TWI858791B - 一種具三重液冷循環之電子裝置 - Google Patents

Abstract

一種具三重液冷循環之電子裝置包含有第一封閉殼體、電路母板以及液冷散熱模組。第一封閉殼體具有第一熱交換腔體、第一進液口、第一出液口、第二進液口以及第二出液口。電路母板設於第一封閉殼體內並電連接第一發熱元件。液冷散熱模組耦合於第一發熱元件上並包含有第一蒸氣腔元件以及第二封閉殼體，第二封閉殼體具有第二熱交換腔體、第三進液口以及第三出液口。其中，第一熱交換腔體、第一進液口以及第一出液口形成第一流道用以供第一冷卻液循環流動，第二熱交換腔體、第二進液口、第三進液口、第二出液口以及第三出液口形成第二流道用以供第二冷卻液循環流動，以及第一蒸氣腔元件內部形成第三流道供第三冷卻液以兩相流循環形式流動。

Description

一種具三重液冷循環之電子裝置

本發明係關於一種電子裝置，尤其是指一種具有三重液冷循環之電子裝置。該裝置整合了蒸氣腔(Vapor Chamber)的兩相流循環，冷板(Cold Plate)式的冷卻液循環，以及浸沒(Immersion)式的冷卻液循環等功能為一體。當該電子裝置的進液口及出液口連接外部的兩種冷卻液循環系統後，能將該電子裝置內各種電子元件所產生的熱有效的移轉至該電子裝置之外。

習知數據中心的伺服器液冷散熱技術主要有冷板式(Cold Plate)的液冷散熱技術以及浸沒式(Immersion)的液泠散熱技術。

冷板式的液冷散熱是在伺服器內電路母板上的高算力晶片(如中央處理器(Central Processing Unit,CPU)、圖形處理器(Graphics Processing Unit,GPU)以及人工智能(Artificial Intelligence,AI)晶片)上安裝冷板散熱模組，再將循環冷卻液連接到冷板散熱模組的進水口及出水口。利用水冷板內的微流道與晶片進行熱交換，再將加熱後的熱水帶離水冷板，藉以達到降低晶片温度的目的。然而，此種冷板式的液冷散熱技術存在著 一些問題。第一、以微流道做為散熱之水冷板式液冷散熱模組存在解熱功率的上限，已無法滿足高算力晶片日益升高的熱設計功率(TDP)趨勢需求。以目前習知技術來看，當單顆晶片功率達到500W以上時，一般水冷板面臨了散熱功能的極限。第二、除了針對高算力晶片所產生的熱可使用散熱模組進行散熱之外，伺服器內還有其它的電子發熱元件。然而這些電子發熱元件目前僅借由風扇進行風冷散熱。但藉由風扇排放出來的熱量則會排放至數據中心的機房內，進而造成機房內室温上升。因此，還需利用空調來降低機房內的室內温度，使得數據中心的整體PUE(Power Usage Effectiveness,PUE)值降低亦面臨瓶頸。

浸沒式液冷技術係將伺服器的整個電路母板及電子發熱元件直接浸泡於不導電的液體中，將伺服器運作時所產生的熱能直接傳導給冷卻液體。習知浸沒式液冷技術可以依運作原理不同，分為以下兩種類型。第一、單相浸沒式液冷技術之運作方式：將熱源浸沒至導熱的介電液體槽中，不導電液體可以選用具有高沸點、低黏度之碳氫化合物進行合成。液體槽內得安裝循環幫浦以推動液體槽內的流體循環；第二、兩相浸沒式液冷技術運作方式：將熱源浸沒至低黏度、不導電的冷卻液中，透過冷卻液與熱源的直接接觸以及液體循環來帶走熱源所產生的熱；同時由於液體低溫沸騰的過程將熱從液體池內轉移到池外空間，通過熱交換，例如冷凝管，蒸氣再次冷卻凝結流回冷卻液池中，藉由不斷的循環以達到散熱之目的。然而，習知兩相浸沒式液冷系統所使用的冷卻液(即碳氟化合物)，為人造有害化學物質。在系統散熱的過程中，若碳氟化合物經蒸發後的蒸氣可能會藉由空氣散佈，會進一步造成人員體內或是環境或設備的腐蝕及汙染。

再者，隨著科技發展進步以及消費者需求，電子產品的晶片的性能要求也越來越高，例如數據中心伺服器...等單顆晶片的功率已達500W或700W，甚至將來會有功率超過1,000W的高算力晶片產品設計需求。在一般情況下，習知常使用電力使用效率(Power Usage Effectiveness,PUE)做為衡量計算資料中心節能省電的標準。當PUE值越低，代表所耗的電力就會更少，理想的PUE值為1(即電能可100%轉換成電腦計算機運算使用)。然而，在實際應用上，習知伺服器在運作(運算)的過程中，晶片以及運轉過程接會產生大量的熱能，若沒有良好的散熱系統，對導致晶片過熱甚至是燒毀。因此，針對習知技術之不足以及未來發展更多更高功率的高算力晶片時，需要設計更高效率散熱的冷卻系統，使PUE值趨近於1進而降低用電成本且同時兼具環保需求之散熱裝置。

有鑑於此，本發明提供一種具三重液冷循環之電子裝置，可將伺服器本身製作成一獨立式的兼具冷板式及浸沒式液冷散熱功效的電子裝置。當該伺服器的進液口及出液口連接外部循環冷卻液時，使得伺服器內所有的電子元件所產生的熱能夠高效的移轉排放至伺服器機櫃外，甚至移轉排放至數據中心戶外再做集中處理及有效應用，進而有效的提升整個伺服器的散熱效率以及降低整個數據中心的PUE值，藉以解決以上所述的習知問題。

本發明提供一種具三重液冷循環之電子裝置，包含一第一封閉殼體、一電路母板以及一液冷散熱模組。第一封閉殼體具有一第一熱交換腔體、一第一進液口、一第一出液口、一第二進液口以及一第二出液口， 第一進液口以及第一出液口分別與第一熱交換腔體相互貫通。電路母板設置於第一封閉殼體內並位於第一熱交換腔體之中，電路母板上電連接一第一發熱元件。液冷散熱模組耦合於第一發熱元件上並包含有一第二封閉殼體以及一第一蒸氣腔元件，第二封閉殼體具有一第二熱交換腔體、一第三進液口以及一第三出液口，第三進液口以及第三出液口分別與第二進液口以及第二出液口相互連通，且第一蒸氣腔元件設置在第二熱交換腔體內，以及第一蒸氣腔元件具有一吸熱端以一冷凝端。其中，第一熱交換腔體、第一進液口以及第一出液口形成一第一流道，用以供一第一冷卻液循環流動，第二熱交換腔體、第二進液口、第三進液口、第二出液口及、第三出液口形成一第二流道，用以供一第二冷卻液循環流動，第一蒸氣腔元件內部形成一第三流道供一第三冷卻液以兩相流循環形式流動，第一蒸氣腔元件之吸熱端緊貼於第一發熱元件上，以及第一蒸氣腔元件之冷凝端浸沒於第二冷卻液中。

其中，第一封閉殼體為一符合1u尺寸規格之封閉殼體，電子裝置可以被安置在一組合式機櫃架中，以及電子裝置可以是一伺服器或一通訊設備。

其中，另包含一電路子板，電連接於電路母板，第一發熱元件係設置於電路子板上，以及電路子板、第一發熱元件以及液冷散熱模組形成一具散熱功能之電子組件。

其中，電路子板上另設有一第二發熱元件，液冷散熱模組包含有一銅質上蓋以及一銅質下蓋，銅質下蓋具有一相對於銅質上蓋之第一區域以及一第二區域，第一區域具有一第一下表面，第二區域具有一第二 下表面以及一第二上表面，當銅質上蓋接合於銅質下蓋之第一區域後形成第一蒸氣腔元件，第一區域之第一下表面用以接觸第一發熱元件，以及第二區域之第二下表面用以接觸第二發熱元件。

其中，電子組件另包含有一半開放殼體，連接於銅質下蓋而形成第二封閉殼體以及第二熱交換腔體，第二熱交換腔體用以容置銅質上蓋以及第二區域之第二上表面，以及第三進液口以及第三出液口係設置於半開放殼體上。

其中，電子組件另包含有一二維均溫板元件，形成於銅質下蓋之第二區域並具有一第二蒸氣腔以及一均溫板下表面，均溫板下表面用以接觸第二發熱元件。

其中，二維均溫板元件包含有一平板，相對於銅質下蓋之第二區域，第二區域具有一下蓋空腔，當平板接合於銅質下蓋之第二區域時，下蓋空腔形成第二蒸氣腔。

其中，銅質上蓋包含有一基板與一管體，基板具有一基板空腔、一開口以及一上外表面，管體具有一管體空腔，管體設於上外表面並位於開口之上且自上外表面向外突出，當銅質上蓋接合於銅質下蓋之第一區域時，管體空腔以及基板空腔形成第一蒸氣腔元件之氣腔。

其中，第一冷卻液為一不導電之單相冷卻液體或一不導電之双相冷卻液體，以及第二冷卻液為水或水與醇類之混合液，以及第三冷卻液為純水。

其中，第一流道係藉由一第一連通管以連通第一進液口、第一熱交換腔體以及第一出液口所形成，以及第二流道係藉由一第二連通管 以連通第二進液口、第三進液口、第二熱交換腔體、第三出液口以及第二出液口所形成，第三流道為第一蒸氣腔元件內部之兩相流循環所形成。

綜上所述，本發明提供一種具三重液冷循環之電子裝置，透過電子裝置本身內含的三重液冷循環(Liquid Cooling Cycle)來做不同層次的熱交換及熱移轉以達到較佳的散熱及省電效果。相較於習知技術，本發明具有以下幾項優點：第一、本發明藉由同時設置三重液冷循環於電子裝置之中，其中一組兩相流的液冷循環對應蒸氣腔，可直接針對第一發熱元件(主熱源)進行熱交換及熱移轉，將吸熱端的熱能經由相變快速移轉至冷凝端；另外一組對應第二封閉殼體，針對蒸氣腔體與第二熱交換腔內的冷卻液進行熱交換及熱移轉；另外一組對應第一封閉殼體設置於整個電路母板上，針對電路母板上的發熱元件(次熱源)進行熱交換及熱移轉。因此，當本發明應用在電子裝置上時，三重液冷循環等於同時提供三個曡加式的熱交換系統，由內而外，分層次的液冷循環散熱，故可大幅提升電子裝置本身的熱移轉及散熱效率。綜上所述，本發明之一種具三重液冷循環之電子裝置透過應用三層次液冷循環將主熱源與次熱源所產生的熱做有效的熱交換及熱移轉，達到較佳的散熱效果，除了可大幅增加電子裝置的散熱效率使PUE值趨近於1外，也可同時達到可節省冷卻液的使用成本。

1、2:三重液冷循環之電子裝置

10:第一封閉殼體

101:第一熱交換腔體

1011:第一進液口

1012:第一出液口

1013:第二進液口

1014:第二出液口

111:第一流道

1110:第一連通管

112、112':第二流道

1120:第二連通管

113:第三流道

114:底板

20:電路母板

201:第一發熱元件

21:電路子板

211:第二發熱元件

212:第三發熱元件

30:液冷散熱模組

301:第二封閉殼體

3011、3011':第二熱交換腔體

3012:第三進液口

3013:第三出液口

3014:第四進液口

3015:第四出液口

302:第一蒸氣腔元件

311:銅質上蓋

3110:基板

3111:管體

3112:基板空腔

3113:管體空腔

3114:頂端

3115:注口封合結構

312:銅質下蓋

313:第一下表面

314:第一蒸氣腔之氣腔

315:第二下表面

316:第二上表面

317:凹槽

320:半開放殼體

330:二維均溫板元件

3301:均溫板下表面

3302:平板

3303:下蓋空腔

3304:第二蒸氣腔

3305:平板下表面

401:幫浦

402:熱交換器

50:電子組件

60:吸熱端

70:冷凝端

A:第一區域

B:第二區域

圖1係繪示本發明一具體實施例之具三重液冷循環之電子裝置之剖面圖。

圖2係繪示根據圖1之俯視圖。

圖3係繪示本發明之另一具體實施例之具三重液冷循環之電子裝置之示意 圖。

圖4係繪示本發明之另一具體實施例之電子組件之剖面圖。

圖5係繪示根據圖4之第一蒸氣腔元件之剖面圖。

圖6係繪示根據圖5之區域B之放大圖。

圖7係繪示根據本發明之另一具體實施例之第一蒸氣腔元件之剖面圖。

圖8係繪示根據圖7之區域B之放大圖。

圖9係繪示根據圖1之第一蒸氣腔元件之剖面圖。

為了讓本發明的優點，精神與特徵可以更容易且明確地了解，後續將以具體實施例並參照所附圖式進行詳述與討論。需注意的是，這些具體實施例僅為本發明代表性的具體實施例，其中所舉例的特定方法、裝置、條件、材質等並非用以限定本發明或對應的具體實施例。又，圖中各元件僅係用於表達其相對位置且未按其實際比例繪述，本發明之步驟編號僅為區隔不同步驟，並非代表其步驟順序，合先敘明。

請參閱圖1，圖1係繪示本發明一具體實施例之具三重液冷循環之電子裝置之剖面圖。如圖1所示，本發明提供一種具三重液冷循環之電子裝置1包含第一封閉殼體10、電路母板20以及液冷散熱模組30。第一封閉殼體10具有第一熱交換腔體101、第一進液口1011、第一出液口1012、第二進液口1013以及第二出液口1014，第一進液口1011以及第一出液口1012分別與第一熱交換腔體101相互貫通。電路母板20設置於第一封閉殼體10內並位於第一熱交換腔體101之中，電路母板20上電連接第一發熱元件201。液冷散熱模組30耦合於第一發熱元件201上並包含有第二封閉殼體301以及第 一蒸氣腔元件302，第二封閉殼體301具有第二熱交換腔體3011、第三進液口3012以及第三出液口3013，第三進液口3012以及第三出液口3013分別與第二進液口1013以及第二出液口1014相互連通，並且第一蒸氣腔元件302設置於第二封閉殼體301之中，可以與第二熱交換腔體3011內的冷卻液接觸進行熱交換。其中，第一熱交換腔體101、第一進液口1011以及第一出液口1012形成第一流道111，用以供第一冷卻液循環流動。第二熱交換腔體3011、第二進液口1013、第三進液口3012、第二出液口1014及、第三出液口3013形成第二流道112，用以供第二冷卻液循環流動。第一蒸氣腔元件302內部形成第三流道113供第三冷卻液以兩相流循環形式流動。除此之外，第一蒸氣腔元件302之吸熱端60緊貼於第一發熱元件201上，並且第一蒸氣腔元件302之冷凝端70浸沒於第二冷卻液中。

針對第三流道113的運作原理，以下將詳述之。請再參閱圖1，如圖1所示，第三流道113中的冷卻液是設置於第一蒸氣腔元件302內部的毛細結構中流動。於實務中，當第一蒸氣腔元件302之吸熱端接收自第一發熱元件201的熱能時，第三流道113中的冷卻液因吸收熱能進而變為氣態，朝著圖1中第一蒸氣腔元件302內部向上箭頭流動。接著，於冷凝端70再從氣相變回液相的冷卻液，再沿著圖1中第一蒸氣腔元件302內部向下箭頭，藉由毛細結構的毛細現象將工作流體流回至吸熱端60，以形成兩相流循環。

請接著一併參閱圖1以及圖2，圖2係繪示根據圖1之俯視圖。如圖2所示，第一進液口1011以及第一出液口1012形成第一流道111；第二進液口1013、第三進液口3012、第二出液口1014、第三出液口3013形成第二 流道112。從俯視的角度可明確看出之位置，其中，第一流道111以及第二流道112中各別設有幫浦401將第一流道111以及第二流道112中的冷卻液流入進液口以及流出進液口，使得第一熱交換腔體101以及第二熱交換腔體3011內擁有更好的熱交換效率。請注意，第三流道113中的冷卻液是在第一蒸氣腔元件302內部中透過吸熱端60與冷凝端70之間進行液氣兩相循環流動(如圖1所繪示)。於實務中，第一流道111係藉由第一連通管1110以連通第一進液口1011、第一熱交換腔體101以及第一出液口1012所形成，以及第二流道112係藉由第二連通管1120以連通第二進液口1013、第三進液口3012、第二熱交換腔體3011、第三出液口3013以及第二出液口1014所形成。

其中，圖2所繪示的第一進液口1011、第一出液口1012、第二進液口1013、第三進液口3012、第二出液口1014及、第三出液口3013位置不以此為限，可根據實際伺服器需求進行設計。除此之外，於實務中，本發明之具三重液冷循環之電子裝置1之第一封閉殼體10的尺寸符合伺服器中的1u尺寸規格之封閉殼體，並且可設置於伺服器的組合式機櫃架中，但尺寸規格不限於此，也可以是2u尺寸規格之封閉殼體或針對個別需求設計的伺服器之機櫃尺寸個別進行設計，同時，也不限於應用在伺服器中，任何電子裝置、通訊裝置以及車用裝置皆可做為使用。

本發明之一種具三重液冷循環之電子裝置1除了可適用於目前市售常見的規格(即一組電路母板上僅搭配一個主熱源)之外，當電路母板上設有兩個主熱源(或更多)時，本發明之一種具三重液冷循環之電子裝置也可加以適用。請參閱圖3，圖3係繪示本發明之另一具體實施例之具三重液冷循環之電子裝置之示意圖。如圖3所示，在設有兩組主熱源(未繪示)時， 可在此兩組主熱源上設置第二熱交換腔體3011、3011’，並且透過第二進液口1013、第三進液口3012、第二熱交換腔體3011、第三出液口3013、第四進液口3014、第二熱交換腔體3011'、第四出液口3015以及第二出液口1014形成第二流道112'，用以供第二冷卻液循環流動。

於實務中，第一冷卻液為一不導電之單相冷卻液體或一不導電之双相冷卻液體，第二冷卻液為水或水與醇類之混合液，以及第三冷卻液為純水，但冷卻液材質不限於此。值得注意的是，選擇水做為第三冷卻液，因為水具有較高的氣化潛熱，能夠快速高效的將第一發熱元件201所產生的熱帶走，並且第一熱交換腔體101以及第二熱交換腔體3011、3011’分別充滿了第一冷卻液以及第二冷卻液，並可透過循環將吸收的熱量帶走。其中，第一封閉殼體10可藉由焊接與底板114焊接起來，使第一熱交換腔體101具有較佳的密封性，也可避免第一冷卻液洩漏，但接合的製程方法不限於此。

本發明中的第一發熱元件，除了可直接設置在電路母板上之外，也可使用插槽接合的方式，將第一發熱元件安裝於電路母板上，請參閱圖4，圖4係繪示本發明之另一具體實施例之電子組件之剖面圖。如圖4所示，本發明之另一具體實施例的一種具三重液冷循環之電子裝置另包含電路子板21，並且電連接於電路母板(未繪示)，第一發熱元件201係設置於電路子板21上，以及電路子板21、第一發熱元件201以及液冷散熱模組30形成一具散熱功能之電子組件50。於實務中，電路子板21可設計為板狀可使用插槽之方式設於電路母板(未繪示)上。

除了功率較大的主熱源之外，有時主熱源附近也會設有功率 較低的次熱源，以下將針對可同時適用於主熱源以及次熱源去散熱之第一蒸氣腔元件302加以詳述。請繼續參閱圖4，電路子板21上另設有第二發熱元件211，液冷散熱模組30包含有銅質上蓋311以及銅質下蓋312，銅質下蓋312具有一相對於銅質上蓋311之第一區域A以及第二區域B，第一區域A具有第一下表面313，第二區域B具有第二下表面315以及第二上表面316。當銅質上蓋311接合於銅質下蓋312後形成第一蒸氣腔元件302，其中，第一區域A之第一下表面313用以接觸第一發熱元件201，以及第二區域B之第二下表面315用以接觸第二發熱元件211。在具體實施例中，第一蒸氣腔元件302是三維結構，亦可以是二維結構。

其中，電子組件50另包含有一半開放殼體320，連接於銅質下蓋312而形成第二封閉殼體301以及第二熱交換腔體3011，第二熱交換腔體3011用以容置銅質上蓋311以及第二區域B之第二上表面316，並且第三進液口3012以及第三出液口3013係設置於半開放殼體320上。於實務中，第一發熱元件201即為主熱源(如高功率中央處理器晶片、繪圖晶片、AI晶片、IGBT晶片)；第二發熱元件211即為功率較低的次熱源(如被動元件、記憶體)。其中，圖4中電子組件50也可安裝於圖1中以組成一具三重液冷循環之電子裝置，請一併參閱圖4以及圖1，由於考量次熱源實際發熱造成的溫度較低主熱源，若第一區域A設於第三進液口3012旁時，當第二冷卻液從第一區域A之第一發熱元件201帶走的熱所升高的溫度遠大於第二發熱元件211的溫度時，第二區域B不僅無法進行有效的散熱，更可能使得第二發熱元件211溫度升高。因此本發明中的第一蒸氣腔元件302中的第二區域B會設置靠近於第三進液口3012，但實務中，第二冷卻液的流向不限於此。

其中，本發明之一種具三重液冷循環之電子裝置的電子組件50另包含二維均溫板元件330，此二維均溫板元件330可同時針對某些功率相對較高的次熱源進行散熱。關於二維均溫板元件330的設置方法，以下將更進一步說明。

請參閱圖4、圖5以及圖6，圖5係繪示根據圖4之第一蒸氣腔元件之剖面圖。圖6係繪示根據圖5之區域B之放大圖。如圖4以及圖5所示，二維均溫板元件330形成於銅質下蓋312之第二區域B，此第二區域B可針對第二發熱元件211進行散熱。請進一步參閱圖5以及圖6，如圖6所示，二維均溫板元件330包含有平板3302，相對於銅質下蓋312之第二區域B，第二區域B具有一下蓋空腔3303，當平板3302接合於銅質下蓋312之第二區域B時，下蓋空腔3303形成第二蒸氣腔3304。並且，在本具體實施例中，平板3302的平板下表面3305用以接觸第二發熱元件211，因此，本具體實施例中平板3302的平板下表面3305與銅質下蓋312之第二下表面315為共平面。

平板3302除了可使用上述之方式設置於銅質下蓋312之外，以下將介紹另一種平板3302設置於銅質下蓋312中之態樣。請一併參閱圖7以及圖8，圖7係繪示根據本發明之另一具體實施例之第一蒸氣腔元件之剖面圖。圖8係繪示根據圖7之區域B之放大圖。如圖7、圖8所示，當平板3302接合於第二區域B時，下蓋空腔3303形成第二蒸氣腔3304並且平板3302接位於第二上表面316。此時均溫板下表面3301用以接觸第二發熱元件211。

請參閱圖9，圖9係繪示根據圖1之第一蒸氣腔元件之剖面圖。如圖9所示，可透過電腦數值控制(Computer Numerical Control,CNC)加工機銑削出凹槽317，此多個凹槽位317於銅質下蓋312下蓋第一區域A以及 第二區域B之中，凹槽317可針對第一發熱元件(未繪示)以及第二發熱元件(未繪示)之數量以及高度各別進行加工，以使得凹槽317深度可更配合第一發熱元件(未繪示)以及第二發熱元件之高度，以更有效率進行熱傳導。請注意，圖9中二維均溫板元件330之平板3302亦設置於第二上表面316中，其中，平板3302設置方式與先前大致相同，於此不再贅述。

請再參閱圖9，如圖9所示，其中銅質上蓋311包含有基板3110與管體3111，基板3110具有基板空腔3112、開口(未標示)以及上外表面(未標示)，管體3111具有管體空腔3113，其中，管體3111設於基板3110之上外表面並位於開口之上且自上外表面向外突出(即圖9所示之型態)。當銅質上蓋311接合於銅質下蓋312之第一區域A時，管體空腔3113以及基板空腔3112形成第一蒸氣腔元件302之氣腔314。於實務中，管體3111可由銅質上蓋311自一金屬板件透過連續沖壓拉伸長度，加以形成一體成型之管體3111，且管體3111的形狀可以是圓柱體、長方柱體、橢圓柱體及錐狀體，但不限於此。

接著，管體3111另具有頂端3114，並且，頂端3114具有注口封合結構3115，注口封合結構3115是由預先設置於頂端3114之液注口，經由液注口以將第三冷卻液注入於第一蒸氣腔元件302之後，並封合液注口所形成。於實際應用中，液注口可藉由焊接等方式進行封合。此外，在本具體實施例中的注口封合結構3115以及液注口皆位於管體3111之頂端3114，但實際應用上不限於此，注口封合結構3115以及液注口也可設置於管體3111上的任意位置。除此之外，本發明之其他實施例中的第一蒸氣腔元件302(即圖5以及圖7)的製程方式皆與上述相同，於此不再贅述。

綜上所述，本發明提供一種具三重液冷循環之電子裝置，先 透過蒸氣腔第三流道的兩相流循環的相變化將高功率密度元件產生的熱讓蒸氣腔內吸熱區毛細結構中的第三冷卻液體進行相變化並讓熱能做高效的移轉，再利用第二流道的第二熱交換腔體內流動的第二冷卻液與其進行熱交換。其它電路母板上功率較低的次熱源所產生的熱以及液冷散熱摸組未能帶走的殘熱則皆由第一熱交換腔內的非導電第一冷卻液藉由第一流道循環帶走熱量，使得該電子裝置擁有自身更好的散熱效果。相較於習知技術，本發明的具三重液冷循環之電子裝置是將一個電路母板及所有的發熱元件與散熱系統整合在一起，形成一個自身具備液冷散熱功能的電子装置。此裝置可以是伺服器或通訊交換機，在實務應用時可以將此裝置直接堆疊插入安裝在機櫃中，再分別接上外部泠卻液循環系統即可達到電子裝置自身散熱之功能。本發明提供一種具三重液冷循環之電子裝置可節省冷卻液使用上的成本以及大幅增加電子裝置的散熱效率。

藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。因此，本發明所申請之專利範圍的範疇應該根據上述的說明作最寬廣的解釋，以致使其涵蓋所有可能的改變以及具相等性的安排。

1:三重液冷循環之電子裝置

10:第一封閉殼體

101:第一熱交換腔體

1011:第一進液口

1012:第一出液口

1013:第二進液口

1014:第二出液口

111:第一流道

112:第二流道

113:第三流道

114:底板

20:電路母板

201:第一發熱元件

21:電路子板

211:第二發熱元件

212:第三發熱元件

30:液冷散熱模組

301:第二封閉殼體

3011:第二熱交換腔體

3012:第三進液口

3013:第三出液口

302:第一蒸氣腔元件

60:吸熱端

70:冷凝端

Claims (10)

1. 一種具三重液冷循環之電子裝置，包含有：一第一封閉殼體，具有一第一熱交換腔體、一第一進液口、一第一出液口、一第二進液口以及一第二出液口，該第一進液口以及該第一出液口分別與該第一熱交換腔體相互貫通；一電路母板，設置於該第一封閉殼體內並位於該第一熱交換腔體之中，該電路母板上電連接一第一發熱元件；以及一液冷散熱模組，耦合於該第一發熱元件上並包含有一第二封閉殼體以及一第一蒸氣腔元件，該第二封閉殼體具有一第二熱交換腔體、一第三進液口以及一第三出液口，該第三進液口以及該第三出液口分別與該第二進液口以及該第二出液口相互連通，且該第一蒸氣腔元件設置在該第二熱交換腔體內，以及該第一蒸氣腔元件具有一吸熱端以一冷凝端；其中，該第一熱交換腔體、該第一進液口以及該第一出液口形成一第一流道，用以供一第一冷卻液循環流動，該第二熱交換腔體、該第二進液口、該第三進液口、該第二出液口及、第三出液口形成一第二流道，用以供一第二冷卻液循環流動，該第一蒸氣腔元件內部形成一第三流道供一第三冷卻液以兩相流循環形式流動，該第一蒸氣腔元件之該吸熱端緊貼於該第一發熱元件上，以及該第一蒸氣腔元件之該冷凝端浸沒於第二冷卻液中。
2. 如申請專利範圍第1項所述之具三重液冷循環之電子裝置，其中該第一 封閉殼體為一符合1u尺寸規格之封閉殼體，該電子裝置可以被安置在一組合式機櫃架中，以及該電子裝置可以是一伺服器或一通訊設備。
3. 如申請專利範圍第1項所述之具三重液冷循環之電子裝置，另包含一電路子板，電連接於該電路母板，該第一發熱元件係設置於該電路子板上，以及該電路子板、該第一發熱元件以及該液冷散熱模組形成一具散熱功能之電子組件。
4. 如申請專利範圍第3項所述之具三重液冷循環之電子裝置，其中該電路子板上另設有一第二發熱元件，該液冷散熱模組包含有一銅質上蓋以及一銅質下蓋，該銅質下蓋具有一相對於該銅質上蓋之第一區域以及一第二區域，該第一區域具有一第一下表面，該第二區域具有一第二下表面以及一第二上表面，當該銅質上蓋接合於該銅質下蓋之該第一區域後形成該第一蒸氣腔元件，該第一區域之該第一下表面用以接觸該第一發熱元件，以及該第二區域之該第二下表面用以接觸該第二發熱元件。
5. 如申請專利範圍第4項所述之具三重液冷循環之電子裝置，其中該電子組件另包含有一半開放殼體，連接於該銅質下蓋而形成該第二封閉殼體以及該第二熱交換腔體，該第二熱交換腔體用以容置該銅質上蓋以及該第二區域之該第二上表面，以及該第三進液口以及該第三出液口係設置於該半開放殼體上。
6. 如申請專利範圍第5項所述之具三重液冷循環之電子裝置，其中該電子組件另包含有一二維均溫板元件，形成於該銅質下蓋之該第二區域並具有一第二蒸氣腔以及一均溫板下表面，該均溫板下表面用以接觸該第二發熱元件。
7. 如申請專利範圍第6項所述之具三重液冷循環之電子裝置，其中該二維均溫板元件包含有一平板，相對於該銅質下蓋之該第二區域，該第二區域具有一下蓋空腔，當該平板接合於該銅質下蓋之該第二區域時，該下蓋空腔形成該第二蒸氣腔。
8. 如申請專利範圍第4項所述之具三重液冷循環之電子裝置，其中該銅質上蓋包含有一基板與一管體，該基板具有一基板空腔、一開口以及一上外表面，該管體具有一管體空腔，該管體設於該上外表面並位於該開口之上且自該上外表面向外突出，當該銅質上蓋接合於該銅質下蓋之該第一區域時，該管體空腔以及該基板空腔形成該第一蒸氣腔元件之一氣腔。
9. 如申請專利範圍第1項所述之具三重液冷循環之電子裝置，其中該第一冷卻液為一不導電之單相冷卻液體或一不導電之双相冷卻液體，以及該第二冷卻液為水或水與醇類之混合液，以及該第三冷卻液為純水。
10. 如申請專利範圍第1項所述之具三重液冷循環之電子裝置，其中該第一流道係藉由一第一連通管以連通該第一進液口、該第一熱交換腔體以及該第一出液口所形成，以及該第二流道係藉由一第二連通管以連通該第二進液口、該第三進液口、該第二熱交換腔體、第三出液口以及該第二出液口所形成，該第三流道為該第一蒸氣腔元件內部之兩相流循環所形成。

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