TWM586876U - 複合水冷排結構 - Google Patents

Abstract

一種複合水冷排結構至少包含一冷卻板、一致冷晶片單元及一均溫板。 該冷卻板具有一第一上表面及一第一下表面及一液體流動部位供一工作液體流動，該液體流動部位連通一出口及一入口。該致冷晶片單元設置在該冷卻板下方，具有一冷端及一熱端，該冷端係接觸該冷卻板的第一下表面。該均溫板設置在該致冷晶片下方，具有一第二上表面及一第二下表面，該第二上表面接觸該致冷晶片的熱端，藉由上述複合層狀設置幫助散熱。

Description

複合水冷排結構

本創作係有關於散熱領域，尤其關於一種複合水冷排結構。

電腦在運作時，許多內部元件會產生大量熱能，因此良好的散熱系統是決定電腦運作效能以及可靠度的一大關鍵因素。在所有會發熱的元件當中，一般以工作負荷最高的中央處理器(CPU)以及繪圖晶片處理器(GPU)等二者的散熱問題最為棘手。尤其當前各類電腦遊戲的畫面愈來愈細膩，電腦輔助繪圖軟體的功能也日趨強大，這類軟體在運作時往往會讓中央處理器以及繪圖晶片處理器處於高負荷狀態，同時也會導致大量的熱能產生，這些熱能若不能有效地散去，輕則導致中央處理器或繪圖晶片處理器的效能下降，嚴重時更可能造成中央處理器或繪圖晶片處理器的損壞或者使用壽命大幅降低。

如第1A及1B圖所示，為了降低發熱電子元件的工作溫度，一般市面上水冷式裝置由一水冷排透過二水導管連接一水泵1a(Pump)及一水冷頭1b貼觸一發熱元件(如中央處理器)，透過水泵1a(Pump)驅使水冷液(或稱工作液體)流動到水冷排1上散熱並不斷地進行循環冷卻，以快速散除熱量。前述的水泵1a係設置在水冷頭1b的外部(如第1A圖)，或者水泵1a可以設置在水冷頭1b的內部(如第1B圖)。該水冷排1由複數散熱鰭片11、複數直條狀扁管12及二側水箱13所組成，該等散熱鰭片11設於該等直條狀扁管12彼此之間，且前述二側水箱13與該等散熱鰭片11及該等直條狀扁管12的兩側是透過焊錫焊接而成，令該二側水箱13與該等散熱鰭片11及該等直條狀扁管12連接構成所述水冷排1，並其中一側水箱13上設 有一進水口131與一出水口132，該進水口131與出水口132分別用以連接相對二水導管(圖中未示)。

由於從該進水口13流入的工作液體於一側水箱13內後，從該等直條狀扁管12內快速直通流經到另一側水箱13內，接著再藉由該等直條狀扁管12內快速直通流經道一側水箱13內，然後由該出水口132排出去，由於習知水冷排的整體結構的體積較大會佔據較大的設置空間，若將水冷排的體積縮小則散熱效率下降，導致解熱效果不彰。因此如何提供一種體積不大且散熱效率高的散熱結構即為本案之創作人與從事此行業之相關廠商所亟欲研究改善之方向所在者。

本創作之一目的，提供一種複合層狀設置的水冷排結構。

本創作之一目的，提供一種緊密(compact)且減少熱阻以提升散熱效率的複合水冷排結構。

本創作之一目的，提供一種冷卻板利用一致冷晶片單元將熱傳遞到一均溫板的複合水冷排結構。

本創作之一目的，提供一種複合水冷排結構選擇設有至少一散熱鰭片阻，透過該至少一散熱鰭片組增加與空氣接觸的面積，提高散熱效率。

為達成上述之目的，本創作提供一種複合水冷排結構，係包含：一冷卻板，具有一第一上表面及一第一下表面及一液體流動部位供一工作液體流動，該液體流動部位連通一出口及一入口：一致冷晶片單元，設置在該冷卻板下方，具有一冷端及一熱端，該冷端係接觸該冷卻板的第一下表面；一均溫板，設置在該致冷晶片下方，具有一第二上表面及一第二下表面，該第二上表面接觸該致冷晶片的熱端。

在一實施例，該冷卻板的第一上表面及該第二下表面分別位於該冷卻板的兩側，且該第一上表面及該第二下表面其中任一設有一凹槽，該液體流動部位設置在該凹槽內。

在一實施例，該流動部位係為一液體導流管，該液體導流管的兩端形成該出口及該入口。

在一實施例，該冷卻板具有一第一上板體對接一第一下板體，該第一上表面形成在該第一上板體，該第一下表面形成在該第一下板體，該液體流動部位係為一導引槽道位於該第一上板體及該第一下板體之間，該導引槽道的兩端形成該出口及該入口。

在一實施例，該致冷晶片單元包括一或數個致冷晶片，該等致冷晶片係平行排列。

在一實施例，該入口及該出口係連接一水冷頭模組，該水冷頭模組包括一水冷頭及一泵浦。

在一實施例，該冷卻板的第一上表面設有一第一散熱鰭片組，該均溫版的第二下表面設有一第二散熱鰭片組。

在一實施例，該均溫板具有一封閉腔室容納一第二工作液體，一毛細結構層設置在該封閉腔室的一內壁上，該封閉腔室內設有至少一支撐柱。

在一實施例，該第一散熱鰭片組及該第二散熱鰭片組連接一保護單元，該保護單元連接至少一風扇。

20‧‧‧水冷排結構

21、21a‧‧‧冷卻板

2101‧‧‧第一上板體

2102‧‧‧第一下板體

211‧‧‧第一上表面

212‧‧‧第一下表面

213‧‧‧入口

214‧‧‧出口

215、215a‧‧‧液體流動部位

217‧‧‧凹槽

22‧‧‧致冷晶片單元

220‧‧‧致冷晶片

221‧‧‧冷端

222‧‧‧熱端

23‧‧‧均溫板

2031、2302‧‧‧板體

231‧‧‧第二上表面

232‧‧‧第二下表面

233‧‧‧封閉腔室

234‧‧‧毛細結構層

235‧‧‧第二工作液體

236‧‧‧支撐柱

241‧‧‧第一散熱鰭片組

242‧‧‧第二散熱鰭片組

30‧‧‧水冷頭模組

31‧‧‧保護單元

311‧‧‧第一部分

312‧‧‧第二部分

32‧‧‧風扇

下列圖式之目的在於使本創作能更容易被理解，於本文中會詳加描述該些圖式，並使其構成具體實施例的一部份。透過本文中之具體實施例並參考相對應的圖式，俾以詳細解說本創作之具體實施例，並用以闡述創作之作用原理。

第1A及1B圖為習知技術示意圖；第2A圖為本創作之立體分解示意圖；第2B圖為本創作之立體組合示意圖；第2C圖為本創作替代實施之立體分解示意圖；第2D圖為本創作均溫板之局部剖視示意圖；第3A圖為本創作第一種類型冷卻板之立體示意圖；第3B圖為本創作第一種類型冷卻板另一視角的立體示意圖；第3C圖為本創作第二種類型冷卻板的分解立體示意圖；第4A及4B圖為本創作連接一水冷頭模組之示意圖；第4C圖為第4A圖的局部剖視示意圖；第4D圖為第4B圖的局部剖視示意圖；第5圖為本創作水冷排組的第一、二散熱鰭片組連接保護單元及風扇之示意圖。

本創作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。

請參閱第2A圖為本創作之立體分解示意圖；第2B圖為本創作之立體組合示意圖及第2C圖為本創作替代實施之立體分解示意圖；第2D圖為本創作均溫板之局部剖視示意圖。如圖所示，一水冷排結構20包含一冷卻板21、一致冷晶 片單元22及一均溫板23。該冷卻板21具有一第一上表面211及一第一下表面212分別位於該冷卻板21的兩側，一液體流動部位215設在該第一上表面211及第一下表面212之間，該液體流動部位215連通一入口213及一出口214導引一第一工作液體(例如純水)流動。

該致冷晶片單元22設置在該冷卻板21的下方，在通電後具有一冷端(吸熱面)221及一熱端(放熱面)222分別位於該致冷晶片單元22的兩側，該冷端221係接觸該冷卻板21的第一下表面212。致冷晶片單元22包括一或數個致冷晶片220，該等致冷晶片220係平行排列。在本實施表示六個致冷晶片220平行排列，但不侷限於此，使用者可以根據需求例如冷卻板21及均溫板23的面積設置致冷晶片220的數量。

該均溫板23設置在該致冷晶片單元22的下方，包括兩個板體2301、2302對接成一體(如第2D圖)，且具有一第二上表面231及一第二下表面232分別位於兩個板體2301、2302的外側，該第二上表面231接觸該致冷晶片單元22的熱端222。如第2D圖所示，均溫板23具有一封閉腔室233在兩個板體2301、2302之間並容納有一第二工作液體235(例如純水、甲醇、丙酮、冷煤或氨等其中之一，並不被任何液體所限制)及一毛細結構層234，該毛細結構層234設置在該封閉腔室233的一內壁上。該封閉腔室233內選擇設有至少一支撐柱236垂直立設在兩個板體2031、2302之間以支撐該封閉腔室233。均溫板23是一種二維傳熱元件，該第二工作液體235在該封閉腔室內233循環的汽、液相變傳熱，將致冷晶片單元22傳過來的熱源快速擴增為面熱源，降低單位面積熱傳量，以去除熱點(熱集中)的問題，均溫效果好及有較大的貼合接觸面積，直接降低水冷排結構20的整體熱阻。

在一替代實施，如第2C圖所示，該冷卻板21的第一上表面211設有一第一散熱鰭片組241，該均溫板23的第二下表面232設有一第二散熱鰭片組242，藉由該第一散熱鰭片組241及第二散熱鰭片組242分別增加第一上表面211及第二下表面232跟空氣的接觸面積以幫助散熱。

再者，請繼續參考第3A圖為本創作第一種類型冷卻板之立體示意圖；第3B圖為本創作第一種類型冷卻板另一視角的立體示意圖；第3C圖為本創作第二種類型冷卻板的分解立體示意圖。如第3A及3B圖所示，該冷卻板21為熱傳導性佳的一板體，且該第一上表面211及該第一下表面212其中任一設有一凹槽217，該液體流動部位215設置在該凹槽217內。在本實施表示該凹槽217設置在該第一下表面212且蜿蜒的延伸設置，以佈滿該第一下表面212。該液體流動部位215係為一液體導流管埋設在該凹槽217內不超過該第一下表面212，液體流動部位215的相反該凹槽217的一側跟該第一下表面212形成一個共平面(co-plane)，且該液體導流管具有兩端形成該入口213及該出口214。該液體流動部位215係配合該凹槽217蜿蜒的延伸設置，佈滿該第一下表面212，藉此延長第一工作液體在液體流動部位215的流動時間及讓第一工作液體所帶的熱量均勻的分佈在冷卻板21上達到均溫目的。

在一替代實施，如第3C圖所示該冷卻板21a具有一第一上板體2101對接一第一下板體2102，該第一上表面211形成在該第一上板體2101，該第一下表面212形成在該第一下板體2102，該液體流動部位215a為一導引槽道位於該第一上板體2101及該第一下板體2102之間，該導引槽道的兩端形成該入口213及該出口214。在本實施表示該液體流動部位215a設置在該第一下板體2102對接該第一上板體2101的一面。且該液體流動部位215a蜿蜒的延伸設置，並佈滿該第 一下板體2102，藉此延長該第一工作液體在液體流動部位215a的流動時間及使第一工作液體所帶的熱量均勻的分佈在冷卻板21a上。

請繼續參考第4A及4B圖為本創作連接一水冷頭模組之示意圖；第4C圖為第4A圖的局部剖視示意圖；第4D圖為第4B圖的局部剖視示意圖。如這些圖所示，一並搭配前述的第2A、2B、2C、3A、3B及3C圖，該水冷排結構20的冷卻板21的入口213及出口214連通一水冷頭模組30，該水冷頭模組30例如先前技術所述的水冷頭及泵浦，該泵浦係設置在水冷頭外或水冷頭內。在液體流動部位215、215a內的第一工作液體通過該出口214流入該水冷頭模組30跟一發熱元件產生熱交換後增溫，增溫後的第一工作液體流出該水冷頭模組30後，從該入口213流入該水冷排結構20的冷卻板21，第一工作液體所帶的熱量沿著該液體流動部位215、215a朝出口214方向流動，並將熱量傳導到冷卻板21、21a並均勻的分布。當熱量傳遞到該冷卻板21、21a的第一上表面211時，透過該第一上表面211散熱。傳遞到該冷卻板21、21a的第一下表面212的熱量通過該致冷晶片單元22的冷端221吸熱後，從該熱端222放熱到該均溫板231的第二上表面231，然後經由該封閉腔室233內的第二工作液體235汽、液相變傳熱到該第二下表面232散熱。

在另一替代實施，當熱量傳遞到該冷卻板21、21a的第一上表面211時通過該第一散熱鰭片組241散熱，且當熱量傳遞到該均溫板231的第二下表面232時通過該第二散熱鰭片組242散熱。

另外要說明的，前述的冷卻板21、21a、液體流動部位215、215a、均溫板231、第一散熱鰭片組241及第二散熱鰭片組242例如為金或銀或銅或鐵或鈦或鋁或不銹鋼或該等金屬的合金材質所構成。其中鈦材質的金屬強度高且重量輕 的特性以及導熱效率好，以有效提升熱傳導效率的效果及使整體重量減輕的效果。

再者，如第5圖所示該第一散熱鰭片組241及該第二散熱鰭片組242連接一保護單元31，該保護單元31具有一第一部分311及第二部分312從該水冷排結構20的上方及下方罩設該第一散熱鰭片組241及該第二散熱鰭片組242，保護該第一及第二散熱鰭片組241、242不會受損。另外，該保護單元31也可選擇的連接該至少一風扇32，藉由該至少一風扇32幫助第一及第二散熱鰭片組241、242散熱。

藉由以上的實施，利用一致冷晶片單元22將冷卻板21、21a的熱傳遞到一均溫板23散熱，另外選擇設有第一及第二散熱鰭片組241、242，透過該第一及第二散熱鰭片組241、242增加冷卻板21及該均溫板23與空氣接觸的面積，如此複合層狀設置該水冷排結構20以提供一種緊密且減少熱阻提升散熱效率的複合水冷排結構。

以上已將本創作做一詳細說明，惟以上所述者，僅為本創作之一較佳實施例而已，當不能限定本創作實施之範圍。即凡依本創作申請範圍所作之均等變化與修飾等，皆應仍屬本創作之專利涵蓋範圍。

Claims (10)

1. 一種複合水冷排結構，係包含：一冷卻板，具有一第一上表面及一第一下表面及一液體流動部位供一第一工作液體流動，該液體流動部位連通一出口及一入口：一致冷晶片單元，設置在該冷卻板的下方，具有一冷端及一熱端，該冷端係接觸該冷卻板的第一下表面；一均溫板，設置在該致冷晶片單元的下方，具有一第二上表面及一第二下表面，該第二上表面接觸該致冷晶片單元的熱端。
2. 如請求項1所述之複合水冷排結構，其中該冷卻板的第一上表面及該第二下表面分別位於該冷卻板的兩側，且該第一上表面及該第一下表面其中任一設有一凹槽，該液體流動部位設置在該凹槽內。
3. 如請求項2所述之複合水冷排結構，其中該液體流動部位係為一液體導流管，具有兩端形成該出口及該入口。
4. 如請求項1所述之複合水冷排結構，其中該冷卻板具有一第一上板體對接一第一下板體，該第一上表面形成在該第一上板體，該第一下表面形成在該第一下板體，該液體流動部位係為一導引槽道位於該第一上板體及該第一下板體之間，該導引槽道的兩端形成該出口及該入口。
5. 如請求項1所述之複合水冷排結構，其中該致冷晶片單元包括一或數個致冷晶片，該等致冷晶片係平行排列。
6. 如請求項1所述之複合水冷排結構，其中該入口及該出口係連接一水冷頭模組，該水冷頭模組包括一水冷頭及一泵浦。
7. 如請求項1所述之複合水冷排結構，其中該均溫板具有一封閉腔室容納一第二工作液體，一毛細結構層設置在該封閉腔室的一內壁上。
8. 如請求項7所述之複合水冷排結構，其中該封閉腔室內設有至少一支撐柱。
9. 如請求項1至8其中任一項所述之複合水冷排結構，其中該冷卻板的第一上表面設有一第一散熱鰭片組，該均溫板的第二下表面設有一第二散熱鰭片組。
10. 如請求項9所述之複合水冷排結構，其中該第一散熱鰭片組及該第二散熱鰭片組連接一保護單元，該保護單元連接至少一風扇。