專利名稱：液冷式散熱結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于一種液冷式散熱結(jié)構(gòu)，尤其是一種藉由液體循環(huán)流動(dòng)的方式，使承載電子元件能夠降溫散熱具有微流道的散熱結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
目前的大功率元件(Power Device)，由于元件的特性，不可避免地會(huì)產(chǎn)生大熱量，以絕緣柵雙極電晶體(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)舉例說明，IGBT結(jié)合了場效電晶體閘極易驅(qū)動(dòng)的特性與雙極性電晶體耐高電流與低導(dǎo)通電壓壓降特性，通常用于中高容量功率場合(如切換式電源供應(yīng)器、馬達(dá)控制、電磁爐或是應(yīng)用于數(shù)百安培與六千伏特的電力系統(tǒng)領(lǐng)域)；若是IGBT用于切換式電源供應(yīng)器時(shí)，將電源以高頻切換方式，由AC 電源轉(zhuǎn)換成所需的DC電源輸出，在轉(zhuǎn)換過程中，功率元件因能量損耗而發(fā)熱，過熱將導(dǎo)致功率元件的性能下降甚至損壞。因此為了避免過熱現(xiàn)象發(fā)生，通常采取的解決方案使用散熱片并強(qiáng)制空氣對(duì)流方式進(jìn)行直接散熱，然而空氣對(duì)流方式具有噪音及散熱性不佳的缺點(diǎn)，因此近年來發(fā)展出一種藉由液體在回路中循環(huán)流動(dòng)從而帶走熱量的方式，主要藉由一冷板緊貼熱源，并使用一馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的液體循環(huán)流經(jīng)冷板吸收熱量后，再把熱量散發(fā)傳遞到環(huán)境中，以對(duì)電子元件進(jìn)行散熱。然而上述液冷方式雖然具有熱阻低、傳遞熱容量大、傳輸距離較遠(yuǎn)等特性，但是， 由于冷板材料的局限性以及液體吸熱溫度升高，因此在一定的液體驅(qū)動(dòng)力下，其熱阻值是一定的，亦使得冷板的熱阻不能得到更有效的降低，故對(duì)于一些會(huì)持續(xù)累積高溫的電子元件，目前所使用的液冷結(jié)構(gòu)所能夠達(dá)成的效果是極其有限的。因此，若能提供一種液冷式散熱結(jié)構(gòu)，能夠藉由具有微流道的散熱結(jié)構(gòu)，使液冷散熱能夠具有更均勻的溫度分布，并達(dá)到具有更低的熱阻和更好的散熱性能，應(yīng)為一最佳解決方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種液冷式散熱結(jié)構(gòu)，其具有微流道，能使液體循環(huán)散熱時(shí)具有更均勻的溫度分布，并具有更低的熱阻和更好的散熱性能。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明公開了一種液冷式散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于包括一基座，具有至少一個(gè)液體輸入管路、至少一個(gè)液體輸出管路及至少一個(gè)凹槽，而該凹槽內(nèi)側(cè)分別與該液體輸入管路及該液體輸出管路連通各形成一個(gè)開口，用以供流入該液體輸入管路的液體能夠通過于該凹槽時(shí)，并再由該液體輸出管路流出；以及至少一個(gè)散熱鰭片，該散熱鰭片具有一能夠嵌入且封閉該凹槽的板體，而該板體的表面設(shè)有多個(gè)能夠嵌入該凹槽的導(dǎo)流片；藉此，使該導(dǎo)流片與該凹槽形成多個(gè)容許液體分流的流道，流通于該液體輸入管路及該液體輸出管路的液體，能夠經(jīng)由進(jìn)出該凹槽的兩個(gè)開口，將液體流動(dòng)于該多個(gè)流道之間，以使該基座內(nèi)部能夠進(jìn)行持續(xù)的循環(huán)散熱。其中，該散熱鰭片的板體上能夠承載至少一個(gè)電子元件。其中，該 電子元件為絕緣柵雙極電晶體。其中，該散熱鰭片的板體能夠承載至少一個(gè)具有電子元件的印刷電路板。其中，該基座為具有散熱特性的材質(zhì)所制成。其中，該散熱鰭片的板體為具有散熱特性的材質(zhì)所制成。其中，該散熱鰭片的導(dǎo)流片為具有散熱特性的材質(zhì)所制成。其中，該液體輸入管路連接一管路開口接頭，以便透過該管路開口接頭將液體流入該液體輸入管路內(nèi)部。其中，該液體輸出管路連接一管路開口接頭，以便透過該管路開口接頭將液體由該液體輸出管路內(nèi)部流出。其中該液體輸入管路為一由該入口處向內(nèi)逐漸縮小的流道。其中，該液體輸出管路為一向該出口處逐漸擴(kuò)大的流道。多多多通過上述結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的液冷式散熱結(jié)構(gòu)具備下列技術(shù)效果1.本發(fā)明藉由具有微流道的散熱結(jié)構(gòu)，使散熱液體通過時(shí)，能夠分流進(jìn)行不斷地帶走熱量，以使該板體的溫度散發(fā)得更均勻，并具有更低的熱阻及更好的散熱效果。2.本發(fā)明能夠藉由外在控制其散熱液體流入及流出的速度，以進(jìn)行控制內(nèi)部液體散熱循環(huán)的強(qiáng)度。


圖1 為本發(fā)明一種液冷式散熱結(jié)構(gòu)的立體分解結(jié)構(gòu)圖；圖2 為該液冷式散熱結(jié)構(gòu)的立體結(jié)合結(jié)構(gòu)圖；圖3A 為該液冷式散熱結(jié)構(gòu)的散熱鰭片立體結(jié)構(gòu)圖；圖3B 為該液冷式散熱結(jié)構(gòu)的散熱鰭片上視圖；圖4A 為該液冷式散熱結(jié)構(gòu)的液體循環(huán)散熱示意圖；圖4B 為該液冷式散熱結(jié)構(gòu)的液體循環(huán)散熱示意圖；圖4C 為該液冷式散熱結(jié)構(gòu)的液體循環(huán)散熱示意圖；圖5A 為該液冷式散熱結(jié)構(gòu)的實(shí)施例立體分解結(jié)構(gòu)圖；圖5B 為該液冷式散熱結(jié)構(gòu)的實(shí)施例立體結(jié)合結(jié)構(gòu)圖；以及圖6 為該液冷式散熱結(jié)構(gòu)的散熱效果測試架構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式有關(guān)于本發(fā)明的前述及其他技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn)與功效，在以下配合參考圖式的較佳實(shí)施例的詳細(xì)說明中，將可清楚的呈現(xiàn)。請(qǐng)參閱圖1、圖2、圖3A、圖3B、圖4A、圖4B及圖4C，為本發(fā)明液冷式散熱結(jié)構(gòu)的立體分解結(jié)構(gòu)圖、立體結(jié)合結(jié)構(gòu)圖、散熱鰭片立體結(jié)構(gòu)圖、散熱鰭片上視圖及液體循環(huán)散熱示意圖，由圖中可知，該液冷式散熱結(jié)構(gòu)包含一基座1，具有至少一個(gè)液體輸入管路11、至少一個(gè)液體輸出管路12及至少一個(gè)凹槽13，而該凹槽13內(nèi)側(cè)分別與該液體輸入管路11及該液體輸出管路12連通各形成一個(gè)開口(流入開口 14及流出開口 15)，用以供流入該液體輸入管路11的散熱液體2能夠通過于該凹槽13，并再由該液體輸出管路12流出；至少一個(gè)散熱鰭片3，該散熱鰭片3具有一能夠嵌入、且封閉該凹槽13的板體31， 而該板體31的表面設(shè)有多個(gè)能夠嵌入該凹槽13的導(dǎo)流片32，且該導(dǎo)流片32與該凹槽13 形成多個(gè)容許該散熱液體2分流的流道4。因此，如圖4A、圖4B及圖4C所示，該液體輸入管路11入口處111及該液體輸出管路12出口處121分別連接一入水管接頭51及一出水管接頭52，并由該入水管接頭51將一散熱液體2流入該液體輸入管路11，而該流入 開口 14能夠使該散熱液體2進(jìn)入該凹槽 13 (如圖4B所示)，并再藉由多個(gè)流道4，使該散熱液體2分流通過該多個(gè)流道4后，該散熱液體2能夠接觸該散熱鰭片3的板體31，以吸收該板體31散發(fā)的熱量；最后，再通過該流出開口 15 (如圖4C所示)，使該已吸收熱量的散熱液體2流入該液體輸出管路12，并透過該出水管接頭52將已吸收熱量的散熱液體2排出，如此進(jìn)行散熱液體2持續(xù)地進(jìn)出流動(dòng)于該多個(gè)流道4之間，即可使該基座1內(nèi)部能夠進(jìn)行持續(xù)的循環(huán)散熱。值得一提的是，該散熱鰭片3的板體31上能夠承載至少一個(gè)電子元件，而該電子元件為絕緣柵雙極電晶體。值得一提的是，該散熱鰭片3的板體31能夠承載至少一個(gè)具有電子元件的印刷電路板。值得一提的是，該基座1為具有散熱特性的材質(zhì)所制成。值得一提的是，該散熱鰭片3的板體31為具有散熱特性的材質(zhì)所制成。值得一提的是，該散熱鰭片3的導(dǎo)流片32為具有散熱特性的材質(zhì)所制成。值得一提的是，該液體輸入管路11能連接一管路開口接頭(入水管接頭51)，以便透過該管路開口接頭(入水管接頭51)將散熱液體2流入該液體輸入管路11內(nèi)部。值得一提的是，該液體輸出管路12能連接一管路開口接頭(出水管接頭52)，以便透過該管路開口接頭(出水管接頭52)將散熱液體2由該液體輸出管路12內(nèi)部流出。值得一提的是，該液體輸入管路11為一由該入口處111向內(nèi)逐漸縮小的流道，而該液體輸出管路12為一向該出口處121逐漸擴(kuò)大的流道，而該流道漸縮及流道漸擴(kuò)的設(shè)計(jì)，能夠控制改變流體的流速及壓力，使該基座1內(nèi)任何一個(gè)凹槽13所流入及流出的液體溫度能夠盡量達(dá)到均溫，同時(shí)亦能夠調(diào)整使凹槽13之間的溫差減少，為了能夠達(dá)成凹槽13 的間能夠均溫的效果產(chǎn)生。請(qǐng)參閱圖5A及圖5B，為本發(fā)明液冷式散熱結(jié)構(gòu)的實(shí)施例立體分解結(jié)構(gòu)圖及實(shí)施例立體結(jié)合結(jié)構(gòu)圖，由圖中可知，該散熱鰭片3的板體31上承載了一絕緣柵雙極電晶體6， 而該絕緣柵雙極電晶體6上與一具有電子元件72的印刷電路板71結(jié)合；因此，當(dāng)該絕緣柵雙極電晶體6及該具有電子元件72的印刷電路板71開始運(yùn)作時(shí)，該絕緣柵雙極電晶體6 會(huì)因?yàn)槟芰康膿p耗而產(chǎn)生熱量，并將熱量傳遞至該散熱鰭片3的板體31上；而經(jīng)由循環(huán)流動(dòng)于該多個(gè)流道之間的散熱液體，能夠持續(xù)地將板體31上的進(jìn)行吸收，并持續(xù)將已吸收熱量的散熱液體2排出，以使該基座1內(nèi)部能夠進(jìn)行將該絕緣柵雙極電晶體6所產(chǎn)生的熱量進(jìn)行循環(huán)散熱。請(qǐng)參閱圖6，為本發(fā)明液冷式散熱結(jié)構(gòu)的散熱效果測試架構(gòu)圖，由圖中可知，本實(shí)驗(yàn)架構(gòu)中藉由一恒溫槽91、一電動(dòng)水泵92、一入口溫度計(jì)93、一入口壓力計(jì)94、一出口壓力計(jì)95、一出口溫度計(jì)96及一流量計(jì)97，來對(duì)該液冷式散熱結(jié)構(gòu)8進(jìn)行散熱降溫效果測試， 而本測試中的液冷式散熱結(jié)構(gòu)8中具有一入口處81、一出口處85、第一散熱模塊82、第二散熱模塊83及第三散熱模塊84，并于該第一散熱模塊82、第二散熱模塊83及第三散熱模塊 84上各自放置兩個(gè)加熱裝置(總共六個(gè)加熱裝置)，以藉由該電動(dòng)水泵92將該恒溫槽91 的液體抽出輸入該入口處81，并經(jīng)過該入口溫度計(jì)93及入口壓力計(jì)94測試輸入液體的溫度及壓力；而該輸入液體通過該第一散熱模塊82、第二散熱模塊83及第三散熱模塊84，能夠藉由該出口處85將液體排出，并由該出口溫度計(jì)95、出口壓力計(jì)96及流量計(jì)97測試所排出液體的溫度、壓力及液體流量，最后能夠藉由所測試的量測資料，即可了解經(jīng)由該液冷式散熱結(jié)構(gòu)8能夠降低該加熱裝置所產(chǎn)生熱能的降溫效果；因此，本發(fā)明藉由三組測試數(shù)據(jù)資料驗(yàn)證散熱效果如下第一組 該液冷式散熱結(jié)構(gòu)8的熱阻抗為0. 0264 (。C /W)，并經(jīng)由六個(gè)加熱裝置所加熱提高溫度后，其中該第一散熱模塊82的溫度為45. 76°C、第二散熱模塊83的溫度為50. 81°C及第三散熱模塊84的溫度為55. 39°C，另外該入口溫度計(jì)93所檢測的溫度為25. 29°C，且該出口溫度計(jì)95所檢測的溫度為27. 360C，由此可知，該第一散熱模塊82、第二散熱模塊83 及第三散熱模塊84的溫度能夠藉由流動(dòng)的液體進(jìn)行散熱。而第一組所得的解熱量如下平均溫度(45.76+50. 81+55. 39) /3 = 50. 6533 °C平均水溫(25.29+27. 36) /2 = 26. 325 °C平均溫差50·6533-26. 325 = 24. 33 °C解熱量24.33/0. 0264 = 921. 52W第二組該液冷式散熱結(jié)構(gòu)8的熱阻抗為0. 0264 (。C /W)，并經(jīng)由六個(gè)加熱裝置所加熱提高溫度后，其中該第一散熱模塊82的溫度為61. 15°C、第二散熱模塊83的溫度為66. 13°C及第三散熱模塊84的溫度為67. 61°C，另外該入口溫度計(jì)93所檢測的溫度為39. 77°C，且該出口溫度計(jì)95所檢測的溫度為41. 740C，由此可知，該第一散熱模塊82、第二散熱模塊83 及第三散熱模塊84的溫度能夠藉由流動(dòng)的液體進(jìn)行散熱。而第二組所得的解熱量如下平均溫度(61.15+66. 13+67. 61) /3 = 64. 963 °C平均水溫(39.77+41. 74) /2 = 40. 755 °C平均溫差50·6533-26. 325 = 24. 208 °C解熱量24·208/0. 0264 = 916. 96W第三組該液冷式散熱結(jié)構(gòu)8的熱阻抗為0. 0264 (。C /W)，并經(jīng)由六個(gè)加熱裝置所加熱提高溫度后，其中該第一散熱模塊82的溫度為85. 74°C、第二散熱模塊83的溫度為90. 16°C及第三散熱模塊84的溫度為92. 57°C，另外該入口溫度計(jì)93所檢測的溫度為64. 28°C，且該出口溫度計(jì)95所檢測的溫度為66. 050C，由此可知，該第一散熱模塊82、第二散熱模塊83 及第三散熱模塊84的溫度能夠藉由流動(dòng)的液體進(jìn)行散熱。而第三組所得的解熱量如下
平均溫度N (85. 74+90. 16+92. 57) /3 = 89. 49 °C平均水溫(64.28+66. 05) /2 = 65. 165 °C平均溫差89·49-65. 165 = 24. 325°C解熱量24.208/0. 0264 = 921. 4W藉由上述三組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可證明本發(fā)明散熱結(jié)構(gòu)，確實(shí)具有良好的散熱效果。本發(fā)明所提供的一種液冷式散熱結(jié)構(gòu)，與其他習(xí)用技術(shù)相互比較時(shí)，更具備下列優(yōu)點(diǎn)1.本發(fā)明藉由具有微流道的散熱結(jié)構(gòu)，使散熱液體通過時(shí)，能夠分流進(jìn)行不斷地帶走熱量，以使該板體的溫度散發(fā)得更均勻，并具有更低的熱阻及更好的散熱效果。2.本發(fā)明能夠藉由外在控制其散熱液體流入及流出的速度，以進(jìn)行控制內(nèi)部液體散熱循環(huán)的強(qiáng)度。藉由以上較佳具體實(shí)施例的詳述，希望能更加清楚描述本發(fā)明的特征與精神，而并非以上述所揭露的較佳具體實(shí)施例來對(duì)本發(fā)明的范疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排于本發(fā)明所欲申請(qǐng)的專利范圍的范疇內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種液冷式散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于包括一基座，具有至少一個(gè)液體輸入管路、至少一個(gè)液體輸出管路及至少一個(gè)凹槽，而該凹槽內(nèi)側(cè)分別與該液體輸入管路及該液體輸出管路連通各形成一個(gè)開口，用以供流入該液體輸入管路的液體能夠通過于該凹槽時(shí)，并再由該液體輸出管路流出；以及至少一個(gè)散熱鰭片，該散熱鰭片具有一能夠嵌入且封閉該凹槽的板體，而該板體的表面設(shè)有多個(gè)能夠嵌入該凹槽的導(dǎo)流片；藉此，使該導(dǎo)流片與該凹槽形成多個(gè)容許液體分流的流道，流通于該液體輸入管路及該液體輸出管路的液體，能夠經(jīng)由進(jìn)出該凹槽的兩個(gè)開口，將液體流動(dòng)于該多個(gè)流道之間， 以使該基座內(nèi)部能夠進(jìn)行持續(xù)的循環(huán)散熱。
2.如權(quán)利要求1所述液冷式散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，該散熱鰭片的板體上能夠承載至少一個(gè)電子元件。
3.如權(quán)利要求2所述液冷式散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，該電子元件為絕緣柵雙極電晶體。
4.如權(quán)利要求1所述液冷式散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，該散熱鰭片的板體能夠承載至少一個(gè)具有電子元件的印刷電路板。
5.如權(quán)利要求1所述液冷式散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，該基座為具有散熱特性的材質(zhì)所制成。
6.如權(quán)利要求1所述液冷式散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，該散熱鰭片的板體為具有散熱特性的材質(zhì)所制成。
7.如權(quán)利要求1所述液冷式散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，該散熱鰭片的導(dǎo)流片為具有散熱特性的材質(zhì)所制成。
8.如權(quán)利要求1所述液冷式散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，該液體輸入管路連接一管路開口接頭，以便透過該管路開口接頭將液體流入該液體輸入管路內(nèi)部。
9.如權(quán)利要求1所述液冷式散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，該液體輸出管路連接一管路開口接頭，以便透過該管路開口接頭將液體由該液體輸出管路內(nèi)部流出。
10.如權(quán)利要求1所述液冷式散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，該液體輸入管路為一由該入口處向內(nèi)逐漸縮小的流道。
11.如權(quán)利要求1所述液冷式散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，該液體輸出管路為一向該出口處逐漸擴(kuò)大的流道。
全文摘要
一種液冷式散熱結(jié)構(gòu)，包含了一基座及至少一個(gè)散熱鰭片，其中該基座具有至少一個(gè)液體輸入管路、至少一個(gè)液體輸出管路及至少一個(gè)凹槽，而該凹槽內(nèi)側(cè)分別與該液體輸入管路及該液體輸出管路連通各形成一個(gè)開口；另外該散熱鰭片具有一能夠嵌入且封閉該凹槽的板體，而該板體的表面設(shè)有多個(gè)能夠嵌入該凹槽的導(dǎo)流片，因此，該導(dǎo)流片與該凹槽形成多個(gè)容許液體分流的流道，流通于該液體輸入管路及該液體輸出管路的液體，能夠經(jīng)由進(jìn)出該凹槽的兩個(gè)開口，將液體流動(dòng)于該多個(gè)流道之間，以使該基座內(nèi)部能夠進(jìn)行持續(xù)的循環(huán)散熱。
文檔編號(hào)H05K7/20GK102159058SQ201110065680
公開日2011年8月17日 申請(qǐng)日期2011年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月18日
發(fā)明者吳信毅, 林宗憲, 陳基漳 申請(qǐng)人:致茂電子(蘇州)有限公司