CN110459513A - 一种包含热柱的塔式cpu散热器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种塔式CPU散热器，特别是涉及一种包含热柱的塔式CPU散热器。提供一种包含热柱的塔式CPU散热器，主要包括底座、由若干鳍片构成的鳍片组、热管、热柱；底座的构成部分包含热柱的底板；热柱的底板与热管的蒸发段结合；热管的冷凝段和热柱的管体，与鳍片结合；热管为U型热管或（和）L型热管。本发明能够以与现有产品大致相同的设计尺寸而大幅提高散热器的性能，使散热器底座中的热管蒸发段不易干涸，能够更好的适应发热量较大的CPU。

Description

一种包含热柱的塔式CPU散热器

技术领域

本发明涉及一种塔式CPU散热器，特别是涉及一种包含热柱的塔式CPU散热器。

背景技术

众所周知，塔式CPU热管散热器被长期、广泛地应用于台式电脑，经多年发展，业界内已研发出多种型号的产品。此种散热器主要由底座（吸热模块）、热管（导热模块）、鳍片（散热模块）构成，并配备风扇（普遍为轴流风机），利用强制对流来加快热量的散发。此种散热器普遍搭配立式机箱使用，且散热器普遍安装于侧吹方位，也即让散热器风扇，吹向机箱后侧，有利于热空气通过机箱后侧的散热孔排出机箱。

塔式CPU散热器普遍为单塔式结构，少数产品为双塔式甚至三塔式结构，采用的热管普遍为U型热管，部分产品也同时包含L型热管，相较于直线型热管，由于这些热管必须折弯以配合面积较大的鳍片、构成塔状结构，因此热管内部的毛细芯会因折弯而受到一定损害，导致液态工质的回流量减少，弯曲的形状也会增大热管内部的蒸汽流动时的阻力，故这类热管的性能有明显的下降。加之，此种散热器普遍安装于侧吹方位，部分热管冷凝段中的液态工质，回流至热管蒸发段的过程中，需要克服重力的影响向上传输，因此部分热管的蒸发段得不到足够多的液态工质，当CPU的负载较大时，这部分热管蒸发段容易干涸（烧干），散热器底座（包括热管蒸发段）或底座局部的温度、热阻均容易大幅升高，会导致CPU的工作温度出现明显的上升或波动。为提高散热器的性能，获取更好的散热效果，本领域普遍增加热管的数量、扩大鳍片的尺寸，以增大散热器的规模，但CPU芯片外部的金属保护盖的面积有限，且CPU芯片的面积通常不足金属保护盖的面积的三分之一，因此，当散热器的底座中并排设置的热管数量较多时，有部分热管无法覆盖住CPU的金属保护盖，吸收到的热量较少，距离CPU芯片越远的热管发挥的作用越小，简单地增加散热器的规模效率不高，且机箱内部的安装空间有限，散热器的尺寸不能无限制的增大，须控制在一定范围，以保持兼容性。

实用新型内容

鉴于CPU的核心数量不断增加，单位面积内集成的晶体管数量越来越多，CPU芯片的热流密度越来越高，而本领域现有塔式散热器结构老旧，效率不高，已逐渐不能满足核心数量多、主频高的CPU的散热需求，因此，有必要提供一种结构新颖而效率更高的塔式散热器。为便于理解和节省篇幅，说明书并未完全按照规定的方式或顺序撰写，各部分内容存在一定的交叉，部分有益效果等内容，将体现在具体实施方式当中。

参考文献1，中国发明专利，名称：热柱制造方法，授权公告号：CN101846472B，申请日：2010.05.05。

参考文献2，中国实用新型专利，名称：一种新型复合毛细芯热柱，授权公告号CN204388671U，申请日：2014.12.30。

本发明采用的技术方案是：提供一种包含热柱的塔式CPU散热器，主要包括底座、由若干鳍片构成的鳍片组、热管、热柱；所述底座的构成部分包含所述热柱的底板；所述热柱的底板与所述热管的蒸发段结合；所述热管的冷凝段和所述热柱的管体，与所述鳍片结合；所述热管为U型热管或（和）L型热管。

可选的，所述底座由所述热柱的底板构成，底座上侧设有容置所述热管的蒸发段的沟槽，所述热管的蒸发段与底座通过焊接的方式结合；或者，底座底侧设有容置所述热管的蒸发段的沟槽，所述热管的蒸发段与底座通过热管直触的方式结合。

可选的，所述底座由底座下半部分和底座上半部分焊接而成；所述热柱的底板构成底座下半部分或底座上半部分；当所述热柱的底板构成底座下半部分时，底座下半部分的上侧设有容置所述热管的蒸发段的沟槽，所述底座上半部分的底侧不设或设有容置所述热管的蒸发段的沟槽；当所述热柱的底板构成底座上半部分时，底座上半部分的底侧设有容置所述热管的蒸发段的沟槽，所述底座下半部分的上侧设有容置所述热管的蒸发段的沟槽；所述热管的蒸发段与底座下半部分和底座上半部分通过焊接的方式结合。

可选的，所述底座中设有两层热管蒸发段，第一层热管蒸发段设于底座下半部分的沟槽中，第二层热管蒸发段设于底座上半部分的沟槽中；两层热管蒸发段的轴向方向大致垂直（皆大致与底座的底面平行）。

可选的，所述散热器具有一组鳍片组或者三组鳍片组；当鳍片组为一组时，所述热柱的管体位于鳍片组的中部；当鳍片组为三组时，所述热柱的管体位于居中的鳍片组的中部。

可选的，所述散热器的结构形状如图1至2所示；或者，如图4至5所示；或者，如图7至8所示；或者，如图10至11所示；或者，如图10至11所示；或者，如图13至14所示；或者，如图16至17所示；或者，如图18至19所示；或者，如图21至23所示；或者，如图25至27所示。

本发明的有益效果是，提供了不同构思的技术方案，补充了本领域长期以来存在的空白，并给出若干先例，为本领域的技术提供了新的发展趋势，其技术效果基本达到或者超过现有技术的水平。在制造工艺、风扇等条件大致相同的情况下，本发明能够以大致相同的设计尺寸，或者，能够在不增加鳍片尺寸的前提下，而显著提高散热器的散热性能；相较于本领域增加U型热管或（和）L型热管的数量、增大鳍片尺寸的惯用技术方案，本发明能更有效的提高散热器的性能，并保持产品的兼容性，适应现有ATX或Micro ATX或ExtendedATX等类型的机箱。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，尽管本发明通过9个优选实施例进行阐述，但本发明并不仅仅局限于这些实施方式。显然，本发明涵盖所附权利要求书及说明书所定义或解释的发明精神、发明实质、发明范围内的所有合法替代物、变体或等同实施方式。为更好地说明本发明，在本部分中给出了众多的具体细节，所属技术领域的技术人员应明了，即使没有描述某些细节，或没有重复描述某些细节，本发明同样可以由多种不同的方式实施，且本发明也并不是必须包含所有描述过的细节才能实施。在以下实施例中，对现有技术、知识等未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。

图1至3为实施例1的示意图，图1A为主视图，图1B为右视图，图2A为仰视图，图2B为轴测图，图3为分解示意图。

图4至6为实施例2的示意图，图4A为主视图，图4B为右视图，图5A为仰视图，图5B为轴测图，图6为分解示意图。

图7至9为实施例3的示意图，图7A为主视图，图7B为右视图，图8A为仰视图，图8B为轴测图，图9为分解示意图。

图10至12为实施例4的示意图，图10A为主视图，图10B为右视图，图11A为仰视图，图11B为轴测图，图12为分解示意图。

图13至15为实施例5的示意图，图13A为主视图，图13B为右视图，图14A为仰视图，图14B为轴测图，图15为分解示意图。

图16、17为实施例6的示意图，图16A为主视图，图16B为右视图，图17A为仰视图，图17B为轴测图。

图18至20为实施例7的示意图，图18A为主视图，图18B为右视图，图19A为仰视图，图19B为轴测图，图20为分解示意图。

图21至24为实施例8的示意图，图21A为左视图，图21B为主视图，图22A为轴测图，图22B为仰视图，图23A为右视图，图23B为后视图，图24为分解示意图。

图25至28为实施例9的示意图，图25为主视图，图26为仰视图，图27为右视图，图28为分解示意图。

具体实施方式

【实施例1】

如图1至3所示，散热器包含由若干鳍片14构成的鳍片组、U型热管161和U型热管162、底座11、管体13。热柱的底板构成底座11，底座11的底侧用于贴合CPU，热柱的管体13设于底座11的上侧，优选的，底座11的上侧设有容置U型热管161和U型热管162的蒸发段的沟槽15，U型热管161和U型热管162的蒸发段与底座11通过焊接的方式结合，通常参照现有技术在沟槽15和U型热管161、U型热管162的蒸发段之间设置锡焊膏等焊料，施焊后结合在一起。鳍片14设有容置U型热管161和U型热管162的冷凝段、管体13的通孔，鳍片14与热管、热柱的结合方式可采用穿Fin或回流焊等现有工艺。底座11的两侧设有安装孔，用以与散热器安装支架等附件组装。

本发明中，在主视方向（比如图1A），鳍片（组）的竖向尺寸为宽度，横向尺寸为深度；在仰视方向（比如图2A），散热器的竖向尺寸为高度；底座的底侧和上侧也以仰视图为参照；鳍片中用以安装风扇的结构与现有技术相同，附图中未示出。本例中，鳍片14的宽度约80至105mm，深度约40至48mm，可搭配规格为80至100mm的风扇；优选的，鳍片14宽约94mm，深约42mm，搭配90或92mm的风扇；散热器的高度可为85至125mm，通常约110至125mm。显然，本例的相关尺寸不必完全遵照前述的推荐值，可按需修改，其他实施例同样如此；搭配同规格的风扇时，本发明的鳍片尺寸、高度可参照现有产品的尺寸。

本发明中，U型热管及L型热管的外径（规格）与本领域现有技术相同，可为5至8mm，优选为6mm。热柱的管体的外径可为8至25mm，优选范围为10至20mm，本例中一般为10至12mm。

现有单塔式CPU散热器普遍未在鳍片中部设置热管冷凝段，鳍片中部空白区域较大，不仅没有得到充分利用，挠度也较为明显，各鳍片之间的间隙容易出现不均匀的情况，属于产品在质量方面的一种瑕疵。而基于本发明的单塔式CPU散热器，其热柱的管体可充分利用鳍片中部散热，配合位于鳍片两侧的其他热管的冷凝段，可更充分地利用鳍片，及风扇产生的气流，因此，风扇能以更低的转速运行，而基本达到尺寸大致相同的现有产品的效果，有利于降低能耗、噪音，延长风扇的使用寿命，并减少进入机箱的灰尘；同时，也使鳍片中部得到支撑，各鳍片之间的间隙能够保持地更为均匀，利于气流通过，鳍片（组）也被固定得更为稳固，不易形变、松脱，产品质量更好。

本发明以热柱的底板作为散热器底座的构成部分，热柱的蒸发段距离CPU芯片较近，能有效地吸收到热量，或者有效地覆盖住CPU的金属保护盖，且当散热器以惯常的侧吹方位安装后（如图1B中的空间位置），热柱的管体中的液态工质回流至蒸发段的过程中基本不受重力的影响，回流速度较快，加之管体呈直线型，汽态工质能够更快地将底座区域的热量携带至鳍片，放热冷凝为液态工质后，回流距离也更短，热柱的蒸发段不易干涸，能够更有效地减缓底座区域温度的升高，同时，热柱的底板与其他热管的蒸发段结合，能更有效地缓解其他热管蒸发段的干涸现象，有助于散热器更好地适应发热量较大的CPU。

本发明工作时，在底座区域，热量主要（以汽态工质的形式）沿两个方向传递，一部分热量沿热管的蒸发段的轴向传递，方向大致平行于底座，另一部分热量沿热柱的管体传递，方向基本垂直于底座，因此热量在本发明的底座中的传递方式更趋于立体，传热效率较高，热量能更快地离开底座区域。而热量在现有产品的底座中的传递方式更趋于平面，需要经过热管的弯曲部分才能向垂直于底座的方向传递，热管中的汽态工质在蒸发段、底座区域滞留的时间较长，传热效率较低，相对容易使底座区域积聚热量、温度升高。

【实施例2】

如图4至6所示，散热器包含由若干鳍片24构成的鳍片组、U型热管261两支、L型热管271两支、底座下半部分21、底座上半部分22、管体23。散热器的底座由底座下半部分21和底座上半部分22焊接而成。底座下半部分21由热柱的底板构成，底座下半部分21的上侧设有容置热管蒸发段的沟槽251和沟槽252；U型热管261和L型热管271的蒸发段与底座下半部分21通过焊接的方式结合，通常也与底座上半部分22焊接结合。底座上半部分22的两侧设有安装孔，用以与散热器安装支架等附件组装，底座上半部分22的中部设有容置管体23的通孔，通常也与管体23焊接结合，管体23外径约10至12mm。

鳍片24的宽度约100至130mm，深度约40至48mm，可搭配规格为100至120mm的风扇；优选的，鳍片24宽约124mm，深约44mm，搭配120mm的风扇；散热器的高度可为105至155mm，通常约135至155mm。显然，本例是在实施例1的基础上进行的增补和修改。

本发明中，U型热管泛指以两端为冷凝段，以中部为蒸发段的热管；L型热管泛指以一端为冷凝段，以另一端为蒸发段的热管。显然，本例中的U型热管261可由两支L型热管替代。

【实施例3】

如图7至9所示，散热器包含由若干鳍片34构成的鳍片组、U型热管361两支、U型热管362一支、底座31、管体33。热柱的底板构成底座31，底座31的底侧设有容置U型热管361和U型热管362的蒸发段的沟槽，可通过热管直触的现有技术方案结合。热管直触，也即将热管蒸发段嵌入底座的沟槽中，压平后，通常还需连同底座进行磨削或铣削加工。亦可参照现有技术将热管蒸发段嵌入底座的沟槽中，压平后，在散热器底部再焊接一块金属板。底座31的两侧设有安装孔。管体33的外径优选范围为16至25mm，一般设为20mm。

鳍片34的宽度约110至130mm，深度约40至48mm，可搭配规格为100至120mm的风扇；优选的，鳍片34宽约124mm，深约46mm，搭配120mm的风扇；散热器的高度通常约140至160mm。显然，本例是在实施例2的基础上进行的调整和修改。

【实施例4】

如图10至12所示，散热器包含由若干鳍片44构成的鳍片组、U型热管461两支、L型热管471两支、L型热管472两支、底座下半部分41、底座上半部分42、管体43。散热器的底座由底座下半部分41和底座上半部分42焊接而成。热柱的底板构成底座下半部分41。底座下半部分41的上侧、底座上半部分42的底侧，皆设有容置U型热管461、L型热管471、L型热管472的沟槽，与这些热管的蒸发段焊接。管体43的外径约12mm。

鳍片44的宽度约124至140mm，深度约46mm，可搭配规格为120至140mm的风扇；散热器的高度通常约155至165mm。显然，本例是在实施例2的基础上进行的增补和修改。

【实施例5】

如图13至15所示，散热器包含由若干鳍片54构成的鳍片组、U型热管561、U型热管562、L型热管571、L型热管572、底座下半部分51、底座上半部分52、管体53。散热器的底座由底座下半部分51和底座上半部分52焊接而成。热柱的底板构成底座下半部分51。底座下半部分51的上侧，设有容置U型热管561、U型热管562、L型热管571、L型热管572的沟槽，与这些热管的蒸发段焊接。管体53的外径约12至16mm。

鳍片54的宽度约124至140mm，深度约48mm，可搭配规格为120至140mm的风扇；散热器的高度通常约155至165mm。显然，本例亦是在实施例2的基础上进行的增补和修改，或者是对实施例4的修改。

【实施例6】

如图16至17所示，散热器包含由若干鳍片64构成的鳍片组、U型热管661两支、U型热管662两支、底座61、管体63。热柱的底板构成底座61，底座61的底侧设有容置U型热管661和U型热管662的蒸发段的沟槽，可通过热管直触的现有技术方案结合。管体63的外径优选范围为18至30mm，一般设为20mm。

鳍片64的宽度约120至140mm，深度约50mm，可搭配规格为120至140mm的风扇；散热器的高度通常约150至165mm。鳍片64可参照现有技术，冲压出扰流器等可以改变气流流动方向的结构。显然，本例是在实施例3的基础上进行的增补和修改。

【实施例7】

如图18至20所示，散热器包含由若干鳍片74构成的鳍片组、U型热管761两支、U型热管762两支、U型热管763一支、底座下半部分71、底座上半部分72、管体73。散热器的底座由底座下半部分71和底座上半部分72焊接而成。热柱的底板构成底座上半部分72。底座下半部分71的上侧、底座上半部分72的底侧，皆设有容置U型热管761、U型热管762、U型热管763的沟槽，与这些热管的蒸发段焊接。管体73的外径优选范围为18至25mm，一般设为20mm。

鳍片74的宽度约130至140mm，深度约50至54mm，可搭配规格为120至140mm的风扇；散热器的高度通常约155至170mm。显然，本例是在实施例3或6的基础上进行的增补和修改。

【实施例8】

如图21至24所示，散热器包含由若干鳍片84构成的鳍片组、U型热管861一支、U型热管862一支、L型热管871两支、L型热管872两支、L型热管873两支、L型热管874两支、底座下半部分81、底座上半部分82、管体83。散热器的底座由底座下半部分81和底座上半部分82焊接而成。热柱的底板构成底座下半部分81。底座下半部分81的上侧设有容置U型热管861、U型热管862、L型热管871、L型热管872、L型热管873的沟槽，这部分热管的蒸发段为第一层热管蒸发段；底座上半部分82的底侧设有容置L型热管874的沟槽，这部分热管的蒸发段为第二层热管蒸发段；优选的，两层热管蒸发段之间亦设有锡焊膏等焊料，施焊后结合在一起。底座上半部分82可增设避让L型热管874（的弯曲部位）的缺口。管体83在主视图（图21B）中的投影，不同于之前实施例中的圆形，而是呈扁圆形，宽度约10至12mm，深度约25至35mm；显然，其形状、尺寸皆可按需修改。

鳍片84的宽度约130至140mm，深度约80至100mm，可搭配规格为120至140mm的风扇；散热器的高度通常约155至170mm。在图23B中，鳍片84的投影的左边缘，距离底座下半部分81的左边缘约3至10mm；鳍片84的投影的右边缘，距离底座下半部分81的右边缘约30至40mm。显然，本例是在实施例4或5的基础上进行的增补和修改。

本领域中，由于散热器底座的中点与CPU保护盖的中点通常是大致重合的，因此在图23B中，若增加底座区域的横向尺寸，在底座的左右两侧设置更多的热管，则距离底座中点越远的热管吸收到的热量越少，发挥的作用越少。而将热管蒸发段分两层设置，则第二层热管蒸发段可吸收到第一层热管蒸发段的热量，能够有效缓解第一层（部分）热管蒸发段出现干涸的情况。两层热管蒸发段的轴向方向一般大致垂直，除热柱的管体外，热量在底座区域的传递方向是纵横交错的，可使底座下半部分的温度更为均匀。

【实施例9】

如图25至28所示，散热器包含由若干鳍片941构成的一组鳍片组、由若干鳍片942构成的两组鳍片组、U型热管961两支、U型热管962两支、U型热管963两支、U型热管964两支、L型热管971两支、底座下半部分91、底座上半部分92、管体93。散热器的底座由底座下半部分91和底座上半部分92焊接而成。热柱的底板构成底座下半部分91。底座下半部分91的上侧设有容置U型热管961、U型热管962、L型热管971的沟槽，这部分热管的蒸发段为第一层热管蒸发段；底座上半部分92的底侧设有容置U型热管963、U型热管964的沟槽，这部分热管的蒸发段为第二层热管蒸发段。管体93外径约10至12mm。

U型热管961、U型热管963、U型热管964与鳍片942结合，U型热管962、L型热管971与鳍片941结合。如图26，鳍片942位于鳍片941两侧，三组鳍片之间的两处空位是用于放置风扇的空间。本例为三塔式结构，其他实施例为单塔式结构。

鳍片941的宽度约130至140mm，深度约30至40mm；鳍片942的宽度约125至135mm，深度约18至30mm。如图25，本例的横向尺寸约110至135mm，竖向尺寸约130至140mm，可搭配规格为120至140mm的风扇。散热器的高度通常约155至170mm。显然，本例是在实施例4或5或8的基础上进行的增补和修改。

本领域技术人员应当明了，以上文字和附图主要在于对本发明起到较好的说明或示意的作用，实践中不必完全一致；本发明亦可由不同的表达方式进行描述，本申请中“上”“下”“左”“右”等表示方位的用语是相对于附图而言；附图标记的第一位数字代表相应的实施例，第二位数字相同的组件为同类组件。由于各实施例中的各技术特征等细节内容，不便于穷举或排列组合出所有的示例，因此在不脱离权利要求书、说明书所界定的本发明实质范围的前提下，本领域技术人员可对所有实施例及附图中的各组件的结构、布局、形状、尺寸、比例、数量等所有要素进行增补、修改、修饰、替换、删减、重新组合，而得出数量众多的、性价比各异的、细节各异的产品，无需再付出创造性的劳动。因此，本发明披露之内容，主要用于说明、示范本发明总的发明构思能够以许多种形式体现，而不是对本发明进行限制，亦不对本领域的技术人员构成反向教导。

Claims (6)

1.一种包含热柱的塔式CPU散热器，主要包括底座、由若干鳍片构成的鳍片组、热管、热柱，其特征主要在于：所述底座的构成部分包含所述热柱的底板；所述热柱的底板与所述热管的蒸发段结合；所述热管的冷凝段和所述热柱的管体，与所述鳍片结合；所述热管为U型热管或（和）L型热管。

2.根据权利要求1所述的底座、热柱、热管，其特征主要在于：所述底座由所述热柱的底板构成，所述底座上侧设有容置所述热管的蒸发段的沟槽，所述热管的蒸发段与所述底座通过焊接的方式结合；或者，底座底侧设有容置所述热管的蒸发段的沟槽，所述热管的蒸发段与底座通过热管直触的方式结合。

3.根据权利要求1所述的底座、热柱、热管，其特征主要在于：所述底座由底座下半部分和底座上半部分焊接而成；所述热柱的底板构成底座下半部分或底座上半部分；

若所述热柱的底板构成底座下半部分，则，底座下半部分的上侧设有容置所述热管的蒸发段的沟槽，所述底座上半部分的底侧不设或设有容置所述热管的蒸发段的沟槽；

若所述热柱的底板构成底座上半部分，则，底座上半部分的底侧设有容置所述热管的蒸发段的沟槽，所述底座下半部分的上侧设有容置所述热管的蒸发段的沟槽；

所述热管的蒸发段与底座下半部分和底座上半部分通过焊接的方式结合。

4.根据权利要求3所述的底座、底座下半部分、底座上半部分、热管，其特征主要在于：所述底座中设有两层热管蒸发段，第一层热管蒸发段设于底座下半部分的沟槽中，第二层热管蒸发段设于底座上半部分的沟槽中；两层热管蒸发段的轴向方向大致垂直。

5.根据权利要求1所述的散热器、鳍片组、热柱，其特征主要在于：所述散热器具有一组鳍片组或者三组鳍片组；

若鳍片组为一组，则所述热柱的管体位于鳍片组的中部；

若鳍片组为三组，则所述热柱的管体位于居中的鳍片组的中部。

6.根据权利要求1所述的散热器，主要包括其结构形状，其特征主要在于：所述散热器的结构形状如图1至2所示；或者，如图4至5所示；或者，如图7至8所示；或者，如图10至11所示；或者，如图10至11所示；或者，如图13至14所示；或者，如图16至17所示；或者，如图18至19所示；或者，如图21至23所示；或者，如图25至27所示。