CN219677255U - 一种整合三维蒸气腔及液冷散热的电子组件 - Google Patents
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Abstract
一种整合三维蒸气腔及液冷散热的电子组件，包含电路板以及液冷散热模组，电路板设有第一热源以及第二热源，液冷散热模组设于电路板上并包含三维蒸气腔元件以及半开放壳体，三维蒸气腔元件包含有上盖以及下盖，下盖具有一相对于上盖的第一区域以及第二区域，当上盖接合于下盖的第一区域后形成第一密闭气腔，第一区域的第一下表面用以接触第一热源，以及第二区域的第二下表面用以接触第二热源，半开放壳体连接于下盖并形成一液冷腔体，液冷腔体用以容置上盖以及第二上表面；由此，本实用新型结构简单，操作维护便捷，能有效提高散热效率。
Description
技术领域
本实用新型关于一种整合三维蒸气腔及液冷散热的电子组件，尤其是指一种整合具三维蒸气腔元件及液冷散热的电子组件。
背景技术
当前电子产品的需求日渐提升，为满足消费者需求以及因应大数据的趋势下，对于晶片的性能要求也越来越高，如汽车中的自动驾驶功能、数据中心伺服器...等单颗晶片的功率已达500W或700W，甚至将来会有功率超过1000W的高算力晶片产品设计需求。一般情况下，晶片的计算速度越快其性能越是强大，但同时晶片的热设计功率(TDP)及发热量也大增。如果不能有效地将晶片的热量散出，可能造成晶片超温，进而导致晶片降频工作甚至烧毁。
蒸气腔均温板(Vapor Chamber,VC)是目前解决晶片散热问题的一种常用结构，一般VC为平面板形，可以用于解决二维热扩散问题。随着晶片的功率越来越大，平板式的蒸气腔均温板元件无法满足散热需求，进而产生三维立体的蒸气腔均温板元件结构，让两相流循环的吸热区及冷凝区分别位于不同平面上，以增加立体散热的功能。
然而，习知电子组件上的电路板(Printed circuit board,PCB)除了设有主热源如高功率中央处理器晶片(CPU)以及绘图晶片(GPU)之外，也包含有被动元件、记忆体等次热源的设置。然而，习知主热源与次热源所需要的散热装置也并未必相同，其中二维VC、三维VC或是铝挤型散热鳍片等都是常常被采用的习知散热装置。当习知电子组件上关于主热源与次热源所各自对应散热装置的选择与设置时，会有因需要有各式不同散热效率的散热装置的所需数量的设置与安装问题，因此常常导致习知电子组件上散热装置的设置成本增加、安装复杂度与时间亦相对应地提升。因此，为了解决习知技术的问题，有必要从散热模组上进行改良，以降低习知电子组件所需散热装置的成本以及安装时间与复杂性。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种整合三维蒸气腔及液冷散热的电子组件，其能解决以上所述的习知问题，其结构简单，操作维护便捷，能有效提高散热效率。
为实现上述目的，本实用新型公开了一种整合三维蒸气腔及液冷散热的电子组件，其特征在于包含有：
一电路板，该电路板上设有一第一热源以及一第二热源；以及
一液冷散热模组，设置于该电路板之上，其包含有：
一三维蒸气腔元件，包含有一上盖以及一下盖，该下盖具有一相对于该上盖的第一区域以及一第二区域，该第一区域具有一第一下表面，该第二区域具有一第二下表面以及一第二上表面且该上盖接合于该下盖的该第一区域后形成一第一密闭气腔，该第一区域的该第一下表面接触该第一热源，以及该第二区域的该第二下表面接触该第二热源；
一半开放壳体，连接于该下盖并形成一液冷腔体，该液冷腔体容置该上盖以及该第二区域的该第二上表面；以及
一冷却液，设置于该液冷腔体之中。
其中，另包含有一均温板，形成于该下盖的该第二区域并具有一均温板下表面，该均温板下表面接触该第二热源。
其中，该半开放壳体具有一第一输入口以及一第一输出口以分别将该冷却液输入以及输出该液冷腔体。
其中，该半开放壳体包含有一第一半开放壳体以及一第二半开放壳体，该第一半开放壳体设置于该下盖的该第一区域上以形成一第一液冷腔体并用以容置该上盖，以及该第二半开放壳体设置于该下盖的该第二区域上以形成一第二液冷腔体并用以容置该第二区域的该第二上表面。
其中，该第一半开放壳体具有一第二输入口以及一第二输出口以分别将该冷却液输入以及输出该第一液冷腔体，该第二半开放壳体具有一第三输入口以及一第三输出口以分别将该冷却液输入以及输出该第二液冷腔体，及该第二输入口以及该第三输出口之间设有一连通管。
其中，该上盖包含有一基板与一管体，该基板具有一基板空腔、一开口以及一上外表面，该管体具有一管体空腔，该管体设于该上外表面并位于该开口之上且自该上外表面向外突出从而该上盖接合于该下盖的该第一区域时该管体空腔以及该基板空腔形成该第一密闭气腔。
其中，该均温板包含有一相对该下盖的第二区域的平板，该第二区域具有一下盖空腔从而当该平板接合于该下盖的该第二区域时该下盖空腔形成一第二密闭气腔。
其中，该平板具有一第二外表面，该下盖的该第二区域具有一第三外表面以及一第一凹槽，该第一凹槽设置于该第三外表面上并与该下盖空腔连通以容设该平板，以及该平板的第二外表面接触该第二热源。
其中，该下盖的第二区域具有一第四上外表面、第四下外表面以及一第二凹槽，该第二凹槽设置于该第四上外表面上并与该下盖空腔连通以容设该平板，以及该第二区域的该第四下外表面接触该第二热源。
其中，该管体另具有一顶端，该顶端具有一由预先设置于该顶端的一液注口且经由该液注口以将一工作流体注入于该密闭气腔中之后并封合该液注口所形成的注口封合结构。
综上所述，本实用新型所提供一种整合三维蒸气腔及液冷散热的电子组件，由将三维蒸气腔模组导入液冷散热整合于电子组件上。相较于习知技术，本实用新型可透过输入进液冷散热模组中的冷却液而更有效率的将热源上的热能带走。此外，本实用新型液冷散热模组中的三维蒸气腔元件进一步包含第一区域以及第二区域，第一区域用以进行第一热源(主热源)的散热外，第二区域亦可同时用以进行第二热源(次热源)的散热，因此本实用新型无需要分别设置多个不同散热效率的散热装置以进行第一热源(主热源)与第二热源(次热源)的散热。相较于习知技术，本实用新型提供一种较低的设置成本、安装简易与安装时间较短且又同时能提高散热效率的整合三维蒸气腔及液冷散热的电子组件。
附图说明
图1显示了根据本实用新型的一具体实施例的整合三维蒸气腔及液冷散热的电子组件的剖面图。
图2A系根据图1所示的散热鳍片的俯视图。
图2B系根据图1所示的散热鳍片的侧视图。
图3显示了根据本实用新型的另一具体实施例的整合三维蒸气腔及液冷散热的电子组件件的剖面图。
图4显示了根据本实用新型的另一具体实施例的整合三维蒸气腔及液冷散热的电子组件的剖面图。
图5系根据图4所示的第二区域的局部放大图。
图6显示了根据本实用新型的另一具体实施例的整合三维蒸气腔及液冷散热的电子组件的剖面图。
图7系根据图6所示的第二区域的局部放大图。
图8显示了根据本实用新型的另一具体实施例的整合三维蒸气腔及液冷散热的电子组件的剖面图。
图9系根据图1所示的三维蒸气腔元件的局部放大图。
具体实施方式
为了让本实用新型的优点，精神与特征可以更容易且明确地了解，后续将以具体实施例并参照所附图式进行详述与讨论。需注意的是，这些具体实施例仅为本实用新型代表性的具体实施例，其中所举例的特定方法、装置、条件、材质等并非用以限定本实用新型或对应的具体实施例。又，图中各元件仅系用于表达其相对位置且未按其实际比例绘述，本实用新型的步骤编号仅为区隔不同步骤，并非代表其步骤顺序，合先叙明。
请参阅图1，图1显示了根据本实用新型的一具体实施例的整合三维蒸气腔及液冷散热的电子组件的剖面图。如图1所示，本实用新型提供一种整合三维蒸气腔及液冷散热的电子组件1，包含有电路板10以及液散热模组20。电路板10上设有第一热源12以及第二热源13。液冷散热模组20设置于电路板10之上，其包含有三维蒸气腔元件21、半开放壳体22以及冷却液23。三维蒸气腔元件21包含有上盖211以及下盖212，下盖212具有相对于上盖211的第一区域A以及第二区域B，第一区域A具有第一下表面2121，第二区域B具有第二下表面2122以及第二上表面2123，当上盖211接合于下盖212的第一区域A后形成第一密闭气腔213，第一区域A的第一下表面2121用以接触第一热源12，以及第二区域B的第二下表面2122用以接触第二热源13。半开放壳体22设置于下盖212并形成液冷腔体221，液冷腔体221用以容置上盖211以及第二区域B的第二上表面2123。冷却液23设置于液冷腔体221之中。于实务中，上盖211以及下盖212可利用焊膏，透过加热至溶点将其接合。在本具体实施例中，半开放壳体22可使用电脑数值控制(Computer Numerical Control,CNC)加工机铣削出壳体轮廓或是使用模具品使之一体成型，但方法不限于此。此外，半开放壳体22可使用导热胶接合于下盖的侧表面(未标示)，使得冷却液23设置于液冷腔体221之中时不会因半开放壳体22与下盖侧表面有缝隙而渗出，进而导致电路板10损毁。值得注意的是，图1中绘示的底板11设于电路板10下且使用螺丝与半开放壳体22接合，但不限于此，底板11可针对需求做为使用。
在本实用新型的具体实施例中，半开放壳体22具有第一输入口222以及第一输出口223，用以从第一输入口222输入冷却液23至液冷腔体221中，再从第一输出口223将冷却液23排出以进行热交换。于实务中，当电路板10运作时，第一热源12以及第二热源13因运作而产生热能，此时第一区域A的第一下表面2121以及第二下表面2122做为吸热端接触第一热源12以及第二热源13吸取热能，再透过三维蒸气腔元件21内的多孔毛细结构(未标示)内的液相工作流体(未绘示)吸收热能，此时液相工作流体因吸收热能后会进行相变化转变为气相工作流体(未绘示)。进一步地，气相工作流体中的热能于第一密闭气腔213中会传导至上盖211(冷凝端)，再透过焊接的散热鳍片240、241进行散热。此外冷却液23自第一输出口223流入可依序带走第二热源13位置的热能以及第一热源12上的热能，以使本实用新型的整合三维蒸气腔及液冷散热的电子组件1相较习知技术更有效率的进行散热。于实务中，冷却液可为水、丙酮、氨、甲醇、四氯乙烷以及氢氟烃类化学制冷剂的其中一者，但不限于此，冷却液也可为其他具有吸热且带走热能的流体。值得注意的是，于实务中，第一热源为主热源(如高功率中央处理器晶片、绘图晶片、AI晶片、IGBT晶片；第二热源13为功率较低的次热源(如被动元件、记忆体)，因考量次热源实际发热造成的温度较低主热源，故本实用新型的整合三维蒸气腔及液冷散热的电子组件1的第一输入口222设置于靠近第二热源13的第二区域B处，以防止当第一输入口222设于第一区域A旁时，当冷却液23于第一区域A带走的热所升高的温度远大于第二热源13的温度时，第二区域不仅无法进行有效的散热，更可能使得第二热源13温度升高，进而导致第二热源13烧毁。但实务中，冷却液23流向不限于此，任何可有效进行热交换将第一热源12以及第二热源13带走皆是本实用新型可执行的手段之一。
由于图1并未能明确表示本实用新型的整合三维蒸气腔及液冷散热的电子组件1中的散热鳍片241，故以下透过图2A以及图2B详述之。请一并参阅图1、图2A以及图2B，图2A系根据图1所示的散热鳍片的俯视图。图2B系根据图1所示的散热鳍片的侧视图。图2A所示，散热鳍片241的铺设方向与冷却液23流向平行，使得冷却液23流入时能与散热鳍片241的表面积有更多的接触，可更有效率的带走散热鳍片241上的热能。值得注意的是，如图2B所示，在本实用新型绘示的散热鳍片241为8片且材质为铜，但于实务中散热鳍片241的厚度、间距、片数、长度以及材质都不限于此。
请参阅图3，图3显示了根据本实用新型的另一具体实施例的整合三维蒸气腔及液冷散热的电子组件的剖面图。如图3所示，在本实用新型的另一具体实施例的整合三维蒸气腔及液冷散热的电子组件2中，半开放壳体包含有第一半开放壳体224以及第二半开放壳体225，第一半开放壳体224设置于下盖212的第一区域A上，以形成第一液冷腔体2241并用以容置上盖211，以及第二半开放壳体225设置于下盖212的第二区域B上，以形成第二液冷腔体2251并用以容置第二区域B的第二上表面2123。其中第一半开放壳体224具有第二输入口2242以及第二输出口2243，用以分别将冷却液23输入以及输出第一液冷腔体2241，第二半开放壳体225具有第三输入口2252以及第三输出口2253，用以分别将冷却液23输入以及输出第二液冷腔体2251，值得注意的是，第二输入口2242以及第三输出口2253之间设有连通管2254。于实务中，第一半开放壳体224以及第二半开放壳体225可使用CNC加工或铸造加工出半开放壳体的形状，但方法不限于此。此外，散热鳍片241的高度也可针对实际需求进行调整。
本实用新型的整合三维蒸气腔及液冷散热的电子组件，另包含有一均温板，此均温板形成于下盖的第二区域亦可用以接触第二热源。针对均温板的设置方法，以下将更进一步说明。
请一并参阅图4以及图5，图4显示了根据本实用新型的另一具体实施例的整合三维蒸气腔及液冷散热的电子组件的剖面图。图5系根据图4所示的第二区域的局部放大图。如图4所示，本实用新型的整合三维蒸气腔及液冷散热的电子组件3的均温板包含有平板302，且此平板302相对于下盖212的第二区域B'。如图5所示，第二区域B'具有一下盖空腔214，当平板302接合于下盖212的第二区域B'时，下盖空腔214形成第二密闭气腔215。此外，请进一步参阅图5，平板302具有第二外表面3021，下盖212的第二区域B'具有第三外表面2124以及第一凹槽2125，第一凹槽2125设置于第三外表面2124上并与下盖空腔214连通，用以容设平板302，以及平板302的第二外表面3021用以接触第二热源13。值得注意的是，本具体实施例中，平板302的第二外表面3021与下盖212的下盖下表面2129为共平面。
请一并参阅图6以及图7，图6显示了根据本实用新型的另一具体实施例的整合三维蒸气腔及液冷散热的电子组件的剖面图。图7系根据图6所示的第二区域的局部放大图。如图6、7所示，下盖212的第二区域B'具有第四上外表面2126、第四下外表面2127以及第二凹槽2128，第二凹槽2128设置于第四上外表面2126上并与下盖空腔214连通用以容设平板302。当平板302接合于第二区域B'时，下盖空腔214形成第二密闭气腔215，且第二区域B'的第四下外表面2127用以接触第二热源13。
请参阅图8，图8显示了根据本实用新型的另一具体实施例的整合三维蒸气腔及液冷散热的电子组件的剖面图。如图8所示，本实用新型的整合三维蒸气腔及液冷散热的电子组件5中的第二区域B’，除了包含平板302之外，还可针对第二热源13的数量以及高度透过CNC加工出下盖212的下表面凹槽216，使得不同高度的第二热源13皆可贴合下盖212的下表面凹槽216，可有效率的进行热传导。
总上所述，本实用新型的整合三维蒸气腔及液冷散热的电子组件可针对不同需求交叉组合其半开放壳体的变化，如本实用新型的具体实施例中的整合三维蒸气腔及液冷散热的电子组件3、4、5，皆可使用第一半开放壳体224以及第二半开放壳体225，透过第一半开放壳体224以及第二半开放壳体225接合于设置于下盖以并形成液冷腔体。第一半开放壳体224以及第二半开放壳体225的加工方法系与前述具体实施例的相对应单元大致相同，故于此不再赘述。除此之外，本实用新型中的散热鳍片240皆绘示3片，但不以此为限，可针对个别需求已进行调整。
请参阅图9，图9系根据图1所示的三维蒸气腔元件的局部放大图。如图9所示，上盖211包含有基板2110与管体2120，基板2110具有基板空腔2111、开口以及上外表面2112，管体2120具有管体空腔2121，管体2120设于上外表面2112并位于开口之上且自上外表面向外突出。当上盖211接合于下盖212的第一区域A时，管体空腔2121以及基板空腔2111形成第一密闭气腔213。于实务中，管体2120可由上盖211自一金属板件透过连续冲压拉伸长度，加以形成一体成型的管体2120，且管体2120的形状可以是圆柱体、长方柱体、椭圆柱体及锥状体，但不限于此。
请参阅图9，在本实用新型的三维蒸气腔元件21中，管体2120另具有顶端2112，并且，顶端2112具有注口封合结构2123，注口封合结构2123是由预先设置于顶端2122的液注口，经由液注口以将工作流体注入于密闭气腔中之后，并封合液注口所形成。于实际应用中，液注口可由焊接等方式进行封合。此外，在本具体实施例中的三维蒸气腔元件21的注口封合结构2123以及液注口皆位于管体2120的顶端2112，但实际应用上不限于此，注口封合结构2123以及液注口也可设置于管体312上的任意位置。
在本实用新型的三维蒸气腔元件中包含工作流体(未绘示)，工作流体设置于第一密闭气腔213以及第二密闭气腔215中。于实际应用上，工作流体可为水、丙酮、氨、甲醇、四氯乙烷以及氢氟烃类化学制冷剂其中一者。
综上所述，本实用新型所提供一种整合三维蒸气腔及液冷散热的电子组件，由将三维蒸气腔模组导入液冷散热整合于电子组件上。相较于习知技术，本实用新型可透过输入进液冷散热模组中的冷却液而更有效率的将热源上的热能带走。此外，本实用新型液冷散热模组中的三维蒸气腔元件进一步包含第一区域以及第二区域，第一区域用以进行第一热源(主热源)的散热外，第二区域亦可同时用以进行第二热源(次热源)的散热，因此本实用新型无需要分别设置多个不同散热效率的散热装置以进行第一热源(主热源)与第二热源(次热源)的散热。相较于习知技术，本实用新型提供一种较低的设置成本、安装简易与安装时间较短且又同时能提高散热效率的整合三维蒸气腔及液冷散热的电子组件。
由以上较佳具体实施例的详述，系希望能更加清楚描述本实用新型的特征与精神，而并非以上述所揭露的较佳具体实施例来对本实用新型的范畴加以限制。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实用新型所欲申请的专利范围的范畴内。因此，本实用新型所申请的专利范围的范畴应该根据上述的说明作最宽广的解释，以致使其涵盖所有可能的改变以及具相等性的安排。
Claims (10)
1.一种整合三维蒸气腔及液冷散热的电子组件，其特征在于包含有：
一电路板，该电路板上设有一第一热源以及一第二热源；以及
一液冷散热模组，设置于该电路板之上，其包含有：
一三维蒸气腔元件，包含有一上盖以及一下盖，该下盖具有一相对于该上盖的第一区域以及一第二区域，该第一区域具有一第一下表面，该第二区域具有一第二下表面以及一第二上表面且该上盖接合于该下盖的该第一区域后形成一第一密闭气腔，该第一区域的该第一下表面接触该第一热源，以及该第二区域的该第二下表面接触该第二热源；
一半开放壳体，连接于该下盖并形成一液冷腔体，该液冷腔体容置该上盖以及该第二区域的该第二上表面；以及
一冷却液，设置于该液冷腔体之中。
2.如权利要求1所述的一种整合三维蒸气腔及液冷散热的电子组件，其特征在于，另包含有一均温板，形成于该下盖的该第二区域并具有一均温板下表面，该均温板下表面接触该第二热源。
3.如权利要求1所述的一种整合三维蒸气腔及液冷散热的电子组件，其特征在于，该半开放壳体具有一第一输入口以及一第一输出口以分别将该冷却液输入以及输出该液冷腔体。
4.如权利要求1所述的一种整合三维蒸气腔及液冷散热的电子组件，其特征在于，该半开放壳体包含有一第一半开放壳体以及一第二半开放壳体，该第一半开放壳体设置于该下盖的该第一区域上以形成一第一液冷腔体并用以容置该上盖，以及该第二半开放壳体设置于该下盖的该第二区域上以形成一第二液冷腔体并用以容置该第二区域的该第二上表面。
5.如权利要求4所述的一种整合三维蒸气腔及液冷散热的电子组件，其特征在于，该第一半开放壳体具有一第二输入口以及一第二输出口以分别将该冷却液输入以及输出该第一液冷腔体，该第二半开放壳体具有一第三输入口以及一第三输出口以分别将该冷却液输入以及输出该第二液冷腔体，及该第二输入口以及该第三输出口之间设有一连通管。
6.如权利要求1所述的一种整合三维蒸气腔及液冷散热的电子组件，其特征在于，该上盖包含有一基板与一管体，该基板具有一基板空腔、一开口以及一上外表面，该管体具有一管体空腔，该管体设于该上外表面并位于该开口之上且自该上外表面向外突出从而该上盖接合于该下盖的该第一区域时该管体空腔以及该基板空腔形成该第一密闭气腔。
7.如权利要求2所述的一种整合三维蒸气腔及液冷散热的电子组件，其特征在于，该均温板包含有一相对该下盖的第二区域的平板，该第二区域具有一下盖空腔从而当该平板接合于该下盖的该第二区域时该下盖空腔形成一第二密闭气腔。
8.如权利要求7所述的一种整合三维蒸气腔及液冷散热的电子组件，其特征在于，该平板具有一第二外表面，该下盖的该第二区域具有一第三外表面以及一第一凹槽，该第一凹槽设置于该第三外表面上并与该下盖空腔连通以容设该平板，以及该平板的第二外表面接触该第二热源。
9.如权利要求7所述的一种整合三维蒸气腔及液冷散热的电子组件，其特征在于，该下盖的第二区域具有一第四上外表面、第四下外表面以及一第二凹槽，该第二凹槽设置于该第四上外表面上并与该下盖空腔连通以容设该平板，以及该第二区域的该第四下外表面接触该第二热源。
10.如权利要求6所述的一种整合三维蒸气腔及液冷散热的电子组件，其特征在于，该管体另具有一顶端，该顶端具有一由预先设置于该顶端的一液注口且经由该液注口以将一工作流体注入于该密闭气腔中之后并封合该液注口所形成的注口封合结构。
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