TWI790835B - 浸沒式散熱結構及其製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種浸沒式散熱結構及其製造方法，所述浸沒式散熱結構包括一第一散熱件及一具有多根散熱柱的第二散熱件其係形成在所述第一散熱件之上。所述第二散熱件是多孔結構的多孔散熱件，所述第一散熱件是實心結構的實心散熱件，並且所述第一散熱件的熱導率高於所述第二散熱件的熱導率。任兩相鄰的所述散熱柱的底部之間的最短間距是介於0.2~1.2mm的範圍，任一所述散熱柱的頂面直徑最小是介於0.2~1.2mm的範圍，並且任一所述散熱柱的側面形成的拔模角度為1~5°。
Description
本發明涉及一種散熱結構及其製造方法，具體來說是涉及一種浸沒式散熱結構及其製造方法。
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浸沒式散熱結構及其製造方法。
本發明實施例提供一種浸沒式散熱結構，包括：一第一散熱件及一具有多根散熱柱的第二散熱件其係形成在所述第一散熱件之上；所述第二散熱件與所述第一散熱件至少有一部分相互接觸；所述第二散熱件是多孔結構的多孔散熱件，所述第一散熱件是實心結構的實心散熱件，並且所述第一散熱件的熱導率高於所述第二散熱件的熱導率；任兩相鄰的所述散熱柱的底部之間的最短間距是介於0.2~1.2mm的範圍，任一所述散熱柱的頂面直徑最小是介於0.2~1.2mm的範圍，並且任一所述散熱柱的側面形成的拔模角度為1~5°。
在一優選實施例中，所述第一散熱件是由至少一實心金屬所組成的實心散熱件，所述第二散熱件是以金屬射出成型方式成型並接觸所述第一散熱件的多孔散熱件。
在一優選實施例中，所述散熱柱為圓柱、方柱、菱形柱、橢圓柱的至少其一。
在一優選實施例中，所述第一散熱件是由多個實心金屬所組成的實心散熱件，所述第二散熱件是以金屬射出成型方式成型並完全包覆所述第一散熱件的多孔散熱件。
在一優選實施例中，多個所述實心金屬為不同的實心金屬材料所製成。
本發明實施例再提供一種浸沒式散熱結構，包括：一第一散熱件及一具有多根散熱柱的第二散熱件其係形成在所述第一散熱件之上；所述第二散熱件與所述第一散熱件至少有一部分是以一介質互相接合；所述第二散熱件是多孔結構的多孔散熱件，所述第一散熱件是實心結構的實心散熱件，並且所述第一散熱件的熱導率高於所述第二散熱件的熱導率；任兩相鄰的所述散熱柱的底部之間的最短間距是介於0.2~1.2mm的範圍，任一所述散熱柱的頂面直徑最小是介於0.2~1.2mm的範圍，並且任一所述散熱柱的側面形成的拔模角度為1~5°。
在一優選實施例中，所述介質是含銅焊料、熱介面材料的其中之一。
本發明實施例另提供一種浸沒式散熱結構的製造方法，包括：提供第一材料；將所述第一材料的表面進行化學微蝕，使所述第一材料的表面形成為微蝕表面；將化學微蝕後的所述第一材料放入金屬射出模具內；提供第二材料；將第二材料以金屬射出成型製程射入所述金屬射出模具內而成型出一種浸沒式散熱結構。
在一優選實施例中，所述第一材料為至少一實心金屬，所述第二材料為金屬粉末與黏結劑的混合物。
在一優選實施例中，所述浸沒式散熱結構的製造方法，更包括：將所述浸沒式散熱結構進行後處理製程；所述後處理製程包含除蠟製程、燒結製程、二次加工製程的至少其一。
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。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1A及1B所示，其為本發明的其中一種實施例，本發明實施例提供一種浸沒式散熱結構，可用於接觸發熱元件。如圖1A所示，根據本發明實施例所提供的浸沒式散熱結構，其基本上包括有一第一散熱件10及一第二散熱件20。
在本實施例中，第二散熱件20具有多根散熱柱21，也可以說第二散熱件20是由多根散熱柱21所組成。散熱柱21的形狀並不限於圓柱，也可以為方柱、菱形柱、橢圓柱等。並且，多根散熱柱21是以金屬射出成型方式垂直地形成在第一散熱件10的上表面11且浸沒於兩相冷卻液(如電子氟化液)中，而第一散熱件10的下表面12則可用以接觸發熱元件。
進一步說，本實施例的第二散熱件20是多孔結構的多孔散熱件，也就是說本實施例的第二散熱件20是由多根的多孔金屬散熱柱所組成的多孔散熱件。在本實施例中，第二散熱件20優選為多根的多孔銅散熱柱所組成的多孔散熱件。需說明的是，圖1是誇張或放大地示出多孔結構，以便更好的理解本發明。
並且，本實施例的第一散熱件10是實心結構的實心散熱件，也就是說本實施例的第一散熱件10是由一實心金屬所構成的實心散熱件。在本實施例中，第一散熱件10優選為實心銅散熱件。並且，第一散熱件10的熱導率是高於第二散熱件20的熱導率。因此，本實施例透過第二散熱件20是由多根的多孔金屬散熱柱所組成的多孔散熱件，以增加氣泡的生成量，並透過第一散熱件10是由一實心金屬所構成的實心散熱件且第一散熱件10的熱導率是高於第二散熱件20的熱導率，以增加傳熱效率，進而能提升整體浸沒式散熱效果。
再者，配合圖1B所示，本實施例的第二散熱件20的任兩相鄰的散熱柱21的底部之間的最短間距G是介於0.2~1.2mm的範圍，任一散熱柱21的頂面直徑D最小是介於0.2~1.2mm的範圍，並且任一散熱柱21的側面形成的拔模角度
θ為1~5°，以藉由縮小散熱柱21的直徑及間距來增大第二散熱件20整體與兩相冷卻液的接觸面積，進而更提升整體浸沒式散熱效果。
[第二實施例]
請參閱圖2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，第二散熱件20具有一多孔散熱基底22及多根散熱柱21一體地形成在多孔散熱基底22的上表面221。進一步說，多根散熱柱21及多孔散熱基底22是以金屬射出成型方式形成在第一散熱件10的上表面11且浸沒於兩相冷卻液中，以透過多孔散熱基底22增加與兩相冷卻液的接觸面積與氣泡的生成量，並透過第一散熱件10是由一實心金屬所構成的實心散熱件且第一散熱件10的熱導率是高於第二散熱件20的熱導率，以增加傳熱效率，進而能提升整體浸沒式散熱效果。
[第三實施例]
請參閱圖3所示，其為本發明的第三實施例，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，第二散熱件20具有一多孔散熱基底22及多根散熱柱21一體地形成在多孔散熱基底22的上表面221，並且多孔散熱基底22的下表面222形成有一內凹部223其係接觸第一散熱件10的上表面11及側面13。進一步說，多根散熱柱21及多孔散熱基底22是以金屬射出成型方式接觸第一散熱件10的上表面11及側面13且浸沒於兩相冷卻液中，以透過多孔散熱基底22增加與兩相冷卻液的接觸面積與氣泡的生成量，並透過第一散熱件10是由一實心金屬所構成的實心散熱件且第一散熱件10的熱導率是高於第二散熱件20的熱導率，以增加傳熱效率，進而能提升整體浸沒式散熱效果。
[第四實施例]
請參閱圖4所示，其為本發明的第四實施例，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，第一散熱件10具有多個實心金屬101，也可以說第一散熱件10是由多個實心金屬101所組成。第一散熱件10可以是由多個實心銅金屬所組成，但第一散熱件10也可以是由多個以不同的實心金屬材料所製成的實心金屬101所組成，例如切割金塊或鋁塊。第二散熱件20具有一多孔散熱基底22及多根散熱柱21一體地形成在多孔散熱基底22的上表面221，並且多孔散熱基底22是完全包覆多個實心金屬101所組成的第一散熱件10。進一步說，多根散熱柱21及多孔散熱基底22是以金屬射出成型方式完全包覆多個實心金屬101且浸沒於兩相冷卻液中，以透過多孔散熱基底22增加與兩相冷卻液的接觸面積與氣泡的生成量，並透過多孔散熱基底22內部的多個實心金屬101所組成的實心散熱件具有高熱導率，以增加傳熱效率，進而能提升整體浸沒式散熱效果。
[第五實施例]
請參閱圖5所示，其為本發明的第五實施例，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，第二散熱件20的多根散熱柱21的底部可以是以至少一介質30接合於第一散熱件10的上表面101。進一步說，介質30可以是含銅焊料或是熱介面材料(如導熱矽膠)。
[第六實施例]
請參閱圖6所示，其為本發明的第六實施例，本實施例與第二實施例大致相同，其差異說明如下。
在本實施例中，第二散熱件20的多孔散熱基底22的下表面222可以是以介質30接合於第一散熱件10的上表面11。進一步說，介質30可以是含銅焊料或是熱介面材料。
[第七實施例]
請參閱圖7所示，其為本發明的第七實施例，本實施例與第三實施例大致相同，其差異說明如下。
在本實施例中，第二散熱件20的多孔散熱基底22形成的內凹部223可以是以介質30接合於第一散熱件10的上表面11及側面13。進一步說，介質30可以是含銅焊料或是熱介面材料。
[第八實施例]
請參閱圖八所示，其為本發明的第八實施例，本實施例與第四實施例大致相同，其差異說明如下。
在本實施例中，第二散熱件20的多孔散熱基底22可以是以至少一介質30接合於多個實心金屬101所組成的第一散熱件10。進一步說，介質30可以是含銅焊料或是熱介面材料。
[第九實施例]
本發明圖1A、圖2、圖3及圖4所示的浸沒式散熱結構可以是通過以下方式製作。
首先，提供第一材料。第一材料可以是如圖1A、圖2、圖3、或圖4所示的實心金屬。
進行化學微蝕；即將第一材料的表面進行化學微蝕，使第一材料的表面形成為微蝕表面，以增加第一材料表面的咬合性。然後將化學微蝕後的第一材料放入金屬射出模具內。金屬射出模具的模腔形狀可以是與圖1A、圖2、圖3、或圖4所示的浸沒式散熱結構相對應。
提供第二材料。第二材料可以是金屬粉末與黏結劑的混合物。金屬粉末例如可選自銅粉末，黏結劑例如可選自石蠟。
進行金屬射出成型製程；即將第二材料以金屬射出成型製程射入金屬射出模具內而成型出如圖1A、圖2、圖3、或圖4所示的浸沒式散熱結構。
另外，可因應實際需要來對圖1A、圖2、圖3、或圖4所示的浸沒式散熱結構進行後處理製程。後處理製程可以包含但不限於除蠟製程、燒結製程、或二次加工(例如孔位加工)等製程。
綜合以上所述，本發明提供的浸沒式散熱結構，其可以通過「一第一散熱件及一具有多根散熱柱的第二散熱件其係形成在所述第一散熱件之上、所述第二散熱件是多孔結構的多孔散熱件，所述第一散熱件是實心結構的實心散熱件，所述第一散熱件的熱導率高於所述第二散熱件的熱導率」的技術方案，可以做到在增加氣泡的生成量的同時增加傳熱效率，進而能提升整體浸沒式散熱效果，並可以通過「任兩相鄰的所述散熱柱的底部之間的最短間距是介於0.2~1.2mm的範圍，任一所述散熱柱的頂面直徑最小是介於0.2~1.2mm的範圍，並且任一所述散熱柱的側面形成的拔模角度為1~5°」的技術方案，以縮小散熱柱的直徑及間距來增大與兩相冷卻液的接觸面積，進而更提升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:第一散熱件
101:實心金屬
11:上表面
12:下表面
13:側面
20:第二散熱件
21:散熱柱
22:多孔散熱基底
221:上表面
222:下表面
223:內凹部
30:介質
G:最短間距
D:頂面直徑
θ:拔模角度
圖1A為本發明第一實施例的結構側視示意圖。
圖1B為圖1A中II部分的放大示意圖。
圖2為本發明第二實施例的結構側視示意圖。
圖3為本發明第三實施例的結構側視示意圖。
圖4為本發明第四實施例的結構側視示意圖。
圖5為本發明第五實施例的結構側視示意圖。
圖6為本發明第六實施例的結構側視示意圖。
圖7為本發明第七實施例的結構側視示意圖。
圖8為本發明第八實施例的結構側視示意圖。
10:第一散熱件
11:上表面
12:下表面
20:第二散熱件
21:散熱柱
Claims (10)
- 一種浸沒式散熱結構，包括：一第一散熱件及一具有多根散熱柱的第二散熱件其係形成在所述第一散熱件之上；所述第二散熱件與所述第一散熱件至少有一部分相互接觸；所述第二散熱件是多孔結構的多孔散熱件，所述第一散熱件是實心結構的實心散熱件，並且所述第一散熱件的熱導率高於所述第二散熱件的熱導率；任兩相鄰的所述散熱柱的底部之間的最短間距是介於0.2~1.2mm的範圍，任一所述散熱柱的頂面直徑最小是介於0.2~1.2mm的範圍，並且任一所述散熱柱的側面形成的拔模角度為1~5°；其中，所述第一散熱件是由多個實心金屬所組成的所述實心散熱件，所述第二散熱件是以金屬射出成型方式成型並完全包覆所述第一散熱件的所述多孔散熱件。
- 如請求項1所述的浸沒式散熱結構，其中，所述散熱柱為圓柱、方柱、菱形柱、橢圓柱的至少其一。
- 如請求項1所述的浸沒式散熱結構，其中，多個所述實心金屬為不同的實心金屬材料所製成。
- 一種浸沒式散熱結構，包括：一第一散熱件及一具有多根散熱柱的第二散熱件其係形成在所述第一散熱件之上；所述第二散熱件與所述第一散熱件至少有一部分是以一介質互相接合；所述第二散熱件是多孔結構的多孔散熱件，所述第一散熱件是實心結構的實心散熱件，並且所述第一散熱件的熱導率高於所述第二散熱件的熱導率；任兩相鄰的所述散熱柱的底部之間的最短間距是介於0.2~1.2mm的範圍，任一所述散 熱柱的頂面直徑最小是介於0.2~1.2mm的範圍，並且任一所述散熱柱的側面形成的拔模角度為1~5°；其中，所述第一散熱件是由多個實心金屬所組成的所述實心散熱件，所述第二散熱件是以金屬射出成型方式成型並完全包覆所述第一散熱件的所述多孔散熱件。
- 如請求項4所述的浸沒式散熱結構，其中，所述介質是含銅焊料、熱介面材料的其中之一。
- 如請求項4所述的浸沒式散熱結構，其中，所述散熱柱為圓柱、方柱、菱形柱、橢圓柱的至少其一。
- 如請求項4所述的浸沒式散熱結構，其中，多個所述實心金屬為不同的實心金屬材料所製成。
- 一種浸沒式散熱結構的製造方法，包括：提供第一材料；將所述第一材料的表面進行化學微蝕，使所述第一材料的表面形成為微蝕表面；將化學微蝕後的所述第一材料放入金屬射出模具內；提供第二材料；將第二材料以金屬射出成型製程射入所述金屬射出模具內而成型出如請求項1所述的浸沒式散熱結構。
- 如請求項8所述的浸沒式散熱結構的製造方法，其中，所述第一材料為至少一實心金屬，所述第二材料為金屬粉末與黏結劑的混合物。
- 如請求項8所述的浸沒式散熱結構的製造方法，更包括：將 如請求項1所述的浸沒式散熱結構進行後處理製程；所述後處理製程包含除蠟製程、燒結製程、二次加工製程的至少其一。
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2021
- 2021-11-29 TW TW110144297A patent/TWI790835B/zh active
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