200938064 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 、，本發明係關於一種散熱元件、散熱系統以及散熱方法， 並且特別地，本發明關於一種利用電濕效應調控冷卻液位置 之散熱元件、散熱系統以及散熱方法。 【先前技術】 Ο ❹ %近年來由於半導體科技快速發展，晶片的功能越來越多 k化，並且其尺寸越來越小。對於單一晶片來說，越多變化 的功能需要更多的訊號傳輸接腳，另一方面，越小尺寸則代 表以及訊號傳輸接腳的密集化。在此多量化以及高密度 之設計下’晶>}所產生賴量比過往高出了許多，並且^ 致使產生之歸更不容祕散。因此，晶片散熱技 術成為半導體科技持續發展的重要研究課題。 ’、、、 幫助晶片上之散熱技術係於晶片上加裝散熱裳置以 ，助曰曰土放熱。晶片之散熱裝置包含被動形式以及主動形 i有之散熱裝置例如散熱鑛、散熱膏或散熱片等， 低廉等優勢。主動形式之散熱裝置例 置而言，主動形式之散絲ίί肴 I絲，但其倾較被_式之散齡置高昂。 散熱2^密===統的 =度：熱二各功能區之間亦具有不芯 有不同賴雜之“輯供 5 200938064 散熱裝置。 【發明内容】 本么明之一範疇在於提供一種 位置之賴元件，以提供可調整之散熱^，、、韻·冷卻液 ❹ 士，根具體實施例，本發明之散熱元件包含流 ;:s(亦即一至少一個第二電極。流體腔係用:容納 ===;^!=，;並延伸:並且 觸^體；第^極係設置於微流道之:於 壁與流體阻隔。其中，第一電極與第二電極之，=之側 第例中’當第一電極以及第二電極通電時， 程度’流體可自流體腔中進义』道盆 發中之預触“麟麵猶，藉以幫助
據—具體實施例，本發明之散齡統包含儲存單元、 路以及散熱元件。儲存單元侧_存趙；供應管 二，接儲存單元以及散熱元件，並自儲存單供應流體至散 :兀件；散熱元件係用以接觸發熱元件並協助發熱元件散 :二散熱元件包含流體腔、微流道、第一電極以及至少一個 ^一電極。流體腔係用以容納流體；微流道係自流體腔分支 亚延彳申，並且微流道貼近發熱元件；第一電極係設置於流體 ，内並且接觸流體；第二電極係設置於微流道之側壁，藉由 微流道之侧壁與流體阻隔。其中，第一電極與第二電極之極 200938064 性相反。 於本具體實施例中，當第一電極以及第二 第1極能直接提供電荷至流體中。根一 電極之電壓負載程度，流體可自儲存單 而接近發熱元件，藉以幫助雜中之預設位置 Ο 〇 、本發明之另一範騖在於提供一種利用電濕效應，批卢名p 液位置之散熱絲，以提供可調整之散熱效率、、、。…工7 根據-具體實酬’本發明之散熱方法包 5備用以容納流體之流體腔，此流體 二 =S;i元!置;置第：極於流體腔内 3If性與第—電極之極性相反；以及，對第—電極Ϊ ίΐΓ!4提供電荷至流體中，根據電濕效應以及第二電極之 -且其高度 件散熱。 — 〇、、—〜·，符μ屌助發熱元 當對第—電極以及第二電極通電時第- ^ --------很佩电腾双愿以及 ^負載程度，流體可自流體腔進入微流道中，並且i古 ^微流道中之織位置而接近發熱元件，藉崎，、间义 附圖精神可㈣由町的發卿述及所 【實施方式】
根據Cf二圖- B以及圖- C，圖-A係繪示 ^具體貫施例之散熱元件1的剖面圖；圖- B 電的^圖—A之第—電極14以及第二電極16通 流道所示’散熱元件1包含流體腔10、微 第一電極14以及第二電極16。流體腔1〇係用以 7 200938064 © ❹ 納流體100。微流道12係自流體腔10分支並且延伸，此 外’微流道12之另一端貼近發熱元件2。請注意，微流道12 於本具體實施例中直接接觸發熱元件2，然而於實務中，發 熱元件(如晶片）一般設置於電路板之一面上，因此微流道也 可接觸電路板之另一面並且對應發熱元件之位置。第一電極 14設置於流體腔1〇内並接觸流體100。第二電極16係設置 於微流道Π之側壁，藉由微流道12之側壁與流體1〇〇阻 隔。其中，第一電極14之極性與第二電極16之極性相反， 本具體實施例之第一電極】4提供正極性電壓，第二電極16 則提供負極性電壓，於實務中，第一電極14也可以提供負極 性電壓並且第二電極16提供正極性電壓。 、 於本具體實施例中，第二電極16係環繞微流道12且依 序間隔排列於微流道12之側壁中，並且其數量為個，鈇 於實射，第二電極之數量、設置植置、外型輯^及 各f二電極間之排列’端看使用者或設計者之需求而定，而 =嗳限於本具體實施例。於實際應用中，發熱元件2可包含 微處理器、微控制器或其他系統處理器等晶片；微流道12之 侧壁可以介電材料製成；流體100係用以冷卻發埶元件2， 例如水、電麻等具雜性之導電流體。 ”、、 Μ 一！^外，第一電極14以及第二電極16可分別電連接控制 控制單元18係用以控制第一電極14以及第二電極 f二二Ϊ本具體實施例中’控制單S 18可控制由接近流 、畜ί，第一々電極16至接近發熱元件2之第二電極16依序 ^12二電極16通電的數量可視為這些第二電極 16整體之電壓負载程度。 B奔，凡18控制第一電極14以及第二電極16通電 “玉14會k供正電荷至流體中。由於流體⑴〇 200938064 係極性流體，根據電濕效應，流體ιοο將會被具有負極性電 壓之第一電極16所吸引而進入微流道12，如圖一 β以及圖 一 c所示。於圖一 Β中，接近流體腔10之三個第二電極16 通電，因此’流體1〇〇將到達如圖一 Β中之高度，此外，若 接近流體腔10之四個第二電極16通電，流體1〇〇將到達如 圖一 C中之高度。藉此，控制單元18可以控制流體1〇〇進 入微流道12，並且其高度到達微流道12中之預設位置。藉 由提供微流道不同高度的流體’可以調控微流道提供給發^ 元件之散熱效率。 …《 X… Ο Ο 如上所述，本具體實施例之各第二電極可以分別通 黾，使流體100於微流道Π中到達之高度具有階段性，致使 散熱元件1提供數位化的散熱效率。 請參閱圖一 D，圖一 D係繪示根據本發明之另一且體實 施=之散熱元件1的剖面圖。如圖一 D所示，散熱元件、i具 有單一第二電極16，當第一電極14以及第二電極16通^ 時，根^第二電極I6之電壓大小可調整液體1〇〇在微流道 12中之高度，由於液體1〇〇於微流道12中到達之高产並 階段性，致使絲元件丨提供_化熱效率。本^體 知例之其他單元與上—具體實施例相同，於此不再贅述。、 上述各具體實施例利用流體到達微流道内之高度不同』 同^熱Ϊ率、然而於實務中，控制單元還可以同帕 熱兀件之功能區發熱的程度，控制流體於流體腔以及 返’藉以加速散熱。並且，藉由控物: ，亦能更進—步地調整散熱效率，以符合約 睛參閱圖一 E，圖一 E 施例之散熱元件1的剖面圖 係繪不根據本發明之另一且體實 。如圖一 E所示，本具體實施例 200938064 與上一具體實施例不同處，在於散熱元件〗之流體腔1〇 發熱元件2。發熱元件2所產生之熱量將會傳導至流體腔1〇 之心&體1〇〇，並且再藉由流體1〇〇將熱量發散至環境中。& 第一電極14以及第二電極16通電時，根據第二電極之二 壓大小可調整流體100之高度到達微流道12中之預設位置电 因此’根據流體100到達微流道12中之預設位置高&，能据 供發熱元件2之各區域不同的散熱效率。 b ❹ ❹ 請參閱圖二，圖二係根據本發明之另一具體實施例之 =件1的侧視圖。如圖二所示，散熱元件i具有複數個微 *道120、122 ’這些微流道分別貼近發熱元件2之複數個 此區20。請注意，本具體實施例之功能區2〇位於發埶元件2 之—面，微流道120、122則貼近發熱元件2之另一鋏 =務中’微流道⑽、丨22與功能區2G可位於同^ 直接貼近功能區20。 相料ΐ本具體實關巾，各魏區2G之發_度不同，因此 ^對應之微流道内的流體腦之高度到達微流道中不同的位 能區的散熱效率。舉例而言，當圖二中左邊之功 G左、#二1度大於右邊之功能區2G時，可控制流體100 ΐΐ iifi12G之位置比右邊微流道122更接近發熱元 ^提^^道12G败繼輪織流道 件之體實施例，本發明之散熱元件可以祕熱元 Ϊ 120接觸發熱元件2左邊之功能區 度，π預定位置’並且_魏區發熱的程 早70可以控制流體進入微流道的數量。當功能區發 200938064 置，藉以更 熱程度較高時，控制單元可控制流體進入 較良好的散熱效率。更甚者，控制單元可同提供 微流道的數量以及流體到達各微流道内的^制〜體進入 精細地提供不同散熱效率。 疋位 可利用電濕效 綜上所述，上述具體實施例之散熱元件 應調控流體位置，對於不同發熱程度之發熱 元件2之功能區提供可調整之散熱效率。 或疋發熱 除此之外，於實務上，上述具體實施例之 流道也可以平貼於發熱元件。控制單 = 2 微流道之速度，以針對提供不同發熱程度之 熱兀件之功能區提供可調整之散熱效率。 ”、、或疋毛 城1^圖二’圖三鱗示根據本㈣之—具體實施例之 月文,、、、糸、、先3的不意圖。如圖三所示，散熱系統3接觸發埶 件”幫助發熱元件4散熱。散熱系統3包含儲存單元^、 供應官路32以及散熱元件34。儲存單元内儲存流體3〇〇。供 ，管路32連接儲存單元3〇以及散熱元件34，並且可自儲^ 單元30供應流體3〇〇至散熱元件34。散熱元件34包含流體 腔340、微流道342、第一電極344以及第二電極施。&體 腔340係用以容納流體3〇〇。微流道342係自流體腔34〇分 ^並且延伸，此外，微流道342之另一端貼近發熱元件4了 弟電極344设置於流體腔340内，並且第一電極344接觸 流體300。第二電極346係設置於微流道342之侧壁，藉由 微流道342之側壁與流體300阻隔。其中，第一電極3449之 極性與第二電極346之極性相反，本具體實施例之第一電極 344提供正極性電壓，第二電極346則提供負極性電壓，於 實務中，第一電極344也可以提供負極性電壓並且第二電極 11 200938064 346提供正極性電壓。 同樣地，於本具體實施例中，第二電極346係環繞微流 ^ 342且依序間隔排列於微流道342之並量 =個，然而於實務中’第二電極之數量、設置3置= iri/及各第二電極間之排列’端看使用者或設計者之 j而疋’而不㈣於本具體實施例。於實際翻中，發熱 τ處理11、微控制11或其他系統處理器等晶 片」被'概道342之侧壁可以介電材料製成；流體3〇〇係用以 ❹ Ο 冷卻發熱元件，例如水、電解液等具有極性之導電流體。 一此外，第一電極344以及第二電極346可電連接控制單 兀348。控制單元348係用以控制第一電極344以及第二電 極346通電。於本具體實施例中，控制單元可控制由接 近流體腔340之第二電極346至接近發熱元件4之第二電極 3/6依序通電，並且，第二電極346通電的數量可視為這些 第二電極346整體之電壓負載程度。 富控制單元348控制第一電極344以及第二電極346通 電時)第一電極344會提供正電荷至流體30〇中。由於流體 300係極性流體，根據電濕效應，流體3〇〇將會被具有負極 性電壓之第二電極346所吸引而進入微流道342。藉此，控 制單元18可以控制流體30〇進入微流道342，並且其高度至^ 達微流道342中之預設位置。請注意，於本具體實施例中， 根據第二電極346通電的個數(亦即，第二電極346整體之電 壓負載程度），第一電極344提供相對應之電荷至流體3〇〇， 致使流體300到達微流道342中之預設位置，以提供可調整 之散熱效率。 此外’根據另一具體實施例，供應管路32之側壁可設置 至少一個第三電極(未顯示於圖中），並且，第三電極可進— 12 200938064 ^制 Τ電極之極性係與第-電㈣
件34。同祕由^效應’可幫助液體300供應至散熱元 控制單元施㈣t電極也可電連接至控制單元別8，藉由 意，本且體^流體300於供應管路32令之流動。請注 雷搞t體1與上—具體實施例之第—電極344、I 務中此ΐ電ϊτ電極均ί連接至控制單元348，然而t 是設計者_職料祕解元，财使用者或 ❹ Ο 通雷另Ιίΐ，上述具體實施例之各第二電極346可以分別 致使散熱元件34提供數位化的散具=段性’ 中，散埶开株宵讲罢留斤又…放丰。然而，於實際應用 極通電之電廢大小ΐ整據 達之高度並非階段性，致使散=件 ^參閱圖四，圖四係繪示根據本發明之另一具體你 政…、系統3的示意圖。如圖四所示，本且;、 具體實施例不_，在於本具體實^ 數個散熱元件34。藉由這些散熱元 相對應單元功能以及相同，於此不:贅述、。述，、體只施例之 請參閱圖五A，圖五A係綠示根據根據本 另 ，施例之散熱系統3的示意圖。如圖五A所示 施例與上一具體實施例不同處，在本 ς體實 4係包含於一電路板5之上，此施熱兀件 ^散熱元件？亦接觸電路，5。本具體實施例之其他 述具體實關之相對應單元功m相同，於此不ϋ 13 200938064 述。 請參閱圖五Β，圖五Β係繪示圖五Α之散熱系統3幫助 散熱之上視圖。如圖五B所示，複數個發熱元件4係設置於 印刷電路板5之/面並且散熱系統3設置於電路板5之另— 面。散熱元件34可根據發熱元件4決定外型以及尺寸。請注 意，於實務中，散熱元件34之外型以及尺寸係根據使用者或 是設計者需求而定，而不受限於本具體實施例。 Ο
清參閱圖六’圖六係續'不根據本發明之另一具體實施例 之政熱糸統3的tf思圖。如圖六所不，發熱元件4係封聲:於 電路板5上，於本具體實施例中，發熱元件4係一晶片並且 電路板5係一軟性電路板，此外，發熱元件4藉由覆晶薄膜 (Chip on Film, COF)封裝製程封裝於電路板5之上。本呈體實 施例與前述之具體實施例不同處，在於散熱元件34直&接 發熱元件4以幫助發熱元件4散熱。 請參關七，圖七係繪示根據本發明之—具體實施例戈 政…方法的步驟流程圖。如圖七獅，本具體實 方法係用以幫助發熱元件散熱，其包含下列 並自流體腔分支延伸出微流道;於步騎 S72扠置第一電極於流體腔内，並且設置至 微流這之側壁；於步驟S74，在流體中日丄二 體腔裝設於發熱元件致使微流道貼近發且^ 置:丄中，散‘方法進疒;二到，被 流道中之預設位 至流體中。需說明的是订二實3二第：電極會提供電荷 第-電極以及第二電極:¥ 、體腔，流道、 設計者或是製造者㈣求^定。' Μ 實施例’端看 14 200938064 且右ίίΐ體實施例巾’由於流體㈣電荷，並且第ι極 負載程度以及電=根據第二電極之電壓 汽體道之側壁依序間隔設置，因此， ί流道甲之預設位置而提供數位化之散熱1率請 貫際應用中，使用者可藉由調控第二電極之電載=难 針對不同發熱程度之晶片提供不 Ο Ο ί個2道據第二電極環繞 矜产i首中？丨丨、壷夕古痒一，極通電之電壓大小調整流體於 锨/爪道中到達之间度，由於流體於微流道中 階段性，難賴元储鶴比化的散熱效率。n又亚非 進一步地，於實務中，藉由調整電極負 時控制流·流體㈣及微流道内之預設位置往 返頻率，關整散熱效㈣符合實際翻的需求。Ί 平貼於發熱元件，再經由程式化控·二電極i 電可猎由電濕效應間接調控流體流過微流道之速产， ㈣臟嶋崎规區提^ 同樣地，於實務甲，第二電極之數量、設置之位 及各第二電極間之排列，端看使用者或設計者之需求而…。 於實際應用中’發熱元件可包含微處理器、微控制器^伸 系統處理器等晶片；微流道之侧壁可以介電材料製成.、、ώ 係用以冷卻發熱元件，例如水、電解液等具有極性之導g漭 體。 此外，請參閱圖八，圖八係纟會示根據本發明之另一且 實施例之散熱方法的步驟流程圖。如圖八所示，本具體 15 200938064 例與上一具體實施例不同處，在於散熱方法進一步包人 步f於步驟S80，設置可容納流體之儲存單元，“ J 腔連通’用以供應流體至流體腔；以及，於 ^，、 控制單元電連接第二電極以控制第二電極麗 ^ :實;：’步驟S82之控制單元也可電連接^=制 di電壓，進而控制第一電極給予流體之電荷量。同 樣，’於實際應財，儲存單元以及控制單元之^ 於本具體實關，端看設計者或是製造者•求^。（ Ο © 敎方明之散熱元件、散熱系統以及散 極:ΐ體電荷，並利用電濕效應，可使 度區或疋發熱元件功能區可調整之散熱效率千。“、、牛心 、十-夫iRt以上較佳具體實施例之詳述’係希望能更加音針， 施例來對本伽之範#加以==柄揭露的較佳具體實 涵蓋各種改變及且相望^制。相反地，其目的是希望能 圍的範疇内。因此，本發明:口申請之專利範 據上述的說明作最寬廣的解釋，二致=範f的範♦應該根 變以及具相等性的安排、。致使其涵蓋所有可能的改 16 200938064 【圖式簡單說明】 圖一 A係繪示拫掳士 侧視圖。 4本發明之—具體實施例之散熱元件的
圖一B係繪示圖—A 意圖。 之弟—電極以及第二電極通電的示
圖一（：係繪示圖—A ❹ 意圖。 弟一電極以及第二電極通電的示 具體實施例之散熱元件 的示本發明之另 i的^^輸根據本發明之另-具體實施例之散熱元件 圖 圖。 係根據本發明Μ1體實關讀熱元件的侧視 ❹ 意圖圖一係、’、θ不根據本伽之—具體實施例之散熱系統的示 示意圖 Γ鱗錄據本㈣之另—具料施例之散熱系統的 系統本發具體實施例之散熱 圖五Β係纷示圖五Α之散熱系統幫助散熱之上視圖。 示意=鱗示根據本發明之另1體實施例之散熱系統的 17 200938064 驟流程圖ό% ^根據本發明之—具體實關之散熱方法的步 明之另一具體實施例之散熱方法的 圖八係繪示根據本發 步驟流程圖。 ❹ 【主要元件符號說明】 1、 34 ·散熱元件 12、120、122、342 : 14'344 :第一電極 18、348 :控制單元 2、 4:發熱元件 3:散熱系統 32 :供應管路 10、340 :流體腔 流道 16、346 :第二電極 100、300 :流發 20 ·功能區 30 :儲存單元 5 :電路板 ❹ S70〜S76、S80、S82 :流程步驟 18