TWI867737B

TWI867737B - 液冷板組件及伺服器

Info

Publication number: TWI867737B
Application number: TW112134067A
Authority: TW
Inventors: 趙晶南; 季懿棟
Original assignee: 英業達股份有限公司
Priority date: 2023-09-07
Filing date: 2023-09-07
Publication date: 2024-12-21
Also published as: TW202511694A

Abstract

一種液冷板組件，用以熱接觸於一第一熱源及一第二熱源。液冷板組件包含一冷板及多個熱管。冷板包含一板體及多個鰭片。板體用以熱接觸於第一熱源及第二熱源，板體具有一流體腔室及一腔底面，腔底面位於流體腔室的底部，這些鰭片自腔底面凸出。這些熱管位於流體腔室內並熱耦合於這些鰭片，且這些熱管且相並排而彼此熱接觸。

Description

液冷板組件及伺服器

本發明係關於一種液冷板組件及伺服器。

目前伺服器之主機板上的中央處理器(後續簡稱CPU)是經由冷板進行散熱，冷板的內部腔室內設有多個鰭片，以增加冷板與其內部腔室內的冷卻液之間的熱交換面積，來讓冷卻液帶走熱。

然而，隨著CPU的效能逐漸提升，在傳統冷板將熱均勻地傳導至這些鰭片的效率難以對應提升的情況下，傳統冷板已逐漸不足以應付CPU所產生之更多的熱。因此，目前本領域研發人員正致力於解決前述的問題。

本發明在於提供一種液冷板組件及伺服器，能將熱迅速且均勻地傳導至冷板的這些鰭片，來提升散熱效率。

本發明之一實施例所揭露之一種液冷板組件，用以熱接觸於一第一熱源及一第二熱源。液冷板組件包含一冷板及多個熱管。冷板包含一板體及多個鰭片。板體用以熱接觸於第一熱源及第二熱源，板體具有一流體腔室及一腔底面，腔底面位於流體腔室的底部，這些鰭片自腔底面凸出。這些熱管位於流體腔室內並熱耦合於這些鰭片，且這些熱管且相並排而彼此熱接觸。

本發明之另一實施例所揭露之一種伺服器，包含一機殼、一主機板及一液冷板組件。機殼具有一容置空間。主機板位於容置空間內，且具有一第一熱源及一第二熱源。液冷板組件包含一冷板及多個熱管。冷板包含一板體及多個鰭片。板體熱接觸於第一熱源及第二熱源，板體具有一流體腔室及一腔底面。腔底面位於流體腔室的底部，這些鰭片自腔底面凸出。這些熱管位於流體腔室內且熱耦於這些鰭片，且這些熱管相並排而彼此熱接觸。

根據上述實施例所揭露的液冷板組件及伺服器，藉由這些熱管位於冷板的流體腔室內且熱耦於這些鰭片，且這些熱管相並排而彼此熱接觸的配置，除了能透過這些熱管將冷板之板體所吸收的熱迅速且均勻地傳導至冷板的這些鰭片之外，還額外利用這些熱管與流體腔室內之冷卻液接觸，故能提升冷卻液帶走熱的效率，而有助於對於第一熱源及第二熱源進行散熱。

以上關於本發明內容的說明及以下實施方式的說明係用以示範與解釋本發明的原理，並且提供本發明的專利申請範圍更進一步的解釋。

請參閱圖1與2。圖1為根據本發明之一實施例所揭露之伺服器1的部分立體示意圖。圖2為圖1之液冷板組件與主機板的分解示意圖。

在本實施例中，伺服器1包含一機殼10、一主機板20及一液冷板組件30。此外，伺服器1還可包含其他元件，如硬碟、風扇及電源供應器等。為了凸顯伺服器1之液冷板組件30的結構，圖式省略前述的這些元件。

在本實施例中，機殼10具有一容置空間11，而主機板20位於容置空間11內。主機板20具有一第一熱源21及多個第二熱源22。第一熱源21例如為中央處理器(CPU)，第二熱源22例如為電壓調節(Voltage regulator)晶片。這些第二熱源22位於第一熱源21的相對二側。

接著，請一併參閱圖2至圖4。圖3為圖1之液冷板組件的分解示意圖。圖4為圖1之液冷板組件與主機板的俯視示意圖。

液冷板組件30包含一冷板31及多個熱管32、33。

冷板31例如為鋁材質。冷板31包含一板體311及多個鰭片312。板體311包含一第一熱接觸部3111及二第二熱接觸部3112，二第二熱接觸部3112分別連接於第一熱接觸部3111的相對二側。第一熱接觸部3111的長度L大於第二熱接觸部3112的寬度W。第一熱接觸部3111用以熱接觸於第一熱源21。二第二熱接觸部3112用以熱接觸於這些第二熱源22。

應注意的是，主機板20的這些第二熱源22並不限位於第一熱源21的相對二側。在其他實施例中，主機板的這些第二熱源可皆位於第一熱源的其中一側(同一側)，而板體可僅有一個第二熱接觸部來熱接觸於這些第二熱源。另一方面，主機板的這些第二熱源的數量並非用以限制本發明。在其他實施例中，主機板可僅有單個第二熱源。再者，第一熱接觸部的長度並不限於大於第二熱接觸部的寬度，而是可依據熱源的尺寸調整為等於或小於第二熱接觸部的寬度。

在本實施例中，板體311還可包含一蓋部3113。蓋部3113裝設於第一熱接觸部3111，且蓋部3113與第一熱接觸部3111共同圍繞形成一流體腔室3114。流體腔室3114用以容納冷卻液(未繪示)。第一熱接觸部3111之位於流體腔室3114之底部的表面即為一腔底面3115。這些鰭片312自腔底面3115凸出並位於流體腔室3114內，且這些鰭片312平行地間隔排列。在第一熱接觸部3111及二第二熱接觸部3112吸收第一熱源21及這些第二熱源22所產生的熱之後，熱會傳導至這些鰭片312，以與流體腔室3114內的冷卻液進行熱交換。

接著，請參閱圖4至圖7。圖5為沿圖4之割面線5-5繪示的剖視示意圖。圖6為沿圖4之割面線6-6繪示的剖視示意圖。圖7為沿圖4之割面線7-7繪示的剖視示意圖。

這些熱管32、33例如但不限為扁平式熱管。這些熱管32、33位於流體腔室3114內，且這些熱管32、33穿過部分的這些鰭片312並熱耦合於這些鰭片312，以及這些熱管32、33相並排而彼此熱接觸。以下將詳細說明這些熱管32、33的結構及熱接觸關係。

這些熱管32、33包含二第一熱管32及二第二熱管33，且二第一熱管32位於二第二熱管33之間。

二第一熱管32為相同的結構，以下僅詳細介紹其中一個第一熱管32。第一熱管32包含一第一水平段321、一第二水平段322及一直立段323。第一水平段321及第二水平段322分別連接於直立段323的相對二側且朝相同方向延伸，且第二水平段322較第一水平段321遠離腔底面3115。也就是說，第一熱管32相對於腔底面3115有於不同高度水平延伸的第一水平段321及第二水平段322，還有沿腔底面3115之法線N垂直延伸的直立段323。

在本實施例中，其中一個第一熱管32的第一水平段321及第二水平段322自直立段323的延伸方向(如方向D1)例如相反於另一第一熱管32的第一水平段321及第二水平段322自直立段323的延伸方向(如方向D2)，但並不以此為限。在其他實施例中，其中一個第一熱管的第一水平段及第二水平段自直立段的延伸方向可相同於另一第一熱管的第一水平段及第二水平段自直立段的延伸方向。

二第二熱管33為相同的結構，以下僅詳細介紹其中一個第二熱管33。第二熱管33包含一第一水平段331及二第二水平段332，二第二水平段332分別連接於第一水平段331的相對二側且自第一水平段331沿相同方向延伸。第二熱管33的第一水平段331及二第二水平段332距腔底面3115相同距離。也就是說，第二熱管33整體相對於腔底面3115於同一高度水平延伸，且第二熱管33在相同高度上有分別沿不同方向延伸的第一水平段331及第二水平段332。

在本實施例中，其中一第二熱管33的二第二水平段332自第一水平段331的延伸方向(如方向D3)例如相反於另一第二熱管33的二第二水平段332自第一水平段331的延伸方向(如方向D4)，但並不以此為限。在其他實施例中，其中一第二熱管的二第二水平段自第一水平段的延伸方向可相同於另一第二熱管的二第二水平段自第一水平段的延伸方向。

在本實施例中，二第一熱管32的第一水平段321及二第二熱管33的第一水平段331距腔底面3115相同距離(即其相對於腔底面3115的高度彼此相同)，且皆沿相同方向(如方向D1或方向D2)延伸。此外，二第一熱管32的第一水平段321位於二第二熱管33的第一水平段331之間，且二第一熱管32的第一水平段321與二第二熱管33的第一水平段331相並排而彼此熱接觸。

在本實施例中，液冷板組件30還包含一入液接頭34及一出液接頭35。入液接頭34及出液接頭35設置於冷板31之板體311的蓋部3113，並連通於流體腔室3114。入液接頭34用以供一入液管I連接，而出液接頭35用以供一出液管O連接。入液管I、入液接頭34、冷板31、出液接頭35及出液管O可例如與泵浦(未繪示)及水冷排(未繪示)共同形成一冷卻液循環。泵浦可驅動冷卻液經由入液管I及入液接頭34進入冷板31的流體腔室3114內，使得冷卻液能與這些鰭片312及這些熱管32、33進行熱交換而升溫。接著，高溫的冷卻液經由出液接頭35及出液管O流至水冷排而被降溫。如此一來，重複上述的過程，能將第一熱源21及這些第二熱源22所產生的熱帶走。

在本實施例中，藉由這些熱管32、33位於冷板31的流體腔室3114內且熱耦於這些鰭片312，且這些熱管32、33相並排而彼此熱接觸的配置，除了能透過這些熱管32、33將冷板31之板體311所吸收的熱迅速且均勻地傳導至冷板31的這些鰭片312之外，還額外利用這些熱管32、33與流體腔室3114內之冷卻液接觸，故能提升冷卻液與液冷板組件30之間的熱交換效率，而有助於對於第一熱源21及第二熱源22進行散熱。

再者，藉由這些熱管32、33穿過部分的這些鰭片312的配置，能進一步提升將熱迅速且均勻地傳導至冷板31之這些鰭片312的效果，而更提升冷卻液與液冷板組件30之間的熱交換效率。

應注意的是，這些熱管32、33並不限於僅穿過部分的這些鰭片312。在其他實施例中，這些熱管並可穿過全部的這些鰭片。在另一實施例中，這些熱管也可不穿過這些鰭片，而僅熱接觸於這些鰭片。

另外，在本實施例中，除了二第一熱管32及二第二熱管33的第一水平段321、331距腔底面3115相同高度且皆沿相同方向延伸之外，第一熱管32還有沿腔底面3115之法線N垂直延伸的直立段323以及高度不同於第一水平段321的第二水平段322，而第二熱管33還有與第一水平段331處於相同高度但延伸方向不同的第二水平段332。藉此，除了能進一步提升將熱迅速且均勻地傳導至冷板31的這些鰭片312的效果之外，還使得這些熱管32、33能有更多的面積來接觸冷卻液，而更提升冷卻液與液冷板組件30之間的熱交換效率，以加強對第一熱源21及第二熱源22的散熱效果。舉例來說，就模擬結果來看，本實施例之這些熱管32、33與冷板31之搭配可讓第一熱源21的運作溫度介於攝氏55.3至55.8度之間，而冷板內無熱管的配置僅能讓第一熱源21的運作溫度介於攝氏58.1至59.5之間。由此可知，前述之這些熱管32、33的配置能加強對於第一熱源21的散熱效果，而有效地降低第一熱源21的運作溫度。

接著，請參閱圖8。圖8為根據本發明之另一實施例所揭露之液冷板組件的分解示意圖。

本實施例的液冷板組件30a類似於前述實施利的液冷板組件30，二者之間的主要差異在於二第一熱管的結構不同，故以下主要說明本實施例之液冷板組件30a之二第一熱管32a的結構，而本實施例與前述實施例之液冷板組件30a、30中相同的部分則不再贅述。

在本實施例中，液冷板組件30a的二第一熱管32a皆無直立段及第二水平段。也就是說，二第一熱管32a為直線長條狀，且二第一熱管32a與二第二熱管33整體位於相對流體腔室3114(如圖7所示)之底部的腔底面3115相同的高度上。

就模擬結果來看，本實施例之這些熱管32a、33與冷板31之搭配可讓第一熱源21(如圖2所示)的運作溫度介於攝氏56.3至56.9度之間，而冷板內無熱管的配置僅能讓第一熱源21的運作溫度介於攝氏58.1至59.5之間。由此可知，前述之這些熱管32a、33的配置能加強對於第一熱源21的散熱效果，而有效地降低第一熱源21的運作溫度。

根據上述實施例所揭露的液冷板組件及伺服器，藉由這些熱管位於冷板的流體腔室內且熱耦於這些鰭片，且這些熱管相並排而彼此熱接觸的配置，除了能透過這些熱管將冷板之板體所吸收的熱迅速且均勻地傳導至冷板的這些鰭片之外，還額外利用這些熱管與流體腔室內之冷卻液接觸，故能提升冷卻液與液冷板組件之間的熱交換效率，而有助於對於第一熱源及第二熱源進行散熱。

再者，藉由這些熱管穿過部分的這些鰭片的配置，能進一步提升將熱迅速且均勻地傳導至冷板的這些鰭片的效果，而更提升冷卻液與液冷板組件之間的熱交換效率。

另外，除了二第一熱管及二第二熱管的第一水平段距腔底面相同高度且皆沿相同方向延伸之外，第一熱管還有沿腔底面之法線垂直延伸的直立段以及高度不同於第一水平段的第二水平段，而第二熱管還有與第一水平段處於相同高度但延伸方向不同的第二水平段。藉此，能進一步提升將熱迅速且均勻地傳導至冷板的這些鰭片的效果之外，還使得這些熱管能有更多的面積來接觸冷卻液，而更提升冷卻液與液冷板組件之間的熱交換效率，以加強對第一熱源及第二熱源的散熱效果。

雖然本發明以前述之較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習相像技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。

1:伺服器 10:機殼 11:容置空間 20:主機板 21:第一熱源 22:第二熱源 30,30a:液冷板組件 31:冷板 311:板體 3111:第一熱接觸部 3112:第二熱接觸部 3113:蓋部 3114:流體腔室 3115:腔底面 312:鰭片 32,33,32a:熱管 321,331:第一水平段 322,332:第二水平段 323:直立段 34:入液接頭 35:出液接頭 L:長度 W:寬度 N:法線 D1,D2,D3,D4:方向 I:入液管 O:出液管

圖1為根據本發明之一實施例所揭露之伺服器的部分立體示意圖。圖2為圖1之液冷板組件與主機板的分解示意圖。圖3為圖1之液冷板組件的分解示意圖。圖4為圖1之液冷板組件與主機板的俯視示意圖。圖5為沿圖4之割面線5-5繪示的剖視示意圖。圖6為沿圖4之割面線6-6繪示的剖視示意圖。圖7為沿圖4之割面線7-7繪示的剖視示意圖。圖8為根據本發明之另一實施例所揭露之液冷板組件的分解示意圖。

30:液冷板組件

31:冷板

311:板體

3111:第一熱接觸部

3112:第二熱接觸部

3113:蓋部

3115:腔底面

312:鰭片

32,33:熱管

34:入液接頭

35:出液接頭

I:入液管

O:出液管

Claims

一種液冷板組件，用以熱接觸於一第一熱源及一第二熱源，該液冷板組件包含：一冷板，包含一板體及多個鰭片，該板體用以熱接觸於該第一熱源及該第二熱源，該板體具有一流體腔室及一腔底面，該腔底面位於該流體腔室的底部，該些鰭片自該腔底面凸出；以及多個熱管，位於該流體腔室內並熱耦合於該些鰭片，且該些熱管相並排而彼此熱接觸；其中該些熱管包含二第一熱管及二第二熱管，該二第一熱管位於該二第二熱管之間，該二第一熱管及該二第二熱管各包含一第一水平段，該二第一熱管及該二第二熱管的該些第一水平段距該腔底面相同距離且皆沿相同方向延伸，該二第二熱管各更包含二第二水平段，在各該第二熱管中該二第二水平段分別連接於該第一水平段的相對二側且自該第一水平段沿相同方向延伸。
如請求項1所述之液冷板組件，其中該些熱管穿過至少部分的該些鰭片。
如請求項1所述之液冷板組件，其中，其中一該第二熱管的該二第二水平段自該第一水平段的延伸方向相反於另一該第二熱管的該二第二水平段自該第一水平段的延伸方向。
如請求項1所述之液冷板組件，其中該二第一熱管更包含一直立段及一第二水平段，在各該第一熱管中該第一水平段及該第二水平段分別連接於該直立段的相對二側且朝相同方向延伸，且該第二水平段較該第一水平段遠離該腔底面。
如請求項4所述之液冷板組件，其中，其中一該第一熱管的該第一水平段自該直立段的延伸方向相反於另一該第一熱管的該第一水平段自該直立段的延伸方向。
如請求項1所述之液冷板組件，其中該板體包含相連的一第一熱接觸部及一第二熱接觸部，該第一熱接觸部用以熱接觸於該第一熱源，該第二熱接觸部用以熱接觸於該第二熱源，該第一熱接觸部的長度大於該第二熱接觸部的寬度。
如請求項1所述之液冷板組件，其中該些熱管為扁平式熱管。
一種伺服器，包含：一機殼，具有一容置空間；一主機板，位於該容置空間內，且具有一第一熱源及一第二熱源；以及一液冷板組件，包含：一冷板，包含一板體及多個鰭片，該板體熱接觸於該第一熱源及該第二熱源，該板體具有一流體腔室及一腔底面，該腔底面位於該流體腔室的底部，該些鰭片自該腔底面凸出；以及多個熱管，位於該流體腔室內且熱耦於該些鰭片，且該些熱管相並排而彼此熱接觸；其中該些熱管包含二第一熱管及二第二熱管，該二第一熱管位於該二第二熱管之間，該二第一熱管及該二第二熱管各包含一第一水平段，該二第一熱管及該二第二熱管的該些第一水平段距該腔底面相同距離且皆沿相同方向延伸，該二第二熱管各更包含二第二水平段，在各該第二熱管中該二第二水平段分別連接於該第一水平段的相對二側且自該第一水平段沿相同方向延伸。