CN102713486A - 热沉 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种热沉。在依照本发明的实施方式的所述热沉中，散热板通过将多个散热片等间距地隔开并将所述散热片以多级的环状布置，在各级之间形成通道。然后所述热沉在各所述级的顺序地隔开的散热片之间形成路径。此外，离心式风扇利用多个叶片的旋转，交替地阻碍所述通道和所述路径，通过经由所述叶片和所述散热板的结合而产生内/外空气的压力差使外部的空气流入并将所述空气释放，所述叶片以多级的环状布置以安置于所述通道之间。

Description

热沉

发明领域

本发明大体涉及热沉。更具体地，本发明涉及用于增强冷却效率的热沉，其在散热片(heat dissipation fin)和叶片以多级的环状布置并相互结合之后，通过分隔设置为多级的同心环状的散热片的区域，改善产生的气流，而增强冷却效率。

背景技术

由于当前半导体芯片、封装之类的高集成、高效率、小型化的趋势，电子部件快速地变得高效。于是，已有各种通过在电子部件工作同时有效而快速地释放产生的热而保持电子部件效率的尝试。这种散热与电子部件的发展相联系。

特别地，随着CPU的容量和周边电子元件变得相对的大，热量急剧地增多。

为了持久地确保电子部件的功能，采用了冷却装置。

为了解决前述在现有技术中的问题，先前提出的名称为“用于冷却电子芯片的设备”的第10-2004-52010号韩国专利申请公布公开了通过直接接触诸如CPU之类的发热元件传热的端子座(terminal base)。热管焊接至端子座的上部。热辐射块焊接至热管的一端。通过将风扇马达置于热辐射块的中心，风扇马达将冷却流体提供至所述热辐射块。基架固定所述风扇马达和端子座。通过阻碍除了安装所述风扇马达的部分的上中心以外的多数部分，风扇壳使所述冷却流体有效地流入/流出。在热管的下侧形成的风扇壳通过焊接至所述热管形成为一体。因此，热管的热被传递/释放至空气中。

在上述设备中，由诸如CPU之类的发热元件产生的热经过端子座(110)传导至热管(120，130)，然后移动至在每个热管(120，130)的一端处形成的热辐射块(140，150)。移向热辐射块(140，150)的热驱动风扇马达(160)并产生待冷却的强制对流(forced convection current)。

另外，先前提出的名称为“用于冷却计算机部件的设备及其制造方法”的第10-2004-52010号韩国专利申请公布公开了该设备包括传热块、至少一个热管以及多个散热片；所述传热块能够热耦合至生热部件以传导由散热部件产生的热，所述至少一个热管各包括热耦合至传热块的块耦合部以及片耦合部，所述片耦合部形成为主要由一或多个圆弧部组成的通常为弯曲的形状，所述多个散热片各具有至少一个穿孔。片耦合部整体的弧度的几何形状被设计成使得几何形状本身不允许所述热管经过散热片的贯通孔插入。所述热管的片耦合部穿过多个散热片的各所述至少一个贯通孔。所述散热片各沿着所述片耦合部彼此空间上分开并安置于所述片耦合部。

当热传至所述传热块时，热通过空气经过热管与传热块的结合部以外的热管部而逸出。结果，热被冷却。多个散热片通过使由冷却风扇产生的空气流通过其中，并以相对于冷却风扇的旋转轴而言呈螺旋形状将所述空气流释放至外面，能够冷却电子部件。

然而，在上述用于冷却的设备中，存在这样的问题，即外面的空气根据采用轴式风扇的旋转轴流入并且经过散热片而朝向轴的方向被释放，因此降低了冷却效率。

换言之，散热片的温度通过轴式风扇被冷却，所述轴式风扇在所述散热片的上部分上安装，由诸如CPU之类的发热元件产生的热在所述散热片的上部分处传输。所述散热片的上部分首先面对由待冷却的所述轴式风扇产生的风，然后所述散热片的下部分变冷却。

在这一情形下，由轴式风扇产生的风力被散热片的干扰所减小，由此降低了冷却效率。

由于散热片的干扰，降低了位于靠近CPU的区域的散热片的下部分的冷却力。由于此原因，位于靠近CPU的区域的散热片的下部分的温度高。相反，位于远离CPU的区域的散热片的上部分的温度相对的低。结果，降低了散热效率。

发明内容

本发明是解决上述问题和/或缺点并且提供至少下述优点。

本发明的一方面在于提供一种热沉。具体地，本发明的一方面在于提供一种通过在将散热板与用于以多级的同心环状布置散热片的离心式风扇彼此结合后，旋转离心式风扇，而重复地分隔多级的散热片的每级来提高空气流入和释放的热沉。

本发明的实施方式提供一种热沉，包括：散热板以及离心式风扇；所述散热板通过将多个散热片等间距地隔开并将所述散热片以多级的环状布置，在各级之间形成通道，在各所述级的顺序地隔开的散热片之间形成路径；所述离心式风扇通过多个叶片的旋转，交替地阻碍在各级的通道和路径，通过经由所述叶片和散热板的结合而产生内/外空气的压力差使外部的空气流入并释放空气，所述叶片以多级的环状布置以安置于通道之间。

在本发明的一些实施方式中，所述散热板包括第二凸缘，在所述第二凸缘中，所述散热片相对于所述第二凸缘垂直向上地安装，并且马达在所述第二凸缘的上表面上垂直向上地设置。

在本发明的一些实施方式中，所述离心式风扇备有第一凸缘，并且在所述第一凸缘中，所述叶片相对于所述第一凸缘垂直向下地安装以形成流入孔并且在由肋条支撑的结合块被安置于流入孔的中心后，通过结合块的连接孔固定马达的旋转轴，使所述离心式风扇旋转。

在本发明的一些实施方式中，所述路径是在等间距地顺序地隔开的散热片之间的空间并且在所述散热片以多级的同心环状布置的情况下，具有自所述第二凸缘的中心向外辐射的虚拟的弧形。

在本发明的一些实施方式中，所述叶片布置成在散热板中在各级的通道和路径之间交错。

在本发明的一些实施方式中，所述散热片和述叶片在它们的一侧具有倾斜面，并且所述倾斜面具有自其外侧至内侧的朝向所述离心式风扇的旋转方向上的一角度。

对于本领域的技术人员，本发明的其他方面，优点以及显著特征在以下的详细的说明中将变得清楚，所述说明结合附图公开了本发明的解释性的实施方式。

有益效果

如上所述，本发明的热沉在将用于以多级的同心环状布置散热片的离心式风扇与散热板彼此结合后，通过旋转离心式风扇，重复地分隔多级的散热片的每个以产生所述热沉的内/外压力差，使得外部的空气流增加，因此提高冷却的效率。

此外，通过叠加所述离心式风扇和散热板形成本发明所述的热沉，因此使体积最小化。结果，使产品的小型化成为可能。

附图简要说明

图1是图示依照本发明的一个实施方式的热沉的分解透视图。

图2是图示依照本发明的一个实施方式的热沉的透视图。

图3是图示依照本发明的一个实施方式的热沉的侧截面图。

图4是图示依照本发明的一个实施方式的热沉的离心式风扇的前视图。

图5是图示依照本发明的一个实施方式的热沉的散热板的前视图。

图6是图示依照本发明的一个实施方式的热沉的横截面图。

图7是示出依照本发明的一个实施方式的热沉的实验测试的图片。

附图的主要部件的简要说明

100：热沉	100：离心式风扇
		110：第一凸缘	111：流入孔
120：肋状物	130：结合区
		131：连接孔	140：叶片
150：倾斜面	200：散热板
		210：第二凸缘	220：马达
221：旋转轴	230：散热片
		240：通道

发明的详细说明

现将参照附图更充分地描述本发明的示范性的、非限定性的实施方式。然而，本发明可以以许多不同的形式实施并且不应理解为局限于在此阐释的示范性的实施方式。而是，提供所公开的实施方式以使本公开将是详尽且完整的，并对本领域的技术人员充分表达本发明的范围。在不偏离本发明的范围的情况下，可以在不同的且大量的实施方式中采用本发明的原理和特征。

进一步地，可能不详细地描述或图示公知或广泛采用的技术、元件、结构以及工艺以避免模糊本发明的主体。尽管附图表示本发明的示范性实施方式，为了更好地说明和解释本发明，附图未必是按比例的并且某些特征可以放大或省略。

图1是图示依照本发明的一个实施方式的热沉的分解透视图。图2是图示依照本发明的一个实施方式的热沉的透视图。图3是图示依照本发明的一个实施方式的热沉的侧截面图。图4是图示依照本发明的一个实施方式的热沉的离心式风扇的前视图。图5是图示依照本发明的一个实施方式的热沉的散热板的前视图。图6是图示依照本发明的一个实施方式的热沉的横截面图。图7是表示依照本发明的一个实施方式的热沉的实验测试的图片。

如图1至6所示，根据本发明的热沉10包括散热板200和离心式风扇100。

热沉10产生内/外空气的压力差以使外部的空气流入其中。然后，所述热沉将内部的空气释放至外部，以发生热交换机制。

散热板200包括第二凸缘210。马达220在第二凸缘210的上表面的中心处垂直向上固定。马达的旋转轴221向上安置。

并且，在第二凸缘210的上表面上垂直地安装有具有表面的散热片230。

在这种情况下，多个散热片230以预定的间距隔开并同时布置为环形。在散热片230的隔开的空间之间形成用于引导空气流的路径250。

在散热片230以多级的同心环状布置的情况下，路径250是位于等间距地顺序隔开的散热片230之间的空间并且具有自第二凸缘210的中心向外辐射的虚拟的弧形。

多个具有环形结构的散热片以多级的同心环状布置，因此减慢了各级之间的气流，使得形成了用于在散热片230中进行热交换的通道240。

通道240有至少一个或更多，并且以下的描述将建立在这样的假设上，即在本发明中，通道240的数目为四并形成为四级。

此外，离心式风扇100包括第一凸缘110。多个具有垂直向下的表面的叶片140安置于第一凸缘110的下表面上。

叶片140以多级的同心环状布置以安置于通道240之间。各级中的叶片140的位置被布置成交错的，使得叶片140交替地阻碍各级中的通道240和路径250。

散热片230和叶片140的一侧面具有倾斜面。所述倾斜面具有自其外侧向内侧的朝向离心式风扇100的旋转方向的角度。于是，空气能够在多级的通道240的各级中以阶梯式(step type)平稳地流动。

而且，离心式风扇100在第一凸缘110的中心形成流入孔111。在将由肋状物120支撑的结合块130安置于流入孔111的中心后，通过散热板200中的结合块130的连接孔131固定马达220的旋转轴221，使离心式风扇100旋转。

根据本发明，具有上述结构的热沉10附着地安装于需要冷却系统的电子部件。

以下，将在之后更详细地描述本发明的热沉。

首先，以下的描述将建立在这样的假设上，即处于以多级的同心环状布置的叶片140和散热片230的最里面的通道240为第一级，而处于所述第一级外面的通道分别为第二级和第三级。

当通过将驱动信号施加至马达220使旋转轴221旋转时，第一凸缘110使叶片140与所述结合块一致地旋转，所述结合块与旋转轴221一体固定。

此处，叶片140变成在散热板200的各通道240中转动。

外部的空气流入离心式风扇100的流入孔111，并且之后经过第一级的路径250流入第二级的通道。流入的气流经过第二级的叶片140流向处于第二级的通道240的两个散热片230的前侧和后侧之间的通道。

此时，空气被热传导并且之后经过路径250流向第三级的通道240。这一过程重复执行，使得空气经过处于最外面的路径250释放至外界。

如此，当在散热片230中执行气体流动时，能够通过流入外部空气来冷却通过附着至需要冷却的电子部件的第二凸缘210受热的散热板200。

下面将对在以下条件下，在根据本发明的热沉10中的热功率的实验性实施方式进行描述。

将加热器连接至热沉10的底表面。然后，提供热以建立电子部件的一般的热环境。为了测量热的温度，备有用于测量热的设备，所述温度基于在热沉10中的离心式风扇的转速而变化。

表1中示出由上述设备测得的数值。

[表1]

热沉10的RPM	热阻(K/W)
		550	0.87152
580	0.83054
		710	0.76863
720	0.75675
		815	0.70693
850	0.67474
		965	0.62133
1015	0.60006
		1075	0.57428
1100	0.53267
		1190	0.51314

通过将所测得的数值代入公式1，然后用最高温度与外部流体的温度之差除以施加至热沉10的热量，测量热阻，给出：

$R=\frac{(T_{\max }-T_{\mathrm{bnin}})}{Q}$ (其中Q＝Q_加热器-Q_损失)

以下的曲线图示出推导的结果。

正如在上文中已知的，发现随着热沉10的RPM增加，温度急剧下降。在此情况中，证实了热沉10的优异的冷却效率。

尽管已经参照本发明的解释性的实施方式具体地展示并描述了本发明，本领域的技术人员将明白在不偏离如由所附权利要求书限定的本发明的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上做出各种的改变。

Claims (6)

1.一种热沉，包括：

散热板，所述散热板通过多个散热片等间距地隔开并将所述散热片以多级的环状布置，在各级之间形成通道，在各所述级的顺序地隔开的散热片之间形成路径；以及

离心式风扇，所述离心式风扇通过多个叶片的旋转，交替地阻碍在各级的所述通道和所述路径，通过经由所述叶片和所述散热板的结合而产生内/外空气的压力差使外部的空气流入并将所述空气释放，所述叶片以多级的环状布置以安置于所述通道之间。

2.如权利要求1所述的热沉，其中所述散热板包括第二凸缘，在所述第二凸缘中，所述散热片相对于所述第二凸缘垂直向上地安装，并且马达在所述第二凸缘的上表面上垂直向上地设置。

3.如权利要求2所述的热沉，其中所述离心式风扇备有第一凸缘，在所述第一凸缘中，所述叶片相对于所述第一凸缘垂直向下地安装以形成流入孔并且在将由肋条支撑的结合块安置于流入孔的中心后，通过所述结合块的连接孔固定所述马达的旋转轴，使所述离心式风扇旋转。

4.如权利要求1所述的热沉，其中所述路径是在所述散热片以多级的同心环状布置的情况下，在等间距地顺序地隔开的散热片之间的空间并且具有自所述第二凸缘的中心向外辐射的虚拟的弧形。

5.如权利要求1所述的热沉，其中所述叶片布置成在所述散热板中的各级的通道和所述径之间交错。

6.如权利要求1所述的热沉，其中所述散热片和所述叶片在所述散热片和所述叶片的一侧具有倾斜面，并且所述倾斜面具有自其外侧向内侧的朝向所述离心式风扇的旋转方向上的角度。

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