TWI255025B - Liquid cooling system - Google Patents

Description

1255025 (1) 玖、發明說明 【發明所屬的技術領域】 發明是關於具備有散熱元件的冷卻系統 【先前技術】 針對傳統的電子機器冷卻用液冷水套的 示有專利文獻1、2。 在該專利文獻1、2，是顯示了：爲了提 熱性能，在冷卻流路中設置平板狀的冷卻鰭 流噴嘴的構造。平常的冷卻風扇的成形方式 切削加工，加工所需要的手續或製造成本會 另一方面，在擠壓加工這種成本較低的 加工的鰭片高度或鰭片間距具有其限制，較 冷卻性能。 在設置有噴流噴嘴的構造中，會增加液 ，很難適用於狹窄空間。 在專利文獻3’是顯示了將積疊板朝厚 構成的散熱裝置。可是，該專利文獻3主要 情形的產生、或提昇流路內的溫度均一性， 到，在流路內增加本身的導熱面積、或提昇 進導熱性。 在專利文獻4 ’是顯示了，使用沖壓成 散熱裝置的構造。可是，在專利文獻4中， 流路內促進導熱的情形。 的電子機器。 構造，例如揭 昇液體側的導 片、或設置噴 ，經常是使用 增大。 加工法，可以 難保有良好的 冷水套的厚度 度方向積疊所 是要防止不良 而根本沒有提 熱傳導率以促 形的積疊板的 也沒有提到在 -5- (2) 1255025 在專利文獻5，是顯示了 ：爲了促進流路內本身的導 熱，而在內部***內鰭片的液冷散熱器的構造。可是在專 利文獻5中，在鰭片材料與鰭片基座相接的部分，是中介 著熱傳導率比鰭片材料小很多的硬 焊焊料，在該部分會 妨礙朝向垂直於基座面的方向的熱量移動，無法得到能與 一體物的切削加工方式相比的低內部熱阻。 【專利文獻1】日本特開平8— 2 79 5 7 8號公報（第5頁， 第1〜5圖） 【專利文獻2】日本特開平8 一 3 1 994號公報（第6〜7頁 ，第1〜4圖） 【專利文獻3】日本特開平9 — 102568號公報（第4頁， 第1圖） 【專利文獻4】日本特開2003 — 7944號公報（第2〜3頁 ，第2圖） 【專利文獻5】曰本特開2002 — 170915號公報（第2〜4 頁，第1〜5圖） 【發明內容】 〔發明欲解決的課題〕 如上述，將金屬製的薄板朝厚度方向積疊，將內部作 爲液體的流路的構造，在專利文獻3中是習知的。 可是，在該專利文獻3中，並沒有提到關於在流路內 促進本身的導熱。 也就是說，專利文獻3的發明目的，如記載於課題欄 -6- (3) 1255025 中’是爲了要防止積疊板型散熱器裝置本身的不良情況的 產生’希望提昇搭載機器的可靠度及冷卻性能。 在專利文獻3中，是設置了從兩側挟持流路板及連通 板的一對端板，並且將其配置在對應溫度較高的流路與溫 度較低的流路的位置，以達到溫度的平均化。 專利文獻3並沒有提到使冷卻性能提昇，以及促進散 熱裝置本身的導熱性。 本發明的目的，要提供一種具備有冷卻用液冷水套及 系統的電子機器，希望促進流路內本身的導熱性。 [用以解決課題的手段] 上述的目的，是藉由下述構造來達成，是具備有：熱 性地連接於發熱零件的受熱構件、用來將液體輸送到該受 熱構件的泵浦、以及使藉由該泵浦來自於上述發熱零件的 受熱液體進行散熱的散熱器的液冷系統，上述受熱構件是 由利用將金屬薄板進行沖裁加工所成型的積疊板所構成， 該積疊板具備有讓液體流通的流路，在該流路的內部具有 複數的鰭片。 上述的目的，是藉由下述構造來達成，上述積疊板是 由：在中央部具有孔部的第一積疊板、以及其中一方具有 開放的缺口，且另一方具有孔部的第二積疊板所構成，是 將該第一與第二積疊板交互積疊，而設置液體的流入側積 疊組與液體的流出側積疊組。 上述的目的，是藉由下述構造來達成，上述積疊板， (4) 1255025 是在長軸方向具有複數的孔部的金屬薄板，相對於該金屬 薄板的中心部，上述複數的孔部是偏移向長軸方向的其中 一方側，使該金屬薄板上下反轉依序積疊。 上述的目的，是藉由下述構造來達成，上述積疊板， 是具有一條蛇行孔的金屬薄板，相對於該金屬薄板的中心 部，上述孔部是偏移向其中一方側，使該金屬薄板上下反 轉依序積疊。 上述的目的，是藉由下述構造來達成，上述受熱構件 是由上下兩枚的金屬板所構成，上述上下兩枚的金屬板的 上側金屬板，是具有：一條蛇行溝槽、以及利用擠壓成型 而形成在該溝槽的內部的伸出部，是中介著密封構件來固 定該上側金屬板與平板狀的下側金屬板。 上述的目的，是藉由下述構造來達成，是具備有：熱 性地連接於發熱零件的受熱構件、用來將液體輸送到該受 熱構件的泵浦、以及使藉由該泵浦來自於上述發熱零件的 受熱液體進行散熱的散熱器的液冷系統，上述受熱構件是 由利用將金屬薄板進行沖裁加工所成型的積疊板所構成， 該積疊板具備有讓液體流通的流路，在該流路的內部具有 複數的鰭片，在該受熱構件使以配管來連接上述泵浦與上 述散熱器。 上述目的，是藉由將風扇安裝於上述散熱器所達成的 [發明效果] -8- (5) 1255025 藉由本發明，可提供一種具備有冷卻用液冷水套及系 統的電子機器，能促進流路內本身的導熱性。 【實施方式】 以下，依序來說明本發明的實施例。 [實施例1 ] 以第1圖〜第3圖來說明本發明的第一實施例。 第1圖是具備第一實施例的液冷水套的立體圖及各部 分的剖面圖。 第2圖是顯示構成第1圖的液冷水套的積疊板的形狀的 正面圖。 第3圖是用來說明積疊板的變形例的第2圖的相稱圖。 在第1圖，本實施例的液冷水套1 0 0，是將積疊板1 a、 1 b、1 c (針對形狀則在第2圖詳細說明）一枚一枚積疊在厚 度方向予以結合的構造，該積疊板1 a、1 b、1 c是將例如 銅這樣的讓傳導性佳的金屬薄板進行沖裁加工所成形的。 積疊板1 a、1 b、1 c的經過沖裁的孔部的部分，形成了冷 卻液的流路8。在積疊板1 a、1 b、1 c的左右兩端是安裝了 側端板15。在該積疊著的積疊板la、lb、lc的長軸方向 的端部是安裝著端板1 6。該端板1 6是用來設置冷卻液的流 入部6與流出部7的部分。 該液冷水套100是經由熱傳導構件4，與半導體模組5 熱性地連接。 -9- (6) 1255025 在依序將積疊板1 a、1 b、1 c積疊之後，以側端板1 5 挾持住兩側，並且作爲冷卻液的流入流出部的端板1 6會被 安裝到積疊板1 a、1 b、1 c的其中一端，將全體進行硬 焊處理，而形成了液冷水套1 0 0。 在該液冷水套1 00，由於冷卻液是在形成於積疊板1 a 、1 b、1 c之間的流路8中流動，所以該積疊板1 b會有作爲 冷卻鰭片的機能。在該構造中，由於很容易將積疊板la、 lb的厚度作薄，所以可以確保很大的導熱面積。 由於積疊板1 a、1 b，是伸到與熱傳導構件4相接的部 分，所以可以排除熱傳導率較低的硬 焊焊料對於朝向垂 直於基座面的熱量移動的影響。因此，可以得到與花費製 作成本的將一體物進行切削加工的方式差不多的低內部熱 阻，對於半導體模組5可得到極好的冷卻性能。 液冷水套1 〇〇，基本上僅以一種沖裁積疊板1構成，不 會有像切削加工的較多程序的製程，在製作性具有優點， 且加工所需要的成本與傳統方式比較可以大幅減低。由於 其導熱面積很好，所以也可以將液冷水套1 0 0的厚度作薄 〇 在第2圖，積疊板la是被沖裁成口字型，是作爲積疊 板1 b的間隔物，而分別中介在複數的積疊板〗b之間。該 積疊板1 b與流入部6相對向的部分是成爲缺口，該缺口部 分是液體的侵入部分。缺口部分的相反部位是被沖裁成口 字型。該沖裁部分是作爲液體向左右移動的通路。如上述 ，該積疊板lb與冷卻液的接觸面積很多，而具有作爲一 -10- (7) 1255025 種冷卻鰭片的機能。積疊板1 c是用來在中央分隔積疊板 1 a、1 b組的構造，而分開成：與流入部6相對向的積疊板 1 a、1 b組、以及與流出部7相對向的積疊板1 a、1 b組。 藉由積疊板1 a、1 b、1 c所形成的冷卻水套1 0 0的左右 兩側是以側端板1 5密封。由於積疊板1 b的缺口部分是成 爲液體的流入部分與流出部分，所以是以覆蓋該缺口的部 分的方式安裝有端板16，該端板16是安裝著流入部6與流 出部7。 在第3圖，積疊板1 a ’則是用來將液體的流路區分成 上下部分的構造。積疊板1a ’’則是將液體的流路區分成 上下複數部分，並且其進行區分的肋部是作成波浪形。 藉此，讓流路8內的流體複雜化，能提昇構造強度或 促進導熱性。 [實施例2] 第4圖（a)，是具備有第二實施例的液冷水套的第1圖 相稱圖。 第4圖（b)，是利用第二實施例將積疊板進行積疊時的 液冷水套的剖面圖。 在第4圖（a)，其積疊板le是與第一實施例不同，積疊 板le是積疊在深度方向。並且該積疊板le，其藉由沖裁 加工所形成的複數的孔是全體朝向某一方向偏移（第4圖（a) 所示的實施例是全體朝左側偏移）。在該實施例中，是將 該積疊板le —枚一枚上下反轉進行積疊。 -11- (8) 1255025 換言之，由於每一枚的積疊板1 e的孔部的偏 都不同，所以流路8會變成蛇行的。 在第4圖（b)，積疊板le的進行沖壓的複數的孔 於積疊板1 e的中心軸是稍微偏移，如果使該積疊右 下一層積疊的積疊板le上下反轉的話，會成爲如 1 e ’ 。反覆進行這樣的反轉積疊方式，會形成由多 出部14所構成的流路8。 在本實施例中，在積疊好積疊板1 e、1 e ’後， 全體進行硬 焊處理而形成了液冷水套1 00主體部 安裝冷卻液流入部6與流出部7。可是，也可以一體 體部與冷卻液流入部6、流出部7進行硬 焊處理而: 液冷水套1 〇 〇的下面部，是經由具有柔軟性的 構件4，與半導體模組5的上面部熱性地連接著。 在這種構造中，冷卻液是流動於藉由積疊板1 e 所形成的流路8中。此時，流路8中的多數的伸出部 爲冷卻鰭片的功能，並且使冷卻液的流動複雜化， 混合，而能得到良好的冷卻性能。 在本實施例中，由於積疊板1，是伸到與熱傳_ 相接的鰭片基座的部分，所以可以排除熱傳導率較 低的硬 焊焊料對於朝向垂直於基座面的熱量移動 。因此，可以得到與花費製作成本的將一體物進行 工的方式差不多的低內部熱阻。 液冷水套1 〇〇，基本上僅以一種沖裁積疊板1構成 有像切削加工的較多程序的製程，在製作性具有優 移方向 部，對 5 1 e的 圖中的 數的伸 藉由將 ，然後 地將主 衫成。 熱傳導 、le， 14會成 可促進 Μ冓件4 鰭片更 的影響 切削加 ，不會 點，且 -12- 1255025 (9) 加工所需要的成本與傳統方式比較可以大幅減 將液冷水套1 0 0的厚度作薄。 第5圖是將第二實施例所使用的積疊板的 變更的圖面。 在第5圖中，藉由將積疊板If所設置的孔 蛇行狀，則更可加大該液冷水套1 00的厚度的 並且，在將積疊板1反轉進行積疊時，流路8內 成非常複雜，可得到非常高的熱傳導率。因此 1 〇〇可得到非常良好的冷卻性能。 如果將積疊板1的沖裁位置如第4圖從中心 而進行反轉積疊的話，流路8會更複雜化，且ϊ 的表面的熱傳導率。 [實施例3 ] 第6圖（a)，是具備有第三實施例的液冷水 〇 第6圖（b)，是積疊板的剖面圖。 在第6圖（a)，是將藉由沖裁加工作成蛇行 孔部的積疊板1、Γ 一枚一枚反轉積疊。虛線 是反轉後的積疊板1 ’ 。藉由該蛇行狀的孔部 液的流路8。 積疊板1的沖裁位置，是從板體的中心軸 向稍微偏移，使積疊板1、1’交互反轉積疊的 8內形成了多數的伸出部1 4。在積疊板1、1 ’ 低。而可以 孔形狀予以 的形狀作成 導熱面積。 的流動會變 ，液冷水套 軸稍微偏移 丁提高流路8 套的剖面圖 狀（S形）的 所示的構造 形成了冷卻 朝向左右方 §舌’則流路 的上下兩端 -13- (10) 1255025 具有上端板2與下端板3。在上端板2，是設置有冷卻液的 流入部6與流入部7。 在本實施例中，積疊板1、1 ’ ，在積疊好上端板2、 下端板3後，藉由將全體進行硬 焊處理而形成了液冷水 套1 〇〇主體部’然後安裝冷卻液流入部6與流出部7。可是 ，也可以一體地將主體部與冷卻液流入部6、流出部7進行 硬 焊處理而形成。 液冷水套1 0 0的下面部，是經由具有柔軟性的熱傳導 構件4，與半導體模組5的上面部熱性地連接著。 在這種構造中，冷卻液是流動於在上端板2與下端板3 之間所形成的流路8中。此時，流路8中的多數的伸出部1 4 會成爲冷卻鰭片的功能，可增加該厚度的散熱面積，而能 得到良好的冷卻性能。液冷水套丨〇 〇，基本上僅以一種沖 裁積疊板1構成，不會有像切削加工的較多程序的製程， 在製作性具：有優點，且加工所需要的成本與傳統方式比較 可以大幅減低。而可以將液冷水套1 0 〇的厚度作薄。 [實施例4] 第7圖U)，是具備有第四實施例的液冷水套的上面圖 〇 第7圖（b)，是具備有第四實施例的液冷水套的剖面圖 〇 在第7圖（a)中，本實施例的液冷水套100是由兩枚板 體所構成’基本上是由：藉由沖壓加工所成形的上積疊板 -14- (11) 1255025 9、與平板狀的下積疊板10所構成。上; 成形而擠壓成形出蛇行狀（S形）的流路: 形部分形成了複數的凹入部13。 在第7圖（b)，上積疊板9與下積疊 襯墊1 2以螺栓1 1加以固定。冷卻液流入 以與上述流路8連通的方式被安裝在上吊 冷卻液是在上積疊板9與下積疊板 路8中流動。此時，冷卻液會由於流路f 凹入部1 3而反覆進行蛇行流動，促進美 是薄形扁平的，且設置有多數的凹入部 好的熱傳導性能。 液冷水套1 0 0，不需要像切削加工 程’並且不需要硬 焊加工的防止液體 所以製作性較佳且成本可以大幅減低。 套100的厚度作得非常薄。 [實施例5 ] 第8圖是具備有第五實施例的液冷男 在第8圖中，液冷系統120，是由： 200、液冷水套100、及散熱器冷卻用風 所構成。在該液冷系統1 2 0，是搭載著 說明的液冷水套。 第9圖，是搭載著第8圖所示的液冷 體圖。 疊板9是藉由沖壓 8，並且在該擠壓成 板1 0，是經由橡膠 部6與流出部7則是 I疊板9。 1 0之間所形成的流 :中所設置的多數的 〔混合。由於流路8 1 3，所以可得到良 需要耗費程序的製 洩漏的密封加工， 並且可以將液冷水 ;統的立體圖。 泵浦5 00、散熱器 扇300、配管400等 第——^四實施例所 系統的電子機器的 -15- (12) 1255025 在第9圖，在電子機器筐體150內，另外配置有：多數 的電子零件7 0 0、或用來將其冷卻的風扇6 0 0。在本實施例 中，是將散熱器200及散熱器冷卻用風扇3 00設置在電子機 器筐體1 5 0內的最下流側。 在電子機器內部，由於收容有多數的電子零件，所以 可以配置液冷系統1 2 0的空間是有限的。於是，在液冷系 統120中，如何將特別佔有空間的散熱器200小型化是很大 的課題。 可是，除了特殊情況之外，通常冷卻系統本身的成本 不會很大。該課題僅是將散熱器2 00高性能化就不容易達 成了。 也就是說，從液冷系統120全體的熱平衡來看，如擠 壓加工的傳統低成本 製作方法所作出的液冷水套1 00的熱阻，通常是大於散熱 器200的熱阻。 因此’在系統全體，散熱器200的高性能化與散熱器 2 00本身的散熱性能的增加並沒有直接關係，並無法大幅 地小型化。 另一方面，本實施例的液冷水套100是低成本且低熱 阻’從液冷系統1 2 0全體的熱平衡來看，散熱器2 0 0的高性 能化的效果，直接會影響散熱器200本身的散熱性能的增 加。因此，散熱器200可大幅小型化。 在如第9圖的筐體150內部的構造，從發熱量高的半導 體模組5所除去的排出熱量，會從散熱器2 0 〇排出到筐體 -16- (13) 1255025 150內，由於是面向出口部，所以不會留在筐體150內，而 會就這樣排出到大氣之中。因此，筐體1 5 0內的流動會非 常順暢，可以確保極好的冷卻性能。而散熱器冷卻用的風 扇300，也有作爲筐體15〇內的全體排氣風扇的效果，也有 助於其他電子零件7 0 0的冷卻。 在本實施例中，雖然顯示了如第9圖所示在個人電腦 的主體搭載液冷系統1 2 0的例子，而由於是如第8圖的小型 的液冷系統，也可使用在：搭載發熱的半導體元件的機器 ，例如電漿電視、遊戲機、或液晶投影機等，其使用範圍 極廣。 如上述，藉由本發明，由於容易將積疊板的厚度作薄 ，所以可確保很大的導熱面積。而讓朝向垂直於基座面的 方向的熱量移動的內部熱阻很低。藉由該效果，可以得到 很好的冷卻性能。 【圖式簡單說明】 第1圖是第一實施例的電子機器冷卻用液冷水套的說 明圖。 第2圖是第一實施例所使用的積疊板的正面圖。 第3圖是顯示第一實施例所使用的積疊板的變形例的 正面圖。 第4圖是第二實施例的電子機器冷卻用液冷水套的說 明圖。 第5圖是顯示第二實施例所使用的積疊板的變形例的 -17- (14) 1255025 正面圖。 第6圖是第三實施例的電子機器冷卻用液冷水套的說 明圖。 第7圖是第四實施例的電子機器冷卻用液冷水套的說 明圖。 第8圖是說明第五實施例的液冷系統的立體圖。

第9圖是搭載第五實施例的液冷系統的電子機器的立 體圖。 〔圖號說明〕 1 :積疊板 2 :上端板 3 :下端板 4 :熱傳導構件 5 :半導體模組

6 :冷卻液流入部 7 :冷卻液流出部 8 :流路 9 :上積疊板 1 〇 :下積疊板 1 1 :固定螺栓 12 :橡膠襯墊 1 3 :凹入部 1 4 :伸出部 -18- (15) 1255025 1 5 :側端板 1 6 · 而板 1 0 0 :液冷水套 1 2 0 :液冷系統 150 :電子機器筐體 200 :散熱器 300:散熱器冷卻用風扇 4 0 0 :配管 5 〇 〇 :泵浦 600 :風扇 7 0 0 :電子零件

Claims (1)

1. (1) 1255025 拾、申請專利範圍 ‘ 第93 1 0446 1號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 民國95年2月20日修正 1 · 一種液冷系統，是具備有：熱性地連接於發熱零件 的受熱構件、用來將液體輸送到該受熱構件的泵浦、以及 使藉由該泵浦來自於上述發熱零件的受熱液體進行散熱的 散熱器的液冷系統，其特徵爲： · 上述受熱構件是由利用將金屬薄板進行沖裁加工所成 型的積疊板所構成，該積疊板具備有讓液體流通的流路， 在該流路的內部具有複數的鰭片， 上述積疊板是由：在中央部具有孔部的第一積疊板、 以及其中一方具有開放的缺口，且另一方具有孔部的第二 積疊板所構成，是將該第一與第二積疊板交互積疊，而設 置有液體的流入側積疊組與液體的流出側積疊組。 2 .如申請專利範圍第1項的液冷系統，其中上述積疊 · 板，是在長軸方向具有複數的孔部的金屬薄板，相對於該 金屬薄板的中心部，上述複數的孔部是偏移向長軸方向的 其中一方側，使該金屬薄板上下反轉依序積疊。 3 .如申請專利範圍第1項的液冷系統，其中上述積疊 板，是具有一條蛇行孔的金屬薄板，相對於該金屬薄板的 中心部，上述孔部是偏移向其中一方側，使該金屬薄板上 下反轉依序積疊。 4 .如申請專利範圍第1項的液冷系統，其中上述受熱 (2) 1255025 構件是由上下兩枚的金屬板所構成，上述上下兩枚的金屬 板的上側金屬板，是具有：一條蛇行溝槽、以及利用擠壓 成型而形成在該溝槽的內部的伸出部，是中介著密封構件 來固定該上側金屬板與平板狀的下側金屬板。

   1255025 第93104461號專利申請案 ^ 中文圖式修正頁 民國93年6月15日b正 i ； ..Ι Λ i;；r： 第1圖 751836 1〇〇

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