CN101287350B - 散热器 - Google Patents

Abstract

一种散热器，包括：基板，其在下表面具有热量接收部分，电子设备能够以可传递热量的方式附连到基板；以及多个散热片，其安装在该基板的上表面从而竖直地竖立并彼此平行。每个散热片包括安装在基板上的安装部分和从基板横向伸出的延伸部分。此外，还设置有用于在散热片的延伸部分以及基板之间传递热量的热管。

Description

散热器 

相关申请交叉引用 

本申请要求2007年4月10日提交的美国临时申请No.60/911,020的优先权；其全文在此通过参考引入。 

技术领域

本发明涉及用于通过将例如IC(即集成电路)或IC芯片组的电子设备或电子器件的热量散发到空气中而使其冷却的散热器。 

背景技术

美国专利No.6,102,110和No.7,143,819公开了一种用于冷却电子设备的设备，其通过将电子设备产生的热量传递到远离电子设备的接触部分的部分而从其散热。根据美国专利No.6,102,110所教导的结构，多个热交换管的其中一个端部固定在刚性板中，并且所述热交换管的另一个端部从刚性板突出。多个散热片安装在热交换管的突出部分上，并且电子功率元件附连到该刚性板。从而，电子功率元件的热量通过热交换管传递到散热片，并从散热片散发到空气中。 

同时，美国专利No.7,143,819公开了一种散热器，其中设置有散热片的L形或U形的热管直接与电子器件接触。根据美国专利No.7,143,819建议的散热器，电子器件的热量通过热管传递到散热片，并从散热片散发到空气中。 

此外，在现有技术中，已知一种散热器，其中多个散热片设置在基板的顶面上，并且待与电子器件接触的热量接收部分形成于基板的底面上。 

然而，美国专利No.6,102,110和No.7,143,819建议的散热器或散热设备通过热管将电子设备的热量传递到散热片。这意味着对于这些现有技术的设备，需要大量的热管。为此，这些现有技术的设备尺寸必需增大，并且其制造成本也升高。 

对于现有技术的前述散热器，其中多个散热片设置在基板的顶面上， 基板由金属片制成，使得其热容量较大。这意味着电子设备和散热片之间的热阻大，并且这降低了用于冷却电子设备的冷却性能。而且，通过环绕散热片流动的空气促进了从散热片散热；然而，气流的方向被限制为与基板的顶面平行的方向。为此，这种散热器的散热效率不够高。 

发明内容

本发明的解释性的、非限制性的示例实施方式克服上述缺点以及上面没描述的其它缺点。 

本发明的目的是提供一种能够通过将电子设备的热量有效地散发到空气中而有效地冷却电子设备的散热器。更具体地，本发明的目的是提供一种散热器，其具有大大增加的散热面积，并且其允许空气在散热片之间沿各种方向流动。本发明的另一目的是减小电子设备和散热片之间的热阻。 

根据本发明的散热器，散热片构造成增强其热传递能力，并且热管被用作主要支持散热片的散热部分的辅助热传递装置。为此，散热片从电子设备附连的基板横向伸出，从而促进其间流动的空气的竖直移动。在自然冷却的情形下，例如，促进了由于散热而温度升高的气流的上升。而且，在使用风扇进行强制冷却时，促进空气向下流动并且从而冷却了与电子设备接触的基板。为了更有效地散发热量，热管设置为连接散热片的延伸部分和基板。 

一种与本发明的散热器一致的装置包括：基板，电子设备以可传递热量的方式附连到该基板；以及多个散热片，其安装在该基板上。散热片在与电子设备接触的表面相反的一侧竖直地竖立并且彼此平行。这些散热片从基板横向伸出，并且热管设置为在散热片的延伸部分与基板之间传递热量，其中基板是蒸汽室，包括扁平的中空容器以及封装在该容器内的可蒸发和可冷凝的工作流体。 

蒸汽室的竖立有散热片的表面的面积优选地比电子设备的实际接触面积大两倍。 

前述热管优选地设置成在竖立有散热片的表面上与基板接触。设置多个热管也是优选的。 

此外，根据本发明，用于传递热量的油脂可夹置在基板和电子设备之间。 

而且，用作蒸汽室的基板能够通过与加强框架配合而变薄。基板的热阻从而进一步降低，并且散热特性因此而得以改进。 

附图说明

通过参照不应该被认为是以任何方式限制本发明的下列说明和附图，本发明的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解，其中： 

图1是示出根据本发明的散热器的示例实施方式的立体图； 

图2是示出图1中示出的散热器的仰视图； 

图3是示出图1中示出的散热器的分解立体图； 

图4是示出根据本发明的散热器的另一示例实施方式的立体图； 

图5是示出图4中示出的散热器的仰视图；以及 

图6是示出图4中示出的散热器的分解立体图。 

具体实施方式

本发明的示例实施方式在图1到3中描述。所示的散热器1包括基板2和整体地竖立在该基板2上表面的多个散热片3。基板2的形状可以任意确定。例如，基板2可以形成为几何上精确的形状，例如方形、矩形或圆形。或者，基板2还可形成为不规则形状，例如星形。基板2可以是扁平的热管或者扁平的蒸汽室。扁平的热管或蒸汽室是用于传递热量的设备，包括排空的中空容器以及封装在该容器中的可冷凝的工作流体，例如水。在热管或蒸汽室中，热量以工作流体的潜热的形式传递。在图1到3中，示出管嘴4。空气从管嘴4排出并且从管嘴4将工作流体注入蒸汽室或热管中。 

热量接收部分6形成于用作扁平的热管或蒸汽室的基板2的下表面(即底面)上。待冷却的电子设备5以可传递热量的方式接触到热量接收部分6。热量接收部分6和电子设备5之间的接触面积小于基板2的上表面(即其上竖立有散热片3的表面)的面积的一半。在热量接收部分6的顶面上，设置有导热脂7，以便于热量接收部分6和电子设备5之间的热 传递。通过将具有良好热传导率的粉末例如金属粉末混合到油脂中而制备出导热脂7，并且从而提高了热量接收部分6和电子设备5之间的粘附性以及热传导率。 

多个散热片3竖立在基板2的上表面上。散热片3由具有良好热传导率的例如铝或铝合金的薄金属板制成，并以规则的间隔彼此平行地整体焊接到基板2的上表面。即，散热片3竖直地竖立在基板2的上表面上。此外，散热片3可以通过直角地弯曲其预定部分例如下端部分或者前端部分并连接相邻的散热片而整体地配合到一起。 

散热片3的长度长于基板2的宽度。从而，散热片3的与固定到基板2的端部相对的端部延伸为从基板2明显突出。为此，散热片3的延伸部分(即从基板2突出的部分)3a之间的间隙不仅沿基板2上表面的纵向而且沿相对于基板2的竖直方向上敞开。 

而且，设置有用于在散热片3的延伸部分3a和基板2的上表面之间传递热量的热管8。热管8是中空管，其弯曲成U形并且用作容器。而且，热管8被排空并且可冷凝的工作流体例如水被封装在其内。即，热管8是用于以工作流体的潜热的形式传递热量的热传递设备。在附图中示出的示例中，设置有两个热管8。热管8的其中一个端部穿透散热片3的下部，并与基板2的上表面接触。更具体地，热管8相对于散热片3垂直布置，并且热管8的中间部分从散热片3横向露出。另一方面，热管8的另一端部从散热片3的侧表面插入到散热片3的延伸部分3a中，并且以可传递热量的方式接触散热片3。因此，热量不仅通过散热片3自身的热传导而且通过热管8直接从基板2传递到散热片3的延伸部分3a。此外，支座绝缘子9设置到基板2，如图1到3所示。 

接下来，将解释散热器1的操作。待冷却的电子设备5通过导热脂7与形成在基板2下表面的热量接收部分6接触。从而，由电子设备5产生的热量通过导热脂7传递到基板2下表面的中心周围。如上所述，基板2是热管或蒸汽室，并且其工作流体通过从电子设备5传递的热量蒸发。由于散热片3和热管8安装在基板2的上表面，使得其温度较低，所以工作流体的蒸汽在基板2中上升到上表面侧，接着接触基板2的上表面。因而，热量被散发并且工作流体的蒸汽再次冷凝。简言之，热量通过蒸发的工作流体以潜热的形式传递。根据本发明，由于基板2的上表面(即其上竖立有散热片3的表面)的面积比电子设备5的实际接触区域的面积大两倍， 所以与使用热传导率最佳的铜的情形相比，电子设备5的热量能够更有效地传递到散热片3。即热量能够充分地传递，以冷却电子设备5。 

到达基板2上表面的工作流体的潜热散布在基板2的整个上表面，然后传递到散热片3和热管8。传递到散热片3的热量在整个散热片3上传播，并且该热量散发到外界空气中。即，电子设备5的热量散发到空气中，使得电子设备5被冷却。除了散热片3的热传导，基板2的热量还通过热管8直接传递到散热片3的延伸部分3a。从而，热量充分地传递到散热片3的远离基板2的部分，例如延伸部分3a。而且，在延伸部分3a中，散热片3之间的间隙还朝向竖直方向敞开，使得由散热片3加热的空气能够在该间隙中向上流动。为此，促进了散热片3和空气之间的热交换，使得能够有效地散热。 

根据本发明的散热器1，附连到电子设备5并将热量传递到散热片3的基板2可以是扁平的热管或蒸汽室。从而，电子设备5和散热片3之间的热阻得以减小。此外，根据本发明，在散热片3的延伸部分3a中产生空气的向上流动，并且空气在散热片3之间的间隙中向上流动。从而，可以增大散热片3和空气之间的传热系数和热交换量，使得能够有效地散热。因而，电子设备5的散热效率得以提高，并且电子设备5从而被有效地冷却。 

下面将参照附图4到6解释本发明的另一示例实施方式。图4到6中示出的散热器包括框架10，框架附连到基板2的下表面(或底面)。框架10主要用作基板2的加强构件。为此，该示例的基板2薄于图1到3中示出的散热器的基板2。 

框架10的轮廓与基板2的相同，并且在框架10的中心形成有开口11，开口11的轮廓与热量接收部分6的类似，但大于热量吸收部分6。图4到6中示出的散热器1的其余构造与图1到3中的类似，从而通过对图4到6分配共用的附图标记，而省去对其进一步的描述。 

在图4到6中示出的散热器1中，作为扁平的热管或蒸汽室的基板2的面积比电子设备5所附连的热量接收部分6的面积大两倍。从而，电子设备5的热量能够在整个散热片3上传递。热量还通过热管8传递到散热片3的延伸部分3a，散热区域能够增大相当多，并且散热片3自身的热传导率能够提高相当大。而且，如上所述，在散热片3的延伸部分3a中产生 空气的向上流动，并且允许空气在散热片3之间的间隙中向上流动。为此，能够有效地散热。从而，图4到6中示出的散热器1也能够有效地散发电子设备5的热量，从而冷却电子设备5，如图1到3中示出的散热器1那样。 

而且，在执行强制冷却的情况下，根据本发明的散热器也具有有益的效果。具体地，在通过未示出的风扇从基板2侧面流动冷却空气时，空气在散热片3之间平行于基板2的上表面流动，接着沿向前的和竖直的方向从散热片3的从基板2横向伸出的前端侧之间流出。从散热片3的前端3a向下流出的空气将与未示出的附连电子设备5的板接触。为此，该板或附连到其上的未示出的部件也能够冷却。 

这里，用于将热量传递到散热片3的延伸部分3a的热管的数量不限于两个管，而是可以为一个管或者多于三个管。而且，可以使基板侧的热管的端部变平，从而增大与基板的接触面积。对于散热片的长度，其可以是基板宽度的约两倍长。此外，根据本发明，热量接收部分不限于位于用作蒸汽室的基板的下表面的中心。电子设备所接触到的热量接收部分可以形成在远离蒸汽室下表面的中心的部分中。 

尽管参照本发明的示例实施方式特别示出并描述了本发明，但是本领域技术人员应该理解，在不偏离由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对形式和细节进行多种改变。 

Claims (7)

1.一种散热器，包括：

基板，其在下表面上具有热量接收部分，电子设备能够以可传递热量的方式附连到所述基板；

多个散热片，其安装在所述基板的上表面从而竖直地竖立并彼此平行；

所述多个散热片中的每一个包括安装在所述基板上的安装部分和从所述基板横向伸出的延伸部分；以及

热管，其用于在所述多个散热片的延伸部分以及所述基板之间传递热量，

其中所述基板是蒸汽室，其包括：

扁平的中空容器；以及

封装在所述容器内的可蒸发并可冷凝的工作流体。

2.如权利要求1所述的散热器，其中

所述基板的上表面比所述电子设备与所述热量接收部分的接触区域大两倍。

3.如权利要求1所述的散热器，其中

所述热管的一个端部接触所述基板的上表面并且穿过所述多个散热片的下部，所述热管的另一端部插入所述多个散热片的延伸部分中。

4.如权利要求1所述的散热器，其中

设置有多个热管。

5.如权利要求1所述的散热器，其中

用于传递热的油脂夹置在所述基板和电子设备之间。

6.如权利要求1所述的散热器，还包括

加强框架，所述基板配合到所述加强框架。

7.如权利要求1所述的散热器，其中所述多个散热片的长度大于所述基板的宽度，使得所述多个散热片的延伸部分从所述基板横向突出。

Images