专利名称：液冷式散热结构的制作方法
技术领域：
本发明关于一种液冷式散热结构，尤其是一种藉由液体循环流动的方式，使承载电子元件能够降温散热具有微流道的散热结构。
背景技术：
目前的大功率元件(Power Device)，由于元件的特性，不可避免地会产生大热量，以绝缘栅双极电晶体(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)举例说明，IGBT结合了场效电晶体闸极易驱动的特性与双极性电晶体耐高电流与低导通电压压降特性，通常用于中高容量功率场合(如切换式电源供应器、马达控制、电磁炉或是应用于数百安培与六千伏特的电力系统领域)；若是IGBT用于切换式电源供应器时，将电源以高频切换方式，由AC 电源转换成所需的DC电源输出，在转换过程中，功率元件因能量损耗而发热，过热将导致功率元件的性能下降甚至损坏。因此为了避免过热现象发生，通常采取的解决方案使用散热片并强制空气对流方式进行直接散热，然而空气对流方式具有噪音及散热性不佳的缺点，因此近年来发展出一种藉由液体在回路中循环流动从而带走热量的方式，主要藉由一冷板紧贴热源，并使用一马达驱动的液体循环流经冷板吸收热量后，再把热量散发传递到环境中，以对电子元件进行散热。然而上述液冷方式虽然具有热阻低、传递热容量大、传输距离较远等特性，但是， 由于冷板材料的局限性以及液体吸热温度升高，因此在一定的液体驱动力下，其热阻值是一定的，亦使得冷板的热阻不能得到更有效的降低，故对于一些会持续累积高温的电子元件，目前所使用的液冷结构所能够达成的效果是极其有限的。因此，若能提供一种液冷式散热结构，能够藉由具有微流道的散热结构，使液冷散热能够具有更均勻的温度分布，并达到具有更低的热阻和更好的散热性能，应为一最佳解决方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种液冷式散热结构，其具有微流道，能使液体循环散热时具有更均勻的温度分布，并具有更低的热阻和更好的散热性能。为实现上述目的，本发明公开了一种液冷式散热结构，其特征在于包括一基座，具有至少一个液体输入管路、至少一个液体输出管路及至少一个凹槽，而该凹槽内侧分别与该液体输入管路及该液体输出管路连通各形成一个开口，用以供流入该液体输入管路的液体能够通过于该凹槽时，并再由该液体输出管路流出；以及至少一个散热鳍片，该散热鳍片具有一能够嵌入且封闭该凹槽的板体，而该板体的表面设有多个能够嵌入该凹槽的导流片；藉此，使该导流片与该凹槽形成多个容许液体分流的流道，流通于该液体输入管路及该液体输出管路的液体，能够经由进出该凹槽的两个开口，将液体流动于该多个流道之间，以使该基座内部能够进行持续的循环散热。其中，该散热鳍片的板体上能够承载至少一个电子元件。其中，该 电子元件为绝缘栅双极电晶体。其中，该散热鳍片的板体能够承载至少一个具有电子元件的印刷电路板。其中，该基座为具有散热特性的材质所制成。其中，该散热鳍片的板体为具有散热特性的材质所制成。其中，该散热鳍片的导流片为具有散热特性的材质所制成。其中，该液体输入管路连接一管路开口接头，以便透过该管路开口接头将液体流入该液体输入管路内部。其中，该液体输出管路连接一管路开口接头，以便透过该管路开口接头将液体由该液体输出管路内部流出。其中该液体输入管路为一由该入口处向内逐渐缩小的流道。其中，该液体输出管路为一向该出口处逐渐扩大的流道。多多多通过上述结构，本发明的液冷式散热结构具备下列技术效果1.本发明藉由具有微流道的散热结构，使散热液体通过时，能够分流进行不断地带走热量，以使该板体的温度散发得更均勻，并具有更低的热阻及更好的散热效果。2.本发明能够藉由外在控制其散热液体流入及流出的速度，以进行控制内部液体散热循环的强度。
图1 为本发明一种液冷式散热结构的立体分解结构图；图2 为该液冷式散热结构的立体结合结构图；图3A 为该液冷式散热结构的散热鳍片立体结构图；图3B 为该液冷式散热结构的散热鳍片上视图；图4A 为该液冷式散热结构的液体循环散热示意图；图4B 为该液冷式散热结构的液体循环散热示意图；图4C 为该液冷式散热结构的液体循环散热示意图；图5A 为该液冷式散热结构的实施例立体分解结构图；图5B 为该液冷式散热结构的实施例立体结合结构图；以及图6 为该液冷式散热结构的散热效果测试架构图。
具体实施例方式有关于本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考图式的较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。请参阅图1、图2、图3A、图3B、图4A、图4B及图4C，为本发明液冷式散热结构的立体分解结构图、立体结合结构图、散热鳍片立体结构图、散热鳍片上视图及液体循环散热示意图，由图中可知，该液冷式散热结构包含一基座1，具有至少一个液体输入管路11、至少一个液体输出管路12及至少一个凹槽13，而该凹槽13内侧分别与该液体输入管路11及该液体输出管路12连通各形成一个开口(流入开口 14及流出开口 15)，用以供流入该液体输入管路11的散热液体2能够通过于该凹槽13，并再由该液体输出管路12流出；至少一个散热鳍片3，该散热鳍片3具有一能够嵌入、且封闭该凹槽13的板体31， 而该板体31的表面设有多个能够嵌入该凹槽13的导流片32，且该导流片32与该凹槽13 形成多个容许该散热液体2分流的流道4。因此，如图4A、图4B及图4C所示，该液体输入管路11入口处111及该液体输出管路12出口处121分别连接一入水管接头51及一出水管接头52，并由该入水管接头51将一散热液体2流入该液体输入管路11，而该流入 开口 14能够使该散热液体2进入该凹槽 13 (如图4B所示)，并再藉由多个流道4，使该散热液体2分流通过该多个流道4后，该散热液体2能够接触该散热鳍片3的板体31，以吸收该板体31散发的热量；最后，再通过该流出开口 15 (如图4C所示)，使该已吸收热量的散热液体2流入该液体输出管路12，并透过该出水管接头52将已吸收热量的散热液体2排出，如此进行散热液体2持续地进出流动于该多个流道4之间，即可使该基座1内部能够进行持续的循环散热。值得一提的是，该散热鳍片3的板体31上能够承载至少一个电子元件，而该电子元件为绝缘栅双极电晶体。值得一提的是，该散热鳍片3的板体31能够承载至少一个具有电子元件的印刷电路板。值得一提的是，该基座1为具有散热特性的材质所制成。值得一提的是，该散热鳍片3的板体31为具有散热特性的材质所制成。值得一提的是，该散热鳍片3的导流片32为具有散热特性的材质所制成。值得一提的是，该液体输入管路11能连接一管路开口接头(入水管接头51)，以便透过该管路开口接头(入水管接头51)将散热液体2流入该液体输入管路11内部。值得一提的是，该液体输出管路12能连接一管路开口接头(出水管接头52)，以便透过该管路开口接头(出水管接头52)将散热液体2由该液体输出管路12内部流出。值得一提的是，该液体输入管路11为一由该入口处111向内逐渐缩小的流道，而该液体输出管路12为一向该出口处121逐渐扩大的流道，而该流道渐缩及流道渐扩的设计，能够控制改变流体的流速及压力，使该基座1内任何一个凹槽13所流入及流出的液体温度能够尽量达到均温，同时亦能够调整使凹槽13之间的温差减少，为了能够达成凹槽13 的间能够均温的效果产生。请参阅图5A及图5B，为本发明液冷式散热结构的实施例立体分解结构图及实施例立体结合结构图，由图中可知，该散热鳍片3的板体31上承载了一绝缘栅双极电晶体6， 而该绝缘栅双极电晶体6上与一具有电子元件72的印刷电路板71结合；因此，当该绝缘栅双极电晶体6及该具有电子元件72的印刷电路板71开始运作时，该绝缘栅双极电晶体6 会因为能量的损耗而产生热量，并将热量传递至该散热鳍片3的板体31上；而经由循环流动于该多个流道之间的散热液体，能够持续地将板体31上的进行吸收，并持续将已吸收热量的散热液体2排出，以使该基座1内部能够进行将该绝缘栅双极电晶体6所产生的热量进行循环散热。请参阅图6，为本发明液冷式散热结构的散热效果测试架构图，由图中可知，本实验架构中藉由一恒温槽91、一电动水泵92、一入口温度计93、一入口压力计94、一出口压力计95、一出口温度计96及一流量计97，来对该液冷式散热结构8进行散热降温效果测试， 而本测试中的液冷式散热结构8中具有一入口处81、一出口处85、第一散热模块82、第二散热模块83及第三散热模块84，并于该第一散热模块82、第二散热模块83及第三散热模块 84上各自放置两个加热装置(总共六个加热装置)，以藉由该电动水泵92将该恒温槽91 的液体抽出输入该入口处81，并经过该入口温度计93及入口压力计94测试输入液体的温度及压力；而该输入液体通过该第一散热模块82、第二散热模块83及第三散热模块84，能够藉由该出口处85将液体排出，并由该出口温度计95、出口压力计96及流量计97测试所排出液体的温度、压力及液体流量，最后能够藉由所测试的量测资料，即可了解经由该液冷式散热结构8能够降低该加热装置所产生热能的降温效果；因此，本发明藉由三组测试数据资料验证散热效果如下第一组 该液冷式散热结构8的热阻抗为0. 0264 (。C /W)，并经由六个加热装置所加热提高温度后，其中该第一散热模块82的温度为45. 76°C、第二散热模块83的温度为50. 81°C及第三散热模块84的温度为55. 39°C，另外该入口温度计93所检测的温度为25. 29°C，且该出口温度计95所检测的温度为27. 360C，由此可知，该第一散热模块82、第二散热模块83 及第三散热模块84的温度能够藉由流动的液体进行散热。而第一组所得的解热量如下平均温度(45.76+50. 81+55. 39) /3 = 50. 6533 °C平均水温(25.29+27. 36) /2 = 26. 325 °C平均温差50·6533-26. 325 = 24. 33 °C解热量24.33/0. 0264 = 921. 52W第二组该液冷式散热结构8的热阻抗为0. 0264 (。C /W)，并经由六个加热装置所加热提高温度后，其中该第一散热模块82的温度为61. 15°C、第二散热模块83的温度为66. 13°C及第三散热模块84的温度为67. 61°C，另外该入口温度计93所检测的温度为39. 77°C，且该出口温度计95所检测的温度为41. 740C，由此可知，该第一散热模块82、第二散热模块83 及第三散热模块84的温度能够藉由流动的液体进行散热。而第二组所得的解热量如下平均温度(61.15+66. 13+67. 61) /3 = 64. 963 °C平均水温(39.77+41. 74) /2 = 40. 755 °C平均温差50·6533-26. 325 = 24. 208 °C解热量24·208/0. 0264 = 916. 96W第三组该液冷式散热结构8的热阻抗为0. 0264 (。C /W)，并经由六个加热装置所加热提高温度后，其中该第一散热模块82的温度为85. 74°C、第二散热模块83的温度为90. 16°C及第三散热模块84的温度为92. 57°C，另外该入口温度计93所检测的温度为64. 28°C，且该出口温度计95所检测的温度为66. 050C，由此可知，该第一散热模块82、第二散热模块83 及第三散热模块84的温度能够藉由流动的液体进行散热。而第三组所得的解热量如下
平均温度N (85. 74+90. 16+92. 57) /3 = 89. 49 °C平均水温(64.28+66. 05) /2 = 65. 165 °C平均温差89·49-65. 165 = 24. 325°C解热量24.208/0. 0264 = 921. 4W藉由上述三组实验数据，可证明本发明散热结构，确实具有良好的散热效果。本发明所提供的一种液冷式散热结构，与其他习用技术相互比较时，更具备下列优点1.本发明藉由具有微流道的散热结构，使散热液体通过时，能够分流进行不断地带走热量，以使该板体的温度散发得更均勻，并具有更低的热阻及更好的散热效果。2.本发明能够藉由外在控制其散热液体流入及流出的速度，以进行控制内部液体散热循环的强度。藉由以上较佳具体实施例的详述，希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所揭露的较佳具体实施例来对本发明的范畴加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明所欲申请的专利范围的范畴内。
权利要求
1.一种液冷式散热结构，其特征在于包括一基座，具有至少一个液体输入管路、至少一个液体输出管路及至少一个凹槽，而该凹槽内侧分别与该液体输入管路及该液体输出管路连通各形成一个开口，用以供流入该液体输入管路的液体能够通过于该凹槽时，并再由该液体输出管路流出；以及至少一个散热鳍片，该散热鳍片具有一能够嵌入且封闭该凹槽的板体，而该板体的表面设有多个能够嵌入该凹槽的导流片；藉此，使该导流片与该凹槽形成多个容许液体分流的流道，流通于该液体输入管路及该液体输出管路的液体，能够经由进出该凹槽的两个开口，将液体流动于该多个流道之间， 以使该基座内部能够进行持续的循环散热。
2.如权利要求1所述液冷式散热结构，其特征在于，该散热鳍片的板体上能够承载至少一个电子元件。
3.如权利要求2所述液冷式散热结构，其特征在于，该电子元件为绝缘栅双极电晶体。
4.如权利要求1所述液冷式散热结构，其特征在于，该散热鳍片的板体能够承载至少一个具有电子元件的印刷电路板。
5.如权利要求1所述液冷式散热结构，其特征在于，该基座为具有散热特性的材质所制成。
6.如权利要求1所述液冷式散热结构，其特征在于，该散热鳍片的板体为具有散热特性的材质所制成。
7.如权利要求1所述液冷式散热结构，其特征在于，该散热鳍片的导流片为具有散热特性的材质所制成。
8.如权利要求1所述液冷式散热结构，其特征在于，该液体输入管路连接一管路开口接头，以便透过该管路开口接头将液体流入该液体输入管路内部。
9.如权利要求1所述液冷式散热结构，其特征在于，该液体输出管路连接一管路开口接头，以便透过该管路开口接头将液体由该液体输出管路内部流出。
10.如权利要求1所述液冷式散热结构，其特征在于，该液体输入管路为一由该入口处向内逐渐缩小的流道。
11.如权利要求1所述液冷式散热结构，其特征在于，该液体输出管路为一向该出口处逐渐扩大的流道。
全文摘要
一种液冷式散热结构，包含了一基座及至少一个散热鳍片，其中该基座具有至少一个液体输入管路、至少一个液体输出管路及至少一个凹槽，而该凹槽内侧分别与该液体输入管路及该液体输出管路连通各形成一个开口；另外该散热鳍片具有一能够嵌入且封闭该凹槽的板体，而该板体的表面设有多个能够嵌入该凹槽的导流片，因此，该导流片与该凹槽形成多个容许液体分流的流道，流通于该液体输入管路及该液体输出管路的液体，能够经由进出该凹槽的两个开口，将液体流动于该多个流道之间，以使该基座内部能够进行持续的循环散热。
文档编号H05K7/20GK102159058SQ201110065680
公开日2011年8月17日 申请日期2011年3月18日 优先权日2011年3月18日
发明者吴信毅, 林宗宪, 陈基漳 申请人:致茂电子(苏州)有限公司