CN112400228B - 散热器 - Google Patents

Abstract

本发明的散热器包括：底板；与底板重叠的遮盖件；板状的散热片，其从底板在与底板垂直的方向上突出且位于底板与遮盖件之间；第一散热片组，其由在与底板平行的第一方向上空出间隙地排列的多个散热片构成；第二散热片组，其由在第一方向上空出间隙地排列的多个散热片构成，并且相对于第一散热片组在第二方向上空出间隙地相邻，该第二方向与致冷剂的流入方向平行且与第一方向垂直。散热片的长度方向沿第二方向。属于第二散热片组的散热片的第一方向的位置，与属于第一散热片组的散热片的第一方向的位置错开。

Description

散热器

技术领域

本发明涉及一种散热器。

背景技术

在包括半导体元件的电子设备中会产生热量。电子设备中产生的热量，有时成为处理速度降低或误操作的原因。因此，为了除去电子设备中产生的热量，在电子设备中安装散热器。例如，专利文献1中记载了一种在供致冷剂体流通的流路具有散热片的热交换器。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2015-138840号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

然而，发热量随着电子设备的高性能化而增加。另一方面，对于电子设备，要求小型化。因此，人们希望冷却效率高的散热器。

用于解决技术问题的技术方案

本发明的一方式的散热器包括：底板；与上述底板重叠的遮盖件；板状的散热片，其从上述底板在与上述底板垂直的方向上突出且位于上述底板与上述遮盖件之间；第一散热片组，其由在与上述底板平行的第一方向上空出间隙地排列的多个上述散热片构成；第二散热片组，其由在上述第一方向上空出间隙地排列的多个上述散热片构成，并且相对于上述第一散热片组在第二方向上空出间隙地相邻，上述第二方向与致冷剂的流入方向平行且与上述第一方向垂直，上述散热片的长度方向沿上述第二方向，属于上述第二散热片组的上述散热片的上述第一方向的位置与属于上述第一散热片组的上述散热片的上述第一方向的位置错开。

由此，通过了某两个散热片间的致冷剂和通过了另外两个散热片间的致冷剂，在第一散热片组与第二散热片组之间的间隙合流。而且，在第一散热片组与第二散热片组之间的间隙合流的致冷剂撞击到处于间隙的下游的散热片，因此再次被分流。通过反复进行致冷剂的合流和分流，致冷剂的流动容易成为乱流。因此，散热器能够提高冷却效率。

在本发明的优选方式的散热器中，上述散热片具有向上述第一方向凸出的第一弯曲部和与上述第一弯曲部反向地凸出的第二弯曲部。由此，散热片间的致冷剂的流动容易成为乱流。因此，散热器的冷却效率进一步提高。

在本发明的优选方式的散热器中，上述底板和上述散热片为包含铝的金属。由此，被冷却物中产生的热量容易被传递到散热片，因此，散热器的冷却效率进一步提高。

发明效果

依照本发明的散热器，能够提高冷却效率。

附图说明

图1是本实施方式的散热器的立体图。

图2是本实施方式的底板和散热片的立体图。

图3是本实施方式的底板和散热片的俯视图。

图4是本实施方式的底板和散热片的右侧视图。

图5是图2的局部放大图。

图6是图3的局部放大图。

图7是表示散热器的内部的致冷剂的流动的示意图。

具体实施方式

下面，参照附图，对本发明详细地进行说明。此外，本发明并不由用于实施下述的发明的方式(以下，称为实施方式)限定。另外，下述实施方式的构成要素包含本领域技术人员能够容易想到的要素、实质上相同的要素、所谓等同的范围的要素。而且，下述实施方式中公开的构成要素可以适当组合。

(实施方式)

图1是本实施方式的散热器的立体图。图2是本实施方式的底板和散热片的立体图。图3是本实施方式的底板和散热片的俯视图。图4是本实施方式的底板和散热片的右侧视图。图5是图2的局部放大图。图6是图3的局部放大图。

本实施方式的散热器1例如是作为具有半导体元件的电子设备的冷却装置使用的装置。散热器1安装于电子设备，使电子设备产生的热量散去。搭载于电子设备的半导体元件，例如能够例举出功率MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-EffectTransistor：金属氧化物半导体场效应管)或IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor：绝缘栅双极晶体管)等。

如图1和图2所示，散热器1包括底板5、遮盖件3和多个散热片7。例如，作为被冷却物的电子设备安装于底板5。

如图2所示，底板5形成为板状。底板5例如为包含铝的金属。更具体而言，底板5为含有镁和硅的铝合金(JIS A6063)。铝合金中的镁的含量例如为0.6％以下。此外，作为其它铝合金，能够例举出JIS A1050、JIS A3003等。底板5的厚度例如为大约1mm。底板5具有多个安装孔50。

如图1所示，遮盖件3与底板5重叠。遮盖件3例如由与底板5相同的材料形成。遮盖件3包括壳体部31和凸缘部32。壳体部31例如形成为大致长方体状。在壳体部31与底板5之间形成有空间。壳体部31包括致冷剂导入孔11和致冷剂排出孔12。致冷剂排出孔12设置于壳体部31的与设置有致冷剂导入孔11的面相反侧的面。凸缘部32与底板5接触。凸缘部32包括多个安装孔30。安装孔30与底板5的安装孔50重叠。遮盖件3例如借助安装孔50和贯通安装孔30的螺栓和螺母固定在底板5。

对壳体部31的内部供给致冷剂。致冷剂经由致冷剂导入孔11被导入壳体部31的内部。致冷剂经由致冷剂排出孔12从壳体部31被排出。致冷剂例如为水。在由电子设备产生的热量进入到壳体部31的内部后，将致冷剂排出到壳体部31的外部。由此，能够促进电子设备的散热。

在以下的说明中，使用XYZ直角坐标系。X轴与底板5平行，并与穿过冷剂导入孔11和致冷剂排出孔12的直线垂直。Y轴与底板5平行，并与X轴垂直。此外，也存在将X方向表示为第一方向，将Y方向表示为第二方向的情况。Z轴与X轴和Y轴这两者垂直。将沿X轴的方向记为X方向，将沿Y轴的方向记为Y方向，将沿Z轴的方向记为Z方向。将从致冷剂导入孔11去往致冷剂排出孔12的方向设为﹢(正)Y方向。将从底板5去往遮盖件3的方向设为﹢(正)Z方向。将﹢(正)Z方向设为朝上，将朝向﹢(正)Y方向时的左方向设为﹢(正)X方向。此外，将与穿过致冷剂导入孔11和致冷剂排出孔12的直线平行的方向即Y方向设为致冷剂的流入方向。更具体而言，致冷剂的流入方向为﹢(正)Y方向。致冷剂的流入方向为图3的底板5上所示的箭头的方向。

散热片7从底板5在﹢(正)Z方向上突出。散热片7位于底板5与遮盖件3之间的空间。即，散热片7位于遮盖件3的内部。散热片7由与底板5相同的材料形成，与底板5是一体的。例如，底板5和散热片7通过对铝合金原板进行切削而成形。即，底板5和散热片7通过旋刮(skive)加工而成形。散热片7形成为板状。从Z方向观察时散热片7的长度方向沿Y轴。此外，虽然散热片7的长度方向沿Y轴，但是未必需要与Y轴平行，也可以相对于Y轴具有角度。具体而言，散热片7的长度方向相对于Y轴具有的角度优选为0度以上30度以下，更优选为0度以上10度以下。从Z方向观察时散热片7的宽度方向沿X轴。

如图3所示，散热器1包括第一散热片组701和第二散热片组702。第一散热片组701由在X方向上排列的多个散热片7构成。第一散热片组701中，多个散热片7在X方向上等间隔地排列。第二散热片组702由在X方向上排列的多个散热片7构成。第二散热片组702中，多个散热片7在X方向上等间隔地排列。此外，属于第二散热片组702的散热片7的长度方向与属于第一散热片组701的散热片7的长度方向平行，但也可以不必平行。例如，属于第二散热片组702的散热片7的长度方向和属于第一散热片组701的散热片7的长度方向也可以相对于Y轴对称。

如图3所示，第二散热片组702在Y方向上与第一散热片组701有间隙地相邻。例如，第一散热片组701和第二散热片组702在Y方向上交替地排列。即，第二散热片组702位于两个第一散热片组701之间。此外，第一散热片组701和第二散热片组702分别在Y方向上等间隔地排列。在属于第一散热片组701的散热片7与属于第二散热片组702的散热片7之间设有间隙。第一散热片组701与第二散热片组702之间的间隙长度G优选为3mm以下，更优选为2mm以下。当间隙长度G超过3mm时，设置散热片7的空间变小，设置在底板5上的散热片7的个数减少，冷却能力降低。

如图6所示，第二散热片组702中的多个散热片7的节距P2与第一散热片组701中的多个散热片7的节距P1相等。节距P1和节距P2是在X方向上相邻的散热片7的重心间的距离。在下文中，节距P1和节距P2在无需彼此区分的情况下，记为节距P。节距P优选为0.5mm以上2mm以下，例如为1.5mm。当节距P比2mm大时，致冷剂与散热片7的接触面积变小，冷却能力降低。相反，当节距P小于0.5mm时，致冷剂难以流动，致冷剂的流量变小，冷却能力降低。此外，也难以切削散热片7。另外，当将间隙长度G相对于节距P的比值设为G/P时，G/P优选为6以下，更优选为4以下，例如为1.33。

属于第二散热片组702的散热片7的X方向的位置与属于第一散热片组701的散热片7的X方向的位置错开。具体而言，属于第二散热片组702的散热片7的X方向的位置错开而处在属于第一散热片组701的散热片7中相邻的散热片7之间。属于第一散热片组701的散热片7与属于第二散热片组702的散热片7之间的X方向的错开量S，比节距P小。如图6所示，错开量S为节距P2与距离R的差。距离R是第一散热片组701的散热片7(例如图6所示的散热片7a)的重心与最靠近散热片7a的第二散热片组702的散热片7(散热片7c)的重心之间的X方向的距离。即，错开量S是散热片7a与距散热片7a第二近的第二散热片组702的散热片7(散热片7b)之间的X方向的距离。例如，在节距P为1.5mm的情况下，错开量S为1.1mm，距离R为0.4mm。距离R优选为节距P的1/10倍以上，节距P的1/2倍以下。距离R更优选为节距P的1/5倍以上，节距P的2/5倍以下。即，当将距离R相对于节距P的比值设为R/P时，R/P优选为1/10以上5/10以下。R/P更优选为2/10以上4/10以下。由于R/P处于上述的范围，致冷剂的流动容易成为乱流，冷却效率提高。

如图6所示，第一散热片组701与第二散热片组702之间的间隙长度G，比节距P大。换言之，间隙长度G是属于第一散热片组701的散热片7与属于第二散热片组702的散热片7之间的Y方向的距离。

如图6所示，从Z方向观察时，散热片7弯曲。即，散热片7具有波形的形状。散热片7具有第一弯曲部71和第二弯曲部72。第一弯曲部71向﹣(负)X方向弯曲为凸形。第二弯曲部72向﹢(正)X方向弯曲为凸形。第二弯曲部72与第一弯曲部71反向地弯曲。即，从Z方向观察，散热片7为大致S字形。从Z方向观察时的第二弯曲部72的中心线C2的曲率半径与从Z方向观察时的第一弯曲部71的中心线C1的曲率半径相等。中心线C1的曲率半径和中心线C2的曲率半径例如为3mm，优选为1mm以上5mm以下。第一弯曲部71的Y方向的长度L1例如为2.5mm。第二弯曲部72的Y方向的长度L2例如为2.5mm。

散热片7的厚度T是一定的。厚度T是从Z方向观察时与散热片7构成的圆弧的切线垂直的方向上的散热片7的长度。厚度T例如为节距P的1/3倍以上1/2倍以下。此外，厚度T比错开量S小。厚度T例如为0.6mm。第一弯曲部71的长度L1和第二弯曲部72的长度L2优选为厚度T的0.2倍以上1倍以下。另外，散热片7的宽度W(Y方向的长度)例如为5mm。当将长度L1相对于宽度W的比值设为L1/W，将长度L2相对于宽度W的比值设为L2/W时，L1/W和L2/W为1/2。如图4所示，散热片7的高度H(Z方向的长度)例如为4mm。另外，当将间隙长度G相对于宽度W的比值设为G/W时，G/W优选为1以下，进一步优选为0.6以下，更优选为0.4以下。当G/W大时，散热片7的表面积变小，冷却性能降低。

图7是表示散热器的内部的致冷剂的流动的示意图。被供给到图1所示的壳体部31的内部的致冷剂通过多个散热片7之间。致冷剂与散热片7接触，由此从电子设备传递到散热片7的热量被致冷剂吸收。如上所述，在第一散热片组701与第二散热片组702之间有间隙。由此，如图7所示，通过了某两个散热片7间的致冷剂和通过了其它两个散热片7间的致冷剂，如箭头所示在第一散热片组701与第二散热片组702之间的间隙合流。此外，属于第二散热片组702的散热片7相对于第一散热片组701的散热片7在X方向上错开。由此，通过了第一散热片组701后合流的致冷剂，碰撞到第二散热片组702的散热片7而再次被分流。因此，壳体部31的内部的致冷剂的流动容易成为乱流。其结果，能够促进从散热片7去向致冷剂的热传递。

另外，致冷剂导入孔11和致冷剂排出孔12也可以不必在上述的位置。例如，致冷剂导入孔11或致冷剂排出孔12也可以配置于壳体部31的与Z轴垂直的面。此外，壳体部31也可以具有多个致冷剂导入孔11和多个致冷剂排出孔12。

另外，第一散热片组701和第二散热片组702也可以不必在配置散热片7的全部范围内交替配置。只要至少在配置散热片7的范围的一部分使第二散热片组702与第一散热片组701在Y方向上相邻即可。例如，可以在两个第一散热片组701之间设有多个第二散热片组702，也可以在两个第二散热片组702之间设有多个第一散热片组701。

另外，散热片7也可以不必具有上述的形状。例如，第二弯曲部72也可以向与第一弯曲部71相同的方向弯曲。例如，散热片7也可以不具有第一弯曲部71和第二弯曲部72。例如，散热片7也可以仅具有第一弯曲部71和第二弯曲部72中的任一者。例如，也可以为，除了第一弯曲部71和第二弯曲部72外，散热片7还具有第三弯曲部等。也可以为，散热片7在可制造的范围内具有三个以上的弯曲部。多个弯曲部的Y方向的长度也可以彼此相同。此外，散热片7可以不具有弯曲部，也可以为直线状。

此外，关于图4和图6所示的间隙长度G、高度H、节距P1、节距P2、厚度T及宽度W，上述的值为一个例子。各值也可以不必为上述的值。

如以上说明的那样，散热器1包括：底板5、遮盖件3、散热片7、第一散热片组701和第二散热片组702。遮盖件3与底板5重叠。散热片7是从底板5在与底板5垂直的方向上突出且位于底板5与遮盖件3之间的板状的部件。第一散热片组701由在与底板5平行的第一方向(X方向)上空出间隙地排列的多个散热片7构成。第二散热片组702由在第一方向(X方向)上空出间隙地排列的多个散热片7构成，且相对于第一散热片组701在与致冷剂的流入方向平行的第二方向(Y方向)上形成间隙地相邻。散热片7的长度方向沿第二方向。属于第二散热片组702的散热片7相对于属于第一散热片组701的散热片7在第二方向(Y方向)上空出间隙地配置。属于第二散热片组702的散热片7的第一方向(X方向)的位置，与属于第一散热片组701的散热片7的第一方向(X方向)的位置错开。

由此，通过了某两个散热片7间的致冷剂和通过了其它两个散热片7间的致冷剂，在第一散热片组701与第二散热片组702之间的间隙合流。而且，在第一散热片组701与第二散热片组702之间的间隙合流的致冷剂撞击到处于间隙的下游的散热片7，因此再次被分流。通过反复进行致冷剂的合流和分流，致冷剂的流动容易成为乱流。因此，散热器1能够提高冷却效率。

另外，在散热器1中，散热片7具有向第一方向(X方向)凸出的第一弯曲部71和与第一弯曲部71反向地凸出的第二弯曲部72。由此，散热片7间的致冷剂的流动容易成为乱流。因此，散热器1的冷却效率进一步提高。

另外，在散热器1中，底板5和散热片7为包含铝的金属。由此，被冷却物中产生的热量容易被传递到散热片7，因此散热器1的冷却效率进一步提高。

附图标记说明

1 散热器

11 致冷剂导入孔

12 致冷剂排出孔

3 遮盖件

30 安装孔

31 壳体部

32 凸缘部

5 底板

50 安装孔

7 散热片

701 第一散热片组

702 第二散热片组

71 第一弯曲部

72 第二弯曲部

C1、C2 中心线

G 间隙长度

H 高度

P1、P2 节距

T 厚度

W 宽度。

Claims (2)

1.一种散热器，其特征在于，包括：

底板；

与所述底板重叠的遮盖件；

板状的散热片，其从所述底板在与所述底板垂直的方向上突出且位于所述底板与所述遮盖件之间；

第一散热片组，其由在与所述底板平行的第一方向上空出间隙地排列的多个所述散热片构成；和

第二散热片组，其由在所述第一方向上空出间隙地排列的多个所述散热片构成，并且相对于所述第一散热片组在第二方向上空出间隙地相邻，所述第二方向与致冷剂的流入方向平行且与所述第一方向垂直，

所述散热片的长度方向沿所述第二方向，

属于所述第二散热片组的所述散热片的所述第一方向的位置，与属于所述第一散热片组的所述散热片的所述第一方向的位置错开，

将在所述第一方向上相邻的多个所述散热片的重心之间的距离设为P，该距离为节距，并将所述第一散热片组的第一散热片的重心与最靠近所述第一散热片的所述第二散热片组的第二散热片的重心在所述第一方向上的错开量设为R时，所述错开量R相对于所述节距P的比值R/P为2/10以上4/10以下，

所述散热片包括向所述第一方向凸出的第一弯曲部和与所述第一弯曲部反向地凸出的第二弯曲部。

2.如权利要求1所述的散热器，其特征在于：

所述底板和所述散热片为包含铝的金属。