水冷头强化结构的制作方法

1.本实用新型涉及液体散热结构领域，尤其关于一种液(水)冷头的散热强化结构。


背景技术：

2.随着大数据及云端计算服务的需求大幅提升，相关电子产品的散热需求也越来越高，尤其是大型运算中心的服务器，其运算密度提高，相同尺寸的空间中所产生的废热也大幅提升，为了降低散热所消耗的能源近来使用液体将热源从服务器中带走以其他方式散热，借以解决高密度废热所产生的问题。
3.由于水冷头通常经由固定器具固定在发热元件(例如晶片)上，借由一定水压的工作液体通过水冷头将晶片的热量带走。因此，如图6所示，现有水冷头21的外表面承受扣具的夹挤压力，水冷头内部211则受工作液体的水压作用产生膨胀压力，造成水冷头21的一上盖212及或底座向上隆起或向下弯曲变形产生膨胀变形而故障失能等情事。
4.是以，要如何解决上述的问题与缺失，即为本案的发明人与从事此行业的相关厂商所亟欲研究改善的方向所在。


技术实现要素：

5.为改善上述的问题，本实用新型的一目的提供一种耐受内部膨胀压力及外部夹挤压力以减少膨胀隆起变形及挤压内凹变形，的水冷头强化结构。
6.为达上述的目的，本实用新型提供一种水冷头强化结构，其包含：一基板具有一热交换面及一热接触面；一盖体，盖合该基板且界定一热交换腔室在该基板与该盖体之间供一工作液体流动，该热交换腔室内具有分布设置的至少一散热鳍片组及至少一强化部，该盖体具有一内侧及一进口及一出口，该内侧对应该基板的热交换面，该进口及该出口贯穿该盖体连通该热交换腔室，该强化部具有一上端与该盖体的内侧经由一结合工艺结合一起
7.另言的，本实用新型提供一种水冷头强化结构，其包含：一基板具有一热交换面及一热接触面；一盖体盖合该基板且界定一热交换腔室在该基板与该盖体之间供一工作液体流动，该盖体具有一内侧及一进口及一出口，该内侧对应该基板的热交换面，该进口及该出口贯穿该盖体连通该热交换腔室；一散热鳍片单元设置在该热交换腔室内，该散热鳍片单元具有复数散热鳍片组，且两相邻散热鳍片组之间设有一强化部。
8.前述强化部具有一下端与该基板的热交换面一体成型。
9.前述强化部具有一下端与该基板的热交换面经由该结合工艺结合一起。
10.前述结合工艺包含焊接。
11.前述热交换腔室内包含两强化部及三个散热鳍片组，每一强化部设置在两散热鳍片组之间。
12.前述散热鳍片组包括复数散热鳍片，且该强化部具有一厚度相较于单一鳍片的厚度还厚。
13.本实用新型的优点在于，借由该强化部与该基板及/或该盖体以一结合工艺(例如
焊接、超音波焊接等)结合在一起，不仅支撑水冷头耐受外部的夹挤压力以减少基板与盖体的挤压内凹变形量，同时也提升耐受内部膨胀压力以减少基板与盖体的膨胀隆起变形量，并兼具强化整体结构强度的特性。
附图说明
14.图1a为本实用新型立体分解示意图；
15.图1b为本创发明另一实施立体分解示意图；
16.图2为本实用新型立体组合示意图；
17.图3为本实用新型另一实施的基板俯视示意图；
18.图4a及图4b为本实用新型各种实施的组合剖视示意图；
19.图5a及图5b是位移
‑
负荷(lord
‑
displacement)曲线图；
20.图5c是压力与变形量的测量表；
21.图6是现有水冷头膨胀变形的剖视示意图。
22.附图标记说明：基板11；热交换面111；热接触面112；盖体12；内侧121；进口124；出口125；散热鳍片组13；鳍片131；顶面133；流通侧134、135；热交换腔室14；强化部15；上端151；下端152。
具体实施方式
23.本实用新型的上述目的及其结构与功能上的特性，将依据所附图式的较佳实施例予以说明。
24.本实用新型的水冷头(water block)是液冷回路(liquid cooling loop)的一部分，主要系用以接触一发热元件以帮助该发热元件进行散热，水冷头通过一进水管及一入水管连通外部的散热单元(热交换鳍片或水排)及/或泵浦。
25.请参阅图1a及图1b及图2为本实用新型立体分解及组合示意图。如图所示本实用新型的水冷头强化结构包括一基板11及一盖合该基板11的盖体12，一热交换腔室14(如图4a及图4b)界定在该基板11与该盖体12之间以供一工作液体流动，至少一散热鳍片组13及至少一强化部15分布设置在该热交换腔室14内。在一较佳的实施，该散热鳍片组13系对应热源设置，该强化部15则避开热源设置。该基板11具有一热交换面111及一热接触面112，该盖体12具有一内侧121(如图4a及图4b)，该内侧121系面对该基板11的热交换面111，一进口124及一出口125贯穿于该盖体12且连通该热交换腔室14。该进口124及该出口125分别连接一液体输入管及一液体输出管以导引工作液体流入及流出该热交换腔室14。
26.该散热鳍片组13及该强化部15设置在该基座11的热交换面111上。该散热鳍片组13包括复数个鳍片131系间隔排列，相邻鳍片131之间具有流道，且界定两流通侧134、135。在本实施例如但不限制的表示三个散热鳍片组13一体成型在该基座11的热交换面111上，且散热鳍片组13的一顶面133系朝向该盖体12的内侧121，该顶面133没有结合该盖体12的内侧121。
27.该强化部15例如为肋条(图1a)或柱(图1b)或几何体系毗邻该散热鳍片组13且具有一上端151及一下端152，在本实施表示两个强化部15配合该三个散热鳍片组13。在另一实施可以是一个强化部15配合一个或两个散热鳍片组13。在其他一实施可以是多个强化部
15配合一个散热鳍片组13。
28.一实施例中每一强化部15位于两散热鳍片组13之间。该强化部15具有一厚度相较于单一鳍片131的一厚度还厚，强化部15具有一高度略高于单一鳍片131的一高度。
29.再者，在本实施表示该散热鳍片组13及该强化部15与该基板11如图1中表示的x方向平行设置，该散热鳍片组13的两流通侧134及135与该进口124与出口125在同一(x)方向。但是在其它实施，如图3所示，该散热鳍片组13及该强化部15与该基板11如图3中表示的一y方向平行设置该进口124及出口125与两流通侧134及135在不同方向，也就是进口124及出口125在x方向，两流通侧134及135在y方向。
30.请继续参考图4a及图4b所示是组合剖视图，并一并参考图1，该散热鳍片组13及/或该强化部15一体成型在该基板11的热交换面111上，或与该基板11为分离的个别元件，利用结合工艺例如焊接结合(包括硬焊、软焊或超音波焊(熔)接等)在该基板11的热交换面111上。
31.在一可能的实施，如图4a，若该强化部15与该基板11为分离的个别元件，可以事先在该基板11的热交换面111上挖设一或数个定位凹槽1111辅助定位每一强化部15的下端152，然后再将强化部15的下端152与热交换面111焊接结合在一起，及强化部15的上端151与该盖体12的内侧121焊接结合一起。前述定位凹槽也可以省略，改以焊料将每一强化部15暂时定位在该基板11的热交换面111上再将下端152与热交换面111焊接结合一起。在另一可能实施，如图4b该强化部15一体成型在该基板11的热交换面111上，强化部15的下端152一体形成在该基板11的热交换面111，该上端151与该盖体12的内侧121焊接结合一起。
32.前述散热鳍片组13及强化部15跟该基座11可以为相同或相异的金属构成，所述金属例如但不限制为金、银、铜、铝、钢、钛或其合金或这些金属的组合。
33.再者，复如图4a及图4b所示，该基板11与该盖体12盖合后，该进口124及该出口125分别位于该散热鳍片组13的两相对端，以使进入热交换腔室14的工作流体可以从该散热鳍片组13的一端流到另一端，工作流体可以跟散热鳍片组13充分的进行热交换。
34.以下将用各种测试数据表示比较本案借由强化部15跟盖体12焊接结合或跟基板11与盖体12焊接结合后的整体结构刚性及耐膨胀压力。
35.请继续参考图5a及图5b是没有强化部跟有强化部的刚性测试(stiffness tester)的位移
‑
负荷(lord
‑
displacement)曲线图。图中的横轴表示位移，纵轴表示负荷。图5a系没有强化部138，图5b是有强化部138。测试负荷从170磅力(lbf)增加至330磅力(lbf)，有强化部138的位移
‑
负荷曲线线性度比没有强化部的位移
‑
负荷曲线线性度陡，且图5a所输出的刚性测试值低于1000lbf/mm，大约为847lbf/mm，图5b所输出的刚性测试值则高于1000lbf/mm，大约为1266lbf/mm，明显优于图5a的表现。
36.另外，图5c系表示有强化部15的液冷散热结构的上表面(也即盖体12的一外侧表面)及底面(也即该基板11的热接触面112)的变形量的测量表。请一并参考图1。为了更客观取得测量值，对两颗相同结构的液冷散热结构做测试，表中的#1及#2代表第一颗及第二颗液体散热结构。如图5c在压力值为0、120psi、150psi、200psi及230psi时，在上表面及底面各取测量其膨胀变形量，从图中显示压力值从0上升到150psi时在上表面及底面的变形值维持在0.03mm，继续上升至200psi及230psi时在上表面及底面的变形值在0.04mm及0.05mm，如此表示利用强化部15的上端151与该盖体12的内侧121焊接结合在一起(如图4b)
或强化部15的上下两端151、152分别与该盖体12的内侧121及该基板11的热交换面111焊接结合一起(如图4a)，能够提升耐受膨胀压力以减少基板11与盖体12的膨胀变形量。
37.借由该强化部15与该基板11及/或该盖体12以一结合工艺(例如焊接、超音波焊接等)结合在一起，不仅支撑水冷头耐受外部的夹挤压力以减少基板11与盖体12的挤压内凹变形量，同时也提升耐受内部膨胀压力以减少基板11与盖体12的膨胀隆起变形量，并兼具强化整体结构强度的特性。
38.以上说明对本实用新型而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出许多修改、变化或等效，但都将落入本实用新型的保护范围之内。