CN114430642A - 液冷散热装置 - Google Patents

Abstract

一种液冷散热装置，包含有一散热外壳以及一双层鳍片模块。散热外壳包含有一冷却腔，而双层鳍片模块固定于冷却腔之中，以将冷却腔分隔为一上冷却空间以及一下冷却空间，以使冷却流体进入冷却腔后，分别流入上冷却空间以及下冷却空间，以冷却下冷却空间中的一芯片。

Description

液冷散热装置

技术领域

本发明涉及一种散热装置。特别是涉及一种液冷散热装置。

背景技术

随着科技的进步，电子产品日渐普及，并逐渐地改变了许多人的生活或是工作的模式。当电脑运算能力的日益增强，中央处理器等电子元件工作时的温度控制越来越重要。

中央处理器等电子元件在运行时会产生热量，需要适当冷却才能达到最佳性能。为了让中央处理器等电子元件能保持在理想温度下运行，目前通常采用液体冷却或空气冷却的方式进行。

以中央处理器为例，其产生的热量被散发到上方的集成式散热器(IntegratedHeat Spreader；IHS)的金属盖上。然后，热量经由集成式散热器转移到冷却器的基板上，接着热量通过液体或导热管散发到风扇，以带离电子装置。

以现行水冷散热方式，工作流体经由管路流入水冷板(Cold Plate)，但工作流体与芯片之间共隔了多层物质，其热阻将导致热传导效率降低。因此，如何能有效提高散热装置的散热效率，为所属技术领域相关人员所殷殷企盼。

发明内容

发明内容旨在提供本公开内容的简化摘要，以使阅读者对本公开内容具备基本的理解。此发明内容并非本公开内容的完整概述，且其用意并非在指出本发明实施例的重要/关键元件或界定本发明的范围。

本发明内容的一目的是在提供一种液冷散热装置，可以有效地提升散热装置的散热效率，降低电子产品的工作温度，提升电子产品的工作效率。

为达上述目的，本发明内容的一技术态样涉及一种液冷散热装置，包含有一散热外壳以及一双层鳍片模块。散热外壳包含有一冷却腔，而双层鳍片模块固定于冷却腔之中，以将冷却腔分隔为一上冷却空间以及一下冷却空间，以使冷却流体进入冷却腔后，分别流入上冷却空间以及下冷却空间，以冷却下冷却空间中的一芯片。

在一些实施例中，双层鳍片模块包含有一隔离板、多个第一鳍片以及多个第二鳍片。多个第一鳍片形成于隔离板的上方，并位于上冷却空间之中，而多个第二鳍片形成于隔离板的下方，并位于下冷却空间之中。

在一些实施例中，该下冷却空间还包含有一薄膜空间，介于芯片以及第二鳍片之间。

在一些实施例中，散热外壳还包含有多个固定凸台，且双层鳍片模块的隔离板的一固定面，固定于固定凸台，以在芯片以及第二鳍片之间形成薄膜空间。

在一些实施例中，第一鳍片的第一鳍片宽度相同或不同于第二鳍片的第二鳍片宽度。

在一些实施例中，散热外壳包含有一入口以及一出口，且出口的孔径大于入口的孔径。

在一些实施例中，散热外壳还包含有二入口导引面，分设于入口的两侧，以导引冷却流体进入冷却腔。

在一些实施例中，散热外壳还包含有二出口导引面，分设于出口的两侧，以导引冷却流体离开冷却腔。

在一些实施例中，入口导引面与入口形成约45度至75度的夹角，且出口导引面与出口形成约45度至75度的夹角。

在一些实施例中，液冷散热装置还包含有一基板以及一粘着层。芯片固定于基板之上，而粘着层粘合基板与散热外壳，且粘着层包含有一环氧树脂(Epoxy)粘着层。

因此，所述的液冷散热装置可以有效地提升散热效率，将工作流体直接与芯片接触，以进行热交换，提升热传导效率，且利用散热鳍片与芯片之间微小的距离，通过表面张力，产生一层液体薄膜，利用薄膜将芯片的热传导至散热鳍片上，再由工作流体将热带走。此外，下层散热鳍片可带走大部分的热量，而上层的散热鳍片更可将剩余的热量带走，有效地提升散热效率。

附图说明

为让本公开的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附图式的说明如下：

图1为依照本发明一实施例所绘示的一种液冷散热装置的一爆炸示意图。

图2为图1的液冷散热装置的散热外壳以及双层鳍片模块的另一角度的立体示意图。

图3为图1的液冷散热装置的部分剖面示意图。

其中，附图标记说明如下：

100：液冷散热装置

110：散热外壳

112：入口

114：出口

116：冷却腔

117：固定凸台

118：入口导引面

119：出口导引面

120：双层鳍片模块

122：第一鳍片

123：流道

124：隔离板

125：固定面

126：第二鳍片

127：流道

130：粘着层

140：基板

150：芯片

201：第一鳍片宽度

202：第二鳍片宽度

203：高度

204：高度

205：夹角

206：夹角

301：入口流体

302：上方冷却流体

303：下方冷却流体

304：液体薄膜

305：出口流体

306：间距

307：上冷却空间

308：下冷却空间

309：薄膜空间

具体实施方式

下文是举实施例配合所附图式进行详细说明，但所提供的实施例并非用以限制本公开所涵盖的范围，而结构运行的描述非用以限制其执行的顺序，任何由元件重新组合的结构，所产生具有均等功效的装置，皆为本公开所涵盖的范围。另外，图式仅以说明为目的，并未依照原尺寸作图。为使便于理解，下述说明中相同元件或相似元件将以相同的符号标示来说明。

另外，在全篇说明书与权利要求所使用的用词(terms)，除有特别注明外，通常具有每个用词使用在此领域中、在此公开的内容中与特殊内容中的平常意义。某些用以描述本公开的用词将于下或在此说明书的别处讨论，以提供本领域技术人员在有关本公开的描述上额外的引导。

于实施方式与权利要求中，除非内文中对于冠词有所特别限定，否则“一”与“该”可泛指单一个或多个。而步骤中所使用的编号仅是用来标示步骤以便于说明，而非用来限制前后顺序及实施方式。

其次，在本文中所使用的用词“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。

图1是根据本发明一实施例所绘示的一种液冷散热装置的一爆炸示意图，图2为液冷散热装置的散热外壳以及双层鳍片模块的另一角度的立体示意图，而图3为图1的液冷散热装置的部分剖面示意图。

参阅图1与图2，如图所示，液冷散热装置100包含有一散热外壳110、一双层鳍片模块120、一粘着层130、一基板140以及一芯片150。

散热外壳110包含有一冷却腔116，而双层鳍片模块120，固定于冷却腔116之中。同时参阅图3，双层鳍片模块120将冷却腔116分隔为一上冷却空间307以及一下冷却空间308，以使冷却流体进入冷却腔116后，分别流入上冷却空间307以及下冷却空间308，用以冷却下冷却空间308中的芯片150。

芯片150固定于基板140之上，而粘着层130黏合基板140与散热外壳110，以固定基板140与散热外壳110，并将芯片150密封于散热外壳110的冷却腔116之中。

在一些实施例中，粘着层130为一环氧树脂(Epoxy)粘着层。

在一些实施例中，粘着层130贴合芯片150的四个侧面。因此，工作流体在流经芯片150的背表面时，可以避免工作流体接触到基板140上的电路，避免产生短路的问题。

在一些实施例中，散热外壳110包含有一入口112以及一出口114，分别设置于散热外壳110的两端。在一些实施例中，出口114的孔径大于入口112的孔径，以提升散热效率，特别是在使用二相流体时，更能够有利于液气共存，以稳定冷却流体进出所需的出入口截面积。

在一些实施例中，双层鳍片模块120包含有一隔离板124、多个第一鳍片122以及多个第二鳍片126。第一鳍片122形成于隔离板124的上方，并位于上冷却空间307之中，而第二鳍片126形成于隔离板124的下方，并位于下冷却空间308之中。

在一些实施例中，下冷却空间308还包含有一薄膜空间309，介于芯片150以及第二鳍片126之间。

同时参阅图1至图3，如图中所示，在一些实施例中，入口流体301由左方的入口112进入冷却腔116之后，由于双层鳍片模块120的隔离板124，入口流体301被分为上方冷却流体302以及下方冷却流体303，下方冷却流体303顺着第二鳍片126之间的流道127，流经芯片150的表面，以直接冷却芯片150。而上方冷却流体302则顺着第一鳍片122之间的流道123，冷却经由双层鳍片模块120的第二鳍片126所传导至隔离板124以及第一鳍片122中的热量，降低整体双层鳍片模块120的温度，以进一步降低芯片150的工作温度。

因此，本发明的液冷散热装置100可以通过双层鳍片模块120，直接与间接地进行芯片150的降温，有效地降低芯片150的工作温度，以提升芯片150的工作效率。

此外，在第二鳍片126与芯片150之间，更形成有一间距306，利用第二鳍片126与芯片150之间微小的距离，以通过表面张力，产生一层液体薄膜304，进而利用液体薄膜304将芯片150的热量，传导至散热鳍片上，再经由工作流体将热量带走。本发明的液冷散热装置100的双层鳍片模块120，由于上下两层皆有散热鳍片，下层散热鳍片可带走大部分的热，而上层的散热鳍片可进一步地将剩余的热带走，进一步地提高液冷散热装置100的散热效果。

在一些实施例中，双层鳍片模块120包含有双层的铲齿散热鳍片(Skived Fin)且与芯片150不接触，热量则可通过薄膜传递。

在一些实施例中，出口流体305可以是单相流体或二相流体，其均不脱离本发明的精神与保护范围。

在一些实施例中，参阅图2，如图中所示，散热外壳110还包含有二固定凸台117以与双层鳍片模块120的隔离板124的一固定面125固定，以在芯片150以及第二鳍片126之间形成薄膜空间309。在一些实施例中，固定凸台117至散热外壳110底面之高度203大于或等于隔离板124的固定面125至第二鳍片126的一端面的高度204。

在一些实施例中，第一鳍片宽度201大于第二鳍片宽度202，但不以此为限。第一鳍片宽度201亦可相同或不同于第二鳍片宽度202。

在一些实施例中，散热外壳110还包含有二入口导引面118，分设于入口112的两侧，以导引冷却流体进入冷却腔116。此外，散热外壳110亦可包含有二出口导引面119，分设于出口114的两侧，以导引冷却流体离开冷却腔116。

在一些实施例中，入口导引面118与入口112形成约45度至75度的夹角205，且出口导引面119与出口114形成约45度至75度的夹角206。

综上所述，本发明所公开的液冷散热装置，可以有效地提升散热效率，将工作流体直接与芯片接触，以进行热交换，提升热传导效率，且利用散热鳍片与芯片之间微小的距离，通过表面张力，产生一层液体薄膜，利用薄膜将芯片的热传导至散热鳍片上，再由工作流体将热带走。此外，下层散热鳍片可带走大部分的热量，而上层的散热鳍片更可将剩余的热量带走，有效地提升散热效率。

虽然本公开已以实施方式公开如上，然其并非用以限定本公开，任何本领域具通常知识者，在不脱离本公开的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本公开的保护范围当视后附的权利要求所界定者为准。

Claims (10)

1.一种液冷散热装置，其特征在于，包含：

一散热外壳，其中，该散热外壳包含一冷却腔；以及

一双层鳍片模块，固定于该冷却腔之中，以将该冷却腔分隔为一上冷却空间以及一下冷却空间，以使冷却流体进入该冷却腔后，分别流入该上冷却空间以及该下冷却空间，以冷却该下冷却空间中的一芯片。

2.如权利要求1所述的液冷散热装置，其特征在于，该双层鳍片模块包含：

一隔离板；

多个第一鳍片，形成于该隔离板的上方，并位于该上冷却空间之中；以及

多个第二鳍片，形成于该隔离板的下方，并位于该下冷却空间之中。

3.如权利要求2所述的液冷散热装置，其特征在于，该下冷却空间还包含：

一薄膜空间，介于该芯片以及所述多个第二鳍片之间。

4.如权利要求3所述的液冷散热装置，其特征在于，该散热外壳还包含多个固定凸台，且该双层鳍片模块的该隔离板的一固定面固定于所述多个固定凸台，以在该芯片以及所述多个第二鳍片之间形成该薄膜空间。

5.如权利要求4所述的液冷散热装置，其特征在于，所述多个第一鳍片的一第一鳍片宽度相同或不同于所述多个第二鳍片的一第二鳍片宽度。

6.如权利要求1所述的液冷散热装置，其特征在于，该散热外壳包含：

一入口；以及

一出口，其中该出口的孔径大于该入口的孔径。

7.如权利要求6所述的液冷散热装置，其特征在于，该散热外壳还包含：

二入口导引面，分设于该入口的两侧，以导引该冷却流体进入该冷却腔。

8.如权利要求7所述的液冷散热装置，其特征在于，该散热外壳还包含：

二出口导引面，分设于该出口的两侧，以导引该冷却流体离开该冷却腔。

9.如权利要求8所述的液冷散热装置，其特征在于，所述多个入口导引面与该入口形成约45度至75度的夹角，且所述多个出口导引面与该出口形成约45度至75度的夹角。

10.如权利要求1所述的液冷散热装置，其特征在于，还包含：

一基板，其中，该芯片固定于该基板之上；以及

一粘着层，粘合该基板与该散热外壳，且该粘着层包含一环氧树脂粘着层。

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