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TWI797871B - 兩相浸沒式散熱基材結構 - Google Patents

兩相浸沒式散熱基材結構 Download PDF

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TWI797871B
TWI797871B TW110145383A TW110145383A TWI797871B TW I797871 B TWI797871 B TW I797871B TW 110145383 A TW110145383 A TW 110145383A TW 110145383 A TW110145383 A TW 110145383A TW I797871 B TWI797871 B TW I797871B
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immersion
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彭晟書
陳明智
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艾姆勒科技股份有限公司
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Abstract

本發明提供一種兩相浸沒式散熱基材結構，用以與發熱元件接觸。所述兩相浸沒式散熱基材結構包括有一浸沒式散熱基底及一鰭片組。所述浸沒式散熱基底具有正面和與所述正面相背對的背面。所述浸沒式散熱基底的背面用以與所述發熱元件接觸，所述浸沒式散熱基底的正面形成有所述鰭片組。所述鰭片組包含有複數個鰭片垂直於所述浸沒式散熱基底的正面，並且所述浸沒式散熱基底的正面與所述浸沒式散熱基底的背面為不平行，使每個所述鰭片的延伸方向與氣泡逸散方向不垂直也不平行。

Description

兩相浸沒式散熱基材結構
本發明涉及一種散熱基材結構，具體來說是涉及一種兩相浸沒式散熱基材結構。
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基材結構。
本發明實施例提供一種兩相浸沒式散熱基材結構，用以與發熱元件接觸，包括：一浸沒式散熱基底及一鰭片組；所述浸沒式散熱基底具有正面和與所述正面相背對的背面，所述浸沒式散熱基底的背面用以與所述發熱元件接觸，所述浸沒式散熱基底的正面形成有所述鰭片組，所述鰭片組包含有複數個鰭片垂直於所述浸沒式散熱基底的正面，並且所述浸沒式散熱基底的正面與所述浸沒式散熱基底的背面為不平行，使每個所述鰭片的延伸方向與氣泡逸散方向不垂直也不平行。
在一優選實施例中，所述浸沒式散熱基底係以鋁、銅、鋁合金、銅合金的其中之一所製成。
在一優選實施例中，每個所述鰭片是以金屬射出成型方式垂直地一體成型在所述浸沒式散熱基底的正面。
在一優選實施例中，每個所述鰭片是一浸沒於兩相冷卻液中且孔隙率大於7%的孔洞化金屬散熱鰭片。
在一優選實施例中，所述浸沒式散熱基底的正面與所述浸沒式散熱基底的背面所形成的夾角角度被設置是介於10度至20度。
本發明實施例又提供一種兩相浸沒式散熱基材結構，用以與發熱元件接觸，包括：一浸沒式散熱基底、一第一鰭片組及一第二鰭片組；所述浸沒式散熱基底具有正面和與所述正面相背對的背面，所述浸沒式散熱基底的背面用以與所述發熱元件接觸，所述浸沒式散熱基底的正面形成有所述第一鰭片組以及所述第二鰭片組，所述第一鰭片組與所述第二鰭片組依序沿氣泡逸散方向排列於所述浸沒式散熱基底的正面，所述第一鰭片組包含有複數個第一鰭片垂直於所述浸沒式散熱基底的正面，所述第二鰭片組包含有複數個第二鰭片垂直於所述浸沒式散熱基底的正面，每個所述第一鰭片的鰭片高度大於每個所述第二鰭片的鰭片高度，並且所述浸沒式散熱基底的正面與所述浸沒式散熱基底的背面為不平行，使每個所述第一鰭片與每個所述第二鰭片與所述氣泡逸散方向不垂直也不平行。
在一優選實施例中，所述浸沒式散熱基底的斷面厚度是沿所述氣泡逸散方向漸減，所述第一鰭片組的位置是對應於所述浸沒式散熱基底的斷面厚度較厚之區域，所述第二鰭片組的位置是對應於所述浸沒式散熱基底的斷面厚度較薄之區域，並且所述浸沒式散熱基底的斷面厚度較厚之區域的位置是用以對應於所述發熱元件的熱源高溫區，所述浸沒式散熱基底的斷面厚度較薄之區域的位置是用以對應於所述發熱元件的非所述熱源高溫區。
在一優選實施例中，每個所述第一鰭片與每個所述第二鰭片是以金屬射出成型方式垂直地一體成型在所述浸沒式散熱基底的正面。
在一優選實施例中，每個所述第一鰭片與每個所述第二鰭片分別是一浸沒於兩相冷卻液中且孔隙率大於7%的孔洞化金屬散熱鰭片。
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。
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所示，其為本發明的其中一種實施例，本發明實施例提供了兩相浸沒式散熱結構700，用以接觸發熱元件800。如圖1所示，根據本發明實施例所提供的兩相浸沒式散熱結構700，其基本上包括有一浸沒式散熱基底10及一鰭片組20。
在本實施例中，浸沒式散熱基底10可採用高導熱性材所製成，例如鋁、銅、鋁合金或銅合金。進一步說，本實施例的浸沒式散熱基底10可以是浸沒於兩相冷卻液900(如電子氟化液)中且孔隙率大於5%的孔洞化金屬散熱基底，用於增加氣泡的生成量，以加強浸沒式散熱效果。需說明的是，圖1是誇張或放大地示出孔洞結構，以便更好的理解本發明。
在本實施例中，浸沒式散熱基底10具有正面11和與所述正面11相背對的背面12。浸沒式散熱基底10的背面12用以與發熱元件800接觸。浸沒式散熱基底10的正面11則形成有鰭片組20。
進一步說，本實施例的鰭片組20包含有複數個鰭片201垂直於浸沒式散熱基底10的正面11。鰭片201可以是片狀鰭片，但也可以是柱狀鰭片。並且，鰭片201是以金屬射出成型方式垂直地一體成型在浸沒式散熱基底10的正面11且浸沒於兩相冷卻液900中。並且，本實施例的每個鰭片201皆是孔洞化金屬散熱鰭片，也就是說本實施例的鰭片組20是由複數個的孔洞化金屬散熱鰭片所組成的。再者，本實施例的鰭片201的孔隙率是高於浸沒式散熱基底10的孔隙率。進一步說，本實施例的鰭片201的是浸沒於兩相冷卻液900中且孔隙率大於7%的孔洞化金屬散熱鰭片，以更增加氣泡的生成量。並且，本實施例的浸沒式散熱基底10的正面11與背面12為不平行，使每個鰭片201的延伸方向與氣泡逸散方向D不垂直也不平行，藉此降低大量氣泡生成時氣泡向上逸散的阻力，並增加周圍流體回補效率，進而能提升整體浸沒式散熱效果。並且，經由實際試驗，浸沒式散熱基底10的正面11與背面12所形成的夾角角度 θ被設置是介於10度至20度時，整體浸沒式散熱效果為最佳。
[第二實施例]
請參閱圖2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具有正面11和與所述正面11相背對的背面12。浸沒式散熱基底10的背面12用以與發熱元件800接觸。浸沒式散熱基底10的正面11則形成有一第一鰭片組20a以及一第二鰭片組20b。
進一步說，本實施例的第一鰭片組20a與第二鰭片組20b是依序沿氣泡逸散方向D排列於浸沒式散熱基底10的正面11，也可以說第一鰭片組20a與第二鰭片組20b是依序沿與重力的作用方向相反的方向排列於浸沒式散熱基底10的正面11，且第一鰭片組20a的複數個第一鰭片201a的鰭片高度大於第二鰭片組20b的複數個第二鰭片201b的鰭片高度，並且浸沒式散熱基底10的正面11與背面12為不平行，使得在第一鰭片組20a及其周邊區域所產生的大量氣泡沿氣泡逸散方向D(向上)逸散時可大幅降低受到第二鰭片組20b的影響所產生的逸散阻力。
再者，如圖2所示，本實施例的浸沒式散熱基底10的斷面厚度是沿氣泡逸散方向D(向上)漸減，使得第一鰭片組20a的位置是對應於浸沒式散熱基底10的厚度較厚之區域，第二鰭片組20b的位置是對應於浸沒式散熱基底10的厚度較薄之區域，並且浸沒式散熱基底10的厚度較厚之區域的位置是對應於發熱元件800預定的熱源高溫區801，浸沒式散熱基底10的厚度較薄之區域的位置是對應於發熱元件800的非熱源高溫區(也可以說發熱溫度相對較低的熱源低溫區)，使得鰭片高度較高的第一鰭片組20a的位置是對應於發熱元件800預定的熱源高溫區801，鰭片高度較低的第二鰭片組20b的位置是對應於發熱元件800的非熱源高溫區，從而更能將發熱元件800的熱源高溫區801產生的高熱量帶走，以更加強浸沒式散熱效果。
綜合以上所述，本發明提供的兩相浸沒式散熱基材結構，其至少可以通過「所述浸沒式散熱基底具有正面和與所述正面相背對的背面」、「所述浸沒式散熱基底的背面用以與所述發熱元件接觸，所述浸沒式散熱基底的正面形成有所述鰭片組」、「所述鰭片組包含有複數個鰭片垂直於所述浸沒式散熱基底的正面，並且所述浸沒式散熱基底的正面與所述浸沒式散熱基底的背面為不平行，使每個所述鰭片的延伸方向與氣泡逸散方向不垂直也不平行」的整體技術方案，從而能降低氣泡大量生成時氣泡向上逸散的阻力，並增加周圍流體回補效率，進而能提升整體浸沒式散熱效果。
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。
700:兩相浸沒式散熱基材結構 10:浸沒式散熱基底 11:正面 12:背面 20:鰭片組 201:鰭片 20a:第一鰭片組 201a:第一鰭片 20b:第二鰭片組 201b:第二鰭片 800:發熱元件 801:熱源高溫區 900:兩相冷卻液 θ:夾角角度 D:氣泡逸散方向
圖1為本發明第一實施例的兩相浸沒式散熱基材結構的側視示意圖。
圖2為本發明第二實施例的兩相浸沒式散熱基材結構的側視示意圖。
700:兩相浸沒式散熱基材結構
10:浸沒式散熱基底
11:正面
12:背面
20:鰭片組
201:鰭片
800:發熱元件
900:兩相冷卻液
θ:夾角角度
D:氣泡逸散方向

Claims (9)

  1. 一種兩相浸沒式散熱基材結構，用以與發熱元件接觸，包括：一浸沒式散熱基底及一鰭片組；所述浸沒式散熱基底具有正面和與所述正面相背對的背面，所述浸沒式散熱基底的背面用以與所述發熱元件接觸，所述浸沒式散熱基底的正面形成有所述鰭片組，所述鰭片組包含有複數個鰭片垂直於所述浸沒式散熱基底的正面，並且所述浸沒式散熱基底的正面與所述浸沒式散熱基底的背面為不平行，使每個所述鰭片的延伸方向與氣泡逸散方向不垂直也不平行；其中，所述浸沒式散熱基底的正面與所述浸沒式散熱基底的背面所形成的夾角角度被設置是介於10度至20度。
  2. 如請求項1所述的兩相浸沒式散熱基材結構，其中，所述浸沒式散熱基底係以鋁、銅、鋁合金、銅合金的其中之一所製成。
  3. 如請求項1所述的兩相浸沒式散熱基材結構，其中，每個所述鰭片是以金屬射出成型方式垂直地一體成型在所述浸沒式散熱基底的正面。
  4. 如請求項3所述的兩相浸沒式散熱基材結構，其中，每個所述鰭片是一浸沒於兩相冷卻液中且孔隙率大於7%的孔洞化金屬散熱鰭片。
  5. 一種兩相浸沒式散熱基材結構，用以與發熱元件接觸，包括：一浸沒式散熱基底、一第一鰭片組及一第二鰭片組；所述浸沒式散熱基底具有正面和與所述正面相背對的背面，所述浸 沒式散熱基底的背面用以與所述發熱元件接觸，所述浸沒式散熱基底的正面形成有所述第一鰭片組以及所述第二鰭片組，所述第一鰭片組與所述第二鰭片組依序沿氣泡逸散方向排列於所述浸沒式散熱基底的正面，所述第一鰭片組包含有複數個第一鰭片垂直於所述浸沒式散熱基底的正面，所述第二鰭片組包含有複數個第二鰭片垂直於所述浸沒式散熱基底的正面，每個所述第一鰭片的鰭片高度大於每個所述第二鰭片的鰭片高度，並且所述浸沒式散熱基底的正面與所述浸沒式散熱基底的背面為不平行，使每個所述第一鰭片與每個所述第二鰭片與所述氣泡逸散方向不垂直也不平行。
  6. 如請求項5所述的兩相浸沒式散熱基材結構，其中，所述浸沒式散熱基底的斷面厚度是沿所述氣泡逸散方向漸減，所述第一鰭片組的位置是對應於所述浸沒式散熱基底的斷面厚度較厚之區域，所述第二鰭片組的位置是對應於所述浸沒式散熱基底的斷面厚度較薄之區域，並且所述浸沒式散熱基底的斷面厚度較厚之區域的位置是用以對應於所述發熱元件的熱源高溫區，所述浸沒式散熱基底的斷面厚度較薄之區域的位置是用以對應於所述發熱元件的非所述熱源高溫區。
  7. 如請求項5所述的兩相浸沒式散熱基材結構，其中，所述浸沒式散熱基底係以鋁、銅、鋁合金、銅合金的其中之一所製成。
  8. 如請求項5所述的兩相浸沒式散熱基材結構，其中，每個所述第一鰭片與每個所述第二鰭片是以金屬射出成型方式垂直地一體成型在所述浸沒式散熱基底的正面。
  9. 如請求項5所述的兩相浸沒式散熱基材結構，其中，每個所述第一鰭片與每個所述第二鰭片分別是一浸沒於兩相冷卻液中且孔隙率大於7%的孔洞化金屬散熱鰭片。
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