TWI807635B - 浸沒式液冷散熱結構 - Google Patents

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TWI807635B TW111105194A TW111105194A TWI807635B TW I807635 B TWI807635 B TW I807635B TW 111105194 A TW111105194 A TW 111105194A TW 111105194 A TW111105194 A TW 111105194A TW I807635 B TWI807635 B TW I807635B
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李國維
楊景明
陳麒安
葉子暘
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艾姆勒科技股份有限公司
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Abstract

本發明提供一種浸沒式液冷散熱結構，包括一金屬散熱基層以及一金屬膜層。所述金屬膜層形成在所述金屬散熱基層表面上且浸沒於浸沒式冷卻液中。所述金屬膜層的有效厚度小於500微米。所述金屬膜層表面具有利於氣泡生成的複數微孔，每個所述微孔的有效寬度是介於1~200微米，並且每個所述微孔的深度是介於100奈米~50微米。

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。
本發明實施例提供了一種浸沒式液冷散熱結構，包括一金屬散熱基層及一金屬膜層，所述金屬膜層形成在所述金屬散熱基層表面上且浸沒於浸沒式冷卻液中，所述金屬膜層的有效厚度小於500微米，且所述金屬膜層表面具有複數微孔，每個所述微孔的有效寬度是介於1~200微米，並且每個所述微孔的深度是介於100奈米~50微米。
在一優選實施例中，所述金屬散熱基層係以銅材、鋁材、銅 合金材、鋁合金材的其中之一所製成。
在一優選實施例中，所述金屬散熱基層是以鍛造方式、鑄造方式、或以複數金屬件接合方式所形成。
在一優選實施例中，所述金屬膜層由鎳、銅、銀、鋅、鈦、鐵或其合金所製成。
在一優選實施例中，所述金屬膜層是以濕式製程或乾式製程形成在所述金屬散熱基層表面上。
在一優選實施例中，形成在所述金屬膜層表面的每個所述微孔是所述金屬膜層成膜時即產生的一次結構。
在一優選實施例中，形成在所述金屬膜層表面的每個所述微孔是所述金屬膜層成膜後再經過二次加工所產生的二次結構。
在一優選實施例中，形成在所述金屬膜層表面的多個所述微孔中包含有以一次加工生成且呈隨機分布的一次結構微孔、以及以二次加工生成且非呈隨機分布的二次結構微孔。
在一優選實施例中，形成在所述金屬膜層表面的每個所述微孔的深度是小於或等於所述金屬膜層的厚度。
在一優選實施例中，形成在所述金屬膜層表面的每個所述微孔的深度是大於所述金屬膜層的厚度。
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。
10:金屬散熱基層
11:散熱塊體
12:鰭片體
20:金屬膜層
201:微孔
W:寬度
D:深度
T:厚度
900:浸沒式冷卻液
圖1為本發明第一實施例的側視示意圖。
圖2為圖1中II部分的放大示意圖。
圖3為本發明第二實施例的放大示意圖。
圖4為本發明第三實施例的側視示意圖。
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及圖2所示，其為本發明的第一實施例。本實施例提供了一種浸沒式液冷散熱結構，可用於接觸發熱元件。如圖1所示，根據本實施例所提供的浸沒式液冷散熱結構，其包括一金屬散熱基層10及一金屬膜層20。
在本實施例中，金屬散熱基層10可以是由高導熱性基材所製成，例如銅材、鋁材、銅合金材或鋁合金材。進一步來說，本實施例的金屬散熱基層10可以是以鍛造方式一體成型的鍛造金屬件，也可以是以鑄造方式一體成型的鑄造金屬件。另外，金屬散熱基層10也可以是以複數金屬件接合方式所形成。
在本實施例中，金屬膜層20可以是由鎳、銅、銀、鋅、鈦、鐵，或上述金屬的合金所製成。並且，金屬膜層20是形成在金屬散熱基層 10上且浸沒於浸沒式冷卻液900(如電子氟化液)中。進一步說，金屬膜層20可以是以濕式製程，如電鍍、化學鍍、熱浸鍍等方式形成在金屬散熱基層10表面上，也可以是以乾式製程，如濺鍍、化學氣相沉積等方式形成在金屬散熱基層10表面上。
並且，為了藉由金屬膜層20來提升氣泡生成量，本實施例的金屬膜層20的有效厚度T須小於500微米，再者，金屬膜層20表面具有利於氣泡生成的複數微孔201，每個微孔201的有效寬度W是介於1~200微米，並且每個微孔201的有效深度D是介於100奈米~50微米。
更進一步說，本實施例的金屬膜層20的有效厚度T經實驗結果較佳是介於500奈米~5微米，且金屬膜層20表面的每個微孔201的有效寬度W較佳是介於5~50微米，並且每個微孔201的有效深度D較佳是介於250奈米~10微米。據此，可更有效地來提升氣泡生成量，以更加強浸沒式散熱效果。
細部來說，形成在金屬膜層20表面的每個微孔201可為金屬膜層20成膜時即產生的一次結構(primary structure)，也可以說微孔201是以一次加工生成的一次結構微孔。進一步說，可以是透過印刷油墨方式或治具遮蔽方式在金屬散熱基層10上形成遮蔽區，使金屬膜層20形成在金屬散熱基層10表面上時即同時產生一次結構微孔。另外，可以是透過噴塗金屬顆粒的方式，使金屬膜層20形成在金屬散熱基層10表面上時即同時產生一次結構微孔。又，可以是透過鍍膜時電流局部集中的方式，使金屬膜層20形成在金屬散熱基層10表面上時即同時產生一次結構微孔。
另外，形成在金屬膜層20表面的每個微孔201也可為金屬膜層20成膜後再經過二次加工產生的二次結構(secondary structure)，也就是說微孔201是以二次加工生成的二次結構微孔。進一步說，可以是透過 化學蝕刻方式或雷射蝕刻方式於金屬膜層20表面上生成有二次結構微孔。另外，可以是透過噴砂方式(Sand Blasting)於金屬膜層20表面上生成有二次結構微孔。又，可以是透過電腦數值控制(CNC)加工方式於金屬膜層20表面上生成有二次結構微孔。
再者，形成在金屬膜層20表面的該些微孔201可以包含有以一次加工生成且呈隨機分布的一次結構微孔、以及以二次加工生成且非呈隨機分布(即是生成於預定區域)的二次結構微孔。據此，可以更有效地控制微孔的寬度、深度、以及在預定區域(如熱源區域)的數量。
另外，一次結構微孔的深度可以是小於金屬膜層20的厚度，二次結構微孔的深度可以是等於金屬膜層20的厚度，但不加以限制。
[第二實施例]
請參閱圖3所示，其為本發明的第二實施例，本實施例與第一實施例大致相同，其差異說明如下。
在本實施例中，形成在金屬膜層20表面的該些微孔201的深度D是大於金屬膜層20的厚度T。也就是說，該些微孔201是從金屬膜層20表面向下陷入金屬散熱基層10表面，以更提升浸沒式散熱效果。
[第三實施例]
請參閱圖4所示，其為本發明的第三實施例，本實施例與第一實施例大致相同，其差異說明如下。
在本實施例中，金屬散熱基層10具有一散熱塊體11及多個垂直於散熱塊體11的鰭片體12。本實施例的鰭片體12示例是針柱式鰭片(pin-fin)，但也可以是片狀鰭片、或上述兩者組成的複合式鰭片亦或是其他任何幾何形狀的鰭片，以增加散熱表面積。
再者，金屬膜層20是形在散熱塊體11表面及該些鰭片體12 表面。並且，形成在該些鰭片體12表面的金屬膜層20的微孔數量可以是大於形成在散熱塊體11表面的金屬膜層20的微孔數量。
綜合以上所述，本發明實施例提供的浸沒式液冷散熱結構，其至少可以通過「一金屬散熱基層及一金屬膜層」、「所述金屬膜層形成在所述金屬散熱基層表面上且浸沒於浸沒式冷卻液中」、「所述金屬膜層的有效厚度小於500微米」、「所述金屬膜層表面具有複數微孔，每個所述微孔的有效寬度是介於1~200微米，並且每個所述微孔的有效深度是介於100奈米~50微米」的整體技術方案，以確實的提升氣泡生成量，進而提升浸沒式散熱效果。
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:金屬散熱基層
20:金屬膜層
900:浸沒式冷卻液

Claims (6)

  1. 一種浸沒式液冷散熱結構，包括一金屬散熱基層及一金屬膜層，所述金屬膜層形成在所述金屬散熱基層表面上且浸沒於浸沒式冷卻液中，所述金屬膜層的有效厚度小於500微米，且所述金屬膜層表面具有複數微孔，每個所述微孔的有效寬度是介於1~200微米，並且每個所述微孔的深度是介於100奈米~50微米；其中，所述金屬膜層由鎳、銅、銀、鋅、鈦、鐵或其合金所製成，所述金屬膜層是以濕式製程或乾式製程形成在所述金屬散熱基層表面上，並且形成在所述金屬膜層表面的每個所述微孔的深度是大於所述金屬膜層的厚度。
  2. 如請求項1所述的浸沒式液冷散熱結構，其中，所述金屬散熱基層係以銅材、鋁材、銅合金材、鋁合金材的其中之一所製成。
  3. 如請求項2所述的浸沒式液冷散熱結構，其中，所述金屬散熱基層是以鍛造方式、鑄造方式、或以複數金屬件接合方式所形成。
  4. 如請求項1所述的浸沒式液冷散熱結構，其中，形成在所述金屬膜層表面的每個所述微孔是所述金屬膜層成膜時即產生的一次結構。
  5. 如請求項1所述的浸沒式液冷散熱結構，其中，形成在所述金屬膜層表面的每個所述微孔是所述金屬膜層成膜後再經過二次加工所產生的二次結構。
  6. 如請求項1所述的浸沒式液冷散熱結構，其中，形成在所述金屬膜層表面的多個所述微孔中包含有以一次加工生成且呈隨機分布的一次結構微孔、以及以二次加工生成且非呈隨機分布的二次結構微孔。
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