明的附圖僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，事先聲明。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本發明的保護範圍。另外，本文中所使用的術語“或”，應視實際情況可能包括相關聯的列出項目中的任一個或者多個的組合。

[第一實施例]

請參閱圖1、2所示，其為本發明的其中一種實施例，本發明實施例提供一種兩相浸沒式散熱結構，可用於接觸發熱元件。如圖1、2所示，根據本發明實施例所提供的兩相浸沒式散熱結構，其基本上包括有一 浸沒式散熱基底10、一鰭片組20、以及一金屬強化外框30。

在本實施例中，浸沒式散熱基底10可為高導熱性材所製成，例如鋁、銅或其合金。進一步地說，本實施例的浸沒式散熱基底10可以是浸沒於兩相冷卻液(如電子氟化液)中且孔隙率大於5%的孔洞化金屬散熱片，用於增加氣泡的生成量，以加強浸沒式散熱效果。並且，本實施例的浸沒式散熱基底10的孔隙率是被訂在5%以上，50%以下。

在本實施例中，浸沒式散熱基底10具有相對的一上表面11及一下表面12。浸沒式散熱基底10的下表面12用以與發熱元件接觸。並且，浸沒式散熱基底10的上表面11形成有呈垂直設置的鰭片組20，也就是鰭片組20垂直於浸沒式散熱基底10的上表面11。

在本實施例中，鰭片組20可包含有多個孔洞化鰭片21，且孔洞化鰭片21可以是針柱式鰭片(pin-fin)，但也可以是片狀鰭片或複合式鰭片。並且，鰭片組20的孔隙率可高於浸沒式散熱基底10的孔隙率，以透過鰭片組20增加氣泡的生成量來更強化浸沒式散熱效果。

並且，由於本實施例的兩相浸沒式散熱結構的浸沒式散熱基底10為孔洞化金屬散熱基底，其強度較弱，無法滿足更高的結構強度需求，因此本實施例的金屬強化外框30環繞接觸浸沒式散熱基底10的環側壁13，以強化整體結構強度。金屬強化外框30可以是由銅、鋁、鈦、鐵或其合金所製成。並且，金屬強化外框30具有凸出於金屬強化外框30的表面31的兩強化側牆32，兩強化側牆32可以是長形且呈相對設置，且每個強化側牆32的高度H1設置為5mm至15mm，以更強化整體結構兩側強度。再者，每個強化側牆32具有呈水平貫通設置的多個貫通孔321，使兩相冷卻液可側向回補到氣泡生成區域來更強化浸沒式散熱效果。

另外，本實施例的浸沒式散熱基底10的環側壁13還可內縮形 成有台階面131，使得本實施例的浸沒式散熱基底10可以是具有台階結構的孔洞化金屬散熱基底，而金屬強化外框30的內周緣還突出形成有凸出部33，且凸出部33壓抵台階面131，使金屬強化外框30更穩固地接觸浸沒式散熱基底10。

[第二實施例]

請參閱圖3所示，其為本發明的第二實施例，本實施例與第一實施例大致相同，其差異說明如下。

在本實施例中，浸沒式散熱基底10的上表面11還形成用以補強浸沒式散熱基底10結構強度的補強結構40。本實施例的補強結構40可以是凸起於浸沒式散熱基底10的上表面11中央處的一體式補強結構，也就是補強結構40可以與浸沒式散熱基底10的上表面11以金屬射出成型方式一體地連接。本實施例的補強結構40也可與浸沒式散熱基底10的上表面11為非一體地連接，也就是補強結構40可以是通過燒結方式形成在浸沒式散熱基底10的上表面11上的燒結結構。另外，本實施例的補強結構40也可以是通過物理或化學沉積方式形成在浸沒式散熱基底10的上表面11上的沉積結構。

另外，本實施例的補強結構40的數量可以為多個，且每個補強結構40在浸沒式散熱基底10的上表面11的投影面積至少大於每個孔洞化鰭片21在浸沒式散熱基底10的上表面11的投影面積的兩倍。

[第三實施例]

請參閱圖4、5所示，其為本發明的第三實施例，本實施例與第一實施例大致相同，其差異說明如下。

本實施例的兩相浸沒式散熱結構基本上包括有一浸沒式散熱基底10、一鰭片組20、一金屬強化外框30、以及一結構補強件50。

在本實施例中，金屬強化外框30環繞接觸浸沒式散熱基底10的環側壁13。並且，呈框狀的結構補強件50設置在金屬強化外框30上並壓抵浸沒式散熱基底10局部的上表面11。結構補強件50可以是由銅、鋁、鈦、鐵或其合金所製成。再者，呈框狀的結構補強件50具有凸出於結構補強件50表面501的兩強化側牆51，兩強化側牆51呈相對設置且分別壓抵浸沒式散熱基底10的上表面11的左邊與右邊，且每個強化側牆51的高度H2設置為5mm至15mm，並且每個強化側牆51具有多個呈水平貫通設置並用以供兩相冷卻液進行回補的貫通孔511。

另外，本實施例的浸沒式散熱基底10的上表面11還可以形成有如圖3所示的補強結構40。

綜合以上所述，本發明提供的兩相浸沒式散熱結構，其可以通過「所述浸沒式散熱基底具有相對的一上表面及一下表面，所述下表面用以與發熱元件接觸，所述上表面形成有呈垂直設置的所述鰭片組」、「所述金屬強化外框環繞接觸所述浸沒式散熱基底的環側壁，且所述金屬強化外框具有凸出於所述金屬強化外框的表面的兩強化側牆，兩所述強化側牆呈相對設置，且每個所述強化側牆的高度設置為5mm至15mm，並且每個所述強化側牆具有多個呈水平貫通設置並用以供兩相冷卻液進行回補的貫通孔」或「所述金屬強化外框環繞接觸所述浸沒式散熱基底的環側壁，呈框狀的所述結構補強件設置在所述金屬強化外框上，且所述結構補強件具有凸出於所述結構補強件的表面的兩強化側牆，兩所述強化側牆呈相對設置且分別壓抵所述浸沒式散熱基底的上表面的左邊與右邊，且每個所述強化側牆的高度設置為5mm至15mm，並且每個所述強化側牆具有多個呈水平貫通設置並用以供兩相冷卻液進行回補的貫通孔」的技術方案，以強化整體結構強度及整體結構兩側強度，從而能夠在保證足夠結構強度的基 礎上，增加孔隙率的控制彈性，來強化浸沒式散熱效果，並且還能使兩相冷卻液可側向回補到氣泡生成區域來更強化浸沒式散熱效果。

以上所公開的內容僅為本發明的優選可行實施例，並非因此侷限本發明的申請專利範圍，所以凡是運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的申請專利範圍內。

10:浸沒式散熱基底

11:上表面

12:下表面

13:環側壁

131:台階面

20:鰭片組

21:孔洞化鰭片

30:金屬強化外框

32:強化側牆

321:貫通孔

33:凸出部

H1:高度

Claims (9)

1. 一種兩相浸沒式散熱結構，包括：一浸沒式散熱基底、一鰭片組、以及一金屬強化外框；所述浸沒式散熱基底具有相對的一上表面及一下表面，所述下表面用以與發熱元件接觸，所述上表面形成有呈垂直設置的所述鰭片組；所述金屬強化外框環繞接觸所述浸沒式散熱基底的環側壁，且所述金屬強化外框具有凸出於所述金屬強化外框的表面的兩強化側牆，兩所述強化側牆呈相對設置，且每個所述強化側牆的高度設置為5mm至15mm，並且每個所述強化側牆具有多個呈水平貫通設置並用以供兩相冷卻液進行回補的貫通孔；其中，所述浸沒式散熱基底的上表面形成有至少一補強結構，所述鰭片組包含有多個孔洞化鰭片，並且至少一所述補強結構在所述浸沒式散熱基底的上表面的投影面積為任一所述孔洞化鰭片在所述浸沒式散熱基底的上表面的投影面積的兩倍或以上。
2. 如請求項1所述的兩相浸沒式散熱結構，其中，所述浸沒式散熱基底係以鋁、銅或其合金所製成，所述金屬強化外框係以由銅、鋁、鈦、鐵或其合金所製成。
3. 如請求項2所述的兩相浸沒式散熱結構，其中，所述浸沒式散熱基底是一浸沒於兩相冷卻液中且孔隙率大於5%的孔洞化金屬散熱基底。
4. 如請求項3所述的兩相浸沒式散熱結構，其中，所述鰭片組的孔隙率高於所述浸沒式散熱基底的孔隙率。
5. 一種兩相浸沒式散熱結構，包括：一浸沒式散熱基底、一鰭片組、一金屬強化外框、以及一結構補強件；所述浸沒式散熱基底具有相對的一上表面及一下表面，所述下表面用以與發熱元件接觸，所述上表面形成有呈垂直設置的所述鰭片組；所述金屬強化外框環繞接觸所述浸沒式散熱基底的環側壁，呈框狀的所述結構補強件設置在所述金屬強化外框上，且所述結構補強件具有凸出於所述結構補強件的表面的兩強化側牆，兩所述強化側牆呈相對設置且分別壓抵所述浸沒式散熱基底的上表面的左邊與右邊，且每個所述強化側牆的高度設置為5mm至15mm，並且每個所述強化側牆具有多個呈水平貫通設置並用以供兩相冷卻液進行回補的貫通孔。
6. 如請求項5所述的兩相浸沒式散熱結構，其中，所述浸沒式散熱基底係以鋁、銅或其合金所製成，所述金屬強化外框係以銅、鋁、鈦、鐵或其合金所製成，所述結構補強件係以銅、鋁、鈦、鐵或其合金所製成。
7. 如請求項6所述的兩相浸沒式散熱結構，其中，所述浸沒式散熱基底是一浸沒於兩相冷卻液中且孔隙率大於5%的孔洞化金屬散熱基底。
8. 如請求項7所述的兩相浸沒式散熱結構，其中，所述鰭片組包含有多個孔洞化鰭片，並且所述鰭片組的孔隙率高於所述浸沒式散熱基底的孔隙率。
9. 如請求項5所述的兩相浸沒式散熱結構，其中，所述浸沒式 散熱基底的上表面形成有至少一補強結構，所述鰭片組包含有多個孔洞化鰭片，並且至少一所述補強結構在所述浸沒式散熱基底的上表面的投影面積為任一所述孔洞化鰭片在所述浸沒式散熱基底的上表面的投影面積的兩倍或以上。

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