專利名稱：液冷式散熱結構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明關于一種液冷式散熱結構，尤其是一種藉由液體循環(huán)流動的方式，使承載電子元件能夠降溫散熱具有微流道的散熱結構。
背景技術：
目前的大功率元件(Power Device)，由于元件的特性，不可避免地會產生大熱量，以絕緣柵雙極電晶體(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)舉例說明，IGBT結合了場效電晶體閘極易驅動的特性與雙極性電晶體耐高電流與低導通電壓壓降特性，通常用于中高容量功率場合(如切換式電源供應器、馬達控制、電磁爐或是應用于數百安培與六千伏特的電力系統(tǒng)領域)；若是IGBT用于切換式電源供應器時，將電源以高頻切換方式，由AC 電源轉換成所需的DC電源輸出，在轉換過程中，功率元件因能量損耗而發(fā)熱，過熱將導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制空氣對流方式進行直接散熱，然而空氣對流方式具有噪音及散熱性不佳的缺點，因此近年來發(fā)展出一種藉由液體在回路中循環(huán)流動從而帶走熱量的方式，主要藉由一冷板緊貼熱源，并使用一馬達驅動的液體循環(huán)流經冷板吸收熱量后，再把熱量散發(fā)傳遞到環(huán)境中，以對電子元件進行散熱。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動力下，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，故對于一些會持續(xù)累積高溫的電子元件，目前所使用的液冷結構所能夠達成的效果是極其有限的。因此，若能提供一種液冷式散熱結構，能夠藉由具有微流道的散熱結構，使液冷散熱能夠具有更均勻的溫度分布，并達到具有更低的熱阻和更好的散熱性能，應為一最佳解決方案。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種液冷式散熱結構，其具有微流道，能使液體循環(huán)散熱時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。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明公開了一種液冷式散熱結構，其特征在于包括一基座，具有至少一個液體輸入管路、至少一個液體輸出管路及至少一個凹槽，而該凹槽內側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，并再由該液體輸出管路流出；以及至少一個散熱鰭片，該散熱鰭片具有一能夠嵌入且封閉該凹槽的板體，而該板體的表面設有多個能夠嵌入該凹槽的導流片；藉此，使該導流片與該凹槽形成多個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，能夠經由進出該凹槽的兩個開口，將液體流動于該多個流道之間，以使該基座內部能夠進行持續(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所制成。其中，該散熱鰭片的板體為具有散熱特性的材質所制成。其中，該散熱鰭片的導流片為具有散熱特性的材質所制成。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部流出。其中該液體輸入管路為一由該入口處向內逐漸縮小的流道。其中，該液體輸出管路為一向該出口處逐漸擴大的流道。多多多通過上述結構，本發(fā)明的液冷式散熱結構具備下列技術效果1.本發(fā)明藉由具有微流道的散熱結構，使散熱液體通過時，能夠分流進行不斷地帶走熱量，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，以進行控制內部液體散熱循環(huán)的強度。


圖1 為本發(fā)明一種液冷式散熱結構的立體分解結構圖；圖2 為該液冷式散熱結構的立體結合結構圖；圖3A 為該液冷式散熱結構的散熱鰭片立體結構圖；圖3B 為該液冷式散熱結構的散熱鰭片上視圖；圖4A 為該液冷式散熱結構的液體循環(huán)散熱示意圖；圖4B 為該液冷式散熱結構的液體循環(huán)散熱示意圖；圖4C 為該液冷式散熱結構的液體循環(huán)散熱示意圖；圖5A 為該液冷式散熱結構的實施例立體分解結構圖；圖5B 為該液冷式散熱結構的實施例立體結合結構圖；以及圖6 為該液冷式散熱結構的散熱效果測試架構圖。
具體實施例方式有關于本發(fā)明的前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式的較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現(xiàn)。請參閱圖1、圖2、圖3A、圖3B、圖4A、圖4B及圖4C，為本發(fā)明液冷式散熱結構的立體分解結構圖、立體結合結構圖、散熱鰭片立體結構圖、散熱鰭片上視圖及液體循環(huán)散熱示意圖，由圖中可知，該液冷式散熱結構包含一基座1，具有至少一個液體輸入管路11、至少一個液體輸出管路12及至少一個凹槽13，而該凹槽13內側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的表面設有多個能夠嵌入該凹槽13的導流片32，且該導流片32與該凹槽13 形成多個容許該散熱液體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進入該凹槽 13 (如圖4B所示)，并再藉由多個流道4，使該散熱液體2分流通過該多個流道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，如此進行散熱液體2持續(xù)地進出流動于該多個流道4之間，即可使該基座1內部能夠進行持續(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所制成。值得一提的是，該散熱鰭片3的導流片32為具有散熱特性的材質所制成。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逐漸擴大的流道，而該流道漸縮及流道漸擴的設計，能夠控制改變流體的流速及壓力，使該基座1內任何一個凹槽13所流入及流出的液體溫度能夠盡量達到均溫，同時亦能夠調整使凹槽13之間的溫差減少，為了能夠達成凹槽13 的間能夠均溫的效果產生。請參閱圖5A及圖5B，為本發(fā)明液冷式散熱結構的實施例立體分解結構圖及實施例立體結合結構圖，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結合；因此，當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開始運作時，該絕緣柵雙極電晶體6 會因為能量的損耗而產生熱量，并將熱量傳遞至該散熱鰭片3的板體31上；而經由循環(huán)流動于該多個流道之間的散熱液體，能夠持續(xù)地將板體31上的進行吸收，并持續(xù)將已吸收熱量的散熱液體2排出，以使該基座1內部能夠進行將該絕緣柵雙極電晶體6所產生的熱量進行循環(huán)散熱。請參閱圖6，為本發(fā)明液冷式散熱結構的散熱效果測試架構圖，由圖中可知，本實驗架構中藉由一恒溫槽91、一電動水泵92、一入口溫度計93、一入口壓力計94、一出口壓力計95、一出口溫度計96及一流量計97，來對該液冷式散熱結構8進行散熱降溫效果測試， 而本測試中的液冷式散熱結構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上各自放置兩個加熱裝置(總共六個加熱裝置)，以藉由該電動水泵92將該恒溫槽91 的液體抽出輸入該入口處81，并經過該入口溫度計93及入口壓力計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95、出口壓力計96及流量計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，即可了解經由該液冷式散熱結構8能夠降低該加熱裝置所產生熱能的降溫效果；因此，本發(fā)明藉由三組測試數據資料驗證散熱效果如下第一組 該液冷式散熱結構8的熱阻抗為0. 0264 (。C /W)，并經由六個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93所檢測的溫度為25. 29°C，且該出口溫度計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的液體進行散熱。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構8的熱阻抗為0. 0264 (。C /W)，并經由六個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93所檢測的溫度為39. 77°C，且該出口溫度計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的液體進行散熱。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構8的熱阻抗為0. 0264 (。C /W)，并經由六個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93所檢測的溫度為64. 28°C，且該出口溫度計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的液體進行散熱。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藉由上述三組實驗數據，可證明本發(fā)明散熱結構，確實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構，與其他習用技術相互比較時，更具備下列優(yōu)點1.本發(fā)明藉由具有微流道的散熱結構，使散熱液體通過時，能夠分流進行不斷地帶走熱量，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，以進行控制內部液體散熱循環(huán)的強度。藉由以上較佳具體實施例的詳述，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施例來對本發(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)明所欲申請的專利范圍的范疇內。
權利要求
1.一種液冷式散熱結構，其特征在于包括一基座，具有至少一個液體輸入管路、至少一個液體輸出管路及至少一個凹槽，而該凹槽內側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，并再由該液體輸出管路流出；以及至少一個散熱鰭片，該散熱鰭片具有一能夠嵌入且封閉該凹槽的板體，而該板體的表面設有多個能夠嵌入該凹槽的導流片；藉此，使該導流片與該凹槽形成多個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，能夠經由進出該凹槽的兩個開口，將液體流動于該多個流道之間， 以使該基座內部能夠進行持續(xù)的循環(huán)散熱。
2.如權利要求1所述液冷式散熱結構，其特征在于，該散熱鰭片的板體上能夠承載至少一個電子元件。
3.如權利要求2所述液冷式散熱結構，其特征在于，該電子元件為絕緣柵雙極電晶體。
4.如權利要求1所述液冷式散熱結構，其特征在于，該散熱鰭片的板體能夠承載至少一個具有電子元件的印刷電路板。
5.如權利要求1所述液冷式散熱結構，其特征在于，該基座為具有散熱特性的材質所制成。
6.如權利要求1所述液冷式散熱結構，其特征在于，該散熱鰭片的板體為具有散熱特性的材質所制成。
7.如權利要求1所述液冷式散熱結構，其特征在于，該散熱鰭片的導流片為具有散熱特性的材質所制成。
8.如權利要求1所述液冷式散熱結構，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部。
9.如權利要求1所述液冷式散熱結構，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部流出。
10.如權利要求1所述液冷式散熱結構，其特征在于，該液體輸入管路為一由該入口處向內逐漸縮小的流道。
11.如權利要求1所述液冷式散熱結構，其特征在于，該液體輸出管路為一向該出口處逐漸擴大的流道。
全文摘要
一種液冷式散熱結構，包含了一基座及至少一個散熱鰭片，其中該基座具有至少一個液體輸入管路、至少一個液體輸出管路及至少一個凹槽，而該凹槽內側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，而該板體的表面設有多個能夠嵌入該凹槽的導流片，因此，該導流片與該凹槽形成多個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，能夠經由進出該凹槽的兩個開口，將液體流動于該多個流道之間，以使該基座內部能夠進行持續(xù)的循環(huán)散熱。
文檔編號H05K7/20GK102159058SQ201110065680
公開日2011年8月17日 申請日期2011年3月18日 優(yōu)先權日2011年3月18日
發(fā)明者吳信毅, 林宗憲, 陳基漳 申請人:致茂電子(蘇州)有限公司