TWI789894B

TWI789894B - 浸沒式液冷散熱結構

Info

Publication number: TWI789894B
Application number: TW110132952A
Authority: TW
Inventors: 楊景明; 彭晟書; 葉子暘
Original assignee: 艾姆勒科技股份有限公司
Priority date: 2021-09-06
Filing date: 2021-09-06
Publication date: 2023-01-11
Also published as: TW202311688A

Abstract

本發明公開一種浸沒式液冷散熱結構包括有多孔金屬散熱材，其孔隙率＞8%、集成散熱器、以及熱界面材。所述熱界面材位於所述多孔金屬散熱材與所述集成散熱器之間以形成熱連接。所述多孔金屬散熱材的連接面與所述熱界面材的連接面之間具有封孔層或封孔材，以提升傳熱效率。

Description

浸沒式液冷散熱結構

本發明涉及一種散熱結構，具體來說是涉及一種浸沒式液冷散熱結構。

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浸沒式液冷散熱結構。

為了解決上述的技術問題，本發明提供一種浸沒式液冷散熱結構，包括：多孔金屬散熱材，其孔隙率＞8%、集成散熱器、以及熱界面材；其中，所述熱界面材位於所述多孔金屬散熱材與所述集成散熱器之間以形成熱連接，且所述多孔金屬散熱材的連接面與所述熱界面材的連接面之間具有一封孔層，所述封孔層封閉所述多孔金屬散熱材的連接面所形成的多個開放孔，並且所述封孔層之層厚＜0.1mm。

在一優選實施例中，所述封孔層是通過蒸氣處理法、有機矽化物封堵法、鈍化液填充法、固定物質阻塞法、物理氣相薄膜沉積法或化學氣相薄膜沉積法形成的一薄膜層。

在一優選實施例中，所述熱界面材係以矽脂、矽膠、環氧樹脂、金屬的其中之一所形成。

為了解決上述的技術問題，本發明另提供一種浸沒式液冷散熱結構，包括：多孔金屬散熱材，其孔隙率＞8%、集成散熱器、以及熱界面材；其中，所述熱界面材位於所述多孔金屬散熱材與所述集成散熱器之間以形成熱連接，並且所述多孔金屬散熱材的連接面所形成的多個開放孔中至少有一個所述開放孔內填入有封孔材而填充所述開放孔的至少一部分空間。

在一優選實施例中，所述封孔材是通過在所述多孔金屬散熱材的連接面形成有一封孔層，並使形成所述封孔層的所述封孔材填入所述開放孔內所形成。

在一優選實施例中，所述封孔材是通過在所述多孔金屬散熱材的連接面形成有一封孔層後再以化學或機械加工方式去除所述封孔層，並使形成所述封孔層剩餘的所述封孔材存留在所述開放孔內所形成。

為了解決上述的技術問題，本發明再提供一種浸沒式液冷散熱冷卻結構，包括：多孔金屬散熱材，其孔隙率＞8%、集成散熱器、以及熱界面材；其中，所述熱界面材位於所述多孔金屬散熱材與所述集成散熱器之間以形成熱連接，並且所述多孔金屬散熱材的連接面為一以加工方式形成且平面孔隙率＜8%之加工平面。

在一優選實施例中，所述多孔金屬散熱材的連接面是通過噴砂、研磨或拋光方式形成的一平面孔隙率＜8%之加工平面。

在一優選實施例中，所述多孔金屬散熱材的連接面是通過化學腐蝕或酸液蝕刻方式形成的一平面孔隙率＜8%之加工平面。

本發明的有益效果至少在於，本發明提供的浸沒式液冷散熱結構，其可以通過「多孔金屬散熱材，其孔隙率＞8%」、「所述熱界面材位於所述多孔金屬散熱材與所述集成散熱器之間以形成熱連接」、「所述多孔金屬散熱材的連接面與所述熱界面材的連接面之間具有一封孔層，所述封孔層封閉所述多孔金屬散熱材的連接面所形成的多個開放孔，並且所述封孔層之層厚＜0.1mm」、或「所述多孔金屬散熱材的連接面所形成的多個開放孔中至少有一個所述開放孔內填入有封孔材而填充所述開放孔的至少一部分空間」、或「所述多孔金屬散熱材的連接面為一以加工方式形成且平面孔隙率＜8%之加工平面」的技術方案，使得本發明實施例提供的浸沒式液冷散熱結構的多孔金屬散熱材區域的氣泡生成量能有效增加，並且熱界面材能有效增加與多孔金屬散熱材的連接性與傳熱性，進而更加提升傳熱效率。

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，本發明實施例提供一種浸沒式液冷散熱結構。如圖1所示，根據本發明實施例所提供的浸沒式散熱結構，基本上從上到下依序可以為多孔金屬散熱材10、熱界面材(Thermal Interface Material，TIM) 20、以及集成散熱器(Integrated Heat Spreader，IHS) 30。

本實施例的多孔金屬散熱材10可以是以銅粉末燒結所形成的多孔銅散熱材，且可以是浸沒於兩相冷卻液(如電子氟化液)中，使得兩相冷卻液在吸熱氣化形成的氣泡數量能大大增加，進而大幅強化了散熱效果。進一步說，本實施例的多孔金屬散熱材10的孔隙率是＞8%，使得兩相冷卻液在吸熱氣化形成的氣泡數量能確實大大增加。

本實施例的集成散熱器30可用於接觸發熱元件，並且本實施例的熱界面材20位於多孔金屬散熱材10與集成散熱器30之間，用於提升集成散熱器30與多孔金屬散熱材10之間之熱連接，進而提升集成散熱器30至多孔金屬散熱材10的傳熱效率。

本實施例的熱界面材20可以是以矽脂、矽膠、環氧樹脂或金屬所形成。並且，為了增加集成散熱器30與多孔金屬散熱材10之間之熱連接，以避免開放孔太過小時，熱界面材20無法很好的密合多孔金屬散熱材10，本實施例的多孔金屬散熱材10的連接面11與熱界面材20的連接面21之間更具有一封孔層15，並且封孔層15是用於封閉多孔金屬散熱材10的連接面11所形成的多個開放孔110，使得本實施例中的熱界面材20可以透過封孔層15增加與多孔金屬散熱材10的連接性與傳熱性，進而更加提升傳熱效率。

進一步說，為了使熱界面材20可以透過封孔層15更加有效地增加與多孔金屬散熱材10的連接性與提升傳熱效率，本實施例的封孔層15為一層厚＜0.1mm的薄膜層。並且，封孔層15可以是通過蒸氣處理法、有機矽化物封堵法、鈍化液填充法、固定物質阻塞法、物理氣相薄膜沉積法或化學氣相薄膜沉積法等方式所形成。

另外需說明的是，本實施例是誇張或放大地示出開放孔，以便更好的理解本發明。

[第二實施例]

請參閱圖2所示，其為本發明的第二實施例，本實施例的浸沒式液冷散熱結構與第一實施例大致相同，其差異說明如下。

在本實施例中，為了增加集成散熱器30至多孔金屬散熱材10的傳熱效率，本實施例的多孔金屬散熱材10的連接面11與熱界面材20的連接面21之間更具有一封孔層15，並使形成封孔層15之封孔材151填入多孔金屬散熱材10的連接面11所形成的至少一開放孔110，使得本實施例中的熱界面材20可以透過封孔層15之封孔材151增加與多孔金屬散熱材10的連接性與傳熱性，進而更加提升傳熱效率。

[第三實施例]

請參閱圖3所示，其為本發明的第三實施例，本實施例的浸沒式液冷散熱結構與第一實施例大致相同，其差異說明如下。

在本實施例中，為了增加集成散熱器30至多孔金屬散熱材10之間之熱連接，本實施例的多孔金屬散熱材10的連接面11所形成的多個開放孔110中至少有一個開放孔110內填入有封孔材151而填充開放孔110的至少一部分空間。並且，本實施例的封孔材151是通過在多孔金屬散熱材10的連接面11形成有一封孔層15(如圖2所示)後再以化學或機械加工方式去除形成在連接面11上的封孔層15，並使形成封孔層15剩餘的封孔材151存留在開放孔110內所形成，使得本實施例中的熱界面材20可以透過存留在開放孔110內的封孔材151增加與多孔金屬散熱材10的連接性與傳熱性，進而更加提升傳熱效率。

[第四實施例]

請參閱圖4所示，其為本發明的第四實施例，本實施例的浸沒式液冷散熱結構與第一實施例大致相同，其差異說明如下。

在本實施例中，為了增加集成散熱器30與多孔金屬散熱材10之間之熱連接，本實施例的多孔金屬散熱材10的連接面11為一以加工方式形成且平面孔隙率＜8%之加工平面，使得本實施例中的熱界面材20可以透過平面孔隙率＜8%之加工平面增加與多孔金屬散熱材10的連接性與傳熱性，進而更加提升傳熱效率。

進一步說，本實施例的多孔金屬散熱材10的連接面11可以是通過噴砂、研磨或拋光等機械加工方式形成的一平面孔隙率＜8%之加工平面。

除此之外，本實施例的多孔金屬散熱材10的連接面11可以是通過化學腐蝕或酸液蝕刻等化學方式形成的一平面孔隙率＜8%之加工平面。

綜合以上所述，本發明實施例提供的浸沒式液冷散熱結構，其可以通過「多孔金屬散熱材10，其孔隙率＞8%」、「所述熱界面材20位於所述多孔金屬散熱材10與所述集成散熱器30之間以形成熱連接」、「所述多孔金屬散熱材10的連接面11與所述熱界面材20的連接面21之間具有一封孔層15，所述封孔層15封閉所述多孔金屬散熱材10的連接面11所形成的多個開放孔110，並且所述封孔層15之層厚＜0.1mm」、或「所述多孔金屬散熱材10的連接面11所形成的多個開放孔110中至少有一個所述開放孔110內填入有封孔材151而填充所述開放孔110的至少一部分空間」、或「所述多孔金屬散熱材10的連接面11為一以加工方式形成且平面孔隙率＜8%之加工平面」的技術方案，使得本發明實施例提供的浸沒式液冷散熱結構的多孔金屬散熱材10區域的氣泡生成量能有效增加，並且熱界面材20能有效增加與多孔金屬散熱材10的連接性與傳熱性，進而更加提升傳熱效率。

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。

10:多孔金屬散熱材 11:連接面 110:開放孔 15:封孔層 151:封孔材 20:熱界面材 21:連接面 30:集成散熱器

圖1為本發明第一實施例浸沒式液冷散熱結構側視示意圖。

圖2為本發明第二實施例浸沒式液冷散熱結構側視示意圖。

圖3為本發明第三實施例浸沒式液冷散熱結構側視示意圖。

圖4為本發明第四實施例浸沒式液冷散熱結構側視示意圖。

10:多孔金屬散熱材

11:連接面

110:開放孔

15:封孔層

20:熱界面材

21:連接面

30:集成散熱器

Claims

一種浸沒式液冷散熱結構，包括：多孔金屬散熱材，其孔隙率>8%、集成散熱器、以及熱界面材；其中，所述熱界面材位於所述多孔金屬散熱材與所述集成散熱器之間以形成熱連接，並且所述多孔金屬散熱材朝向所述熱界面材的連接面所形成的多個開放孔中至少有一個所述開放孔內填入有封孔材而填充所述開放孔的至少一部分空間；其中，所述封孔材是通過在所述多孔金屬散熱材朝向所述熱界面材的連接面形成有一封孔層後再以化學或機械加工方式去除所述封孔層，並使形成所述封孔層剩餘的所述封孔材存留在所述開放孔內所形成。
如請求項1所述的浸沒式液冷散熱結構，其中，所述封孔層是通過蒸氣處理法、有機矽化物封堵法、鈍化液填充法、固定物質阻塞法、物理氣相薄膜沉積法或化學氣相薄膜沉積法形成的一薄膜層。
如請求項1所述的浸沒式液冷散熱結構，其中，所述熱界面材係以矽脂、矽膠、環氧樹脂、金屬的其中之一所形成。
一種浸沒式液冷散熱結構，包括：多孔金屬散熱材，其孔隙率>8%、集成散熱器、以及熱界面材；其中，所述熱界面材位於所述多孔金屬散熱材與所述集成散熱器之間以形成熱連接，並且所述多孔金屬散熱材的連接面為一以加工方式形成且平面孔隙率<8%之加工平面。
如請求項4所述的浸沒式液冷散熱結構，其中，所述多孔金屬散熱材的連接面是通過噴砂、研磨或拋光方式形成的一平面孔隙率<8%之加工平面。
如請求項4所述的浸沒式液冷散熱結構，其中，所述多孔金屬散熱材的連接面是通過化學腐蝕或酸液蝕刻方式形成的一平面孔隙率<8%之加工平面。
如請求項4所述的浸沒式液冷散熱結構，其中，所述熱界面材係以矽脂、矽膠、環氧樹脂、金屬的其中之一所形成。