CN2553514Y - 改良型散热器 - Google Patents

Abstract

一种用于冷却装置(cooler)的散热器(heat sink)，由一导热组件，一覆盖于该导热组件上方的散热壳体，以及设于该散热壳体上的复数片散热鳍片所构成。该导热组件由一导热底板及一设于该导热底板中心位置上的导热块所组成，所述导热块的下表面面积大于其上表面面积。当该导热底板的下表面与拟散热装置相接触时，该导热块增加了该导热底板中心部分的热传导体积，使得拟散热装置所产生的热能得以达到最佳释放。

Description

改良型散热器

技术领域

本实用新型涉及一种改良型的散热器(heat sink)，特别是涉及一种具有三维曲面散热底座的散热器。

背景技术

随着电子装置效能的不断提升，散热装置或散热系统已成为现行电子装置中不可或缺的配备之一，因为电子装置所产生的热能若不适当加以散逸，轻则造成效能变差，重则会导致电子装置的烧毁。散热装置对于微电子组件(例如集成电路)而言更是重要，因为随着集积度的增加以及封装技术的进步，集成电路的面积不断地缩小，同时每单位面积所累积的热能亦会相对提高，因此高散热效能的散热装置一直是电子产业界积极研发的对象。

散热装置一般配置于拟散热装置的表面用以散逸其所产生的热能。依散热装置中散热器底座的形状，可将散热器分为底板型散热器及圆柱型散热器。

请参考图1、图2与图3，该公知散热装置10包括一轴流式散热风扇(axial-flow fan)12及一平板型散热器(heat sink)20。平板型散热器20由一铜或铜合金制成的导热底板24、一铝或铝合金制成的散热壳体26及复数片铝或铝合金制成的散热鳍片(fin)22所构成，所述散热壳体26覆盖于导热底板24上，而散热鳍片(fin)22垂直地设于散热壳体26上。散热风扇12镶嵌且固定于散热器20的复数片散热鳍片22上，而散热器20的导热底板24的下表面则贴附于一拟散热装置(未显示，例如一中央处理器)上。

当拟散热装置运作时会释放出大量的热量，因铜材质具有良好的热传导性能，故该拟散热装置释放出的热量会经由导热底板24迅速地流向散热壳体26，并流至每一片散热鳍片22上。接着，再依靠散热风扇12的吹拂，使得每一片散热鳍片22上的热能得已散逸，从而对该拟散热装置产生散热的作用。然而，由于该拟散热装置所产生的热量传输至导热底板24后会在导热底板24内形成一热流场(如图3所示)，结果将造成导热底板24中央部分的导热效果变差。而且，一般拟散热装置所产生热量的最大位置多集中在该拟散热装置的中央区域(即导热底板24的中央部分)，因此，平板型散热器20在导热底板24的中央部分需要有较佳的热传导组件来增加其散热效果。

由上可知，平板型散热器20的导热底板24中央部分具有导热效果不佳等缺点，因此，另一公知技术提供了一种的圆柱型散热器，以试图解决上述问题。请参考图4、图5与图6，另一公知散热装置30包括一轴流式散热风扇12(同图1所示)及一圆柱型散热器40。圆柱型散热器40由一铜或铜合金制成的导热圆柱44、一铝或铝合金制成的散热壳体46及复数片铝或铝合金制成的散热鳍片(fin)42所构成，所述散热壳体46包覆于导热圆柱44的周缘上，而散热鳍片(fin)42垂直地设于散热壳体46上。与上述散热装置相同，散热风扇12镶嵌且固定于散热器40一端的散热鳍片42上，散热器40另一端的表面贴附于一拟散热装置(未显示，例如一中央处理器)上。

由于所述拟散热装置直接接触散热器40的表面，因此当该拟散热装置运行时所释放出的大量热量会迅速地流向导热圆柱44、散热壳体46及散热鳍片42上，经由圆柱状的设计，热量会延导热圆柱44、散热壳体46以及散热鳍片42轴向地流向散热器40连接散热风扇12的一端。接着依靠散热风扇12的吹拂，达到对该拟散热装置散热的作用。

由上可知，圆柱型散热器40因其具有柱状的导热圆柱44从而改善了平板型散热器20对中央区域热传递效果不佳的情况。然而，由图6的热流场分布情况可知，散热器40上靠近散热器40与散热风扇12连接的一端对该拟散热装置产生热量的释放并无显著的散热效果，由此，浪费了散热装置30的整体可利用空间，在电子零件趋小化的电子装置中则显得不太实用。

另外，公知散热器20、40的导热底板24与导热圆柱44一般利用焊接、紧配或由机器高压压合的方法分别与散热壳体26、46相接合。若导热底板24或导热圆柱44与散热壳体26或46的制造精度不足，则在紧配或压合导热底板24与散热壳体26或导热圆柱44与散热壳体46时，其接合处会有气隙产生。此外，利用焊接等加工方法将会增加导热底板24与散热壳体26或导热圆柱44与散热壳体46接触面的热阻值。上述现象皆会影响散热器20、40的热传导效果。

由上可知，上述公知的散热器在实际使用上显然具有不便与缺失存在，可待加以改善。

发明内容

本实用新型的主要目的，在于提供一种具有三维曲面散热底座的改良型散热器，该散热器可使散热底座与散热壳体之间紧密接合，使得拟散热装置获得最佳散热效果，以解决公知散热器存在的问题。

本实用新型的上述目的是这样实现的：一种改良型散热器(heatsink)，其包括一散热底座a及复数片散热鳍片，该散热底座a由一导热底板及一设于该导热底板中心位置上的导热块所构成，所述导热块的下表面积大于其上表面积，该复数片散热鳍片以垂直的方向设于该导热底板及该导热块上。

本实用新型所述的散热器，其中该导热块上的复数片散热鳍片置于该导热块的侧面，且该复数片散热鳍片具有不同的表面积。

本实用新型所述的散热器，其特征在于，该导热底板与该导热块以铝、铝合金、铜或铜合金等高导热系数材料通过一体成型的方式制成。

本实用新型所述的散热器，其特征在于，该复数片散热鳍片也可以铝、铝合金、铜或铜合金等高导热系数材料通过一体成型的方式制成。

本实用新型所述的散热器，其特征在于，该复数片散热鳍片以焊接(solder)等加工方式与该散热底座接合。

本实用新型所述的散热器，其特征在于，该导热块的高度不大于该散热底座上每一片散热鳍片的高度。

本实用新型所述的散热器，其特征在于，该导热块的侧面为一平滑曲面。

本实用新型所述的散热器，其特征在于，该散热鳍片上设有一轴流式散热风扇。

本实用新型的上述目的也可以这样实现：一种改良型散热器(heatsink)，其包括一散热底座b及复数片散热鳍片，该散热底座b由一导热组件以及一覆盖于该导热组件上方的散热壳体所构成，所述导热组件的下表面与一拟散热装置接触，且该导热组件的下表面积大于其上表面积，所述复数片散热鳍片以垂直的方向设于该散热壳体上。

本实用新型所述的散热器，其特征在于，该复数片散热鳍片与该散热壳体以铝或铝合金等高导热系数材质通过一体成型的方式制成。

本实用新型所述的散热器，其特征在于，该导热组件还包括一导热底板及一导热块，所述导热底板的下表面与该拟散热装置接触，所述导热块设于该导热底板的中心位置上并与该导热底板相接合，该导热块的上表面及侧表面与该散热壳体接触，其中该导热底板的上、下表面积大于该导热块的上、下表面积，且该导热块的上表面积小于该导热块的下表面积。

本实用新型所述的散热器，其特征在于，所述导热组件的导热底板与该导热块以铜或铜合金等高导热系数材质通过一体成型的方式制成。

本实用新型所述的散热器，其特征在于，所述复数片散热鳍片配置于该导热块的侧面外的散热壳体上，使该复数片散热鳍片具有不同的表面积。

本实用新型所述的散热器，其特征在于，该导热块的高度不大于该散热壳体上每一片散热鳍片的高度。

本实用新型所述的散热器，其特征在于，贴附于该导热块侧面部分的散热壳体其表面为一平滑曲面。

本实用新型所述的散热器，其特征在于，其包含一接合组件，且该散热壳体上设有一穿透孔，该导热块上亦配有一与该穿透孔等内径的凹槽，该接合组件的半径略大于该凹槽的半径且用来穿过该穿透孔并安插于该凹槽内，使得该散热壳体通过该接合组件紧密地配置于该导热块上。

本实用新型所述的散热器，其特征在于，所述接合组件为一自攻螺丝。

本实用新型所述的散热器，其特征在于，该散热鳍片上设置有一轴流式散热风扇。

附图说明

图1为公知散热装置的示意图；

图2为图1中平板型散热器的俯视图；

图3为平板型散热器沿剖线3-3的侧视图；

图4为另一公知散热装置的示意图；

图5为图4中圆柱型散热器的俯视图；

图6为圆柱型散热器沿剖线6-6的侧视图；

图7为本实用新型所述散热装置的示意图；

图8为本实用新型所述第一实施例的散热器的俯视图；

图9为本实用新型所述第一实施例的散热器沿剖线9-9的侧视图；

图10a为实用新型所述第一实施例的散热底座其导热块下表面的截面宽度与导热底板的截面宽度的比值与散热底座的热阻率之间的变化曲线图；

图10b为本实用新型所述第一实施例的散热底座的垂直高度与散热底座的下表面至散热鳍片顶端的垂直高度的比值与散热底座的热阻率之间的变化曲线图；

图10c为本实用新型所述第一实施例的散热底座的导热块其下表面与侧表面的夹角与散热底座的热阻率之间的变化曲线图；

图11为本实用新型所述第二实施例的散热器沿剖线11-11的侧视图；

图12为本实用新型所述第三实施例的散热器沿剖线12-12的侧视图。

具体实施方式

本实用新型所述的散热器(heat sink)都配置在一拟散热装置上，该拟散热装置可为一微处理器(microprocessor)或一中央处理器(centralprocessing unit，CPU)。请参阅图7、图8与图9，本实用新型所述散热装置50包含一轴流式散热风扇12及一第一实施例的改良型散热器60。散热器60包含一三维曲面的散热底座70及复数片散热鳍片(fin)62。散热底座70包含一导热底板64及一导热块66，所述导热块66配置于导热底板64的上表面61的中心位置上。复数片散热鳍片62以垂直的方向配置于导热底板64的上表面61与导热块66的侧表面68上，随着侧表面68位置的变化，，复数片散热鳍片62相应具有不同的表面积。另外，散热风扇12则可依靠四个固定组件(例如：四个螺丝)固定于散热器60四个角落的散热鳍片62上。

本实用新型所述第一实施例的散热器60的特征在于：散热底座70的导热底板64的上表面61上配置一近似圆锥状结构的导热块66，也就是说，导热块66的下表面积大于导热块66的上表面积。同时，导热块66与导热底板64以铝、铝合金、铜或铜合金等高导热系数材质通过一体成型的方式制成三维曲面的散热底座70，且散热底座70上方的复数片散热鳍片62利用焊接(solder)等人工加工方式或以一体成型的方式与散热底座70相接合。

此外，导热块66形状系针对热流场在热传导体中的流场分布情形以及实验所测得的较佳热传导数据设计而成。在此，仅以简单的文字叙述及图标来描述本实用新型实施例中所述导热块66的制作与成型原理。请参阅图9、图10a、图10b与图10c，。设计导热块66的主要参数包括导热底板64的截面宽度D、导热块66的下表面67的截面宽度d、散热底座70的垂直高度(导热底板64及导热块66的总垂直高度)h、散热底座70的下表面63至散热鳍片62顶端的垂直高度(导热底板64、导热块66以及散热鳍片62的总垂直高度)H、导热块66的下表面67与侧表面68的夹角α以及散热底座70的热阻值R。

如图10a、图10b与图10c所示，本实用新型所述第一实施例的导热块66的特征在于：(1)导热块66的下表面67的截面宽度d小于导热底板64的截面宽度D，且两者比值d/D趋近于0.5时，散热底座70会有一最小的热阻值如图10a所示A点；(2)散热底座70的垂直高度h小于或等于散热底座70的下表面63至散热鳍片62顶端的垂直高度H，也就是说，散热底座70的导热块66的高度不高于每一散热鳍片62的高度，当两者比值h/H介于0.9与1.0之间时，散热底座70会得到一最小的热阻值如图10b所示B点；(3)导热块66的下表面67与侧表面68之间的夹角α小于90度(degree)，也就是说，导热块66下表面67的面积大于导热块66上表面65的面积，当夹角α介于80至85度之间时，散热底座70会得到一最小的热阻值如图10c所示C点。

综上所述，当本实用新型所述第一实施例的散热器60的导热底板64的下表面67贴附于一拟散热装置(未显示，例如一中央处理器)时，该拟散热装置所产生的热能可通过本实用新型所述第一实施例的导热块66的设计而传递至每一片散热鳍片62上，再通过轴流式散热风扇12的吹拂而使该拟散热装置释放热量的效果达到最佳。

请参阅图11，本实用新型所述实施例二的散热器80与实施例一的散热器60的最大不同之处在于：散热器80包含一散热底座90，散热底座90则由一导热组件92以及一覆盖于导热组件92上方的散热壳体94所构成，且散热壳体94与散热底座90由不同的金属材质构成，如导热组件92由铜制成，而散热壳体94由铝制成。此外，复数片散热鳍片82与散热壳体94也通过一体成型的方式制成，散热鳍片82仅设于散热壳体94的上表面81与其侧表面88的上方。而且，本实施例的导热组件92与第一实施例的散热底座70结构相似，其亦包含一导热底板84及一与导热底板84一体成形的导热块86。需要提及的是，本实施例中导热组件92的导热底板84与导热块86的形状、大小、组成以及特性皆与第一实施例的导热底板64与导热块66相似，其中的差异仅是导热组件92的三维曲面由焊接等加工方式或由高压压入的方式包覆于薄壳状散热壳体94，而导热组件9的下表面(即导热底板84的下表面83)83也与一拟散热装置相接触。本实施例中，设计导热块86的主要参数与第一实施例唯一不同的是，截面宽度d为导热块86的下表面87宽度加上两侧的散热壳体94的厚度，因此，本实施例中导热块86的形状也是针对热流在热传导体中的流场分布情形以及实验所测得的较佳热传导数据设计而成，其实验结果也会同图10a、图10b与图10c所示，而其散热效果也会同第一实施例所述，故不再多加赘述。

请参阅图12，本实用新型所述实施例三的散热器100与上述第二实施例的散热器80的组成与结构均相同，其最大不同处在于，散热器100另包含一自攻螺丝102，以作为连接散热壳体94及导热块86的结合组件。散热壳体94上设有一穿透孔104，且导热块86上亦配有一与穿透孔104相对应且等内径的凹槽106。而本实施例最大的特色是当导热组件92与散热壳体94结合时，利用半径略大于穿透孔104及凹槽106半径的自攻螺丝102穿过散热壳体94的穿透孔104，并通过手动或机械旋转压入等方式将自攻螺丝102安插于导热块86的凹槽106内，散热壳体94通过自攻螺丝102而紧密地配置于导热组件92上。如此一来，则可以克服公知技术因用焊接等加工方式来连接二不同材质的金属而导致热传导中热阻增加的缺点。

另外，上述实用新型实施例中的导热块的侧面并不仅限为一平面，其亦可为一平滑或具弧线形的曲面，且散热鳍片亦可以通过改变其外型或以较大散热面积来增进本创作的散热效果，这些均属本实用新型轻易思及的变化，故不再多加赘述。

相比于公知技术，本实用新型最大的不同之处在于：本实用新型所述较佳实施例的散热器60、80、100都具有三维曲面的散热底座70、90其针对热流在热传导体中的流场分布情形以及实验所测得的较佳热传导数据设计而成，因此，不但解决了公知平板型散热器20及圆柱型散热器散热性能欠佳的缺点，也可通过本实用新型所述第三实施例中的接合组件来增散热器整体的散热效果。

以上所述仅为本实用新型的较佳可行实施例，并非由此来缩小本实用新型的保护范围，所以凡是运用本实用新型说明书及附图内容所进行的等效结构变化与修饰，均包含于本实用新型的保护范围，合予陈明。

Claims (18)

1.一种改良型散热器，其特征在于，它包括：

一散热底座，其包含一导热底板及一设于该导热底板中心位置上的导热块，所述导热块的下表面积大于其上表面积；

复数片散热鳍片，其以垂直的方向设于该导热底板及该导热块上。

2.如权利要求1所述的散热器，其特征在于，该导热块上的复数片散热鳍片置于该导热块的侧面，且该复数片散热鳍片具有不同的表面积。

3.如权利要求1所述的散热器，其特征在于，该导热底板与该导热块以铝、铝合金、铜或铜合金等高导热系数材料通过一体成型的方式制成。

4.如权利要求3所述的散热器，其特征在于，该复数片散热鳍片也可以铝、铝合金、铜或铜合金等高导热系数材料通过一体成型的方式制成。

5.如权利要求1所述的散热器，其特征在于，该复数片散热鳍片以焊接等加工方式与该散热底座接合。

6.如权利要求1所述的散热器，其特征在于，该导热块的高度不大于该散热底座上每一片散热鳍片的高度。

7.如权利要求1所述的散热器，其特征在于，该导热块的侧面为一平滑曲面。

8.如权利要求1所述的散热器，其特征在于，该散热鳍片上设有一轴流式散热风扇。

9.一种改良型散热器，其特征在于，它包括：

一散热底座，其由一导热组件及一覆盖于该导热组件上方的散热壳体所构成，所述导热组件的下表面与一拟散热装置接触，且该导热组件的下表面积大于其上表面积；

复数片散热鳍片，其以垂直方向设于该散热壳体上；

10.如权利要求9所述的散热器，其特征在于，该复数片散热鳍片与该散热壳体以铝或铝合金等高导热系数材质通过一体成型的方式制成。

11.如权利要求9所述的散热器，其特征在于，该导热组件包括：

一导热底板，其下表面与该拟散热装置接触；

一导热块，其设于该导热底板的中心位置上并与该导热底板相接合，该导热块的上表面及侧表面与该散热壳体接触；

其中该导热底板的上、下表面积大于该导热块的上、下表面积，且该导热块的上表面积小于该导热块的下表面积。

12.如权利要求11所述的散热器，其特征在于，所述导热组件的导热底板与该导热块以铜或铜合金等高导热系数材质通过一体成型的方式制成。

13.如权利要求11所述的散热器，其特征在于，所述复数片散热鳍片配置于该导热块的侧面外的散热壳体上，使该复数片散热鳍片具有不同的表面积。

14.如权利要求11所述的散热器，其特征在于，该导热块的高度不大于该散热壳体上每一片散热鳍片的高度。该导热块的高度不大于该散热壳体上每一片散热鳍片的高度。

15.如权利要求11所述的散热器，其特征在于，贴附于该导热块侧面部分的散热壳体其表面为一平滑曲面。

16.如权利要求11所述的散热器，其特征在于，其包含一接合组件，且该散热壳体上设有一穿透孔，该导热块上亦配有一与该穿透孔等内径的凹槽，该接合组件的半径略大于该凹槽的半径且用来穿过该穿透孔并安插于该凹槽内，使得该散热壳体通过该接合组件紧密地配置于该导热块上。

17.如权利要求16所述的散热器，其特征在于，所述接合组件为一自攻螺丝。

18.如权利要求9所述的散热器，其特征在于，该散热鳍片上设一轴流式散热风扇。

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