阅读说明：本技术 冷却装置及服务器装置 (Cooling device and server unit ) 是由 陈朝荣 黄玉年 陈庆育 方尔凯 于 2019-01-31 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种冷却装置及服务器装置,其中该冷却装置用以冷却电子元件,并包含吸热基部以及散热体。吸热基部配置以接触位于服务器装置内的电子元件,而散热体连接吸热基部。散热体包含散热静态特征以及至少一散热动态特征。散热动态特征配置以相对散热静态特征改变位置,以增加散热体的冷却表面积。利用枢轴装置以及柔性金属导管连接散热动态特征与散热静态特征,并进行两者间的热能传递。此冷却装置依循目前的组装过程,且不会影响其他的装置组装方法。产品内具有越多的空间,则能处理越多的热能。(The present invention discloses a kind of cooling device and server unit, and wherein the cooling device is to cooling electronic component, and includes heat absorption base portion and radiator.The configuration of heat absorption base portion is to contact the electronic component being located in server unit, and radiator connects heat absorption base portion.Radiator includes heat dissipation static nature and at least one heat dissipation behavioral characteristics.Behavioral characteristics configuration radiate with opposite heat dissipation static nature change position, to increase the cooling surface product of radiator.Using pivot device and flexible metal conduit connection heat dissipation behavioral characteristics and heat dissipation static nature, and carry out thermal energy transmitting between the two.This cooling device follows current assembling process, and will not influence other apparatus assembling methods.There is more spaces in product, then can handle more thermal energy.)

冷却装置及服务器装置

技术领域

本发明涉及一种用以散发从服务器装置内的各电子单元发出的热能的冷却装置。

背景技术

由互联网的扩展所驱动的数据存储与高频宽通讯的快速成长，增加了对数据中心内密集互连系统的需求。数据中心通常由多排的机架服务器组成，服务器需要与数据中心中的其他服务器进行高频宽通讯，而高频宽通讯可通过屏蔽电缆或逐渐流行的主动光缆来达成。主动光缆可达成更长的传输距离与更高的传输频宽，其通常具有结合至缆线至少一端上的收发器中的光学引擎。光学引擎将电信号转换为光信号(传输[Tx]功能)，并将光信号转换为电信号(接收[Rx]功能)。电子机架可具有数百甚至数千个互连元件，每个互连元件产生必须从电子机架移除的热能。无法移除此热能会导致电子机架中其他部件的互连元件的加速老化及/或提早失效，因此，需要于高速通讯装置中提供冷却系统，其有助于高热能移除以及互连元件的密集封装。

发明内容

本发明的多个实施方式关于一种用以冷却电子元件的冷却装置。冷却装置包含吸热基部以及散热体。吸热基部配置以接触位于服务器装置内的电子元件，而散热体连接吸热基部。散热体包含散热静态特征以及第一散热动态特征。第一散热动态特征配置以相对散热静态特征改变位置，以增加散热体的冷却表面积。

在本发明的一些实施方式中，散热静态特征以及第一散热动态特征包含高热传导率材料，高热传导率材料是选自由铝、铜、合金以及复合材料所组成的一群组。

在本发明的一些实施方式中，第一散热动态特征配置以经由第一枢轴装置绕散热静态特征旋转。第一枢轴装置连接第一散热动态特征以及散热静态特征，并且供热能传递。在本发明的一些实施方式中，第一散热动态特征绕散热静态特征的旋转产生介于第一散热动态特征以及散热静态特征之间的互锁配合特征。

冷却装置可进一步包含第二散热动态特征，其配置以相对散热静态特征改变位置以增加散热体的冷却表面积。在本发明的一些实施方式中，第二散热动态特征配置以经由第二枢轴装置绕散热静态特征旋转。第二枢轴装置连接第二散热动态特征以及散热静态特征，并且供热能传递。

在本发明的一些实施方式中，第二散热动态特征绕散热静态特征的旋转产生介于第二散热动态特征以及散热静态特征之间的互锁配合特征。在本发明的一些实施方式中，第二散热动态特征配置以经由热虹吸管组绕散热静态特征旋转，热虹吸管组连接第二散热动态特征以及散热静态特征。在本发明的一些实施方式中，热虹吸管组包含循环流体的热导管。

在本发明的一些实施方式中，第一散热动态特征以及第二散热动态特征具有矩形外型。应当理解散热动态特征可基于容纳于装置内的产品而具有不同的形状。

在本发明的一些实施方式中，第一散热动态特征包含一互锁特征，第二散热动态特征包含对应的另一互锁特征，其配置以接收该第一散热动态特征的互锁特征。

在本发明的一些实施方式中，第一散热动态特征配置以经由第二热虹吸管组绕散热静态特征旋转。第二热虹吸管组连接第一散热动态特征以及散热静态特征。在本发明的一些实施方式中，第二热虹吸管组包含循环流体的热导管。

本发明的多个实施方式是关于一种服务器装置，其具有入口侧、出口侧、第一侧壁以及第二侧壁。第一侧壁以及第二侧壁由入口侧延伸至出口侧。服务器装置包含风扇模块以及芯片组。风扇模块配置以由入口侧引入气流，气流吹向出口侧。芯片组配置以接收冷却装置。冷却装置包含配置以接触芯片组的吸热基部以及连接吸热基部的散热体。散热体包含散热静态特征、第一散热动态特征以及第二散热动态特征。第一散热动态特征以及第二散热动态特征配置以绕散热静态特征旋转以增加散热体的表面积。

本发明的其他特征与优点将在下文的叙述中阐述，部分可从叙述中明显看出，或者可通过实践本文揭示的原理来习得。通过所附权利要求中特别指出的元件与组合，可理解并习得本发明的特征与优点。本发明的上述及其他特征通过以下叙述与所附权利要求变得完全清楚，或者可以通过实践本文阐述的原理来习得。

附图说明

为了以容易理解的方式描述上述揭示内容及其优点与特征，以下通过参照所附的附图中绘示出的特定实施例来呈现上述原理的更具体的描述。附图仅描绘本发明的示例性态样，因此不应被视为对本发明范围的限制。通过使用以下附图更具体、详细的叙述与解释本发明的原理。

图1为用以冷却芯片组的现有散热器的立体图；

图2A为本发明一或多个实施方式绘示处于关闭状态的冷却装置的示意图；

图2B为本发明一或多个实施方式绘示处于开启状态的冷却装置的示意图；

图3A为本发明一或多个实施方式绘示处于关闭状态的冷却装置的示意图；

图3B为本发明一或多个实施方式绘示处于开启状态的冷却装置的示意图；

图3C为本发明一或多个实施方式绘示实现于图3B所示的冷却装置的示例性热虹吸管连接器的示意图；

图4A为本发明一或多个实施方式绘示处于关闭状态的冷却装置，其具有不同形状的示意图；

图4B为本发明一或多个实施方式绘示处于开启状态的冷却装置，其具有不同形状的示意图；

图5A为本发明一或多个实施方式展示装设有冷却装置的服务器装置的示意图；

图5B为本发明一或多个实施方式展示图5A所示的服务器装置，其中冷却装置处于开启状态的示意图。

符号说明

10：散热器

12：散热鳍片

14：安装特征

16：吸热基部

18：散热特征

20：通孔

22：螺丝

24：安装孔

210、310、410：冷却装置

216、316、416：吸热基部

218、318、418：散热体

220、320、420：散热静态特征

221、321、421：第一散热动态特征

222、322、422：第二散热动态特征

223、423：第一枢轴装置

224、424：第二枢轴装置

323：第一热虹吸管组

324：第二热虹吸管组

500：服务器装置

A：芯片组

C：印刷电路板

F：风扇模块

T1、T2：顶面

具体实施方式

以下参考附图来描述本发明，其中于附图中使用相同的数字标记来指定相似或等同的元件。附图未按比例绘制，且仅为说明本发明而提供。以下参照说明用的示例应用以描述本发明的若干个态样。应该理解以下阐述许多具体细节、关系与方法以提供对本发明的全面理解。然而，相关领域具普通技术者将容易看出可在没有一或多个具体细节的情况下或以其他方法实施本发明。在其他实施例中，未详细示出现有的结构或操作以避免模糊本发明。本发明不受动作或事件说明的顺序限制，因为一些动作可能以不同的顺序发生及/或与其他动作或事件同时发生。此外，并非所有示出的动作或事件皆需依据本发明的方法实施。

在高效能计算产业中，典型的计算服务器装置可包含一或多个高性能芯片组，举例来说，计算服务器可包含中央处理器(CPU)或图形处理器(GPU)。上述芯片组可产生热能及/或具有产生热能的互连元件。如前文所述，无法移除热能会导致芯片组本身或是计算服务器中其他部件的互连元件的加速老化及/或提早失效。在典型的计算服务器中，散热器可直接连接于高效能芯片组的顶部，以试图减轻前文所讨论的热问题。

图1为用以冷却芯片组A的现有散热器10的立体图。芯片组A可装设于印刷电路板C上。现有的散热器10包含吸热基部16以及散热特征18。吸热基部16包含位于角落的两个安装特征14，其使得吸热基部16能够被装设以接触装设于印刷电路板C上的芯片组A。举例来说，安装特征14包含配置以接收螺丝22的通孔20，而印刷电路板C可包含配置以固定螺丝22的安装孔24。如图1所示，两个安装孔24形成于芯片组A附近。散热特征18可由吸热基部16向上延伸，以将吸热基部16吸收的热能传递至空气。散热特征18包含散热鳍片12。

在一些实施方式中，印刷电路板C可具有多个芯片组A。印刷电路板C可位于服务器装置(未示于图1中)内。因此，服务器装置可包含多个芯片组A以及附带的散热器10。在典型的服务器装置中，风扇模块装设于散热器10附近，使得风扇导引气流通过散热器10。空气最好是流入一或多个散热鳍片12之间的空气流动路径。散热器10传统上由铝、铜、导热管或蒸气腔制成。散热器10可具有与芯片组A的尺寸相对应的特定尺寸。散热器通常设计以使围绕散热器的冷却媒介(例如是气流)与其接触的表面积最大化。气流速度、选择的材料、突起的设计以及表面处理为影响散热器性能的因素。散热器10的表面积受限于散热鳍片12的表面积。

随着高功率芯片组的需求增加，对高效率散热气的需求也增加。如前文所述，当对效能的需求提升时，服务器装置中的芯片组产生的热随之增加。过高的温度可能导致提早失效以及效能不佳。因此，本文所揭示的各种实施方式提供具有较大表面积的新散热器设计，但仍保持紧密封装的高效能芯片组。具体而言，本发明教示一种包含吸热基部以及连接吸热基部的散热体的冷却机构，其中吸热基部配置以接触高功率芯片组。散热体包含散热静态特征、第一散热动态特征以及第二散热动态特征。第一散热动态特征以及第二散热动态特征配置以绕散热静态特征旋转以增加散热体的表面积。

图2A依据本发明一或多个实施方式绘示冷却装置210，其可包含吸热基部216以及散热体218。举例来说，冷却装置210可由铝、铜、合金、复合材料、导热管或蒸气腔制成，也可利用其他导热材料实现。散热体218的形状可改变以产生更大的表面积，从而增加气流路径并提升冷却装置210的效率。

请暂时参照图5A。冷却装置210配置以接触芯片组A的顶面。芯片组A可设置于位于服务器装置500内的印刷电路板C。由芯片组A吸收的热能可通过吸热基部216传送至散热体218。风扇模块F可装设于冷却装置210附近，使得风扇导引气流通过散热体218。

请回头参照图2A。散热体218包含散热静态特征220、第一散热动态特征221以及第二散热动态特征222。第一散热动态特征221可经由第一枢轴装置223连接散热静态特征220，同样的，第二散热动态特征222可经由第二枢轴装置224连接散热静态特征220。尽管冷却装置210包含第一枢轴装置223与第二枢轴装置224以动态的旋转第一散热动态特征221与第二散热动态特征222，冷却装置210也可包含其他的机械特征。其他的示例性实施方式参照图3A至图3C详细讨论。

图2A展示处于关闭状态的冷却装置210，其顶面T1受限于堆叠于散热静态特征220上方的第一散热动态特征221与第二散热动态特征222的尺寸。换言之，冷却装置210的顶面T1面积等于散热静态特征220的宽度的平方。

处于关闭状态时，第一散热动态特征221的底面接触散热静态特征220部分顶面。如此一来，任何由芯片组(未示于图2A中)产生的热能得传递通过吸热基部216进入散热静态特征220，再进一步的经配合面传递至第一散热动态特征221。此外，处于关闭状态时，第二散热动态特征222的底面接触散热静态特征220部分顶面。如此一来，任何由芯片组(未示于图2A中)产生的热能可传递通过吸热基部216进入散热静态特征220，再进一步的经配合面传递至第二散热动态特征222。尽管散热体218提供立方体的表面积，第一散热动态特征221与第二散热动态特征222可移动至开放位置。在开放位置时，冷却装置210表面积增加以改善其冷却效率。

在一些实施方式中，配合面可为散热静态特征220与第一散热动态特征221之间的两平面。在替代的实施方式中，配合面可为散热静态特征220与第一散热动态特征221之间的两个互锁表面。同样的，配合面可为散热静态特征220与第二散热动态特征222之间的两平面。在替代的实施方式中，配合面可为散热静态特征220与第二散热动态特征222之间的两个互锁表面。互锁表面使得两配合元件之间的表面积增加，改善冷却装置210的效率。互锁表面可包含互锁齿。

配合面也可包含不同于散热静态特征220与第一散热动态特征221的材料。在一些实施方式中，配合面可包含与散热静态特征220以及第一散热动态特征221相同的材料。同样的，配合面也可包含不同于散热静态特征220与第二散热动态特征222的材料。在一些实施方式中，配合面可包含与散热静态特征220以及第二散热动态特征222相同的材料。

图2B依据本发明一或多个实施方式绘示处于开启状态的冷却装置210。在一些实施方式中，冷却装置210可手动配置为开启状态。在替代的实施方式中，冷却装置210可自动配置为开启状态。举例来说，冷却装置210可配备温度传感器，其可检测环境温度或芯片组的温度是否超过预定阀值。一旦超过阀值温度，冷却装置210可致动为开启状态。此外，冷却装置210可经由广域网络(wide area network，WAN)或区域网络(local area network，LAN)连接至管理者(图未示)，管理者可在决定芯片组超过阀值温度时致动冷却装置210。本发明也可包含其他手动或自动的实施方式。

处于开启状态时，第一散热动态特征221的侧表面向内旋转而接触散热静态特征220部分侧表面。如此一来，任何由芯片组(未示于图2B中)产生的热能得传递通过吸热基部216进入散热静态特征220，再进一步的经配合面传递至第一散热动态特征221。同样的，处于开启状态时，第二散热动态特征222的侧表面接触散热静态特征220部分侧表面。如此一来，任何由芯片组(未示于图2B中)产生的热能得传递通过吸热基部216进入散热静态特征220，再进一步的经配合面传递至第二散热动态特征222。此外，散热体218的顶面面积通过第一散热动态特征221与第二散热动态特征222向外旋转而增加。

请暂时参照图5B。冷却装置210可于服务器装置500内配置为开启状态。冷却装置210处于开启状态时的顶面T2(如图2B所示)面积为其处于关闭状态时的顶面T1(如图2A所示)面积的两倍。具体而言，冷却装置210的顶面T2面积等于散热静态特征220的宽度的平方加上第一散热动态特征221与第二散热动态特征222顶面的面积。由芯片组A吸收的热能可通过吸热基部216传送至散热体218，再向外传递至第一散热动态特征221与第二散热动态特征222。风扇模块F可装设于冷却装置210附近，使得风扇导引气流通过冷却装置210的顶面T2。增大的表面积改善了冷却装置210的散热效率，因为风扇模块F导引的气流有更大的表面空间可以接触冷却装置210。

图3A依据本发明一或多个实施方式绘示处于关闭状态的冷却装置310，其可包含吸热基部316以及散热体318。举例来说，冷却装置310可由铝、铜、合金、复合材料、导热管或蒸气腔制成。在一些实施方式中，冷却装置310可由多种材料制成。举例来说，冷却装置310可包含连接散热体318的部件的热虹吸管，以下参照图3A与图3B更详细的对此进行讨论。冷却装置310也可以其他导热材料实现。类似图2A与图2B所示的冷却装置210，散热体318的外型可改变以增大表面积，从而增加气流路径并改善冷却装置310的效率。

散热体318可包含散热静态特征320、第一散热动态特征321以及第二散热动态特征322。处于关闭状态的冷却装置310的顶面T1受限于堆叠于散热静态特征320上方的第一散热动态特征321与第二散热动态特征322的尺寸。换言之，冷却装置310的顶面T1面积等于散热静态特征320的宽度的平方。处于关闭状态时，第一散热动态特征321的底面接触散热静态特征320部分顶面。如此一来，任何由芯片组(未示于图3A中)产生的热能得传递通过吸热基部316进入散热静态特征320，再进一步传递至第一散热动态特征321。此外，处于关闭状态时，第二散热动态特征322的底面接触散热静态特征320部分顶面。如此一来，任何由芯片组(未示于图3A中)产生的热能可传递通过吸热基部316进入散热静态特征320，再进一步传递至第二散热动态特征322。尽管散热体318提供立方体的表面积，冷却装置310可改变为开启状态。处于开启状态时，冷却装置310表面积增加以改善其冷却效率。

图3B依据本发明一或多个实施方式绘示处于开启状态的冷却装置310。第一散热动态特征321可通过第一热虹吸管组323连接至散热静态特征320。第一热虹吸管组323可为具有热交换器以及枢轴功能的机械特征。举例来说，第一热虹吸管组323可于第一散热动态特征321与散热静态特征320之间循环流体，第一热虹吸管组323在流体达到特定温度时扩张，导致第一散热动态特征321绕散热静态特征320旋转。第一热虹吸管组323可为导热管，其不需要机械泵即可循环流体。取而代之的，第一热虹吸管组323可由单一导热材料制成，类似于散热体318。在一些实施方式中，第一热虹吸管组323可由电动机致动。

同样地，第二散热动态特征322可通过第二热虹吸管组324连接至散热静态特征320。第二热虹吸管组324可为具有热交换器以及枢轴功能的机械特征。举例来说，第二热虹吸管组324可于第二散热动态特征322与散热静态特征320之间循环流体，第二热虹吸管组324在流体达到特定温度时扩张，导致第二散热动态特征322绕散热静态特征320旋转。第二热虹吸管组324可为导热管，其不需要机械泵即可循环流体。取而代之的，第二热虹吸管组324可由单一导热材料制成，类似于散热体318。请暂时参照图3C。第二热虹吸管组324可直接连接进入第二散热动态特征322。第二热虹吸管组324可由同于第二散热动态特征322、散热静态特征320或两者的材料制成。在一些实施方式中，第二热虹吸管组324可由电动机致动。第一热虹吸管组323与第二热虹吸管组324可由柔性金属导管构成。

请回头参照图3B。处于开启状态时，第一散热动态特征321的侧表面向内旋转而接触散热静态特征320部分侧表面。如此一来，任何由芯片组(未示于图3B中)产生的热能得传递通过吸热基部316进入散热静态特征320，再进一步传递至第一散热动态特征321。同样的，处于开启状态时，第二散热动态特征322的侧表面接触散热静态特征320部分侧表面。如此一来，任何由芯片组(未示于图3B中)产生的热能得传递通过吸热基部316进入散热静态特征320，再进一步传递至第二散热动态特征322。此外，散热体318的顶面面积通过第一散热动态特征321与第二散热动态特征322向外旋转而增加。应当理解本发明的实施方式可仅包含单一个散热动态特征，或是多于两个散热动态特征。

在替代性实施方式中，第一散热动态特征321与第二散热动态特征322可由散热静态特征320铅直的延伸。在一些实施方式中，第一散热动态特征321与第二散热动态特征322配置以相对于散热静态特征320在多个方向移动。应当理解的是，第一散热动态特征321与第二散热动态特征322可在其他方向上或以其他机制由散热静态特征320旋转、滑动或是延伸，以增加冷却装置310的表面积。

冷却装置310处于开启状态时的顶面T2面积为其处于关闭状态时的顶面T1(如图3A所示)面积的两倍。具体而言，冷却装置310的顶面T2面积等于散热静态特征320的宽度的平方加上第一散热动态特征321与第二散热动态特征322顶面的面积。增大的表面积改善了冷却装置310的散热效率。尽管冷却装置310包含矩形的第一散热动态特征321与第二散热动态特征322，冷却装置310可包含其他几何形状的散热动态特征。

图4A依据本发明一或多个实施方式绘示冷却装置410，其可包含吸热基部416以及散热体418。举例来说，冷却装置410可由铝、铜、合金、复合材料、导热管或蒸气腔制成，也可包含其他导热材料。散热体418的外型可改变以增大表面积，从而增加气流路径并改善冷却装置410的效率。

散热体418可包含散热静态特征420、第一散热动态特征421以及第二散热动态特征422。第一散热动态特征421可经由第一枢轴装置423连接散热静态特征420，同样的，第二散热动态特征422可经由第二枢轴装置424连接散热静态特征420。需注意的是，第一散热动态特征421的表面积大于第二散热动态特征422的表面积。第一散热动态特征421具有U形外型，其配置以固定第二散热动态特征422的互补外型。尽管第一散热动态特征421具有方型U形外型，也可考虑其他形状，举例来说，第一散热动态特征421可具有半圆U形外型，其配置以固定第二散热动态特征422与半圆U形互补的外型。在此配置下，冷却装置410在处于开启状态时提供更大的表面积供气流接触。本发明也可包含其他几何方向。

尽管图4A展示处于关闭状态的冷却装置410，图4B绘示处于开启状态的冷却装置410。处于关闭状态时，冷却装置410的顶面T1(如图4A所示)受限于堆叠于散热静态特征420上方的第一散热动态特征421与第二散热动态特征422的尺寸。换言之，冷却装置410的顶面T1面积等于散热静态特征420的宽度的平方。

处于关闭状态时，第一散热动态特征421的底面接触散热静态特征420部分顶面。如此一来，任何由芯片组(未示于图4A中)产生的热能得传递通过吸热基部416进入散热静态特征420，再进一步传递至第一散热动态特征421。此外，处于关闭状态时，第二散热动态特征422的底面接触散热静态特征420部分顶面。如此一来，任何由芯片组(未示于图4A中)产生的热能可传递通过吸热基部416进入散热静态特征420，再进一步传递至第二散热动态特征422。尽管散热体418提供立方体的表面积，第一散热动态特征421与第二散热动态特征422可移动至开放位置。在开放位置时，冷却装置410表面积增加以改善其冷却效率。

图4B依据本发明一或多个实施方式绘示处于开启状态的冷却装置410。处于开启状态时，第一散热动态特征421的侧表面向内旋转而接触散热静态特征420部分侧表面。如此一来，任何由芯片组(未示于图4B中)产生的热能得传递通过吸热基部416进入散热静态特征420，再进一步的经配合面传递至第一散热动态特征421。同样的，处于开启状态时，第二散热动态特征422的侧表面接触散热静态特征420部分侧表面。如此一来，任何由芯片组(未示于图4B中)产生的热能得传递通过吸热基部416进入散热静态特征420，再进一步的经配合面传递至第二散热动态特征422。此外，散热体418的顶面面积通过第一散热动态特征421与第二散热动态特征422向外旋转而增加。

冷却装置410处于开启状态时的顶面T2面积为其处于关闭状态时的顶面T1(如图4A所示)面积的两倍。具体而言，冷却装置410的顶面T2面积等于散热静态特征420的宽度的平方加上第一散热动态特征421与第二散热动态特征422顶面的面积。此外，由于第一散热动态特征421具有U形外型，且第二散热动态特征422具有与U形互补的外型，冷却装置410处于开启状态时沿侧边提供较大的表面积供气流接触。增大的表面积改善了冷却装置410的散热效率。

尽管已展示与描述本发明的特定实施方式，但对于相关领域的技术人员而言，明显可在不脱离本发明更广泛的态样下进行变更与修改。因此，所附权利要求的目的在于涵盖落入本发明真正的精神与范围内的所有变更与修改。前文阐述的内容与附图仅作为说明而非限定。当基于现有技术以适当的角度观察时，本发明的实际范围意图由权利要求定义。

本文所使用的术语仅为描述特定实施方式，而非意图限定本发明。除非上下文另外明确指出，否则本文中使用的单数形「一」及「该」也意图包含复数形。此外，在实施方式或权利要求使用「包括」、「具有」等术语或其变形时，旨在表达类似「包含」的意思。

除非另外定义，否则本文中使用的所有术语(包含技术及科学术语)具有本发明所属领域具普通技术者通常理解的的涵义。此外，诸如常用的字典中定义的术语应以使其具有与其在本发明相关领域涵义一致的方式来解读，并且将不以理想化或过度正式的意义解释，除非明确如此定义。