TWI756868B

TWI756868B - 組合式水冷模組扣具結構

Info

Publication number: TWI756868B
Application number: TW109135951A
Authority: TW
Inventors: 黃冠霖; 邱俊春
Original assignee: 奇鋐科技股份有限公司
Priority date: 2020-10-16
Filing date: 2020-10-16
Publication date: 2022-03-01
Also published as: TW202217503A

Abstract

本發明係一種組合式水冷模組扣具結構，係用與一水冷模組相組接，該組合式水冷模組扣具結構係包括一具有複數扣具構件之扣具組所組成，其中該複數扣具構件係相互對應組合連接框設在該水冷模組外圍以構成本發明之扣具結構，透過本發明此設計可達到組裝便利佳及組裝自由度高及結構強度較佳者。

Description

組合式水冷模組扣具結構

本發明有關於一種組合式水冷模組扣具結構，尤指一種可達到組裝便利佳及組裝自由度高的組裝便利佳及組裝自由度高及結構強度較佳者。

隨著大數據及雲端運端計算服務的需求大幅度提升，相關電子產品(如電腦、伺服器、大型運算中心或通訊機箱)的散熱需求也越來越高，尤其是大型運算中心的服務器，其運算密度提高，同尺寸的空間中所產生的廢熱也大幅提升，為了降低散熱所消耗的能源，散熱器的設計漸漸由傳統使用風扇的氣冷，轉變成使用液體將熱源從服務器中帶走以其他方式散熱，以解決高密度廢熱產生的問題。

過往使用風冷的電子產品，各個晶片對應為單體的散熱器(Heat Sink)，若系統內有多個晶片亦對應多組風冷散熱器；而轉變成液冷散熱的產品時，需要於有限的機殼空間內配置水路管線、幫浦等，然而在狹小的空間內，影響到管線配置的主要因素有：主機板配置、水冷頭進口與出口方向、管線(即進水管線與出水管線)內外徑、管線最小折彎半徑等。

在從氣冷轉變為液冷的過程中，往往發生客戶端主機板配置以氣冷的思維設計完成並無法進行設計變更，造成下游廠商在配置水冷模組的管線時處處受到限制，並且帶來大量水冷產品設計變更等影響。

參閱第4A、4B圖所示，水冷頭3為具有較佳的熱傳效果係使用特性較軟之銅質材料製成，且固定於發熱源(中央處理器(CPU)、顯示卡晶片(GPU)、南北橋晶片或ASIC晶片)附近時，由於材質較軟無法直接鎖固於發熱源上，故需透過先與一體式的扣具4由該水冷頭3的正上方朝下方套設而入，使該扣具4上開設的二開孔41通過對應該水冷頭3上所設置呈L形狀的進水口嘴頭31與出水口嘴頭32，然後使該扣具4與該水冷頭3組合後，再藉由扣具4與發熱源周邊的鎖固結構進行鎖固。而水冷頭3上所設置之進水口嘴頭31及出水口嘴頭32通常為了防止滲漏，皆是以焊接方式固定死在該水冷頭3上。

所以當該扣具4的二開孔41的設置方向與該水冷頭3上的進水口嘴頭31與出水口嘴頭32的設置方向不一致時，會使該扣具4受到該進水口嘴頭31或出水口嘴頭32的設置方向阻礙產生干涉而無法套入結合，且該進水口嘴頭31及出水口嘴頭32透過焊接固定在該水冷頭3上也無法轉動改變方向，因此業者必需另外開設模具重新製造與該水冷頭3的進水口嘴頭31或出水口嘴頭32的設置方向相同的扣具4構件，以致於會造成每一種規格/品牌不同水冷頭3必須額外開設不同模具，且相當耗費製造成本。此外，對於該扣具4上開設不同角度的開孔41會影響該扣具4整體的結構強度，且還須重新再對每一款開設不同角度的開孔41的扣具4進行長時間結構強度測試及調整或重新設計扣具4整體結構，以導致成本提高及耗費工時的問題。

故如何改善扣具4與水冷頭3結合上會相干涉的問題等組裝不便與困擾及組裝自由度低，則為首要解決之重點。

習知水冷頭3與扣具4結合之缺點：

1.水冷頭3的進水口嘴頭31和出水口嘴頭32方向受限於水冷頭3安裝方式。

2.水冷頭3在面對晶片設計趨勢，可能會有結構強度不足的情況。且組裝工序須先安裝轉接扣具4後才可安裝水路管線。

3.在拆卸、組裝或維修上，因單一件式(一體式)的扣具4會受到上方該進水口嘴頭31和出水口嘴頭32的干涉，以導致在使用上無法達到快速拆卸、快速組裝及快速維修的問題，以及使用上便利性不佳的問題。

本發明係提供一種可達到組裝便利佳及組裝自由度高的組合式水冷模組扣具結構。

本發明另提供一種可達到降低成本及可提升結構強度的組合式水冷模組扣具結構。

本發明另提供一種透過一扣具組具有至少二扣具構件與一水冷頭(或水冷板)相組合連接來達到組裝自由度高及組裝上便利且彼此不會相干涉的組合式水冷模組扣具結構。

為達上述目的，本發明係提供一種組合式水冷模組扣具結構，係用與一水冷模組相組接，該組合式水冷模組扣具結構包括一扣具組，該扣具組具有複數扣具構件，該複數扣具構件得相互對應組合連接以框設在該水冷頭外圍，透過本發明結構的設計，使得可達到組裝便利佳及組裝自由度高，且還可達到降低成本及可增強結構強度的效果。

1:組合式水冷模組扣具結構

10:扣具組

11:第一扣具構件

111:第一凹槽

114:第一結合端

1161:第一凹接槽

1162:卡合體

115:第一受接端

12:第二扣具構件

121:第二凹槽

124:第二結合端

1261:第二凹接槽

1262:卡合槽

125:第二受接端

13:容置空間

15、16:第三、四扣具構件

151、161:第三、四結合端

152、162:第三、四受接端

2:水冷模組

25:進水口

26:出水口

27:進水嘴頭

28:出水嘴頭

第1圖為本發明之一實施例之分解立體示意圖。

第2A圖為本發明之一實施例之組合立體示意圖。

第2B-2D圖為本發明之第一、二結合端和第一、二受接端之各實施示意圖。

第3圖為本發明之一些實施例之分解立體示意圖。

第4A圖為習知之水冷頭扣具結構之組合立體示意圖。

第4B圖為習知之水冷頭扣具結構之分解立體示意圖。

本發明之上述目的及其結構與功能上的特性，將依據所附圖式之較佳實施例予以說明。

本發明提供一種組合式水冷模組扣具結構，請參閱第1-2D圖所示，該組合式水冷模組扣具結構1係與一水冷模組2相組接，該水冷模組2可為一水冷頭或一水冷板，於實施例中該水冷模組2係為水冷頭來說明，用以與一電子裝置(如電腦、伺服器、大型運算中心或通訊機箱；圖中未示)內具有一電路板(如主機板或基板或載體)上的一發熱元件(中央處理器(CPU)、顯示卡晶片(GPU)、南北橋晶片或ASIC晶片)相貼設，以對該發熱元件行水冷散熱。該水冷模組2具有一進水口25、一出水口26與一容水腔室(圖中未示)，該進水口25與該出水口26分別開設在該水冷模組2的頂側上。

該水冷模組2的外底側緊貼合在該發熱元件(圖中未示)上，用以吸收該發熱元件上的熱量，該容水腔室連通該進水口25與出水口26，該進水口25用以供一工作液體(如純水)導入至該容水腔室，使該容水腔室內的工作液體與該水冷模組2的底側吸收的熱量做熱交換後，熱交換後帶有熱量的工作液體透過該出水口26向外流出。並本發明實際實施時，該水冷模組2的頂側上的進水口25與出水口26分別對接一進水嘴頭27與一出水嘴頭28，該進水嘴頭27與出水嘴頭28分別通過該進水口25和出水口26連通該容水腔室，並該進水嘴頭27與出水嘴頭28連接一水冷散熱裝置(包含散熱水排及泵浦，圖中未示)的二隻水管。

該組合式水冷模組扣具結構1包括一扣具組10，該扣具組10具有複數扣具構件，該複數扣具構件係以水平方式相互對應組合連接構成一框體狀，在該水冷模組2外圍以框設方式組合構成本發明所述組合式水冷模組扣具結構1。其中該複數扣具構件的組合連接方式可選自拼接、搭接、卡合、嵌接、螺鎖、氈黏或磁性吸附或任一以上之組合方式呈現。

該複數扣具構件於本實施例表示具有兩個扣具構件，該複數扣具構件具有一第一扣具構件11與一第二扣具構件12，該第一、二扣具構件11、12為一金屬材料構成的板體，該金屬材質為鋁、銅、鐵、不銹鋼、鈦、合金或前述任一材料組合，且該第一、二扣具構件11、12的材質可為相同金屬材料或不相同金屬材料。而該第一、二扣具構件11、12於實施例中係呈U字形狀且以不銹鋼材料構成，藉以可減輕整體重量及具有較高結構強度。另外在其他一實施，該複數扣具構件也可為3個扣具構件或3個以上扣具構件呈不同形狀(如U字形狀、L字形狀、長條狀)或相同形狀(如L字形狀或長條形狀)相互組合連接(如搭接、嵌接、卡合或拼接)組合成一呈中空框狀的扣具組10。

該第一扣具構件11設有一第一結合端114與一第一受接端115，該第一扣具構件11的第一結合端114與第一受接端115分別位於該第一扣具構件11的兩端，且該第一扣具構件11的兩端之間具有一第一凹槽111，該第一凹槽111係從相鄰該第一扣具構件11的一端向內凹設延伸至該第一扣具構件11的另一端所構成，使該第一扣具構件11呈如U字形狀。該第二扣具構件12設有一第二結合端124與一第二受接端125，該第二扣具構件12的第二結合端124與第二受接端125分別位於該第二扣具構件12的兩端，且該第二扣具構件12的兩端之間具有一第二凹槽121，該第二凹槽121係從相鄰該第二扣具構件12的一端向內凹設延伸至該第二扣具構件12的另一端所構成，使該第二扣具構件12呈如U字形狀。其中該第一扣具構件11的該第一結合端114和第一受接端115與對應該第二扣具構件的第二受接端125和第二結合端124可為凹凸相配合或凸凹配合的結構，例如為相配合的凹口(或凹槽)結構與凸塊結構，或其他任意幾何形狀，來增強彼此連接的穩定性而不易脫落。在一可行實施例，該第一扣具構件11的該第一結合端114和第一受接端115與對應該第二扣具構件12的第二受接端125和第二結合端124可為磁鐵與金屬或磁鐵與磁鐵之對應結構。

每一該扣具構件的結合端係與對應每一該扣具構件的受接端相組合連接，也就是說該第一扣具構件11的第一結合端114係與對應該第二扣具構件12的第二受接端125相組合連接，該第一扣具構件11的第一受接端115係與對應該第二扣具構件12的第二結合端124相組合連接，使該第一、二凹槽111、121共同形成一容置空間13，該容置空間13係供該水冷模組2容設，使該第一、二扣具構件11、12與在該容置空間13內的水冷模組2相組合為一體。且該第一扣具構件11與該第二扣具構件12的組合連接是為該第一扣具構件11本身上一部分的第一結合端114和第一受接端115與對應該第二扣具構件12本身上一部分的第二受接端125和第二結合端124相組合連接(如搭接、嵌接、卡合或拼接)構成一個所述扣具組10(如第2A圖)，而不需要額外另一連接元件(如板塊或凸條)為非扣具構件本身上一部分來作為該第一、二扣具構件11、12彼此連接的橋梁。

所以當該水冷模組2(如水冷頭)要組裝在該電路板(如主機板)上的發熱元件上時，可先將二隻水管(如進水管和出水管；圖中未示)直接套接在該水冷模組2 的進水嘴頭27與出水嘴頭28上，接著位於該水冷模組2兩相對外圍呈水平設置的第一、二扣具構件11、12分別朝該水冷模組2的中心位置方向移動結合，直到該第一扣具構件11的第一結合端114和第一受接端115與對應該第二扣具構件12的第二受接端125和第二結合端124相組合連接一起，然後將跟該第一、二扣具構件11、12組合後的水冷模組2的外底側接觸貼設在該發熱元件上，最後該扣具組10再透過如螺鎖或扣接方式結合在該主機板上，讓該水冷模組2的外底面可緊密穩定貼合在發熱元件上，透過本發明該複數扣具構件組裝結合在水冷頭上的方式，可輕易從該水冷頭上快速拆卸或重新快速組裝，使得在使用或維修上便利性佳。

以下為本發明第一、二結合端114、124和第一、二受接端115、125各實施之示意圖。

參閱第1、2A圖示，於本實施例表示該第一、二扣具構件12相互對應組合的結合端和受接端採用一樣的搭接結構，亦即該第一扣具構件11的第一結合端114和第一受接端115一側各凹設有半開放的第一凹接槽1161係用以容置相對該第二扣具構件12的第二受接端125與該第二結合端124，該第二扣具構件12的第二結合端124和第二受接端125一側各凹設有半開放的第二凹接槽1261係用以容置相對該第一扣具構件11的第一受接端115與該第一結合端114，使該第一扣具構件11的第一結合端114和第一受接端115與該第二扣具構件12的第二受接端125和第二結合端124相搭接，令該水冷模組2容設在該容置空間13內而相結合，所以利用該第一、二扣具構件11、12與水冷模組以組合方式結合為一體，可有效避免與水冷模組2組合時產生干涉而無法結合的問題。

續參閱第2C圖示，輔參閱第2A圖，在一替代實施，該第一、二扣具構件11、 12相互對應組合的結合端和受接端採用一樣的拼接結構(或嵌接結構)，如圖2C所示，該第一扣具構件11的第一結合端114和第一受接端115為一凸伸臂係與該第二扣具構件12的第二受接端125和第二結合端124為縱長的槽孔相嵌入結合，且該第一扣具構件11的第一結合端114和第一受接端115各設有一卡合體1162(如凸體)，該複數卡合體1162係凸伸在該第一扣具構件11的該第一結合端114和第一受接端115的一側，該第二扣具構件12的第二結合端124和第二受接端125各設有一對應配合該卡合體1162的卡合槽1262，該複數卡合槽1262凹設在該第二扣具構件12的槽孔的內側，以與對應該卡合體1162相卡合固定，且該卡合槽1262的凹形狀係配合對應該卡合體1162的凸形狀。

參閱第2A-2D圖，另外一實施例，該第一、二扣具構件11、12相互對應組合的結合端和受接端採用不一樣的組接結構(如拼接、搭接及嵌接中任一混搭的組接結構)，如圖中該第一扣具構件11的第一結合端114配合該第二扣具構件12的第二受接端125的組合方式為如圖2A中的組接結構(如搭接)，該第一扣具構件11的第一受接端115配合該第二扣具構件12的第二結合端124的組合方式為如圖2D(或2C或2B)中的組接結構(如嵌接或卡合)後，令該水冷模組2容設在該容置空間13內而相結合。

參閱第3圖，輔參閱第2A圖，在一些實施例，該複數扣具構件於此實施例表示呈如長方狀的四個扣具構件說明，亦即該複數扣具構件設有前述第一扣具構件11、第二扣具構件12、一對應該第二扣具構件12的第三扣具構件15及一對應該第一扣具構件11的第四扣具構件16，該第一、二、三、四扣具構件11、12、15、16各設有一結合端與一受接端，該第一、二、三、四扣具構件11、12、15、16相互對應組合的結合端和受接端採用不一樣的組接結構(如拼接、嵌接或搭接結構)，如圖3所示，該第一扣具構件11的第一結合端114和第一受接端115為凸體分別配合該第二、三扣具構件12、15的第二受接端125和第三結合端151為凹槽相嵌接，該第四扣具構件16的第四結合端161和第四受接端162分別為凹槽與鳩尾槽配合對應該第三、二扣具構件12、15的第三受接端152和第二結合端124分別為凸體和鳩尾座相嵌接，所以透過該複數扣具構件(即第一、二、三、四扣具構件11、12、15、16)以相互組合方式跟該水冷模組2結合為一體的設計，可有效避免與水冷模組2組合時產生干涉而無法結合的問題。

此外，上述各實施例，為了增強該複數扣具構件相互對應組合的結合端和受接端之間的結合強度，可在相組合後結合端和受接端(如第一結合端114(或第一受接端115)和第二受接端125(或第二結合端124))相對應之處開設有螺孔，透過至少一螺鎖件(如螺絲)貫穿螺鎖入組合後的結合端和受接端的螺孔內，使組合後的結合端和受接端相螺鎖固定，藉以防止該複數扣具構件(如第一、二扣具構件11、12)相分離，且還能穩固與該水冷模組2相緊密組合一起。在其他另一實施，該第一、二扣具構件11、12與該水冷模組2的底部四隅處對應之處可開設有一穿孔(圖中未示)，透過複數螺絲件進行螺鎖加強固定，可以增強該水冷模組2與該複數扣具構件(如第一、二扣具構件11、12)之間的結合強度。

因此，透過本發明組合式複數扣具構件與水冷模組2相組合一體的設計，使得可達到組裝便利及組裝自由度高，且由於該複數扣具構件還能作模組化，若其中一扣具構件(如第一扣具構件11)損壞只要將此損壞扣具構件更換成同方向新的一扣具構件(如第一扣具構件11)，便可以跟原先未損壞的另一扣具構件(如第二扣具構件12)再次相組合連接使用，以有效達到降低成本。此外，已焊接固定在該水冷模組2的頂側的二嘴頭(進水嘴頭27與出水嘴頭28)設置方向不論是相同或不相同，都可透過該複數扣具構件(如第一、二扣具構件11、12)與該水冷模組2相連接組合一體，可解決習知組裝上會相干涉及結合在水冷頭的底板必須重新根據不同方向嘴頭的水冷頭開設不同模具而提高成本的問題。