CN108347861B - 液冷式散热装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种液冷式散热装置，包括一导热底座以及一盖体。导热底座具有相对的一底面与一顶面，底面用以与一发热源接触，顶面上形成有一散热结构。盖体则罩设于导热底座上，盖体与导热底座共同界定出一入水腔以及一出水腔，入水腔设置于该散热结构的上方，并具有一入水口，而出水腔具有一出水口。入水腔为一渐缩的空间，其垂直高度是自入水口方向往出水口方向逐渐减少，使得自入水口流入的液体可被导引而流向散热结构。藉此，本发明能够导引液体流向散热结构，以增加其接触面积，从而提高散热效率。
Description
技术领域
本发明关于一种散热装置，特别是关于一种液冷式散热装置。
背景技术
请同时参照图1A以及图1B，现有的液冷式散热装置10，也就是俗称的水冷头(coldplate)，其结构包括一导热底座20以及一盖体30。导热底座20，具有相对的一底面210与一顶面220，底面210用以跟一发热源80接触后，吸收其热能并往顶面220方向传递；而导热底座20的顶面220，则形成有散热结构230，用以增加与液体接触的面积。盖体30，则罩设于导热底座20上，并且与导热底座20共同界定出一作用腔40。不过，由于作用腔40内并没有任何导引液体流向的设计，因此当液体进入作用腔40时，仅有部分的液体会通过下方的散热结构230并将其热能带走，造成散热效率低落的缺失。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术存在的上述不足，提供一种能够导引液体流向散热结构以增加其接触面积从而提高散热效率的液冷式散热装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种液冷式散热装置，包括导热底座以及盖体，该导热底座具有相对的一底面与一顶面，该底面用以与一发热源接触，该顶面上形成有一散热结构；该盖体罩设于该导热底座上，该盖体与该导热底座共同界定出一入水腔以及一出水腔，该入水腔设置于该散热结构的上方，并具有一入水口，而该出水腔具有一出水口；其中，该入水腔为一渐缩的空间，其垂直高度是自该入水口方向往该出水口方向逐渐减少，使得自该入水口流入的液体能被导引而流向该散热结构。
较佳地，该散热结构是选自下列之一：片体、柱体、沟槽和粗糙表面。
较佳地，该顶面在该散热结构的周围形成有一环绕流道，而该液冷式散热装置还包括导引片，该导引片设置于该导热底座与该盖体之间，该导引片设置有一入水开孔以及一出水开孔，该入水腔内的液体，能经由该入水开孔而流入该散热结构中，而流出该散热结构的液体则会于通过该环绕流道后，经由该出水开孔而流入该出水腔。
较佳地，该导引片贴附于该入水腔的底部，使得由该入水口进入该入水腔的液体，仅能通过该入水开孔而流入该散热结构。
较佳地，该入水开孔位于该入水腔的下方，该出水开孔则位于该出水腔的下方。
较佳地，该入水开孔的面积小于该出水开孔的面积。
较佳地，该入水开孔的宽度，由该入水腔往该出水腔的方向逐渐缩减。
较佳地，该入水开孔的宽度，由该出水腔往该入水腔的方向逐渐缩减。
较佳地，该入水开孔包括一第一入水区域与一第二入水区域，且该第二入水区域的宽度大于该第一入水区域的宽度。
较佳地，该第二区域的外形选自下列之一：圆形、椭圆形、矩形、梯形和菱形。
较佳地，该散热结构为多个沿第一方向平行排列的鳍片，而该入水开孔是与该第一方向垂直设置，使得液体得以流入相邻两鳍片间的缝隙。
较佳地，该导热基座的顶面在该散热结构的周围形成有一环绕流道，而该液冷式散热装置还包括导引片，该导引片设置于该导热底座与该盖体之间，该导引片设置有一入水开孔，该入水腔内的液体，能经由该入水开孔而流入该散热结构中，而流出该散热结构的液体则会于通过该环绕流道后，流入该出水腔。
较佳地，该导引片贴附于该入水腔的底部，使得由该入水口进入该入水腔的液体，仅能通过该入水开孔而流入该散热结构。
较佳地，该入水开孔位于该入水腔的下方。
较佳地，该入水开孔的宽度，由该入水腔往该出水腔的方向逐渐缩减。
较佳地，该入水开孔的宽度，由该出水腔往该入水腔的方向逐渐缩减。
较佳地，该入水开孔包括一第一入水区域与一第二入水区域，且该第二入水区域的宽度大于该第一入水区域的宽度。
较佳地，该第二区域的外形选自下列之一：圆形、椭圆形、矩形、梯形和菱形。
较佳地，该散热结构为多个沿第一方向平行排列的鳍片，而该入水开孔是与该第一方向垂直设置，使得液体得以流入相邻两鳍片间的缝隙。
本发明还提供一种液冷式散热装置，包括导热底座、盖体以及导引片，该导热底座具有相对的一底面与一顶面，该底面用以跟一发热源接触，该顶面上形成有一散热结构；该盖体罩设于该导热底座上，该盖体与该导热底座共同界定出一入水腔以及一出水腔，该入水腔设置于该散热结构的上方，并具有一入水口，而该出水腔具有一出水口；该导引片夹设于该导热底座与该盖体之间，该导引片具有一周缘、一入水开孔以及一出水开孔，使得进入该入水腔的液体，能藉由该入水开孔而流入该散热结构中，而流经该散热结构的液体则会通过该出水开孔而流入该出水腔。
较佳地，该盖体四周具有一向下弯折的裙边，用以包覆该导引片的周缘以及该导热底座的顶面。
较佳地，该导引片的该入水开孔的垂直高度高于该周缘的垂直高度，而使得该散热结构与该导引片在垂直高度上部分重叠。
本发明液冷式散热装置，藉由盖体与导热底座共同界定出一入水腔与一出水腔，并且能够导引液体由入水腔进入散热结构，再由散热结构流出至出水腔，增加液体与散热结构接触面积，从而提高散热效率。而且，本发明可通过将入水腔的垂直高度自入水口方向往出水口方向逐渐减少，使得进入入水腔的液体，可被导引而流向散热结构，增加二者接触的面积，从而提高散热效率。此外，本发明也可增设一种设置在导热基作与盖体之间的导引片，让液体能够更精准地往散热结构上冲击，达到更好的降温效果。
附图说明
图1A是现有液冷式散热装置的立体示意图。
图1B是沿图1A中1B-1B剖面线得到的关于现有液冷式散热装置的剖面示意图。
图2A是本发明第一实施例所提供的液冷式散热装置的立体示意图。
图2B是本发明第一实施例所提供的液冷式散热装置的分解示意图。
图2C是沿图2A中2C-2C剖面线得到的关于本发明第一实施例所提供的液冷式散热装置的剖面示意图。
图3A是本发明第二实施例所提供的液冷式散热装置的立体示意图。
图3B是本发明第二实施例所提供的液冷式散热装置的分解示意图。
图3C是沿图3A中3C-3C剖面线得到的关于本发明第二实施例所提供的液冷式散热装置的剖面示意图。
图4呈现本发明第二实施例所提供的液冷式散热装置中，导引片的入水开孔在外形上的不同变化。
图5呈现本发明第二实施例所提供的液冷式散热装置中，导引片的入水开孔在外形上的不同变化。
图6A是本发明第三实施例所提供的液冷式散热装置的立体示意图。
图6B是本发明第三实施例所提供的液冷式散热装置的分解示意图。
图6C是沿图6A中6C-6C剖面线得到的关于本发明第三实施例所提供的液冷式散热装置的剖面示意图。
具体实施方式
请同时参照图2A、图2B以及图2C，依据本发明的第一实施例提供一种液冷式散热装置1。液冷式散热装置1包括一导热底座2以及一盖体3。导热底座2具有相对的一底面21与一顶面22，底面21用以跟一发热源8接触后，吸收其热能并往顶面22方向传递；而导热底座2的顶面22，则形成有散热结构23，用以增加与液体接触的面积，增加散热的效率。盖体3则罩设于导热底座2上，并且与导热底座2共同界定出一入水腔5以及一出水腔6，其中，入水腔5设置于散热结构23的上方，并具有一入水口51，而出水腔则具有一出水口61。
在本实施例中，为了能够让入水腔5的液体以往散热结构23的方向流动，因此，特别将入水腔5设计为一渐缩的空间，并且让入水腔5在垂直高度上是自入水口51方向往出水口61的方向逐渐减少(例如图2C中所示，入水腔5在靠近出水口61的垂直高度H2小于靠近入水口51的垂直高度H1)，如此一来，自入水口51流入的液体，可被入水腔5的渐缩外形引导后流向下方的散热结构23，增加与散热结构23接触的机会，因而能够更有效率地将热能给带走。
在本实施例中，散热结构23可以选自片状的结构，例如图2B所示平行排列的鳍片23a，或者也可选自柱状、沟槽状或是粗糙的表面等其它的散热结构，本实施例并不予以限制，只要是能够增加与液体接触的面积即可。
请同时参照图3A、图3B以及图3C，依据本发明的第二实施例提供一种液冷式散热装置1’。液冷式散热装置1’包括一导热底座2、一盖体3以及一导引片7。导热底座2具有相对的一底面21与一顶面22，底面21用以跟一发热源8接触后，吸收其热能并往顶面22方向传递；而导热底座2的顶面22，则形成有一散热结构23以及一环绕流道24，散热结构23可用以增加与液体接触的面积，增加散热的效率，而环绕流道24则设置在散热结构23的周围，用来让通过散热结构的液体，得以藉此环绕流道24而重新予以汇集。盖体3，罩设于导热底座2上，并且与导热底座2共同界定出一入水腔5以及一出水腔6，其中，入水腔5设置于散热结构23的上方，并具有一入水口51，而出水腔6则具有一出水口61。
在本实施例中，除了沿用第一实施例所提供的渐缩式入水腔5来引导液体往散热结构23方向流动之外，也特别在导热底座2与盖体3之间，增设有导引片7，让入水腔5的液体能够更集中地往散热结构23方向流动，特别是散热结构23的中央区域，或是散热结构23中更需要液体通过的其它区域。在本实施例中，导引片7设置有一入水开孔71以及一出水开孔72，其中，入水开孔71位在入水腔5的下方，出水开孔72则位在出水腔6的下方，如此一来，入水腔5的液体，可经由入水开孔71而流入散热结构23中，而流出散热结构23的液体则会通过环绕流道24并重新汇集后，再藉由出水开孔72而流入出水腔6内。
在本实施例中，散热结构23同样可以选自片状的结构，或者也可选自柱状、沟槽状或是粗糙的表面等散热结构，本实施例并不予以限制，只要能够增加与液体接触的面积即可。以图3B所示为例，当本实施例采用多个沿一第一方向D平行排列的鳍片23a时，本实施例可安排将入水开孔71与第一方向D垂直设置，如此一来，透过出水开孔72流入的液体，就得以进入相邻两鳍片23a间的缝隙中而提升散热的效率。
倘若要让流入散热结构23的液体有加压的效果，本实施例也可藉由更紧密的接合手段，让导引片贴附于入水腔5的底部，使得绝大部分由入水口51进入入水腔5的液体，最后仅能通过入水开孔71来流入散热结构23中。此外，本实施例所提供的导引片7在设计上，也可选择让入水开孔71的面积小于出水开孔72的面积，让液体能够加压往散热结构冲击后，得以顺利地往出水腔6的方向前进。
在本实施例中，导引片7的外形可依照不同的需求而有相应的变化与设计，举例来说，若是导热底座2下方的发热源8，经实验或计算后发现发热源8中在偏向入水口51的区域温度最高，此时，本实施例就可如图4所示，提供一种入水开孔71的宽度会由入水腔5往出水腔6的方向逐渐缩减的设计，让液体得以冲击散热结构23中，温度相对而言也最高的区域。同理，若发热源8中在偏向出水口61的区域温度最高，本实施例则可提供一种入水开孔71的宽度，由出水腔6往该入水腔5的方向逐渐缩减的设计。
此外，除了入水开孔71有渐缩的设计之外，若是经实验或计算后发现发热源8会在某些特定区域温度最高，也可让对应该区域的入水开孔71的宽度变大，举例来说，图5所显示的入水开孔71，分成第一入水区域71a与第二入水区域71b，并且该第二入水区域71b的宽度大于第一入水区域71a的宽度，如此就可对应在第二入水区域71a正下方的区域是发热源温度最高的这种特殊情况。当然，第二入水区域71b的外形并不予以限制，可以是圆形、椭圆形、矩形、梯形和菱形等几何形状。
请同时参照图6A、图6B以及图6C，依据本发明的第三实施例提供一种液冷式散热装置1”。液冷式散热装置1”包括一导热底座2、一盖体3以及一导引片7’。导热底座2，具有相对的一底面21与一顶面22，底面21用以跟一发热源8接触后，吸收其热能并往顶面22方向传递；而导热底座2的顶面22，则形成有一散热结构23以及一环绕流道24，其中，散热结构23可用以增加与液体接触的面积，增加散热的效率，而环绕流道24则设置在散热结构23的周围，用来让通过散热结构的液体，得以藉此环绕流道24而重新予以汇集。盖体3，罩设于导热底座2上，并且与导热底座2共同界定出一入水腔5以及一出水腔6，其中，入水腔5设置于散热结构23的上方，并具有一入水口51，而出水腔6则具有一出水口61。
在本实施例中，除了沿用第一实施例所提供的入水腔设计来引导液体往散热结构方向流动之外，也特别在导热底座2与盖体3之间，增设有导引片7’，让入水腔5的液体能够更集中地往散热结构23流动，特别是散热结构23的中央区域，或是散热结构23中更需要液体通过的其它区域。在本实施例中，导引片7’并没有如上述第二实施例一样具有一出水开孔，而是将原本出水开孔的区域直接切除，让导引片7’仅具有入水开孔71，此入水开孔71仍然位在入水腔5的下方，让入水腔5的液体可经由入水开孔71而流入散热结构中，而流出散热结构23的液体则会通过环绕流道24而重新汇集后，直接流入出水腔6内。
在本实施例中，散热结构23同样可以选自片状的结构，或者也可选自柱状、沟槽状或是粗糙的表面等散热结构，本实施例并不予以限制，只要是能够增加与液体接触的面积即可。以图6B所示为例，当本实施例采用多个沿一第一方向D平行排列的鳍片23a时，本实施例可安排将入水开孔71与第一方向D垂直设置，如此一来，透过入水开孔71流入的液体，一样也可以进入相邻两鳍片23a间的缝隙中而提升散热的效率。
本实施例所提供导引片7’的入水开孔71，其设计理念与上述第二实施例相同，例如说要让流入散热结构23的液体有加压的效果时，本实施例同样也可藉由紧密的接合手段，让导引片7’贴附于入水腔5的底部，使得绝大部分由入水口51进入入水腔5的液体，最后仅能通过入水开孔71来流入散热结构23中。此外，本实施例就可如第二实施例一般，提供一种入水开孔71的宽度会由入水腔5往出水腔6方向逐渐缩减的设计，或是入水开孔71的宽度，由出水腔6往该入水腔5的方向逐渐缩减的设计。此外，本实施例的入水开孔71，也可如上述第二实施例一般，将入水开孔71细分成第一入水区域71a与第二入水区域71b，并且该第二入水区域71b的宽度大于第一入水区域71a的宽度，如此就可对应在第二入水区域71b正下方的区域是发热源8温度最高的这种特殊情况。当然，第二入水区域71b的外形同样并不予以限制，可以是圆形、椭圆形、矩形、梯形和菱形等几何形状。
在本发明中，导热底座、导引片以及盖体，都可采用金属材料所制成，例如含有铜、铝、不锈钢等材料的金属或合金，此举除了能够藉由盖体本身的材料来帮助散热之外，也可让这三者之间的结合更加稳固，此外，导热底座、导引片以及盖体之间的结合，也可采用常见的金属加工手段，例如硬焊或软焊等，本发明并不予以限制。
此外，本发明为了能够更加稳固地将导引片设置在导热底座与盖体之间，可特别将导引片夹设在导热底座与盖体之间，例如图3C等所示，在盖体3的四周，向下弯折出一阶梯状的裙边31，用以包覆导引片7的周缘73以及导热底座2的顶面22后，让三者可以更好进行加工并组装在一起。此外，若是本发明所提供的导引片如第三实施例的导引片7’一般，仅由3边的周缘73与盖体接触的话，仍然可以被包覆在盖体3的裙边31下方，并且稳固地夹设在盖体3与导热基座2之间。
此外，本发明为了能够降低液冷式散热装置的高度，也可让导引片7、7’如图3C与图6C所示，让入水开孔71的垂直高度H3高于周缘73的垂直高度H4，使得导引片7、7’可与下方的散热结构23在垂直高度上部分重叠，减少液冷式散热装置的整体的厚度。
Claims (22)
1.一种液冷式散热装置，其特征在于，包括：
导热底座，具有相对的一底面与一顶面，该底面用以与一发热源接触，该顶面上形成有一散热结构；以及
盖体，罩设于该导热底座上，该盖体与该导热底座共同界定出一入水腔以及一出水腔，该入水腔设置于该散热结构的上方，并具有一入水口，而该出水腔具有一出水口；
其中，该入水腔为一渐缩的空间，其垂直高度是自该入水口方向往该出水口方向逐渐减少，使得自该入水口流入的液体能被导引而流向该散热结构。
2.根据权利要求1所述的液冷式散热装置，其特征在于，该散热结构是选自下列之一：片体、柱体、沟槽和粗糙表面。
3.根据权利要求1所述的液冷式散热装置，其特征在于，该顶面在该散热结构的周围形成有一环绕流道，而该液冷式散热装置还包括导引片，该导引片设置于该导热底座与该盖体之间，该导引片设置有一入水开孔以及一出水开孔，该入水开孔位于该入水腔的下方，该出水开孔位于该出水腔的下方，该入水腔内的液体，能经由该入水开孔而流入该散热结构中，而流出该散热结构的液体则会于通过该环绕流道后，经由该出水开孔而流入该出水腔。
4.根据权利要求3所述的液冷式散热装置，其特征在于，该导引片贴附于该入水腔的底部，使得由该入水口进入该入水腔的液体，仅能通过该入水开孔而流入该散热结构。
5.根据权利要求3所述的液冷式散热装置，其特征在于，该入水开孔位于该入水腔的下方，该出水开孔则位于该出水腔的下方。
6.根据权利要求3所述的液冷式散热装置，其特征在于，该入水开孔的面积小于该出水开孔的面积。
7.根据权利要求3所述的液冷式散热装置，其特征在于，该入水开孔的宽度，由该入水腔往该出水腔的方向逐渐缩减。
8.根据权利要求3所述的液冷式散热装置，其特征在于，该入水开孔的宽度，由该出水腔往该入水腔的方向逐渐缩减。
9.根据权利要求3所述的液冷式散热装置，其特征在于，该入水开孔包括一第一入水区域与一第二入水区域，且该第二入水区域的宽度大于该第一入水区域的宽度，该第二入水区域对应该发热源温度最高的区域。
10.根据权利要求9所述的液冷式散热装置，其特征在于，该第二区域的外形选自下列之一：圆形、椭圆形、矩形、梯形和菱形。
11.根据权利要求3所述的液冷式散热装置，其特征在于，该散热结构为多个沿第一方向平行排列的鳍片，而该入水开孔是与该第一方向垂直设置，使得液体得以流入相邻两鳍片间的缝隙。
12.根据权利要求1所述的液冷式散热装置，其特征在于，该导热基座的顶面在该散热结构的周围形成有一环绕流道，而该液冷式散热装置还包括导引片，该导引片设置于该导热底座与该盖体之间，该导引片设置有一入水开孔，该入水开孔位于该入水腔的下方，该入水腔内的液体，能经由该入水开孔而流入该散热结构中，而流出该散热结构的液体则会于通过该环绕流道后，流入该出水腔。
13.根据权利要求12所述的液冷式散热装置，其特征在于，该导引片贴附于该入水腔的底部，使得由该入水口进入该入水腔的液体，仅能通过该入水开孔而流入该散热结构。
14.根据权利要求12所述的液冷式散热装置，其特征在于，该入水开孔位于该入水腔的下方。
15.根据权利要求12所述的液冷式散热装置，其特征在于，该入水开孔的宽度，由该入水腔往该出水腔的方向逐渐缩减。
16.根据权利要求12所述的液冷式散热装置，其特征在于，该入水开孔的宽度，由该出水腔往该入水腔的方向逐渐缩减。
17.根据权利要求12所述的液冷式散热装置，其特征在于，该入水开孔包括一第一入水区域与一第二入水区域，且该第二入水区域的宽度大于该第一入水区域的宽度，该第二入水区域对应该发热源温度最高的区域。
18.根据权利要求12所述的液冷式散热装置，其特征在于，该第二区域的外形选自下列之一：圆形、椭圆形、矩形、梯形和菱形。
19.根据权利要求13所述的液冷式散热装置，其特征在于，该散热结构为多个沿第一方向平行排列的鳍片，而该入水开孔是与该第一方向垂直设置，使得液体得以流入相邻两鳍片间的缝隙。
20.一种液冷式散热装置，其特征在于，包括：
导热底座，具有相对的一底面与一顶面，该底面用以跟一发热源接触，该顶面上形成有一散热结构；
盖体，罩设于该导热底座上，该盖体与该导热底座共同界定出一入水腔以及一出水腔，该入水腔设置于该散热结构的上方，并具有一入水口，而该出水腔具有一出水口，其中，该入水腔为一渐缩的空间，其垂直高度是自该入水口方向往该出水口方向逐渐减少，使得自该入水口流入的液体能被导引而流向该散热结构；以及
导引片，夹设于该导热底座与该盖体之间，该导引片具有一周缘、一入水开孔以及一出水开孔，该入水开孔位于该入水腔的下方，该出水开孔位于该出水腔的下方，使得进入该入水腔的液体，能藉由该入水开孔而流入该散热结构中，而流经该散热结构的液体则会通过该出水开孔而流入该出水腔。
21.根据权利要求20所述的液冷式散热装置，其特征在于，该盖体四周具有一向下弯折的裙边，用以包覆该导引片的周缘以及该导热底座的顶面。
22.根据权利要求20所述的液冷式散热装置，其特征在于，该导引片的该入水开孔的垂直高度高于该周缘的垂直高度，而使得该散热结构与该导引片在垂直高度上部分重叠。
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