TWM682000U - 液冷式散熱裝置 - Google Patents

Abstract

一種液冷式散熱裝置，包括一上蓋、一下蓋以及一阻流結構組。前述上蓋具有一入口、一出口以及一擴流溝槽。前述下蓋連接前述上蓋並且構築出連通前述入口和出口之一腔室，其中前述下蓋形成有複數個第一鰭片以及第二鰭片，且前述第一鰭片的頭端鄰近前述入口。前述阻流結構組位於前述第一鰭片尾端，且不與前述第一鰭片接觸。

Description

液冷式散熱裝置

本新型是有關於一種散熱裝置。更具體地來說，本新型有關於一種液冷式散熱裝置。

隨著半導體製程技術的進步，具有高速運算(High Performance Computing, HPC)能力之積體電路晶片已常見於各種AI伺服器以及電腦設備中。

然而，由於高速運算晶片在進行資料處理時會產生大量的熱，因此如何設計出一種可對積體電路晶片進行快速降溫之液冷式散熱裝置始成為本新型技術領域研發人員之一重要挑戰。

有鑑於前述習知問題點，本新型之一實施例提供一種液冷式散熱裝置，包括一多邊形之上蓋、一下蓋以及一阻流結構組。前述上蓋具有一入口、一出口、一上蓋上表面、一上蓋下表面及一擴流溝槽，前述擴流溝槽位於前述上蓋下表面且鄰近前述入口。前述下蓋具有一下蓋上表面、一下蓋下表面、複數個第一鰭片及複數個第二鰭片，前述下蓋與前述上蓋結合構築出一腔室，前述第一鰭片及前述第二鰭片位於前述腔室內，且位於前述上蓋下表面與前述下蓋上表面之間，其中前述第一鰭片的頭端鄰近前述入口，前述入口連通前述腔室且前述出口連通前述腔室。前述阻流結構組僅位於前述第一鰭片尾端，且不與前述第一鰭片接觸。

於一實施例中，前述腔室具有圍繞前述腔室的一側壁，前述阻流結構組位於前述第一鰭片與前述側壁之間。

於一實施例中，前述阻流結構組與前述側壁直接連接。

於一實施例中，前述阻流結構組與前述第一鰭片尾端的間距小於前述側壁與前述第二鰭片的間距。

於一實施例中，前述上蓋更具有一前阻流結構以及一後阻流結構，前述前阻流結構鄰近前述入口，前述後阻流結構鄰近前述出口。

於一實施例中，前述上蓋更具有一分流結構，位於前述擴流溝槽以及前述出口之間。

於一實施例中，前述上蓋更具有至少一導流溝槽，前述導流溝槽鄰近前述第二鰭片尾端設置。

於一實施例中，前述第一鰭片具有一厚度，且前述厚度介於0.05mm到0.25mm之間。

於一實施例中，前述第一鰭片或前述第二鰭片於凸出前述下蓋的一方向上具有一長度，前述長度是前述上蓋上表面至前述下蓋下表面的最短距離的0.3到0.7。

於一實施例中，前述液冷式散熱裝置更包括一入水管以及一出水管，前述入水管連接前述入口，前述出水管連接前述出口，且在一垂直方向上，前述入水管與前述第一鰭片至少部分重疊或前述出水管與前述第二鰭片至少部分重疊，其中前述垂直方向垂直於前述上蓋以及前述下蓋。

於一實施例中，前述擴流溝槽靠近前述入口的槽寬小於前述擴流溝槽的最大槽寬。

於一實施例中，前述阻流結構組為一個或多個以上的阻流結構所構成。

以下說明本新型實施例之液冷式散熱裝置。然而，可輕易了解本新型實施例提供許多合適的新型概念而可實施於廣泛的各種特定背景。所揭示的特定實施例僅僅用於說明以特定方法使用本新型，並非用以侷限本新型的範圍。

除非另外定義，在此使用的全部用語(包括技術及科學用語)具有與此篇揭露所屬之一般技藝者所通常理解的相同涵義。能理解的是這些用語，例如在通常使用的字典中定義的用語，應被解讀成具有一與相關技術及本揭露的背景或上下文一致的意思，而不應以一理想化或過度正式的方式解讀，除非在此特別定義。

有關本新型之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。以下各實施例中所提到的方向用語，例如：上、下、左、右、前或後等，僅是參考附加圖式的方向。因此，實施方式中所使用的方向用語是用來說明並非用來限制本新型。

首先請一併參閱第1、2、3、4圖，第1圖表示本新型一實施例之液冷式散熱裝置100的立體圖，第2圖表示第1圖中之液冷式散熱裝置100的另一視角立體圖，第3圖表示第1、2圖中之液冷式散熱裝置100組裝前的爆炸圖，第4圖表示第1、2圖中之液冷式散熱裝置100組裝前的另一爆炸圖。

如第1、2、3、4圖所示之液冷式散熱裝置100例如可用以對一一電腦或電子設備內部的熱源(例如積體電路元件)進行散熱冷卻。本實施例之液冷式散熱裝置100主要包含有一上蓋10、一下蓋20、一入水管P1以及一出水管P2，其中前述上蓋10與下蓋20具有扁平結構，此外上蓋10與下蓋20皆呈多邊形(例如矩形或正方形)並且彼此結合，前述入水管P1以及出水管P2則是安裝在上蓋10的頂側，並且分別與上蓋10的入口H1以及出口H2相連通。

需特別說明的是，在下蓋20的底側形成有一凹槽201(第2、4圖)，在實際使用時可將前述凹槽201與一積體電路元件(例如CPU或GPU)的頂部相互結合，從而使液冷式散熱裝置100和積體電路元件能夠彼此接觸，然後可將一流體(例如水)依序經由入水管P1和上蓋10頂側的入口H1而注入到上蓋10與下蓋20之間的腔室內，接著流體則可在與前述積體電路元件進行熱交換後依序經由上蓋10頂側的出口H2以及出水管P2而排出液冷式散熱裝置100。

從第3圖中可以看出，在下蓋20的內側表面上形成有兩排長條形的鰭片F，前述鰭片F相互平行並且大致垂直於Y軸方向，用以將積體電路元件(熱源)所產生的熱迅速地傳導至腔室內部的流體，此外更可將腔室中央的流體均勻地導引至角落區域，以提升液冷式散熱裝置100整體的散熱效率。

在本實施例中，前述鰭片F包含複數個第一鰭片F1以及複數個第二鰭片F2，其中第一鰭片F1靠近入水管P1以及上蓋10頂側之入口H1，第二鰭片F2則靠近出水管P2以及上蓋10頂側的出口H2，且前述第一、第二鰭片F1、F2的厚度約介於0.05mm到0.25mm之間，較佳為介於0.08mm到0.12mm之間(例如0.1mm)，但並不以本新型實施例所揭露者為限。

應了解的是，在前述兩排鰭片F之間另形成有朝Y軸方向延伸之一中央流道V，其可用以引導從上蓋10之入口H1進入腔室內的流體沿著Y軸方向朝上蓋10之出口H2處移動，藉以強化液冷式散熱裝置100中央區域的散熱效果。

如第3、4圖所示，本實施例之上蓋10具有一上蓋上表面10U、一上蓋下表面10L，前述下蓋20則具有一下蓋上表面20U以及一下蓋下表面20L，其中上蓋10與下蓋20結合並構築出一腔室，前述第一、第二鰭片F1、F2位於腔室內，且位於上蓋下表面10L與下蓋上表面20U之間。

另一方面，從第4圖中可以看出，前述上蓋10的內側表面形成有一前阻流結構BF、一後阻流結構BR、一分流結構BD、至少一側阻流結構BS、一擴流溝槽R以及兩個導流溝槽C，其中擴流溝槽R鄰接上蓋10之入口H1，並且從前述入口H1朝上蓋10之出口H2方向漸擴，藉此可有助於引導腔室內的流體朝兩側流動。

從第4圖中可以看出，本實施例中之擴流溝槽R具有一五邊形結構，其中前述擴流溝槽R形成於上蓋下表面10L且鄰近入口H1，且擴流溝槽R靠近入口H1的槽寬小於擴流溝槽R的最大槽寬。於一些實施例中，前述擴流溝槽R也可以具有例如三角形、漏斗狀或其他由入口H1朝出口H2方向漸擴的幾何形狀，而並不以本新型實施例所揭露者為限。

接著請一併參閱第5、6圖，第5圖表示第4圖中之上蓋10的立體圖，第6圖表示第5圖中之上蓋10的仰視圖。

如第5、6圖所示，擴流溝槽R之一中心軸A係平行於Y軸方向並且通過前阻流結構BF、後阻流結構BR、分流結構BD以及上蓋之入口H1和出口H2。此外，兩個側阻流結構BS係位在中心軸A的相反側，並分別鄰近於上蓋10的其中兩個角落，其中該些側阻流結構BS到入口H1之距離小於該些側阻流結構BS到出口H2之距離。

本實施例藉由在上蓋10的兩個角落處設置側阻流結構BS，能夠避免流體滯塞於上蓋10的角落處，此外亦可有助於引導腔室內的流體朝上蓋10的出口H2方向運動(如第6圖中箭頭D1方向所示)。

應了解的是，前述兩個側阻流結構BS可共同組成一阻流結構組B(第4圖)，然而側阻流結構BS的數量亦可為一個或三個以上，並不以本新型實施例所揭露者為限。

另一方面，從第5、6圖中可以看出，本實施例之上蓋10具有一第一側邊S1、一第二側邊S2、一第三側邊S3以及一第四側邊S4，其中前阻流結構BF鄰近於入口H1以及上蓋10的第一側邊S1，後阻流結構BR則鄰近於出口H2以及上蓋10的第二側邊S2。

具體而言，前阻流結構BF在Y軸方向上的位置係介於上蓋10的入口H1以及前述第一側邊S1之間，後阻流結構BR在Y軸方向上的位置則介於上蓋10的出口H2以及前述第二側邊S2之間，其中前阻流結構BF以及後阻流結構BR大致具有一矩形或正方形結構。

又，前述分流結構BD大致具有T字形結構，且其在Y軸方向上的位置係介於擴流溝槽R以及上蓋10的出口H2之間，本實施例中之分流結構BD的主要功能在於將流體導向中心軸A兩側，藉以促進流體能夠在腔室內均勻地流動，從而確保腔室內流場的穩定性，以大幅提升液冷式散熱裝置100整體的散熱效率。

請繼續參閱第5、6圖，兩個長條形的導流溝槽C設置於中心軸A的相反側，並且分別鄰近上蓋10的第三側邊S3以及第四側邊S4，其中前述導流溝槽C以及第三、第四側邊S3、S4垂直於前述第一、第二側邊S1、S2，且前述導流溝槽C到上蓋10之出口H2的距離小於前述導流溝槽C到上蓋10之入口H1的距離。

本實施例中之導流溝槽C的主要功能在於將中心軸A兩側的流體沿-Y軸方向引導至上蓋10的出口H2(如第6圖中箭頭D2方向所示)，藉此能夠確保腔室內流場的穩定性並大幅提升液冷式散熱裝置100整體的散熱效率。

再請參閱第7A圖，第7A圖表示上蓋10之入口H1和出口H2在Z軸方向上與下蓋20之中央流道V至少部分重疊的示意圖。

如第7A圖所示，當上蓋10與下蓋20結合之後可共同構築出一腔室12，其中腔室12具有圍繞該腔室12的一側壁W，且前述側阻流結構BS位於第一鰭片F1與前述側壁W之間。

需特別說明的是，前述上蓋10之入口H1和出口H2會與下蓋20之兩排鰭片F間的中央流道V在Z軸方向(垂直方向)上至少部分重疊。

此外，從第7A圖可以看出每一個第一鰭片F1皆具有頭端F1H以及尾端F1R，每一個第二鰭片F2則皆具有頭端F2H以及尾端F2R，其中前述第一鰭片F1的頭端F1H鄰近上蓋10的入口H1，第二鰭片F2的頭端F2H則鄰近上蓋10的出口H2。

在本實施例中，前述入水管P1在Z軸方向上會與第一鰭片F1至少部分重疊，前述出水管P2在Z軸方向上則會與第二鰭片F2至少部分重疊。

另一方面，從第7A圖中也可以看出，擴流溝槽R以及位於中心軸A兩側的導流溝槽C在Z軸方向上也會與下蓋20的第二鰭片F2至少部分重疊，然而前阻流結構BF、分流結構BD、後阻流結構BR、位於中心軸A兩側的側阻流結構BS以及上蓋10的入口H1和出口H2在Z軸方向上則並未與下蓋20的第一、第二鰭片F1、F2重疊。

在本實施例中，長條形的導流溝槽C以及側阻流結構BS係朝Y軸方向延伸，前述導流溝槽C鄰近第二鰭片F2的尾端F2R，且下蓋20的第一、第二鰭片F1、F2垂直於Y軸方向，惟前述導流溝槽C以及側阻流結構BS的尺寸和形狀仍可視設計需求而調整，並不以本新型實施例所揭露者為限。

接著請參閱第7B圖，第7B圖表示第7A圖右側的局部結構示意圖。

如第7B圖所示，本實施例中之側阻流結構BS僅設置在第一鰭片F1的尾端F1R，且側阻流結構BS不會與第一鰭片F1接觸。具體而言，前述側阻流結構BS與第一鰭片F1之尾端F1R的間距G1小於前述側壁W與第二鰭片F2的間距G2。

再請參閱第7C圖，第7C圖表示本新型另一實施例之側阻流結構BS與側壁W直接連接的示意圖。

如第7C圖所示，在本新型另一實施例中，前述側阻流結構BS也可以和腔室12的側壁W直接連接，藉此不僅能提升液冷式散熱裝置100整體的結構強度，同時也可確保腔室12內之流場的穩定性。

接著請參閱第8圖，第8圖表示沿第1圖中X1-X2方向的剖視圖。

如第8圖所示，當上蓋10與下蓋20結合之後，可在上蓋10與下蓋20之間形成腔室12，其中流體(例如水)可經由入水管P1和上蓋10頂側的入口H1進入腔室12內，接著流體可在與下蓋20底側的熱源(未圖示)進行熱交換後依序經由上蓋10頂側的出口H2以及出水管P2而排出液冷式散熱裝置100(如第8圖中箭頭方向所示)。

在本實施例中，前述第一鰭片F1或第二鰭片F2在凸出下蓋上表面20U之方向上具有一長度h，此外當前述上蓋10以及下蓋20間結合後，前述上蓋上表面10U以及下蓋下表面20L之間於Z軸方向(垂直方向)上具有一最短距離H，其中h/H的比值約介於0.3~0.7之間(前述長度h例如為2.25mm，且前述最短距離H例如為5.2mm)。

雖然本新型的實施例及其優點已揭露如上，但應該瞭解的是，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本新型之精神和範圍內，當可作更動、替代與潤飾。此外，本新型之保護範圍並未侷限於說明書內所述特定實施例中的製程、機器、製造、物質組成、裝置、方法及步驟，任何所屬技術領域中具有通常知識者可從本新型揭示內容中理解現行或未來所發展出的製程、機器、製造、物質組成、裝置、方法及步驟，只要可以在此處所述實施例中實施大抵相同功能或獲得大抵相同結果皆可根據本新型使用。因此，本新型之保護範圍包括上述製程、機器、製造、物質組成、裝置、方法及步驟。另外，每一申請專利範圍構成個別的實施例，且本新型之保護範圍也包括各個申請專利範圍及實施例的組合。

雖然本新型已以較佳實施例揭露於上，然其並非用以限定本新型，任何熟習此項工藝者，在不脫離本新型之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本新型之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100:液冷式散熱裝置 10:上蓋 10U:上蓋上表面 10L:上蓋下表面 12:腔室 20:下蓋 20U:下蓋上表面 20L:下蓋下表面 201:凹槽 A:中心軸 B:阻流結構組 BD:分流結構 BF:前阻流結構 BR:後阻流結構 BS:側阻流結構 C:導流溝槽 D1:箭頭 D2:箭頭 F:鰭片 F1:第一鰭片 F1H:頭端 F1R:尾端 F2:第二鰭片 F2H:頭端 F2R:尾端 G1:間距 G2:間距 h:長度 H:厚度 H1:入口 H2:出口 P1:入水管 P2:出水管 R:擴流溝槽 S1:第一側邊 S2:第二側邊 S3:第三側邊 S4:第四側邊 V:中央流道 W:側壁

第1圖表示本新型一實施例之液冷式散熱裝置100的立體圖。 第2圖表示第1圖中之液冷式散熱裝置100的另一視角立體圖。 第3圖表示第1、2圖中之液冷式散熱裝置100組裝前的爆炸圖。 第4圖表示第1、2圖中之液冷式散熱裝置100組裝前的另一爆炸圖。 第5圖表示第4圖中之上蓋10的立體圖。 第6圖表示第5圖中之上蓋10的仰視圖。 第7A圖表示上蓋10之入口H1和出口H2在Z軸方向上與下蓋20之中央流道V至少部分重疊的示意圖。 第7B圖表示第7A圖右側的局部結構示意圖。 第7C圖表示本新型另一實施例之側阻流結構BS與側壁W直接連接的示意圖。 第8圖表示沿第1圖中X1-X2方向的剖視圖。

100:液冷式散熱裝置

10:上蓋

10U:上蓋上表面

10L:上蓋下表面

20:下蓋

20U:下蓋上表面

20L:下蓋下表面

F:鰭片

F1:第一鰭片

F2:第二鰭片

H1:入口

H2:出口

P1:入水管

P2:出水管

V:中央流道

Claims (12)

1. 一種液冷式散熱裝置，包括： 一多邊形之上蓋，具有一入口、一出口、一上蓋上表面、一上蓋下表面及一擴流溝槽，該擴流溝槽位於該上蓋下表面且鄰近該入口； 一下蓋，具有一下蓋上表面、一下蓋下表面、複數個第一鰭片及複數個第二鰭片，該下蓋與該上蓋結合構築出一腔室，該些第一鰭片及該些第二鰭片位於該腔室內，且位於該上蓋下表面與該下蓋上表面之間，其中該些第一鰭片的頭端鄰近該入口，該入口連通該腔室且該出口連通該腔室；以及 一阻流結構組，僅位於該些第一鰭片尾端，且不與該些第一鰭片接觸。
2. 如請求項1之液冷式散熱裝置，其中該腔室具有圍繞該腔室的一側壁，該阻流結構組位於該些第一鰭片與該側壁之間。
3. 如請求項2之液冷式散熱裝置，其中該阻流結構組與該側壁直接連接。
4. 如請求項2之液冷式散熱裝置，其中該阻流結構組與該些第一鰭片尾端的間距小於該側壁與該些第二鰭片的間距。
5. 如請求項1之液冷式散熱裝置，其中該上蓋更具有一前阻流結構以及一後阻流結構，該前阻流結構鄰近該入口，該後阻流結構鄰近該出口。
6. 如請求項1之液冷式散熱裝置，其中該上蓋更具有一分流結構，位於該擴流溝槽以及該出口之間。
7. 如請求項1之液冷式散熱裝置，其中該上蓋更具有至少一導流溝槽，該導流溝槽鄰近該些第二鰭片尾端設置。
8. 如請求項1之液冷式散熱裝置，其中該些第一鰭片具有一厚度，且該厚度介於0.05mm到0.25mm之間。
9. 如請求項1之液冷式散熱裝置，其中該第一鰭片或該第二鰭片於凸出該下蓋上表面的一方向上具有一長度，該長度是該上蓋上表面至該下蓋下表面的最短距離的0.3到0.7。
10. 如請求項1之液冷式散熱裝置，其中該液冷式散熱裝置更包括一入水管以及一出水管，該入水管連接該入口，該出水管連接該出口，且在一垂直方向上，該入水管與該些第一鰭片至少部分重疊或該出水管與該些第二鰭片至少部分重疊，其中該垂直方向垂直於該上蓋以及該下蓋。
11. 如請求項1之液冷式散熱裝置，其中該擴流溝槽靠近該入口的槽寬小於該擴流溝槽的最大槽寬。
12. 如請求項1之液冷式散熱裝置，其中該阻流結構組為一個或多個以上的阻流結構所構成。