CN102074532A - 热沉 - Google Patents

Abstract

一种热沉，包括基板、鳍片组、热管和辐射板。鳍片组包括排列在基板上且与基板成直角的多个鳍片。每个热管呈字母“U”形，且总的来说，所述热管与每个鳍片平行排列，并将热量从基板传导至放置到鳍片组上的辐射板。基板和辐射板热连接到每个鳍片。根据本发明公开的热沉，可改善有限空间内的热辐射效率。

Description

热沉

技术领域

在此讨论的实施例涉及一种热沉。

背景技术

用于驱散产品的生热源(例如CPU(中央处理单元)或开关元件)辐射的热量的热沉(散热器)是已知的。

由于许多产品配备有热沉，因而热沉的可用空间是有限的。此外，例如由于CPU的速度或者开关元件的开关速度增加，使得生热源辐射的热量也增加。

因此，正在进行各种尝试来改善有限空间内的热辐射效率。

这种尝试之一是，热沉包括用于将热量有效传导至鳍片的热管。

图5示出包括热管的热沉。

热沉90包括彼此相对的两个基板91和许多板状鳍片92，所述鳍片92与彼此相对的基板91的表面成直角地排列在两个基板91之间。

图5示出的每个U形热管93的平行部94适配到通孔95中。两个热管93的平行部94从两侧适配到一个通孔95中，并且平行部94的末端在通孔95的中央彼此接触。

日本特开专利公报第11-145354号。

对于图5所示的结构，两个基板91之间的连接部96突出主体。然而，鳍片并没有排列在连接部96的周围，所以这些部分周围的热辐射空间是没用的。

发明内容

本发明是在上述背景环境下提出的。本发明的目的是提供一种可改善热辐射空间效率的热沉。

根据本发明的方案，提供了一种热沉，该热沉包括：基座；鳍片组，具有多个排列在基座上且与基座成直角的鳍片；至少一个U形热管，该热管的两个直线部与所述多个鳍片平行排列，并将热量从基座传导至多个鳍片；以及辐射板，所述辐射板放置于鳍片组上，并且热连接到所述多个鳍片上。

附图说明

图1是根据实施例的热沉的立体图；

图2是热沉的立体分解图；

图3示出热沉的改进；

图4示出热沉的应用；以及

图5示出包括热管的热沉。

具体实施方式

现将参考附图详细描述实施例。

图1是根据实施例的热沉的立体图。

根据实施例的热沉(散热器)1包括基板(加热板)2、鳍片组3、热管4a和4b以及辐射板5。

基板2呈矩形。

在基板2上切割与基板2的侧边2a平行的两个槽21和22，所述两个槽彼此间隔预定的间距。热管4a的一部分接触槽21，并且热管4a的该部分与槽21之间有焊料。热管4b的一部分接触槽22，并且热管4b的该部分与槽22之间有焊料。

另外，基板2的与设置鳍片组3的表面相对的表面接触生热源(未示出)，并且在上述表面与生热源之间具有例如润滑油或热片(thermal sheet)的导热件。

例如，半导体芯片(例如CPU)、开关元件、电阻元件或者包括上述构件的半导体封装是生热源。

此外，基板2由铜、铝或其类似制成。

如果基板2由铝制成，热管(除了热管4a和4b)可嵌入基板2来散热。

鳍片组3排列在基板2上，且所述鳍片组与所述基板之间具有焊料。

鳍片组3包括多个鳍片3a。每个鳍片3a呈板形。多个鳍片3a相对于基板2呈直角地排布。两个相邻的鳍片3a之间具有预定的距离，并且每个鳍片3a规则地排列，使得所述鳍片平行于其他的鳍片3a。

此外，每个鳍片3a排列成使得其纵向等于基板2的纵向。

鳍片组3的长度(每个鳍片3a的纵向上的长度)大于其宽度。

每个鳍片3a由铝、铜或其类似制成。

例如，每个鳍片3a具有连接到另一鳍片3a的连接部(未示出)。鳍片3a可通过这些连接部而彼此连接。

热管4a和4b排列在鳍片组3中。

辐射板5相对基板2放置，使得该辐射板覆盖鳍片组3的大部分顶部。即，热沉1具有将鳍片组3放在基板2与辐射板5之间的结构(所谓的夹心结构)。

在图1中，辐射板5的纵向长度稍小于鳍片组3的顶部沿纵向的长度。

辐射板5、鳍片组3和热管4a和4b彼此热连接。

辐射板5的功能不仅在于将从热管4a和4b传导的热量传导至鳍片组3的每个鳍片3a，而且还在于直接将从热管4a和4b传导的热量辐射到空气中。

辐射板5由铜、铝或其类似制成。

如果辐射板5由铝制成，热管(除了热管4a和4b)可嵌入辐射板5来散热。

图2是热沉的立体分解图。

每个热管4a和4b具有字母“U”形且由例如铜的金属制成的主体。主体为管状。具有字母“U”形的主体的末端封闭，且主体气密。均具有多孔物质或窄槽的多个芯排列在主体的内壁上。

少量的液体(工作液体)被密封在主体内。纯水、氨水、含氟氯烃替换物或之类的物质可被用作工作液体。

对每个热管4a和4b的横截面形状没有特别限制。每个热管4a和4b的横截面的形状可以是圆形、椭圆形或扁平的。如果每个热管4a和4b的横截面形状是扁平的，则热管加工起来会很容易。另外，如果每个热管4a和4b的横截面形状是扁平的，基板2和辐射板5可制作得更薄。结果，热沉1可小型化。

另外，根据热管4a的弯曲部41和热管4b的弯曲部42的形状，在鳍片组3中包括的多个鳍片3a中的部分鳍片上切割槽口31。换言之，切割有槽口31的鳍片3a的纵向长度比其他鳍片3a的纵向长度短。

如图1所示，热管4a和4b排列成使得从沿侧边2a绘制的箭头A的起始点的一侧观看(如从前面观看)时，弯曲部41和42与基板2成直角。即，热管4a的弯曲部41和热管4b的弯曲部42平行于每个鳍片3a地排列。

另外，热管4a的弯曲部41与热管4b的弯曲部42排列在鳍片3a之间。在热管4a的弯曲部41与邻近那里的鳍片3a之间，以及热管4b的弯曲部42与邻近那里的鳍片3a之间具有约2mm的空间，以使空气流动。

热管4a的直线部43和45，以及热管4b的直线部44和46沿每个鳍片3a的纵向排列。

当组装上述热沉1时，热管4a的直线部43和45的末端放置在切割有槽口31的鳍片3a的纵向上的端部32。

此外，热管4b的直线部44和46的末端放置在切割有槽口31的鳍片3a的纵向上的端部32。

现将描述由切割槽口31造成的鳍片3a数量的实质减少。

例如，假设每个鳍片3a的厚度为0.5mm，鳍片3a按2mm的间隔排列，热管4a和4b的直径为6mm，弯曲部41和42的曲率半径为15mm，并且直线部43、44、45和46的长度为60mm。

如上所述，每个热管的内壁具有微小结构，所以对曲率半径有限制。如果热管4a和4b的直径为6mm，那么限制曲率半径约为15mm。曲率半径用每个热管的中心线作为参考来测量。

切割有槽口31的鳍片3a的数量取决于热管4a和4b的直径。

如果热管4a和4b排列在鳍片组3内，对于每个热管4a和4b而言，切割有槽口31的鳍片3a的数量为5(＝10mm(＝6mm+2mm(空间)×2)/2mm)。因此，切割有槽口31的鳍片3a的总数为10。

另外，槽口31的面积取决于弯曲部41和42的曲率半径。

在这个示例中，槽口31占整个鳍片3a的面积的25％。

因此，在多个鳍片3a中的部分鳍片上切割槽口31造成的整个鳍片组3中的鳍片3a的数量减少为2.5(＝10×25(％))。

另一方面，在图5中，弯曲部96的宽度为18mm(＝15mm(曲率半径)+6mm/2)。因此，在一侧上不能安装约7个鳍片(＝18mm/(2mm(间隔)+0.5mm(厚度))。

即，对于传统热沉而言，不能安装7个鳍片。然而，对于根据本实施例的热沉而言，鳍片数量上的减少仅为2.5。

如果热管的数量增加，这个差异会变得更小。然而，热沉中通常使用的热管数量为2个。

现将描述热沉1的热辐射机理。

当使用热沉1时，热沉1放置成使得生热源接触基板2的近似中央部。

首先，热量从生热源传导至基板2。

传导至基板2的部分热量是从槽21传导至热管4a的直线部45的热量。另外，传导至基板2的另一部分热量是从槽22传导至热管4b的直线部46的热量。传导至基板2的再一部分热量是直接传导至鳍片3a的热量。

当热量传导至热管4a和4b内的工作液体时，工作液体的温度升高，并且工作液体蒸发成蒸汽。蒸汽流经弯曲部41和42，并且到达热管4a的直线部43和热管4b的直线部44。

流到热管4a的直线部43和热管4b的直线部44的蒸汽由鳍片组(低温构件)3冷却并液化。具体地，热量从流到热管4a的直线部43和热管4b的直线部44的蒸汽传导至辐射板5和鳍片3a，该辐射板5通过位于辐射板和直线部之间的焊料连接到直线部43和44。结果，蒸汽冷凝成工作液体。

工作液体沿内壁流动并通过毛细作用返回直线部45和46。

现将描述制作热沉1的方法的示例。

首先，准备切割有槽21和22的基板2。

另外，鳍片3a例如通过上述的连接部而彼此连接，以构成鳍片组3。

然后糊状焊料涂抹到基板2和辐射板5，并且基板2和辐射板5结合到鳍片组3。此时，糊状焊料也涂抹到基板2中的槽21和22以及辐射板5中的槽51和52。

然后热管4a的直线部45适配到基板2的槽21中，使得直线部45的端部到达槽21的远侧。热管4a的直线部43适配到辐射板5的槽51中，使得直线部43的端部到达槽51的远侧。另外，热管4b的直线部46适配到基板2的槽22中，使得直线部46的端部到达槽22的远侧。热管4b的直线部44适配到辐射板5的槽52中，使得直线部44的端部到达槽52的远侧。

在这个状态下，基板2与辐射板5通过夹具(未示出)固定，使得它们的位置将不会改变。

此后，这些构件被放进熔炉中熔融糊状焊料。焊料变硬，由此基板2、鳍片组3、热管4a和4b以及辐射板5彼此粘接。

通过这样来制造热沉1。

如已经描述地，对于热沉1而言，总的来说，热管4a和4b平行于鳍片3a地排列。结果，热沉1的鳍片安装效率提高，并可改善热辐射效率。

另外，在鳍片3a上切割槽口31，且热管4a的弯曲部41和热管4b的弯曲部42排列在鳍片组3内。

结果，热管4a和4b可通过简单处理(加工)而嵌入到鳍片组3。因此，可容易制作热沉1。

具体地，例如，热管与鳍片成直角地插入。为了在热管的弯曲部周围排列鳍片，有必要根据热管的弯曲部形状在鳍片上开孔。然而，在这种情况下，有必要在鳍片上开不同形状的孔。

另一方面，对于热沉1而言，准备两种长度不同的鳍片3a。另外，每个鳍片3a为矩形，所以鳍片的加工很容易。

此外，热管4a的弯曲部41和热管4b的弯曲部42嵌入鳍片组3中，所以热沉1可小型化。例如，如果热沉1放置在装置内，则可节省空间。

此外，总的来说，通过热管4a和4b平行于鳍片3a排列，切割有槽口31的鳍片3a的数量和槽口31的面积可减小。结果，可改善热辐射效率。

另外，在基板2上切割槽21和22。热管4a的直线部45适配到槽21中，而热管4b的直线部46适配到槽22中。在辐射板5上切割槽51和52。热管4a的直线部43适配到槽51中，而热管4b的直线部44适配到槽52中。

因此，不需要加工热管4a的直线部43和45以及热管4b的直线部44和46。热沉1容易制作。此外，当制作热沉1时，基板2的槽21和22与辐射板5的槽51和52也作为用于插入热管4a和4b的引导件。

在这个实施例中，每个鳍片3a沿基板2的纵向排列。然而，每个鳍片3a也可沿基板2的横向排列。在这种情况下，热管4a和4b也平行于每个鳍片3a地排列，即，沿基板2的横向排列。

在这个实施例中，热管的数量为2个。然而，热管的数量不限于2个。热管的数量也可为一个或三个或更多个。

此外，在这个实施例中，热管4a和4b排列成使得从前面观看时弯曲部41和42与基板2成直角。然而，热管4a和4b也可排列成使得从前面观看时弯曲部41和42与基板2成除90°之外的确定角度。

此外，在这个实施例中，热管4a的直线部43和45与热管4b的直线部44和46平行于每个鳍片3a地排列。然而，从散热的观点考虑，所述直线部也可与每个鳍片3a成角度地排列。

改型：

图3示出热沉的改型。

对于热沉1a而言，热管4a的直线部43和热管4b的直线部44向外延伸。结果，散热效率改善。每个直线部43和44与每个鳍片3a的纵向成预定角度地排列。如图3所示，在辐射板5a中不切割槽。直线部43和44接触辐射板5a的顶部。直线部43和44可进一步焊接到辐射板5a。

在这个实施例中，在基板2上切割槽21和22，在辐射板5上切割槽51和52。热管4a的直线部43和45分别适配到槽51和21中，而热管4b的直线部44和46分别适配到槽52和22中。然而，例如热管4a和4b可嵌入基板2和辐射板5上制成的通孔中。在这种情况下，热管4a和4b可焊接到通孔。

另外，没必要在辐射板5上特别切割槽或通孔。可仅通过将直线部43和44焊接到辐射板5上来获得效果。

此外，在这个实施例中，热管4a的整个弯曲部41和热管4b的整个弯曲部42排列在鳍片组3内。然而，弯曲部41和42的部分或全部可排列在鳍片组3外。通过这样做，鳍片3a上切割的槽口面积减小。

应用：

现将描述用于辐射热量的风扇的示例。

图4示出热沉的应用。

在图4所示的应用中，印刷板或生热元件未示出。

图4所示的制冷系统10包括热沉1、外壳基座11和风扇12。

外壳基座11包括矩形板状平坦部111和从平坦部111的一端弯曲成直角的侧部112。

风扇12安装在侧部112上。为了发送均匀的空气量，在热沉1与风扇12之间具有一定空间。

风扇12从形成于侧部112的入气口(开口)113吸入空气，并沿热沉1的鳍片3a的方向送出空气。相邻鳍片3a之间的空间构成通风管道。由风扇2发送的空气沿通风管道流动并从鳍片组3的相对于风扇12的一侧流出。

通过使用制冷系统10的风扇12与热沉1之间的空间，即使部分或整个弯曲部41和42排列在鳍片组3之外，所述部分或整个弯曲部41和42也容置在热沉与风扇12之间的空间。因此，可以不切割槽口31或减小槽口31的面积。

根据所公开的热沉，可改善有限空间内的热辐射效率。

这里引用的所有的示例和条件语言旨在用于教示目的，以帮助读者理解发明者为推进技术所贡献的发明和构思，并应解释为不限于这样具体引用的示例和条件，也不限于说明书中涉及示出本发明的优越性和劣势的这样的示例的组织。尽管已经详细描述了本发明的实施例，但是应理解本发明可进行各种改变、替代和修改，而不背离本发明的精神和范围。

Claims (5)

1.一种热沉，包括：

基座；

鳍片组，包括与所述基座成直角地排列在所述基座上的多个鳍片；

至少一个U形热管，所述热管的两个直线部平行于所述多个鳍片地排列，并且所述热管将热量从所述基座传导至所述多个鳍片；以及

辐射板，其放置在所述鳍片组上并热连接到所述多个鳍片。

2.根据权利要求1所述的热沉，其中：

在所述多个鳍片的一部分中切割有槽口，所述槽口的形状对应于所述热管的弯曲部，以及

所述热管的所述弯曲部放置在所述槽口中。

3.根据权利要求1所述的热沉，其中所述热管的所述直线部与所述每个鳍片的纵向成预定角度地排列。

4.根据权利要求1所述的热沉，其中：

所述辐射板具有对应于所述热管的直线部的槽；以及

所述热管的所述直线部适配到所述槽中。

5.根据权利要求1所述的热沉，其中：

所述基座具有对应于所述热管的直线部的槽；以及

所述热管的所述直线部适配到所述槽中。

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