TWI819807B - 具有促進氣泡生成之鰭片的兩相浸沒式散熱結構 - Google Patents
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Abstract
本發明公開一種具有促進氣泡生成之鰭片的兩相浸沒式散熱結構，其包括有一散熱基底、以及多個鰭片。散熱基底具有相對的鰭片面與非鰭片面。非鰭片面用以與浸沒於兩相冷卻液的熱源形成接觸。鰭片面則連接有多個鰭片。多個鰭片中至少有半數以上為功能性鰭片。功能性鰭片至少有一側面與鰭片面之夾角介於80度至100度，並且側面的中心線平均粗糙度Ra是小於3μm、且十點平均粗糙度Rz是不小於12μm，使側面為平滑之平面但分佈有多個較深之孔洞，從而能促進氣泡的生成與脫離。
Description
本發明涉及一種散熱結構，具體來說是涉及一種具有促進氣泡生成之鰭片的兩相浸沒式散熱結構。
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具有促進氣泡生成之鰭片的兩相浸沒式散熱結構。
本發明實施例公開了一種具有促進氣泡生成之鰭片的兩相浸沒式散熱結構，其包括有一散熱基底、以及多個鰭片，所述散熱基底具有相對的鰭片面與非鰭片面，所述非鰭片面用以與浸沒於兩相冷卻液的熱源形成接觸，所述鰭片面連接有所述多個鰭片，並且所述多個鰭片中至少有半數以上為功能性鰭片，所述功能性鰭片至少有一側面與所述鰭片面之夾角介於80度至100度，並且所述側面的中心線平均粗糙度Ra是小於3μm、且十點平均粗糙度Rz是不小於12μm，使所述側面為平滑之平面但分佈有多個較深之孔洞，從而能促進氣泡的生成與脫離。
在一優選實施例中，所述側面的十點平均粗糙度Rz是大於所述側面的中心線平均粗糙度Ra的六倍。
在一優選實施例中，所述功能性鰭片是針柱狀鰭片或板片狀鰭片的其一。
在一優選實施例中，所述功能性鰭片是由銅、銅合金、鋁合金的其一金屬所製成。
在一優選實施例中，所述側面是通過研磨及/或珠擊方式所形成。
在一優選實施例中，所述側面是通過化學腐蝕方式所形成。
在一優選實施例中，所述側面是通過沉積方式所形成。
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。並且，附圖中相同或類似的部位以相同的標號標示。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至圖2所示，其為本發明的第一實施例，本發明實施例提供一種具有促進氣泡生成之鰭片的兩相浸沒式散熱結構，用於接觸浸沒於兩相冷卻液中的熱源/發熱元件。如圖1所示，根據本發明實施例所提供的具有促進氣泡生成之鰭片的兩相浸沒式散熱結構，其包括有一散熱基底10、以及多個鰭片20。
在本實施例中，散熱基底10可採用高導熱性材所製成，例如鋁、銅或其合金。散熱基底10可以是非多孔散熱板或是多孔散熱板。較佳來說，散熱基底10可以是浸沒於兩相冷卻液900(如電子氟化液)中且孔隙率大於8%的多孔散熱板，用於增加氣泡的生成量，以加強浸沒式散熱效果。
在本實施例中，散熱基底10具有相背對的鰭片面101與非鰭片面102。散熱基底10的非鰭片面102用以與浸沒於兩相冷卻液900的熱源800形成接觸，這接觸可以是直接形成接觸或是透過中介層間接形成接觸。散熱基底10的鰭片面101則連接有多個鰭片20，並且散熱基底10與鰭片20可以是以金屬射出成型(Metal Injection Molding，MIM)方式或是以鏟削成型方式(Skiving process)一體地連接、或是以焊接方式連接。並且，鰭片20可以是針柱狀鰭片(pin fin)或是板片狀鰭片(plate fin)，並且可以是由銅、銅合金或鋁合金所製成。
在本實施例中，多個鰭片20中至少有半數以上為功能性鰭片20a，且其可位於熱源800的正上方或對應熱源800的位置。並且，功能性鰭片20a至少有一側面201與鰭片面101之夾角介於80度至100度，也就是側面201與鰭片面101呈大致垂直狀。並且，由於浸沒式散熱效果主要取決於氣泡生成之速度與多寡，因此本實施例的功能性鰭片20a的側面201的中心線平均粗糙度Ra(center line average roughness Ra)必須是小於3μm、且十點平均粗糙度Rz(ten-point average roughness Rz)必須是不小於12μm，使得功能性鰭片20a的側面201為平滑之平面但分佈有多個較深之孔洞(如圖2所示意的)，以藉由較深之孔洞有利於氣泡的生成，同時藉由較平滑之平面有利於氣泡生成之後的脫離，以加強浸沒式散熱效果。
更進一步說，本實施例的功能性鰭片側面201的十點平均粗糙度Rz必須是大於中心線平均粗糙度Ra的六倍，才能使效果更為顯著。
在本實施例中，功能性鰭片20a的側面201可以是通過研磨方式及/或珠擊方式(shot peening)所形成，也就是可利用硬質砂粒高速撞擊功能性鰭片20a，使功能性鰭片20a形成有預定的側面201。
在本實施例中，功能性鰭片20a的側面201可以是通過化學腐蝕方式所形成。進一步說，功能性鰭片20a的側面201可以是通過化學藥劑進行化學腐蝕所形成，並且可以是通過磷酸系微蝕劑、硫酸系微蝕劑或氯化鐵腐蝕劑進行化學腐蝕所形成。
在本實施例中，功能性鰭片20a的側面201也可以是通過沉積方式所形成。進一步說，功能性鰭片20a的側面201可以是通過液相沉積或氣相沉積(物理或化學氣相沉積)所形成。
[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，功能性鰭片20b的側面201定義出相連的第一面2011與第二面2012，第一面2011與鰭片面101之夾角介於80度至100度，第二面2012與鰭片面101之夾角小於75度，使功能性鰭片20b的側面201之第二面2012與鰭片面101之間共同形成有銳角凹口結構C。因此，本實施例的功能性鰭片20b的側面201之第二面2012與鰭片面101之間共同形成有銳角凹口結構C，以此使熱源800的傳熱路徑可受到限制，而在銳角凹口結構C的尖角處產生局部高溫，因此本實施例不僅因為局部高溫可利於氣泡生成，也因為銳角凹口結構C可增加接觸面積而利於氣泡生成。
綜合以上所述，本發明提供的具有促進氣泡生成之鰭片的兩相浸沒式散熱結構，其至少可以通過「散熱基底」、「多個鰭片」、「散熱基底具有相對的鰭片面與非鰭片面，非鰭片面用以與浸沒於兩相冷卻液的熱源形成接觸，鰭片面連接有所述多個鰭片」、「多個鰭片中至少有半數以上為功能性鰭片」、「功能性鰭片至少有一側面與鰭片面之夾角介於80度至100度，並且側面的中心線平均粗糙度Ra是小於3μm、且十點平均粗糙度Rz是不小於12μm」的技術方案，使得功能性鰭片的側面為平滑之平面但分佈有多個較深之孔洞，以藉由較深之孔洞有利於氣泡的生成，同時藉由較平滑之平面有利於氣泡生成之後的脫離，得以有效的強化整體浸沒式散熱效果。
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:散熱基底
101:鰭片面
102:非鰭片面
20:鰭片
20a,20b:功能性鰭片
201:側面
2011:第一面
2012:第二面
C:銳角凹口結構
800:熱源
900:兩相冷卻液
圖1為本發明第一實施例的結構側視示意圖。
圖2為圖1的II部分的放大示意圖。
圖3為本發明第二實施例的結構側視示意圖。
10:散熱基底
101:鰭片面
102:非鰭片面
20:鰭片
20a:功能性鰭片
201:側面
800:熱源
900:兩相冷卻液
Claims (6)
- 一種具有促進氣泡生成之鰭片的兩相浸沒式散熱結構，其包括有一散熱基底、以及多個鰭片，所述散熱基底具有相對的鰭片面與非鰭片面，所述非鰭片面用以與浸沒於兩相冷卻液的熱源形成接觸，所述鰭片面連接有所述多個鰭片，並且所述多個鰭片中至少有半數以上為功能性鰭片，所述功能性鰭片至少有一側面與所述鰭片面之夾角介於80度至100度，並且所述側面的中心線平均粗糙度Ra是小於3μm、且十點平均粗糙度Rz是不小於12μm，使所述側面為平滑之平面但分佈有多個較深之孔洞，從而能促進氣泡的生成與脫離；其中，所述側面的十點平均粗糙度Rz是大於所述側面的中心線平均粗糙度Ra的六倍。
- 如請求項1所述的具有促進氣泡生成之鰭片的兩相浸沒式散熱結構，其中，所述功能性鰭片是針柱狀鰭片或板片狀鰭片的其一。
- 如請求項1所述的具有促進氣泡生成之鰭片的兩相浸沒式散熱結構，其中，所述功能性鰭片是由銅、銅合金、鋁合金的其一金屬所製成。
- 如請求項1所述的具有促進氣泡生成之鰭片的兩相浸沒式散熱結構，其中，所述側面是通過研磨及/或珠擊方式所形成。
- 如請求項1所述的具有促進氣泡生成之鰭片的兩相浸沒式散熱結構，其中，所述側面是通過化學腐蝕方式所形成。
- 如請求項1所述的具有促進氣泡生成之鰭片的兩相浸沒式散熱結構，其中，所述側面是通過沉積方式所形成。
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| US5794607A (en) * | 1992-03-09 | 1998-08-18 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Process for producing heat sink having good heat dissipating characteristics |
| WO2013079665A1 (de) * | 2011-12-02 | 2013-06-06 | Wickeder Westfalenstahl Gmbh | Wärmetauscher |
| TWM627557U (zh) * | 2021-07-02 | 2022-06-01 | 艾姆勒車電股份有限公司 | 孔洞化浸沒式散熱基材結構 |
-
2022
- 2022-09-21 TW TW111135638A patent/TWI819807B/zh active
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