TWI571610B - Cooling plate and manufacturing method thereof - Google Patents

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TWI571610B TW103123924A TW103123924A TWI571610B TW I571610 B TWI571610 B TW I571610B TW 103123924 A TW103123924 A TW 103123924A TW 103123924 A TW103123924 A TW 103123924A TW I571610 B TWI571610 B TW I571610B
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Description

冷卻板及其製造方法
本發明係有關於一種冷卻板及其製造方法，特別是有關於一種應用接合於板體兩側面的蓋體串接多個內流道以形成連續的流道空間的冷卻板及其製造方法。
冷卻板(或加熱板)主要係應用在板體設置內流道並注入液體後，以對流方式將板體上的熱量散熱/或對板體加熱。請參照圖1A、圖1B之美國專利US 7480992號專利公開了習知的冷卻板(或加熱板)的結構與製作方式，大多是在一金屬底板10上以機械加工製作出一槽道11圖形後，再以一對應的金屬頂板12蓋合在該金屬底板10的頂面，並在對應於該槽道11周園兩側路徑施以摩擦攪拌銲接工法，或應用傳統銲接工法、密集的螺絲或螺桿固接該金屬底板10與該金屬頂板12，必要時，採用螺合固接工法時，可在於該槽道11周園墊以O型環密封。
前述習知工法中，具有相當多的缺點，首先，對於在金屬底板上的槽道的加工製造十分費時且產生大量的廢料；再者，當接合金屬底板與金屬頂板時，其銲接的銲道必需沿著槽道施作，因此具有十分密集而大量的銲道，其銲接變形量大，其不易維持工件的平整度；另外，若以螺合固接方式施行時，其螺件的間隔必須很小且須墊以O型環密封，方可密封槽道，因而使冷卻板偏佈鏍件，影響熱傳效應。
又，以習知的金屬加工製程的工法，其槽道包含了迴繞的部位，因而不利於拼接或切割組合成更多樣的槽道，無法達成客製化及模組化製程。
本發明的目的在於提供一種快速成型冷卻板內流道的結構技術。本發明的另一目的在於提供一種製作一體成型具有內流道之冷卻板的技術。
為達成前述目的，本發明的冷卻板之技術手段包含一板體及二蓋體。板體具有側面和多個貫通兩側面的內流道，每個內流道頭尾二端係在該兩側面上分別形成開口；蓋體分別接合板體的兩側面，且二蓋體各設有至少一導流部，導流部係與相鄰的二內流道共同圈圍成一續流區；板體的數個內流道係通過續流區串接形成一連續之流道空間。
在一實施例中，該板體係以擠型材料製成，且該些內流道係潛行於該板體內彼此獨立而不聯通。
在一實施例中，二蓋體的導流部係設置於分別面對該兩側面之表面上所形成的凹槽式的導引流道，該凹槽式的導引流道係同時與欲導通之相鄰的兩個內流道之兩個同側開口接通。
在一實施例中，於接合任一蓋體與該板體時，以一隔板嵌插於二個相鄰的續流區之間的該蓋體與板體的結合面。
在一實施例中，任一側面上成形至少一個凸台，該凸台的範圍係涵蓋欲導通之相鄰的兩個內流道之兩個同側開口，而對應於該側面的蓋體的表面設有對應於該凸台範圍的凹槽，且在該凹槽內並設有至少一該導流部，該導流部係為一凹槽式的導引流道，該凹槽式的導引流道的開口範圍係對應於該欲導通之相鄰的兩個內流道之兩個同側開口，並在互相組 接該蓋體與該側面時，該側面上成形的凸台係抵靠在該蓋體的凹槽，該凹槽式的導引流道係同時與欲導通之相鄰的兩個內流道之兩個同側開口接通。
在一實施例中，該側面上成形至少一個涵蓋欲導通之相鄰的兩個內流道之兩個同側開口的凹槽，而該蓋體設有對應於該凹槽範圍的凸台，且在該凸台設有至少一凹槽式的導引流道，該凹槽式的導引流道的開口範圍係對應於該些欲導通之相鄰的兩個內流道之兩個同側開口，並在互相組接該蓋體與該側面時，該凸台係抵靠在該側面的該凹槽，該凹槽式的導引流道係同時與欲導通之相鄰的兩個內流道之兩個同側開口接通。
為達成前述目的，本發明的冷卻板之另一技術手段包含一板體及二蓋體，板體，其具有背對背之兩側面，且該板體設有貫通該兩側面的多個內流道，每個內流道頭尾二端係在該兩側面上分別形成開口，且該些內流道之每個相鄰的二內流道之間設有一導流部；二蓋體，分別接合該板體的該兩側面，以配合該導流部與相鄰的二內流道共同圈圍成一續流區；其中，該板體的數內流道係通過該續流區串接形成一連續之流道空間。
在一實施例中，該導流部係為該任一側面之兩兩相鄰成對的每對內流道同側兩開口之間的間隔壁所形成一相對於該側面的退縮面，該同側兩開口、該導流部與接合在該側面的蓋體之間的空間形成該續流區。
在一實施例中，於接合任一蓋體與該板體時，以一隔板嵌插於二個相鄰的該之間的該蓋體與板體的結合面。
在一實施例中，該導流部係為該任一側面之兩兩相鄰成對的每對內流道同側開口之間的間隔壁所形成一相對於該側面的退縮面，且對於該導流部的蓋體表面係設置一凸台，該凸台係對應於與該導流部及與該導流部聯通的該二開口的區域，在互相組接該蓋體與該側面後，該同側二 開口、該導流部與該凸台之間的空間係共同圈圍成該續流區。
為達成前述之製作一體成型具有內流道之冷卻板的目的，本發明的技術手段包含：以鋁擠型金屬件擠製一個前述之板體的步驟，以及於該板體兩側分別接合如前述蓋體結構，用以串接該些內流道而形成連續的流道空間的步驟。
本發明的特點至少有：在本發明以一體成型(如擠型製程)製造板材及其內流道，可降低因加工所造成材料浪費，變形量小。本發明以擠型製程一體成型地製造板材及其內流道，除了有程製快速的特點之外，且可避免組裝上的銲接或螺接的複雜製程。本發明應用擠型製程於冷卻板上，可有效提升製造效率並解決大面積冷卻板的加工製造難度及其散熱效率問題。
10‧‧‧金屬底板
11‧‧‧槽道
12‧‧‧金屬頂板
20,20a,20b,20c,20d,20e‧‧‧板體
21,21’,21a,21b,21c,21d,21e‧‧‧側面
211,211’‧‧‧退縮面
212‧‧‧凹槽
22‧‧‧內流道
221,221’‧‧‧開口
23,23’‧‧‧板體構槽
24‧‧‧凸台
30,30a,30b,30c,30d,30e‧‧‧蓋體
31‧‧‧表面
32,32’‧‧‧蓋體溝槽
33,33’‧‧‧凸台
34‧‧‧凹槽
40,40a,40b,40c,40d,40e‧‧‧導流部
50,50’‧‧‧隔板
60,60a,60b,60c,60d,60e‧‧‧續流區
W‧‧‧流向
S10~S20‧‧‧發明的步驟流程
圖1A為先前技術之冷卻板的結構；圖1B為先前技術之冷卻板的組合式流道成形結構；圖2為本發明一實施例之立體組合圖；圖3為本發明一實施例之平面圖；圖4A為本發明一實施例之蓋體設置導流部的立體組合圖；圖4B為圖4A之平面組合圖；圖5A為本發明一實施例之蓋體設置凹槽及導流部、板體設置凸台的立體組合圖；圖5B為圖5A之平面組合圖；圖6A為本發明一實施例之蓋體設置凸台及導流部、板體設置凹槽的立體組合圖； 圖6B為圖6A之平面組合圖；圖7A為本發明一實施例之板體設置導流部的立體組合圖；圖7B為圖7A之平面組合圖；圖8A為本發明一實施例之板體設置導流部、蓋體設置凸台的立體組合圖；圖8B為圖8A之平面組合圖；圖9為本發明之冷卻板製造方法之流程圖。
茲配合圖式說明本發明之實施例如下。
請先參照圖2、圖3所示，其係提供一種將導流部設置在蓋體30內的實施例。本實施例中的冷卻板結構，主要係包含有板體20及蓋體30。其板體20具有背對背的兩側面(21,21’)，該板體20更包含貫通該兩側面(21,21’)的多個內流道22(該些內流道22現階段較佳為彼此獨立而不聯通的，並潛行於該板體20內)，且每個內流道22的頭尾兩端係位於該兩側面(21,21’)上，並分別形成開口(221,221’)。值得一提的是，相對於二片式的組裝成型結構，本實施例之該板體20與該些內流道22係可採用一體成型(如將擠製技術加工鋁擠型材料)技術製成。
在本實施例中，二蓋體30係分別接合該板體20的該兩側面(21,21’)，且該二蓋體30各設有至少一導流部40，該導流部40係與相鄰的二內流道22共同圈圍成一續流區60。該板體20的數個內流道22係通過該些續流區60串接形成一連續之流道空間。對應於該兩側面(21,21’)之該二蓋體30的導流部40係設置於分別面對該兩側面(21,21’)之表面31上所形成的凹槽式的導流部40，該導流部40係同時與欲導通之相鄰的兩個內流道22之兩個同側的開口221接通。因此，當在本發明之連續的內流道22內加壓注入冷卻液並加壓後，冷卻液係可由頭至尾循序流經所有內流道22空間(參照圖3之冷 卻液的流向W示意)。當然，在實務上，該些內流道22的首尾端會再開設對外的接口，用以導入與導出冷卻液於內流道22中，而此部分結構為本領域的一般技術人員所熟習，故不再贅言。
續請參照圖4A、圖4B所示之本發明另一實施例。本實施例中，蓋體30a對應於板體20a的側面21a而設置的導流部40a，其係設置於表面31上的凹槽式的導引流道，該導流部40a係同時與欲導通之相鄰的兩個內流道22之兩個同側的開口221相接通。在本實施例的延伸實施例中，於接合任一蓋體30a與該板體20a時，以一隔板50嵌插於二個相鄰的續流區60a之間的該蓋體30與板體是是20a的結合面，其具體作法可為，在蓋體30a之二個相鄰的導流部40a之間的表面21a上設置一蓋體溝槽32，並在相對應於該蓋體溝槽32的板體20a的側面21a位置上設置一板體構槽23，再於接合蓋體30a與板體20a時，以隔板50嵌插於該蓋體溝槽32與板體構槽23，此結構在接合蓋體30a與板體20a之後可在該兩個續流區60a之間形成止洩結構，以防止續流區60a中的流體(圖中未示)溢流。
續請參照圖5A、圖5B所示之本發明又一實施例。本實施例中，在板體20b的任一側面21b上成形至少一個凸台24，該凸台24的範圍係涵蓋欲導通之相鄰的兩個內流道22之兩個同側的開口221，另外，對應於該側面21b的蓋體30b的表面31係設有對應於該凸台24範圍的凹槽34，且在該凹槽34內並設有至少一該導流部40b，該導流部40b係為一凹槽式的導引流道，該導流部40b的開口範圍係對應於該欲導通之相鄰的兩個內流道22之兩個同側的開口221，並在互相組接該蓋體30b與該板體20b時，該側面21b上成形的凸台24係抵靠在該蓋體30b的凹槽34，形成止洩結構，而且該導流部40b係同時與欲導通之相鄰的兩個內流道22之兩個同側開口221接通，該導流部40b係同時與欲導通之相鄰的兩個內流道22之兩個同側開口221接通， 並與該兩個內流道22共同圈圍成續流區60b。
續請參照圖6A、圖6B所示之本發明又一實施例。本實施例的板體20c之任一該側面21c上成形至少一個凹槽212，該凹槽212的範圍係涵蓋欲導通之相鄰的兩個內流道22之兩個同側的開口221，而該蓋體30c設有對應於該凹槽212範圍的凸台33，且在該凸台33設有至少一該導流部40c，該導流部40c為一凹槽式的導引流道，該導流部40c的開口範圍係對應於該些欲導通之相鄰的兩個內流道22之兩個同側開口221，並在互相組接該蓋體30c與該板體20c時，該凸台33係抵靠在該側面21c的該凹槽212，形成止洩結構，該導流部40c係同時與欲導通之相鄰的兩個內流道22之兩個同側開口221接通，並與該兩個內流道22共同圈圍成續流區60c。
本發明另提供一種將導流部(40d,40e)設置在板體(20d,20e)內的實施例，如圖7A、圖7B、圖8A及圖8B所示，本實施例之冷卻板，包含板體(20d,20e)與蓋體(30d,30e)，板體(20d,20e)具有背對背之兩側面(21d,21e)，且該板體(20d,20e)設有貫通該兩側面(21d,21e)的多個內流道22，每個內流道22頭尾二端係在該兩側面(21d,21e)上分別形成開口221，且該些內流道22之每個相鄰的二內流道22之間設有一導流部(40d,40e)；蓋體(30d,30e)分別接合該板體(20d,20e)的該兩側面(21d,21e)，以配合該導流部(40d,40e)與相鄰的二內流道22共同圈圍成一續流區(60d,60e)；其中，該板體(20d,20e)的數個內流道22係通過該續流區(60d,60e)串接形成一連續之流道空間。進一步而言，上述板體(20d,20e)係以擠型材料製成，該些內流道22係潛行於該板體(20d,20e)內，且彼此獨立而不聯通。
續請參照圖7A、圖7B所示之本發明一實施例。本實施例的該導流部40d係為該板體20d該任一側面21d之兩兩相鄰成對的每對內流道22同側兩開口221之間的間隔壁所形成一相對於該側面21d的退縮面211與 該兩相鄰內流道22所圈圍的空間，該同側兩開口221、該導流部40d與接合在該側面21d的蓋體30d之間的空間形成該續流區60d。進一步地，於接合任一蓋體30d與該板體20d時，以一隔板50’嵌插於二個相鄰的續流區40d之間的該蓋體30d與板體20d的結合面，其具體作法可為，在蓋體30d之二個相鄰的導流部40d之間的表面21d上設置一蓋體溝槽32’，並在相對應於該蓋體溝槽32’的板體20d的側面21d位置上設置一板體構槽23’，再於接合蓋體30d與板體20d時，以隔板50’嵌插於該蓋體溝槽32’與板體構槽23’，此結構在接合蓋體30d與板體20d之後可在該兩個續流區60d之間形成止洩結構，以防止續流區60d中的流體溢流。
續請參照圖8A、圖8B所示之本發明一實施例。本實施例的該導流部40e係為該任一側面21e之兩兩相鄰成對的每對內流道22同側開口221之間的間隔壁所形成一相對於該側面21e的退縮面211’，且對於該導流部40e的蓋體30e表面31係設置一凸台33’，該凸台33’係對應於與該導流部40e及與該導流部40e聯通的該二開口221的區域，在互相組接該蓋體30e與該側面21e後，該凸台33’可嵌在該導流部40e的開口空間以形成止洩結構，該同側二開口221、該導流部40e與該凸台33’之間的空間係共同圈圍成該續流區60e。
續請參照圖9所示之本發明之冷卻板製造方法一實施例。本發明的方法的步驟包含：步驟S10，以鋁擠型金屬件擠製一個如前述實施例中具一體成形內流道23的板體20；以及步驟S20，於該板體20兩側分別接合如前述實施例之蓋體30，用以串接該些內流道22而形成連續的流道空間。
上述之發明中，接合蓋體30於該板體20兩側係應用摩擦攪拌 銲接(Friction Stir Welding，FSW)技術、冷金屬傳輸技術(Cold Metal Transfer,CMT)技術或低入熱式接合(low heat input welding)(例如：雷射銲接)技術。
承上所述，本發明因為本發明板體及其內流道係應用擠製技術一體成型，其內流道互相獨立，因此本發明可配合使用面積的大小，進行組合與分割，例如，可採用兩兩拼接板體的方式，易於加長內流道的橫向(內流道平行方向)的長度或縱向(內流道的軸向方向)長度，達到倍增且連續接合分佈的內流道配置。
綜上所述，本發明至少有如下之的優點：本發明以擠型製程一體成型製造板材及其內流道的方式，可降低因加工所造成材料浪費，變形量小。本發明以擠型製程一體成型地製造板材及其內流道，除了有程製快速的特點之外，且可避免組裝上的銲接或螺接的複雜製程。本發明應用擠型製程於冷卻板上，可有效提升製造效率並解決大面積冷卻板的加工製造難度及其散熱效率問題。
前述本發明所採用的技術手段之實施方式或實施例，並非用來限定本創作專利實施之範圍。即凡與本發明專利申請範圍文義相符，或依本發明專利範圍所做的均等變化與修飾，皆為本發明專利範圍所涵蓋。
20‧‧‧板體
21,21’‧‧‧側面
22‧‧‧內流道
221,221’‧‧‧開口
30‧‧‧蓋體
40‧‧‧導流部
60‧‧‧續流區
W‧‧‧流向

Claims (5)

  1. 一種冷卻板，包含：一板體，其具有背對背之兩側面，且該板體設有貫通該兩側面的多個內流道，每個內流道頭尾二端係在該兩側面上分別形成開口，且該些內流道之每個相鄰的二內流道之間設有一導流部；以及二蓋體，分別接合該板體的該兩側面，以配合該導流部與相鄰的二內流道共同圈圍成一續流區；其中，該板體的數個內流道係通過該續流區串接形成一連續之流道空間。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之冷卻板，其中，該板體係以擠型材料製成，該些內流道係潛行於該板體內，且彼此獨立而不聯通。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之冷卻板，其中，該導流部係為該板體之任一側面之兩兩相鄰成對的每對內流道同側兩開口之間的間隔壁所形成一相對於該側面的退縮面與該兩相鄰內流道所圈圍的空間，該同側兩開口、該導流部與接合在該側面的蓋體之間的空間形成該續流區。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之冷卻板，其中，於接合任一蓋體與該板體時，以一隔板嵌插於二個相鄰的續流區之間的該蓋體與板體的結合面。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之冷卻板，其中，該導流部係為該任一側面之兩兩相鄰成對的每對內流道同側開口之間的間隔壁所形成一相對於該側面的退縮面，且對於該導流部的蓋體表面係設置一凸台，該凸台係對應於與該導流部及與該導流部聯通的該二開口的區域，在互相組接該蓋體與該側面後，該同側二開口、該導流部與該凸台之間的空間係共同圈圍成該續流區。
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